NL9001770A - Werkwijze voor het aanbrengen van een siliciumdioxide-laag op een substraat door middel van chemische reactie uit de dampfase bij verlaagde druk (lpcvd). - Google Patents
Werkwijze voor het aanbrengen van een siliciumdioxide-laag op een substraat door middel van chemische reactie uit de dampfase bij verlaagde druk (lpcvd). Download PDFInfo
- Publication number
- NL9001770A NL9001770A NL9001770A NL9001770A NL9001770A NL 9001770 A NL9001770 A NL 9001770A NL 9001770 A NL9001770 A NL 9001770A NL 9001770 A NL9001770 A NL 9001770A NL 9001770 A NL9001770 A NL 9001770A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- silicon dioxide
- layer
- dioxide layer
- lpcvd
- substrate
- Prior art date
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 47
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 title claims description 30
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 title claims description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 15
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 title claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 13
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 title claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 27
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical compound Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YGHUUVGIRWMJGE-UHFFFAOYSA-N chlorodimethylsilane Chemical compound C[SiH](C)Cl YGHUUVGIRWMJGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 claims description 4
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 16
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 16
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- VLJQDHDVZJXNQL-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-n-(oxomethylidene)benzenesulfonamide Chemical group CC1=CC=C(S(=O)(=O)N=C=O)C=C1 VLJQDHDVZJXNQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021340 platinum monosilicide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- ZZHNUBIHHLQNHX-UHFFFAOYSA-N butoxysilane Chemical compound CCCCO[SiH3] ZZHNUBIHHLQNHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- WEAGTHQEGNMQLU-UHFFFAOYSA-N chloro(diethyl)silane Chemical compound CC[SiH](Cl)CC WEAGTHQEGNMQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QABCGOSYZHCPGN-UHFFFAOYSA-N chloro(dimethyl)silicon Chemical compound C[Si](C)Cl QABCGOSYZHCPGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- UCXUKTLCVSGCNR-UHFFFAOYSA-N diethylsilane Chemical compound CC[SiH2]CC UCXUKTLCVSGCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- -1 monochlorosilane dimethyl monochlorosilane Chemical compound 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005001 rutherford backscattering spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/401—Oxides containing silicon
- C23C16/402—Silicon dioxide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
- H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
- H01L21/02211—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound being a silane, e.g. disilane, methylsilane or chlorosilane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/314—Inorganic layers
- H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
- H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
- H01L21/31608—Deposition of SiO2
- H01L21/31612—Deposition of SiO2 on a silicon body
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Werkwijze voor het aanbrengen van een siliciumdioxide-laag op een substraat door middel van chemische reactie uit de dampfase bij verlaagde druk (LPCVD)."
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het aanbrengen van een siliciumdioxide-laag op een substraat door middel van chemische reactie uit de dampfase bij verlaagde druk (LPCVD) vanuit een mengsel omvattende een oxidatiemiddel en een chloorsilaan.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van een halfgeleiderinrichting welke een siliciumdioxide-laag bevat.
Siliciumdioxide-lagen worden uitgebreid toegepast in de halfgeleiderindustrie als dielektrische en passiveringslagen. Veelal worden deze lagen aangebracht door middel van een LPCVD-proces (LPCVD = low pressure chemical vapour deposition). Dergelijke Si02-lagen vinden ook toepassing in optische filters, z.g. interferentiefliters. Onder verlaagde druk wordt een druk verstaan tussen 10"^ en 1 bar.
Bij een dergelijk proces is het belangrijk dat de reactiesnelheid kinetisch bepaald is, hetgeen betekent dat de reactiesnelheid sterk temperatuurafhankelijk is. In dat geval heeft de gevormde Si02-laag een uniforme laagdikte en vindt een uitstekende stapbedekking plaats. Deze laatste eigenschap is vooral van belang bij VLSI-toepassingen waarbij complexe geometrieën met afmetingen van circa 1 pm met een Si02-laag van een uniforme laagdikte moeten worden voorzien.
Tegenover kinetisch-bepaalde reacties staan diffusie-bepaalde reacties. Diffusie-bepaalde reacties of processen leiden in het algemeen tot een slechtere uniformiteit van de laagdikte, zowel gemeten op één substraat als gemeten op verschillende substraten in één batch. Gebleken is dat een goede uniformiteit kan optreden indien de activeringsenergie van de reactie groter is dan 100 kJ/mol.
