RU2518283C1 - Способ осаждения нитрида кремния на кремниевую подложку - Google Patents
Способ осаждения нитрида кремния на кремниевую подложку Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518283C1 RU2518283C1 RU2012153091/28A RU2012153091A RU2518283C1 RU 2518283 C1 RU2518283 C1 RU 2518283C1 RU 2012153091/28 A RU2012153091/28 A RU 2012153091/28A RU 2012153091 A RU2012153091 A RU 2012153091A RU 2518283 C1 RU2518283 C1 RU 2518283C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon nitride
- silicon
- silicon substrate
- film
- plasma
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и/или устройств микросистемной техники на кремниевых подложках, содержащих в своей структуре пленки нитрида кремния различного функционального назначения. Техническим результатом изобретения является повышение качества осаждаемых пленок нитрида кремния методом плазмоактивированного процесса химического осаждения из газовой фазы на кремниевые подложки путем предварительной обработки поверхности подложек в плазме азота, в результате чего увеличивается равномерность осаждения пленки на подложке, снижается количество дефектов в пленке, улучшаются ее оптические и диэлектрические свойства. Способ осаждения пленки нитрида кремния на кремниевую подложку включает: предварительную обработку поверхности кремниевой подложки в плазме азота, подготовку компонентов газовой смеси из 5,2% смеси моносилана с аргоном с расходом 1,05÷1,15 л/ч и азота с расходом 0,07÷0,08 л/ч, из которой формируется пленка нитрида кремния, осаждение пленки нитрида кремния на обработанную поверхность кремниевой подложки непосредственно без разгерметизации реактора после предварительной обработки поверхности кремниевой подложки в плазме азота. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и/или устройств микросистемной техники на кремниевых подложках, содержащих в своей структуре пленки нитрида кремния различного функционального назначения.
Уровень техники
Из уровня техники известен способ осаждения слоя нитрида кремния на подложку на основе высокоплотной плазмы, применяемый для осаждения на подложку в плазменном реакторе. Процесс включает следующие стадии: подготовку газа, включающего исходные компоненты нитрида кремния, формирование плазмы подведением ВЧ мощности к газу и реакцию плазмы с подложкой для осаждения слоя нитрида кремния. Мощность, подводимая к газу, колеблется в диапазоне от 2,5 до 4 кВт (см. заявку США на изобретение US 2004/0137169, опубл. 15.07.2004].
К недостаткам известного способа относятся недостаточное качество формируемой пленки из-за низкой равномерности осаждения пленки по подложке, значительного количества дефектов в пленке и невысоких оптических и диэлектрических свойств в связи с отсутствием предварительной обработки поверхности кремниевых подложек в азотной плазме и высокой ВЧ мощностью 2,5-4 кВт, подводимой к газу.
Из уровня техники известен способ осаждения слоя нитрида кремния на подложку, включающий следующие стадии: подачу газовой смеси на основе силана и азота в реактор для проведения плазмоактивированного процесса химического осаждения из газовой фазы (ПА ХОГФ), формирование плазмы подведением НЧ мощности 250 кГц к газу и реакцию плазмы с подложкой для осаждения слоя нитрида кремния при давлении в реакторе 267 Па (см. заявку США на изобретение US 2008/0286984, опубл. 20.11.2008).
К недостаткам известного способа относятся недостаточное качество формируемой пленки из-за низкой равномерности осаждения пленки по подложке, значительного количества дефектов в пленке и невысоких оптических и диэлектрических свойств в связи с отсутствием предварительной обработки поверхности кремниевых подложек в азотной плазме, применением только НЧ мощности 250 кГц, подводимой к газу и высоким давлением в реакторе во время процесса осаждения - 267 Па.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества осаждаемых пленок нитрида кремния методом плазмоактивированного процесса химического осаждения из газовой фазы (ПА ХОГФ) на кремниевые подложки путем предварительной обработки поверхности подложек в плазме азота, в результате чего увеличивается равномерность осаждения пленки на подложке, снижается количество дефектов в пленке, улучшаются ее оптические и диэлектрические свойства.
Технический результат достигается тем, что способ осаждения пленки нитрида кремния на кремниевую подложку включает:
- предварительную обработку поверхности кремниевой подложки в плазме
азота;
- подготовку компонентов газовой смеси из 5,2% смеси моносилана с аргоном с расходом 1,05÷4,15 л/ч и азота с расходом 0,07÷0,08 л/ч, из которого формируется пленка нитрида кремния;
- осаждение пленки нитрида кремния на обработанную поверхность кремниевой подложки непосредственно после предварительной обработки поверхности кремниевой подложки в плазме азота.
