SU1758085A1 - Method of vacuum deposition of thin dielectric films - Google Patents

Method of vacuum deposition of thin dielectric films Download PDF

Info

Publication number
SU1758085A1
SU1758085A1 SU904841109A SU4841109A SU1758085A1 SU 1758085 A1 SU1758085 A1 SU 1758085A1 SU 904841109 A SU904841109 A SU 904841109A SU 4841109 A SU4841109 A SU 4841109A SU 1758085 A1 SU1758085 A1 SU 1758085A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
dielectric
films
film
quality
properties
Prior art date
Application number
SU904841109A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Васильевич Горин
Валентина Ефимовна Дегтева
Ефим Ушерович Корницкий
Владимир Александрович Кыласов
Original Assignee
Научно-исследовательский институт "Платан"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт "Платан" filed Critical Научно-исследовательский институт "Платан"
Priority to SU904841109A priority Critical patent/SU1758085A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1758085A1 publication Critical patent/SU1758085A1/en

Links

Abstract

Использование: изобретение может быть использовано в пленарной технологии производства полупроводниковых приборов дл  получени  пассивирующих покрытий в интегральных схемах, диэлектрических пленок тонкопленочных электролюминесцентных структур и т.п. Сущность: изобретение позвол ет в результате введени  кислорода в газовую аргоно-азотную смесь ВЧ магнетронного разр да при распылении кремниевой мишени с поддержанием соотношени  газов соответственно Аг№,02 равным 40:53:7, получить высококачественные электролюминесцентные покрыти  из оксинитрида кремни  за счет обеспечени  оптимального сочетани  диэлектрических и механических свойств получаемой пленки Повышение качества пленок обеспечивает- с  за счет увеличени  пробивного напр жени  (до 5,5.10 В/см), снижени  диэлектрических потерь ( -л 008) при величине диэлектрической проницаемости не менее 6-7, а также способ по изобретению повышает стабильность этих свойств, уменьшает механические напр жени , yвeличивaeY адгезию. 4 ил. слUsage: the invention can be used in the plenary technology for the production of semiconductor devices for obtaining passivating coatings in integrated circuits, dielectric films of thin-film electroluminescent structures, etc. SUBSTANCE: invention allows as a result of introducing oxygen into an argon-nitrogen gas mixture of high-frequency magnetron discharge when sputtering a silicon target with maintaining the gas ratio, respectively, AgN, 02 equal to 40: 53: 7, to obtain high-quality silicon oxynitride coatings by ensuring optimal combination of dielectric and mechanical properties of the resulting film. Improving the quality of the films is provided by increasing the breakdown voltage (up to 5.5.10 V / cm), reducing the dielectric loss (-l 008) with a dielectric constant of not less than 6-7, and also the method according to the invention improves the stability of these properties, reduces the mechanical stresses, increases adhesion. 4 il. cl

Description

Изобретение относитс  к области пленочной микроэлектроники и может быть использовано в планарной технологии производства полупроводниковых приборов дл  получени  пассивирующих покрытий в интегральных схемах, диэлектрических пленок тонкопленочных электролюминесцентных структур, пленок дл  многокомпонентных композиций, примен емых в качестве элементов конструкций интегральной оптики.The invention relates to the field of film microelectronics and can be used in a planar technology for producing semiconductor devices for producing passivating coatings in integrated circuits, dielectric films of thin-film electroluminescent structures, films for multi-component compositions, used as structural elements of integrated optics.

В качестве прототипа выбран способ, посв щенный получению диэлектрической пленки из оксидов, нитридов, карбидов, распылением мишеней из алюмини  и кремни  В различных реактивных средах, в частности , упоминаетс  и о получении пленки нитрида кремни  (Si3N4) в смеси аргон-азот, пленки нитрида кремни , полученные этим способом, имеют хорошие диэлектрические и оптические свойства, но из-за больших механических напр жений, неудовлетворительной адгезии к различным материалам, а также из-за эффекта деградации диэлектрических свойств в процессе эксплуатации эти пленки не нашли применени  в устройствах отображени  информации на основе тонкопленочной электролюминесценции.As a prototype, a method was chosen dedicated to obtaining a dielectric film of oxides, nitrides, carbides, sputtering targets made of aluminum and silicon. In various reactive media, in particular, the preparation of a film of silicon nitride (Si3N4) in a mixture of argon-nitrogen, nitride films is mentioned. The silicon obtained in this way has good dielectric and optical properties, but due to high mechanical stresses, poor adhesion to various materials, and also due to the effect of degradation of dielectric properties in the process kspluatatsii these films have not found use in display devices based on thin-film electroluminescence.