Een werkwijze voor het aanbrengen van een siliciumdioxide- laag op een substraat door middel van LPCVD is beschreven in de Britse octrooiaanvrage ÜK-A 2061243. In de daarin beschreven werkwijze wordt een SiC^-laag gevormd door reactie van silaan (SiH^) of dichloorsilaan (SiE^C^) met een oxidatiemiddel zoals NO of N2O4. De reactie vindt plaats in het temperatuurgebied tussen 430° en 633°C bij een druk van circa 1 mbar. De activeringsenergie van de reactie met N2O4 bedraagt 0,91 eV/molecuul, hetgeen overeenkomt met 87,4 kJ/mol. In de Britse octrooiaanvrage wordt niets vermeld over de gemeten laagdikte op verschillende substraten in één batch, evenmin als de mate van stapbedekking.
In een ander bekend LPCVD-proces wordt TEOS (=tetraethylorthosilicaat) toegepast. Die reactie is kinetisch bepaald, echter de procestemperatuur dient daarbij tenminste 650°C te bedragen. Dit betekent dat het proces ongeschikt is voor het aanbrengen van een Si02-laag op aluminium en op vele silicides. Ook glas kan als substraat niet worden gebruikt. Een ander lage temperatuurproces gaat uit van bijvoorbeeld DES (=diethylsilaan), echter die reactie is diffusie-bepaald, hetgeen tot een slechte uniformiteit van de gevormde laag leidt. Een voorbeeld van een kinetisch bepaald lage temperatuur LPCVD-proces is bijvoorbeeld een die uitgaat van DADBS (= diacetoxyditertiair butoxysilaan). De gevormde lagen hebben een goede uniformiteit van de laagdikte, echter de afzetsnelheid bij 450°C bedraagt slechts 2 nm/min. De gevormde SiC^-lagen vertonen bovendien circa 20¾ krimp na uitstoken.
De uitvinding beoogt onder meer een werkwijze te verschaffen voor het aanbrengen van een siliciumdioxidelaag op een substraat door middel van een LPCVD-proces, welk proces kan worden uitgevoerd in het temperatuurgebied tussen 430° en 500°C en daarbij tevens een hoge afzetsnelheid vertoont en waarbij de uniformiteit van de laagdikte is verbeterd.
Aan deze opgave wordt volgens de uitvinding voldaan door een werkwijze zoals in de aanhef is beschreven, welke werkwijze is gekenmerkt doordat het chloorsilaan een monochloorsilaan is met de formule R^SiHCl waarin R-j en R2 een alkylgroep voorstellen. Karakteristiek voor deze klasse van verbindingen is dat slechts één H-atoom en één Cl-atoom is gebonden aan het centrale Si-atoom. De twee overige posities van het Si-atoom zijn bezet door alkylgroepen. De alkylgroepen kunnen gelijk of verschillend zijn. Geschikte alkylgroepen zijn de methyl-, ethyl, propyl en -butylgroep. Deze monochloorsilanen hebben de eigenschap dat zij bij relatief lage temperaturen (< 500°C) geoxideerd kunnen worden onder vorming van een SiC^-laag met een zeer goede stapbedekking. Met dimethylmonochloorsilaan varieert de activeringsenergie in het temperatuurgebied tussen 420° en 470°C van 150 tot 220 kJ/mol, hetgeen betekent dat het proces kinetisch bepaald is. Een afzetsnelheid van circa 10 nm/min kan daarbij worden bereikt. Bij toepassing van diethylmonochloorsilaan kan bij een gegeven afzetsnelheid een lagere procestemperatuur worden toegepast, vanwege de geringere Si-C bindingssterkte. Als oxidatiemiddel bij het LPCVD-proces kan bijvoorbeeld zuurstof, NO2 en N2O4 worden toegepast.
Een geschikte uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt dat als monochloorsilaan dimethylmonochloorsilaan ((C^^SiHCl) wordt toegepast. De dampspanning bij kamertemperatuur van deze vloeibare verbinding is dermate hoog, dat een draaggas niet noodzakelijk is om de verbinding naar de reactor te leiden. De optredende reactie tijdens het LPCVD-proces kan als volgt worden weergegeven:
Een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt dat de siliciumdioxidelaag wordt aangebracht bij een temperatuur tussen 420° en 500°C. Hoewel de afzetting van de Si02-laag plaats kan vinden in het temperatuurgebied tussen 400° en 700°C is het eerder genoemde temperatuurgebied vooral van belang indien de Si02-laag afgezet moet worden op materialen die hoge temperaturen niet verdragen, zoals glas, aluminium en vele silicides. In het voorkeurstemperatuurgebied bedraagt de afzetsnelheid tussen 3 en 25 nm/min bij een totaaldruk in de reactor van 1,3 mbar.