В предпочтительном варианте, предварительную обработку поверхности кремниевой подложки в плазме азота проводят в плазме ВЧ индукционного разряда, изолированного от «земли» (корпуса реактора). ВЧ мощность осаждения пленки нитрида кремния составляет 250÷К350 Вт. Реакцию плазмы с подложкой при осаждении пленки нитрида кремния осуществляют при давлении 0,К0,3 Па в реакторе.
Краткое описание чертежей
Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее.
На фиг.1 представлен алгоритм проведения процесса ПА ХОГФ пленки нитрида кремния на кремниевую подложку.
На фиг.2 схематично представлено устройство реактора установки, ПА ХОГФ пленок нитрида кремния на кремниевые подложки.
На фиг.3 на диаграмме представлена зависимость толщины слоя нитрида кремния, полученного обработкой кремниевой подложки в азотной плазме, от рассеиваемой ВЧ мощности.
На фиг.4 представлены фотографии пленки нитрида кремния толщиной 100±10 нм, осажденной без предварительной обработки кремниевой подложки в плазме азота (фотография слева) и с предварительной обработкой в плазме азота (фотография справа).
На фиг.1 обозначено следующее:
1 - Подготовительные операции;
2 - Подача N2 в реактор;
3 - Подведение рассеиваемой ВЧ мощности;
4 - Проведение предварительной обработки кремниевой подложки в азотной плазме ВЧ индукционного разряда, изолированного от «земли» (корпуса реактора);
5 - Подготовка компонентов газовой смеси (5,2% SiH4±Ar)+N2 с расходом 1,05-1,15 л/ч и 0,07-0,08 л/ч;
6 - Создание давления в реакторе 0,1-0,3 Па;
7 - Подведение ВЧ мощности осаждения пленки нитрида кремния 250-350 Вт;
8 - Осаждение пленки нитрида кремния на кремниевую подложку;
9 - Завершающие операции.
На фиг.2 обозначено следующее:
10 - линия подачи газов в реактор;
11 - ВЧ индуктор;
12 - кварцевое стекло;
13 - кремниевая подложка;
14 - охлаждаемый столик (нижний электрод);
15 - вход вакуумной системы;
16 - ВЧ генератор верхнего электрода (индуктора);
17 - реактор;
18 - блоки согласования импеданса;
19 - ВЧ генератор нижнего электрода.
Осуществление изобретения
На фиг.1 представлен алгоритм проведения процесса ПА ХОГФ пленки нитрида кремния на кремниевую подложку. Процесс начинается в блоке 1, в котором производится загрузка кремниевой подложки в реактор, ее закрепление и создание вакуума в реакторе путем последовательной откачки форвакуумным и турбомолекулярным насосами. Для предварительной обработки поверхности кремниевой подложки в плазме азота в реактор подается азот с расходом 2,15 л/ч, (блок 2), и формируется плазма подведением рассеиваемой ВЧ мощности 20-30 Вт/мин к газу (блок 3). В течение заданного времени проводится предварительная обработка кремниевой подложки в плазме азота (блок 4), в результате которой на поверхности кремниевой подложки формируется сплошная пленка нитрида кремния толщиной от 2 до 6 нм, в зависимости от режима и времени обработки. Непосредственно после предварительной обработки (без разгерметизации реактора), производится откачка продуктов реакции из реактора и подготовка к осаждению пленки нитрида кремния на кремниевую подложку. В реактор подаются компоненты газовой смеси, из которой формируется пленка нитрида кремния 5,2% SiH4+Ar с расходом 1,08 л/ч и N2 с расходом 0,072 л/ч (блок 5). Давление в реакторе выставляется на уровне 0,1-0,3 Па (блок 6). Формирование плазмы производится подведением ВЧ мощности 250-350 Вт к газовой смеси (блок 7). Осаждение пленки нитрида кремния на кремниевую подложку производится со скоростью приблизительно 0,01 мкм в минуту (блок 8). По окончании процесса осаждения производится откачка продуктов реакции из реактора, выравнивание давления в реакторе до атмосферного и выгрузка подложки из реактора (блок 9).
На фиг.2 схематично представлено устройство реактора установки ПА ХОГФ пленок нитрида кремния на кремниевые подложки. Технологические газы N2 и SiH4 подаются в реактор по линиям подачи газов (10). Подведение ВЧ мощности к газу производится посредством ВЧ индуктора (11), отделенного от камеры кварцевым стеклом (12). Кремниевая подложка (13) располагается на охлаждаемом столике, одновременно являющемся нижним электродом для подведения ВЧ-смещения на кремниевую подложку (14). Создание пониженного давления в реакторе обеспечивается через вход вакуумной системы (15), состоящей из форвакуумного и турбомолекулярного насосов. Формирование ВЧ мощности и ВЧ смещения осуществляется двумя ВЧ генераторами (16) и (19), соединенными с реактором (17) посредством блоков согласования импедансов (18). В блок согласования импеданса верхнего ВЧ генератора входит ферритовый трансформатор для изоляции плазменного разряда от «земли» (корпуса реактора).