Цель изобретени  - расширение технологических возможностей за счет получени  высококачественного электролюминесцентного покрыти  из оксинитрида кремни The purpose of the invention is the expansion of technological capabilities by producing a high-quality electroluminescent coating of silicon oxynitride

X СЛ 00 О 00 СЛX SL 00 O 00 SL

Изобретение обеспечивает повышение качества пленок за счет увеличени  пробивного напр жени  (до 5,5.106 В/см), снижени  диэлектрических потерь (igd -0,008) при величине диэлектрической проницаемости не менее 6-7, повышение стабильности этих свойств, уменьшение механических напр жений , увеличение адгезии.The invention provides an increase in the quality of films by increasing the breakdown voltage (up to 5.5.106 V / cm), reducing dielectric losses (igd -0.008) with a dielectric constant of at least 6-7, increasing the stability of these properties, reducing mechanical stresses, increasing adhesion.

Поставленна  цель достигаетс  заменой аргоно-азотной смеси на аргоно-азот- но-кислородную и подбором соотношений газов, обеспечивающего оптимальное сочетание диэлектрических оптических и механических свойств получаемой пленки. Введение кислорода в пленку диэлектрика и оптимизаци  отношени  парциальных давлений газовых компонент позвол етуве- личить адгезию, резко уменьшить внутренние напр жени  в пленке и получить оптимальное сочетание диэлектрических и оптических свойств получаемой пленки.The goal is achieved by replacing the argon-nitrogen mixture with the argon-nitrogen-oxygen mixture and by selecting the gas ratios that provide the optimal combination of the dielectric optical and mechanical properties of the resulting film. The introduction of oxygen into the dielectric film and the optimization of the ratio of the partial pressures of the gas components makes it possible to increase the adhesion, sharply reduce the internal stresses in the film and obtain the optimal combination of the dielectric and optical properties of the resulting film.

На фиг.1 показана зависимость коэффициента поглощени  пленки диэлектрика от содержани  азота в смеси аргон-азот. Зависимость имеет  вный минимум соответствующий 60% азота (40% Аг). Резкое повышение коэффициента поглощени  с уменьшением содержани  азота (с повышением содержани  аргона), по-видимому, св зано с по влением в пленке нестехио- метрического кремни . При содержании азота более 60% коэффициент поглощени  также возрастает, хот  и не так резко, что, по-видимому, св зано с избытком азота в пленке. Таким образом, оптимальное соотношение аргон-реактивный газ 40%:60%.Fig. 1 shows the dependence of the absorption coefficient of a dielectric film on the nitrogen content of an argon-nitrogen mixture. The dependence has a clear minimum corresponding to 60% nitrogen (40% Ar). A sharp increase in the absorption coefficient with a decrease in the nitrogen content (with an increase in the argon content) is apparently associated with the appearance of nonstoichiometric silicon in the film. With a nitrogen content of more than 60%, the absorption coefficient also increases, although not so dramatically, which is apparently associated with an excess of nitrogen in the film. Thus, the optimal ratio of argon-reactive gas is 40%: 60%.

На фиг.2 показана зависимость коэффициента поглощени  от содержани  в смеси 40%Ar-(60-x)% Na-x %Оа кислорода. При содержании кислорода менее 6% коэффициент поглощени  начинает резко возрастать , при увеличении кислорода более 7% возрастание незначительное, но при этом резко падает коэффициент преломлени  (фиг.З) и пленка диэлектрика вырождаетс  в диоксид кремни  с е 3,8-4,0.Fig. 2 shows the dependence of the absorption coefficient on the content of 40% Ar- (60-x)% Na-x% Oa oxygen in the mixture. When the oxygen content is less than 6%, the absorption coefficient begins to increase sharply, with an increase in oxygen of more than 7%, the increase is insignificant, but the refractive index drops sharply (Fig. 3) and the dielectric film degenerates into silica with e 3.8-4.0.

На фиг.4 показана зависимость диэлектрических свойств пленки оксинитрида кремни  от содержани  кислорода в смеси. При содержании кислорода в смеси равном 7% имеем максимум по электрической прочности (5,5.106 В/см) и минимум по потер м (дд 0,01), при этом е 6,5-6,8.Figure 4 shows the dielectric properties of the silicon oxynitride film as a function of the oxygen content in the mixture. When the oxygen content in the mixture is 7%, we have a maximum in electrical strength (5.5.106 V / cm) and a minimum in losses (dd 0.01), with e 6.5-6.8.

Таким образом, оптимизаци  диэлектрических и оптических свойств дает следующее соотношение компонент в газовой смеси: 40% Аг, 53% №, 7% 02Thus, the optimization of dielectric and optical properties gives the following ratio of components in the gas mixture: 40% Ar, 53% №, 7% 02

Приведем пример реализации предлагаемого способа получени  оксинитридныхLet us give an example of the implementation of the proposed method for the preparation of oxynitride

пленок. Пленку нанос т распылением кремниевой мишени диаметром 200 мм и толщиной 8 мм на вращающуюс  стекл нную подложку размером 170x140 мм, покрытуюfilms. The film is sprayed with a silicon target 200 mm in diameter and 8 mm thick onto a rotating glass substrate 170x140 mm in size coated with