In een geschikte uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt een temperatuur in de reactor toegepast van 430°C bij een totaaldruk van 1,3 mbar. De afzetsnelheid van de Sii^-laag bedraagt daarbij 7 nm/min.
De werkwijze volgens de uitvinding is vooral geschikt voor de vervaardiging van een halfgeleiderinrichting met een siliciumdioxide-laag. Halfgeleiderinrichtingen bevatten vaak patroonmatig aangebrachte sporen en contactvlakken van aluminium en silicides. Dergelijke materialen zijn niet bestand tegen hoge temperaturen zoals die optreden bij gebruikelijke CVD-processen. De werkwijze volgens de uitvinding levert een goede stapbedekking van de gevormde SiC^-laag bij een procestemperatuur beneden de 500°C. De uniformiteit van de laagdikte van de SiC^-laag binnen één batch is zeer goed.
De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden en tekeningen, waarin
Figuur 1 schematisch een doorsnede weergeeft van een horizontale buisreactor,
Figuur 2 een Arrhenius plot weergeeft van het LPCVD-proces volgens de uitvinding,
Figuur 3 een stapbedekking met S1O2 toont met de werkwijze volgens de uitvinding, en
Figuur 4 schematisch een dwarsdoorsnede weergeeft van een SB-IGFET halfgeleiderinrichting.
Uitvoeringsvoorbeeld 1
In figuur 1 is met verwijzingscijfer 1 schematisch een doorsnede weergegeven van een horizontale buisreactor. Deze bestaat uit een kwartsbuis 3 met een lengte van circa 1,5 m en een inwendige diameter van 100 mm. De buis 3 is omgeven door weerstandsoven 5, bestaande uit drie zones, waarbij de middelste zone de depositiezone 6 omgeeft. In de depositiezone met een lengte van circa 50 cm wordt de temperatuur gemeten en geregeld door middel van thermokoppels (niet getoond). Via leiding 7 kan het monochloorsilaan aan de reactor worden toegevoerd en via leidingen 9 en 11 respectievelijk zuurstof en argon.
De stroomsnelheid van de gassen wordt geregeld door massadebietregelaars (niet getoond). De totaaldruk in de reactor wordt gemeten met een MKS
baratron drukmeter 13. De reactor is via leiding 15 verbonden met een vacuumpomp (niet getoond). In de reactor wordt een houder 17 geplaatst met daarin siliciumplakken 19. De kwartsbuis wordt vacuum gezogen tot een druk van 0,01 mbar waarna argon wordt doorgeleid totdat het temperatuurprofiel in de depositiezone 6 volledig vlak is en 430 +1°C bedraagt. De argonstroom wordt stopgezet en dimethylmonochloorsilaan (Petrarch Systems) wordt via leiding 7 de reactor ingeleid. Het vat met dimethylmonochloorsilaan bevindt zich daarbij op kamertemperatuur. De massastroom van het dimethylmonochloorsilaan wordt geregeld met een naaldventiel (niet getoond) m de leiding 7 en wordt ingesteld op 28 sccm (standaard car per minuut). De afzetting van Si02 vindt plaats door via leiding 9 zuurstof in de reactor te leiden. De massastroom zuurstof wordt ingesteld op 125 sccm. De totaaldruk in de reactor wordt met behulp van stikstof ingesteld op 1,3 mbar. Hiertoe wordt stikstof aan de inlaatpoort van de vacuumpomp ingelaten. Onder deze omstandigheden bedraagt de afzetsnelheid van het Si02 7 nm/min. De laagdikten van de Si02-lagen zijn gemeten met een ellipsometer (Gaertner, type L116B).
De laagdiktevariaties binnen één plak en binnen één batch zijn kleiner dan 2%.
Uitvoerinasvoorbeeld 2
Bovengenoemd LPCVD-proces wordt herhaald bij andere temperaturen in het temperatuurgebied tussen 420° en 500°C. In fig.