На фиг.3, на диаграмме представлена зависимость толщины слоя нитрида кремния, полученного путем обработки кремниевой подложки в азотной плазме, от рассеиваемой ВЧ мощности. Исследование наличия пленки нитрида кремния на поверхности кремниевой подложки проводилось методом растровой электронной микроскопии с энергодисперсионной системой для рентгеновского анализа и методом спектральной эллипсометрии. Регистрация рентгеновских спектров проводилась при ускоряющем напряжении 3 кВ при наклоне кремниевой подложки под углом 45° к направлению электронного пучка. Такие условия были выбраны из следующих соображений: глубина генерации рентгеновского излучения при ускоряющем напряжении 3 кВ составляет ~100 нм, и это предельная энергия, при которой происходит генерация линии Si-Кα. Наклон кремниевой подложки на угол α приводит к уменьшению области генерации сигнала в направлении, перпендикулярном поверхности ~ в 1/ since раз, что также (как и уменьшение ускоряющего напряжения) приводит к повышению чувствительности метода к поверхностным слоям. С помощью полученных спектров было определено наличие атомарного азота на поверхности подложки. Измерения методом спектральной эллипсометрии проводились при угле падения 69.4°, в спектральном диапазоне 439.91-848.8 нм с инкрементом 1.64 нм. Коэффициенты преломления были измерены на длине волны 632.8 нм. В качестве образцов сравнения применялись материалы SiO2, Si3 N4 и SiON с известными значениями коэффициентов преломления. В результате серии измерений было выявлено, что во время предварительной обработки кремниевой подложки в азотной плазме, на ее поверхности образуется сплошная пленка нитрида кремния толщиной от 2 до 6 нм в зависимости от режима и времени обработки.
На фиг.4 представлены фотографии пленки нитрида кремния толщиной 100±10 нм, осажденной без предварительной обработки кремниевой подложки в плазме азота (фотография слева) и с предварительной обработкой в плазме азота (фотография справа). На фотографии слева видно наличие локальных отслоений пленки нитрида кремния от поверхности кремниевой пластины в виде пузырьков.
Таким образом, при реализации заявленного способа повышается качество осаждаемых пленок нитрида кремния методом плазмоактивированного процесса химического осаждения из газовой фазы (ПА ХОГФ) на кремниевые подложки путем предварительной обработки поверхности подложек в плазме азота, в результате чего увеличивается равномерность осаждения пленки на подложке, снижается количество дефектов в пленке, улучшаются ее оптические и диэлектрические свойства.
Claims (4)
1. Способ осаждения пленки нитрида кремния на кремниевую подложку, включающий:
- предварительную обработку поверхности кремниевой подложки в плазме азота;
- подготовку компонентов газовой смеси из 5,2% смеси моносилана с аргоном с расходом 1,05÷1,15 л/ч и азота с расходом 0,07÷0,08 л/ч, из которой формируется пленка нитрида кремния;
- осаждение пленки нитрида кремния на обработанную поверхность кремниевой подложки непосредственно после предварительной обработки поверхности кремниевой подложки в плазме азота.
- предварительную обработку поверхности кремниевой подложки в плазме азота;
- подготовку компонентов газовой смеси из 5,2% смеси моносилана с аргоном с расходом 1,05÷1,15 л/ч и азота с расходом 0,07÷0,08 л/ч, из которой формируется пленка нитрида кремния;
- осаждение пленки нитрида кремния на обработанную поверхность кремниевой подложки непосредственно после предварительной обработки поверхности кремниевой подложки в плазме азота.
2. Способ по п.1, в котором предварительную обработку поверхности кремниевой подложки проводят в азотной плазме ВЧ индукционного разряда, изолированного от «земли» - корпуса реактора.
3. Способ по п.2, в котором ВЧ мощность осаждения пленки нитрида кремния составляет 250÷350 Вт.