2 is de afzetsnelheid R weergegeven als functie van de reciproke absolute temperatuur T“^ (Arrhenius plot). De berekende activeringsenergie varieert tussen 220 kJ/mol bij 430° en 150 kJ/mol bij 470°C. Curve A geeft de afzetsnelheid bij een totaaldruk van 1,3 mbar. De afzetsnelheid neemt toe indien de totaaldruk wordt vergroot. Curve B is gemeten bij een totaaldruk van 2.0 mbar. In fig. 2 is te zien dat een afzetsnelheid van 10 nm/min realiseerbaar is bij een procestemperatuur van 430°C en een totaaldruk van en een totaaldruk van 2,0 mbar.
IR-spectroscopie (Nicolet DX FTIR-spectrometer) wijst uit de afgezette Si02~lagen geen 0-H bindingen bevatten. De brekingsindex van de Si02-lagen gevormd in het temperatuurgebied 420°-500°C is constant en bedraagt 1,44.
Rutherford backscattering analyse van een Si02-laag gevormd bij 445°C toont een stoechiometrie van Si02f1 en een koolstofpercentage van circa 0,1 at.%. De laag bevat geen chloor. Indien de laag wordt uitgestookt in lucht bij 800°C gedurende 15 min treedt een krimp van 10-15% op. De brekingsindex blijft hierbij constant 1,44. Na uitstoken is de stoechiometrie exact Si02 en is de koolstof geheel uit de laag verdwenen.
Uitvoeringsvoorbeeld 3
In figuur 3 is met verwijzingscijfer 8 een siliciumsubstraat weergegeven. Hierop wordt met behulp van een CVD-proces onder toepassing van TEOS bij 750°C een 1pm dikke laag Si02 afgezet. Deze Si02-laag wordt langs fotolithografische weg patroonmatig van greppels 10 en dijken 12 voorzien. Met behulp van een CVD-proces wordt over de structuur een 50 nm dikke laag 16 poly-silicium aangebracht. De breedte van de greppels 10 bedraagt circa 1 pm, terwijl de breedte van de dijken 12 circa 0,5 pm bedraagt. De aspect ratio van deze patronen is 1. Op dit patroon wordt met de werkwijze volgens de uitvinding, zoals in uitvoeringsvoorbeeld 1 een circa 0,3 pm dikke laag 14 Si02 afgezet. De stapbedekking van de Si02-laag 14 is uitstekend. Uitvoeringsvoorbeeld 4
Figuur 4 toont schematisch een doorsnede van een SB-IGFET (Schottky barrier insulated gate field effect transistor). Deze bestaat uit een n-Si substraat 40 waarop thermisch een laag Si02 42 is gegroeid. De Si02-laag 42 is plaatselijk onderbroken alwaar zich PtSi-gebieden 44 en 46 op het Si-substraat bevinden. De structuur wordt voorzien van een Si02-laag 48 met de werkwijze volgens de uitvinding.
De laag wordt aangebracht met behulp van dimethylchloorsilaan en zuurstof bij een temperatuur van 430°C en een totaaldruk van 1,3 mbar. De laagdikte bedraagt 0,5 pm. Vervolgens wordt de structuur plaatselijk van aluminium voorzien door middel van opdampen onder vorming van respectievelijk source-, gate- en draincontacten 50, 52 en 54. Het voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is de zeer goede stapbedekking en de lage procestemperatuur, waardoor de PtSi-lagen niet degraderen.
Verqeliïkinqsvoorbeeld
Uitvoeringsvoorbeeld 1 wordt herhaald met dichloorsilaan. De overige procesomstandigheden zijn identiek. Zowel zuurstof als N20^ als oxidatiemiddel leveren hierbij een laagdikte- variatie binnen één batch op van circa 20%. Vergelijkt men dit resultaat met de laagdikte-variatie van kleiner dan 2% bij gebruik van dimethylmonochloorsilaan, dan blijkt hieruit de sterk verbeterde uniformiteit van de laagdikte.
Claims (6)
1. Werkwijze voor het aanbrengen van een siliciumdioxide- laag op een substraat door middel van chemische reactie uit de dampfase bij verlaagde druk (LPCVD) vanuit een mengsel omvattende een oxidatiemiddel en een chloorsilaan, met het kenmerk, dat het chloorsilaan een monochloorsilaan is met de formule R^SiHCl waarin en R2 een alkylgroep voorstellen.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als monochloorsilaan dimethylmonochloorsilaan wordt toegepast.
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de siliciumdioxide-laag wordt aangebracht bij een temperatuur tussen 420 en 500°C.
4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat een temperatuur van 430°C wordt toegepast.
5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de siliciumdioxide-laag wordt aangebracht bij een druk van 1,3 mbar.
6. Werkwijze voor de vervaardiging van een halfgeleiderinrichting welke een siliciumdioxide-laag bevat, met het kenmerk, dat de siliciumdioxide-laag wordt vervaardigd met een werkwijze volgens een der conclusies 1-5.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL9001770A NL9001770A (nl) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | Werkwijze voor het aanbrengen van een siliciumdioxide-laag op een substraat door middel van chemische reactie uit de dampfase bij verlaagde druk (lpcvd). |
EP91201964A EP0470661B1 (en) | 1990-08-06 | 1991-07-29 | Method of providing a silicion dioxide layer on a substrate by means of chemical reaction from the vapour phase at a low pressure (LPCVD) |
DE69105404T DE69105404T2 (de) | 1990-08-06 | 1991-07-29 | Verfahren zum Erzeugen einer Siliziumdioxid-Schicht auf einem Substrat mittels chemischer Dampfphasenabscheidung bei niedrigem Druck(LPCVD). |
US07/739,624 US5250473A (en) | 1990-08-06 | 1991-08-02 | Method of providing silicon dioxide layer on a substrate by means of chemical reaction from the vapor phase at a low pressure (LPCVD) |
JP21805691A JP3179146B2 (ja) | 1990-08-06 | 1991-08-05 | 基板上に二酸化ケイ素層を設ける方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL9001770 | 1990-08-06 | ||
NL9001770A NL9001770A (nl) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | Werkwijze voor het aanbrengen van een siliciumdioxide-laag op een substraat door middel van chemische reactie uit de dampfase bij verlaagde druk (lpcvd). |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL9001770A true NL9001770A (nl) | 1992-03-02 |
Family
ID=19857517
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL9001770A NL9001770A (nl) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | Werkwijze voor het aanbrengen van een siliciumdioxide-laag op een substraat door middel van chemische reactie uit de dampfase bij verlaagde druk (lpcvd). |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5250473A (nl) |
EP (1) | EP0470661B1 (nl) |
JP (1) | JP3179146B2 (nl) |
DE (1) | DE69105404T2 (nl) |
NL (1) | NL9001770A (nl) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69311184T2 (de) * | 1992-03-27 | 1997-09-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Halbleitervorrichtung samt Herstellungsverfahren |
US5824470A (en) * | 1995-05-30 | 1998-10-20 | California Institute Of Technology | Method of preparing probes for sensing and manipulating microscopic environments and structures |
US6287990B1 (en) | 1998-02-11 | 2001-09-11 | Applied Materials, Inc. | CVD plasma assisted low dielectric constant films |
US6303523B2 (en) * | 1998-02-11 | 2001-10-16 | Applied Materials, Inc. | Plasma processes for depositing low dielectric constant films |
US6627532B1 (en) * | 1998-02-11 | 2003-09-30 | Applied Materials, Inc. | Method of decreasing the K value in SiOC layer deposited by chemical vapor deposition |
US6660656B2 (en) | 1998-02-11 | 2003-12-09 | Applied Materials Inc. | Plasma processes for depositing low dielectric constant films |
US6054379A (en) * | 1998-02-11 | 2000-04-25 | Applied Materials, Inc. | Method of depositing a low k dielectric with organo silane |
US6593247B1 (en) | 1998-02-11 | 2003-07-15 | Applied Materials, Inc. | Method of depositing low k films using an oxidizing plasma |
US6159871A (en) | 1998-05-29 | 2000-12-12 | Dow Corning Corporation | Method for producing hydrogenated silicon oxycarbide films having low dielectric constant |
US6667553B2 (en) | 1998-05-29 | 2003-12-23 | Dow Corning Corporation | H:SiOC coated substrates |
US6399489B1 (en) | 1999-11-01 | 2002-06-04 | Applied Materials, Inc. | Barrier layer deposition using HDP-CVD |
US6709721B2 (en) | 2001-03-28 | 2004-03-23 | Applied Materials Inc. | Purge heater design and process development for the improvement of low k film properties |
US6926926B2 (en) * | 2001-09-10 | 2005-08-09 | Applied Materials, Inc. | Silicon carbide deposited by high density plasma chemical-vapor deposition with bias |
US7875556B2 (en) * | 2005-05-16 | 2011-01-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | Precursors for CVD silicon carbo-nitride and silicon nitride films |
US7875312B2 (en) * | 2006-05-23 | 2011-01-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for producing silicon oxide films for organoaminosilane precursors |