4. Способ по п. 1-3, в котором реакцию плазмы с кремниевой подложкой при осаждении пленки нитрида кремния осуществляют при давлении 0,1÷0,3 Па в реакторе.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012153091/28A RU2518283C1 (ru) | 2012-12-07 | 2012-12-07 | Способ осаждения нитрида кремния на кремниевую подложку |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012153091/28A RU2518283C1 (ru) | 2012-12-07 | 2012-12-07 | Способ осаждения нитрида кремния на кремниевую подложку |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2518283C1 true RU2518283C1 (ru) | 2014-06-10 |
| RU2012153091A RU2012153091A (ru) | 2014-06-20 |
Family
ID=51213500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012153091/28A RU2518283C1 (ru) | 2012-12-07 | 2012-12-07 | Способ осаждения нитрида кремния на кремниевую подложку |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2518283C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1718302A1 (ru) * | 1990-02-13 | 1992-03-07 | Научно-производственное объединение "Интеграл" | Способ формировани пленки нитрида кремни |
| RU2121985C1 (ru) * | 1997-05-27 | 1998-11-20 | Научно-производственное объединение машиностроения | Способ нанесения покрытия на основе нитрида кремния на стеклянную, в том числе кварцевую поверхность |
| EP1168427A1 (en) * | 2000-06-19 | 2002-01-02 | Applied Materials, Inc. | Method of plasma depositing silicon nitride |
| US6953609B2 (en) * | 2002-10-11 | 2005-10-11 | Stmicroelectronics S.R.L. | High-density plasma process for depositing a layer of silicon nitride |
| US8129290B2 (en) * | 2005-05-26 | 2012-03-06 | Applied Materials, Inc. | Method to increase tensile stress of silicon nitride films using a post PECVD deposition UV cure |
-
2012
- 2012-12-07 RU RU2012153091/28A patent/RU2518283C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1718302A1 (ru) * | 1990-02-13 | 1992-03-07 | Научно-производственное объединение "Интеграл" | Способ формировани пленки нитрида кремни |
| RU2121985C1 (ru) * | 1997-05-27 | 1998-11-20 | Научно-производственное объединение машиностроения | Способ нанесения покрытия на основе нитрида кремния на стеклянную, в том числе кварцевую поверхность |
| EP1168427A1 (en) * | 2000-06-19 | 2002-01-02 | Applied Materials, Inc. | Method of plasma depositing silicon nitride |
| US6953609B2 (en) * | 2002-10-11 | 2005-10-11 | Stmicroelectronics S.R.L. | High-density plasma process for depositing a layer of silicon nitride |
| US8129290B2 (en) * | 2005-05-26 | 2012-03-06 | Applied Materials, Inc. | Method to increase tensile stress of silicon nitride films using a post PECVD deposition UV cure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012153091A (ru) | 2014-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11257685B2 (en) | Apparatus and process for electron beam mediated plasma etch and deposition processes | |
| US7018941B2 (en) | Post treatment of low k dielectric films | |
| CN108220922B (zh) | 成膜方法、硼膜以及成膜装置 | |
| US6737366B2 (en) | Method of forming low dielectric constant insulation film for semiconductor device | |
| TW201432085A (zh) | 使用高密度電漿之金屬處理 | |
| US7259111B2 (en) | Interface engineering to improve adhesion between low k stacks | |
| JP6058876B2 (ja) | ＳｉＯ２膜を堆積する方法 | |
| WO2009096259A1 (ja) | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 | |
| US20090242511A1 (en) | Seasoning method for film-forming apparatus | |
| JP2012149278A (ja) | シリコン含有膜の製造方法 | |
| TWI577820B (zh) | Means for improving MOCVD reaction method and improvement method thereof | |
| US10950416B2 (en) | Chamber seasoning to improve etch uniformity by reducing chemistry | |
| WO2010001815A1 (ja) | 半導体装置用絶縁膜、半導体装置用絶縁膜の製造方法及び製造装置、半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH04373A (ja) | プラスチック基板表面の硬化保護膜製造方法 | |
| JP2010508674A (ja) | 電子サイクロトロン共鳴による非晶質膜の蒸着 | |
| JP7049883B2 (ja) | ボロン系膜の成膜方法および成膜装置 | |
| RU2518283C1 (ru) | Способ осаждения нитрида кремния на кремниевую подложку | |
| KR101881534B1 (ko) | 플라즈마를 이용한 금속산화물이 포함된 탄소막의 형성 방법 | |
| TWI810682B (zh) | 減少多層pecvd teos氧化物膜中的缺陷的方法 | |
| JP2006148100A (ja) | 低誘電率ナノ粒子膜の形成技術 | |
| JP2010225792A (ja) | 成膜装置及び成膜方法 | |
| Das et al. | Effect of substrate bias on the promotion of nanocrystalline silicon growth from He-diluted SiH4 plasma at low temperature | |
| JP6950315B2 (ja) | 成膜方法、ボロン膜、及び成膜装置 | |
| JP2009035780A (ja) | 水素化アモルファスシリコンの製造方法及び製膜装置 | |
| Guofeng et al. | Effect of C: F Deposition on Etching of SiCOH Low-k Films in CHF3 60 MHz/2 MHz Dual-Frequency Capacitively Coupled Plasma |