US8530361B2 (en) | 2006-05-23 | 2013-09-10 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for producing silicon and oxide films from organoaminosilane precursors |
US7582574B2 (en) * | 2006-05-30 | 2009-09-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Diethylsilane as a silicon source in the deposition of metal silicate films |
US8298628B2 (en) | 2008-06-02 | 2012-10-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | Low temperature deposition of silicon-containing films |
KR101444707B1 (ko) * | 2008-06-03 | 2014-09-26 | 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 | 실리콘 함유 막의 저온 증착 |
US8912353B2 (en) | 2010-06-02 | 2014-12-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | Organoaminosilane precursors and methods for depositing films comprising same |
US8771807B2 (en) | 2011-05-24 | 2014-07-08 | Air Products And Chemicals, Inc. | Organoaminosilane precursors and methods for making and using same |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2061243B (en) * | 1979-09-12 | 1983-05-18 | Philips Electronic Associated | Method of making semiconductor devices |
US4810673A (en) * | 1986-09-18 | 1989-03-07 | Texas Instruments Incorporated | Oxide deposition method |
-
1990
- 1990-08-06 NL NL9001770A patent/NL9001770A/nl not_active Application Discontinuation
-
1991
- 1991-07-29 DE DE69105404T patent/DE69105404T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-07-29 EP EP91201964A patent/EP0470661B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-02 US US07/739,624 patent/US5250473A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-05 JP JP21805691A patent/JP3179146B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69105404D1 (de) | 1995-01-12 |
JPH04233733A (ja) | 1992-08-21 |
EP0470661B1 (en) | 1994-11-30 |
JP3179146B2 (ja) | 2001-06-25 |
US5250473A (en) | 1993-10-05 |
DE69105404T2 (de) | 1995-06-14 |
EP0470661A1 (en) | 1992-02-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NL9001770A (nl) | Werkwijze voor het aanbrengen van een siliciumdioxide-laag op een substraat door middel van chemische reactie uit de dampfase bij verlaagde druk (lpcvd). | |
KR960011015B1 (ko) | 유기디실란 소오스를 사용하여 저압 화학적 증착에 의해 100°c 정도의 저온에서 이산화규소막을 증착하는 방법 | |
KR100318978B1 (ko) | 비스(3차부틸아미노)실란을이용한질화규소의화학증착방법 | |
JP2769307B2 (ja) | 二酸化ケイ素の非常に低い温度の化学蒸着法 | |
US5976991A (en) | Deposition of silicon dioxide and silicon oxynitride using bis(tertiarybutylamino) silane | |
US5028566A (en) | Method of forming silicon dioxide glass films | |
US5098865A (en) | High step coverage silicon oxide thin films | |
US6472076B1 (en) | Deposition of organosilsesquioxane films | |
EP1630249A2 (en) | Process for chemical vapor deposition of silicon nitride. | |
US6440550B1 (en) | Deposition of fluorosilsesquioxane films | |
US4708884A (en) | Low temperature deposition of silicon oxides for device fabrication | |
EP1130633A1 (en) | A method of depositing silicon oxynitride polimer layers | |
TW200413560A (en) | Precursors for depositing silicon containing films and processes thereof | |
TW201835382A (zh) | 於含矽表面的選擇性沉積 | |
Vorotilov et al. | Sol-gel silicon dioxide films | |
JP2003124460A (ja) | ゲート酸化膜、素子、ゲート酸化膜形成方法、ゲート酸化膜形成材料 | |
JPH04329639A (ja) | 半導体装置のシリコン酸化膜の製造方法 | |
JPH07120651B2 (ja) | シリコン酸化物領域を有するデバイスの形成方法 | |
Deshpande et al. | Filament‐activated chemical vapour deposition of nitride thin films | |
Tedder et al. | Catalytic effect of phosphine on the deposition of phosphosilicate glass from tetraethoxysilane | |
US20070077778A1 (en) | Method of forming low dielectric constant layer | |
CN113166937A (zh) | 1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环烷烃和由其制备的致密有机硅膜 | |
Venkatesan | Low pressure chemical vapor deposition of silicon dioxide and phosphosilicate glass thin films | |
Narayan | Characterization of low pressure chemically vapor deposited Boron Nitride films as low dielectric constant materials | |
Kumar | Synthesis and characterization of silicon dioxide films using diethyl silane and oxygen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A1B | A search report has been drawn up | ||
BV | The patent application has lapsed |