прозрачной токопровод щей пленкой на основе смеси окислов инди  и олова, При этом используетс  ВЧ-магнетронное устройство с диаметром магнитной системы 200 мм, выполненной на основе самарий-кобальтовых магнитов. Частота ВЧ-пол  13,56 МГц, величина магнитного пол  над поверхностью мишени 0,08 Тл автоматическое смещение на мишени 700-800 В. Рассто ние мишень-подложка составл ет 200 мм, температура подложки в процессе нанесени  поддерживаетс  равной 200°С, Распыление кремниевой мишени производ т в аргоно- азотокислородной смеси при соотношении парциальных давлений компонентa transparent conductive film based on a mixture of indium and tin oxides. It uses an RF magnetron device with a 200 mm magnetic system, made on the basis of samarium – cobalt magnets. The frequency of the RF field is 13.56 MHz, the magnitude of the magnetic field above the target surface is 0.08 T, the automatic displacement on the target is 700-800 V. The distance of the target substrate is 200 mm, the temperature of the substrate during the deposition process is maintained at 200 ° C. silicon target is produced in an argon-nitrogen-oxygen mixture with a ratio of partial pressures

Аг/№/02 40/53/7 и общем давлении 3.10 мм рт.ст. Скорость осаждени  напыл емых пленок 400-500 А/мин, толщина напыленных пленок 0,1-0,3 мкм. Установка содержала устройство оптического контрол  позвол ющее получить пленки заданной толщины.Ag / № / 02 40/53/7 and the total pressure of 3.10 mm Hg The deposition rate of the deposited films is 400-500 A / min, the thickness of the deposited films is 0.1-0.3 microns. The installation contained an optical control device that allows to obtain films of a given thickness.

Использование способа позвол ет получать оксинитридные пленки на подложках сравнительно большой площади, обладающие следующими преимуществами по сравнению с пленками, получаемыми существующими способами (пр мое азотирование , химическое и плазмохимическое осаждение, ВЧ-магнетронное распылениеThe use of the method allows to obtain oxynitride films on substrates of a relatively large area, which have the following advantages over films obtained by existing methods (direct nitriding, chemical and plasma chemical deposition, RF magnetron sputtering

керамической мишени): оптимальные электрофизические характеристики (максимальна  электрическа  прочность, близкие к минимальным диэлектрические потери, достаточно высока  диэлектрическа  проницаемость ) при высокой оптической прозрачности; высока  равномерность характеристик по площади подложки; высока  производительность и хороша  воспроизводимость параметров; низкие механические напр жени  и хороша  адгези  к широкому классу диэлектрических и полупроводниковых материалов.ceramic target): optimal electrophysical characteristics (maximum electrical strength, dielectric loss close to minimal, dielectric constant is quite high) with high optical transparency; high uniformity of characteristics on the area of the substrate; high performance and good reproducibility of parameters; low mechanical stresses and good adhesion to a wide class of dielectric and semiconductor materials.

5050

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ вакуумного напылени  тонкой диэлектрической пленки, включающий распыление кремниевой мишени в плазме высокочастотного магнетронного разр да 5 ионами газовой смеси, содержащей аргон и азот, и осаждение распыленного материала на подложку, отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей за счет получени  высококачественного диэлектрического покрыти  изThe method of vacuum deposition of a thin dielectric film, including the sputtering of a silicon target in a high-frequency magnetron discharge plasma 5 with ions of a gas mixture containing argon and nitrogen, and the deposition of a sputtered material on a substrate, in order to expand technological capabilities by obtaining a high-quality dielectric coating of оксинитрида кремни , в газовую смесь до- ведут при соотношении газов At N2 (Ъ. ian полнительно ввод т кислород, а осаждение ном 40:53 7 соответственноsilicon oxynitride, the gas mixture is added at the ratio of gases At N2 (b. ian, oxygen is introduced in addition, and the precipitation is n. 40:53 7, respectively ,%% 7- 67-6 5454 JJ 21-т-i i i21-i i i т-i-гt-i-g 1-г1-g 15 50 55 60 65 70 75 80 85 90 ft15 50 55 60 65 70 75 80 85 90 ft Фиг.11 ,%% 10ten 9 8 79 8 7 6 5- ii- 1у 6 5- ii- 1y 1012310123 4 5 6 7 в 9 10 ft Содержание кислорода, % Фиг. 24 5 6 7 to 9 10 ft. Oxygen content,% FIG. 2 т-i-гt-i-g 1-г1-g ft ft 4г + Нг4g + ng ,%% лl ll t,9t, 9 16V- 6- t,51 2 J 4 56 7 8 9 Ю 1112 Содержание xucsopoffa, & ФигЗ16V-6- t, 51 2 J 4 56 7 8 9 S 1112 Table of Contents xucsopoffa, & Figz ҐOhno fyWfyW в/смin / cm 4four 4f74f7 6- 5- 4 JT6-5-4 JT 22 1one ҐOhno
SU904841109A 1990-07-12 1990-07-12 Method of vacuum deposition of thin dielectric films SU1758085A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904841109A SU1758085A1 (en) 1990-07-12 1990-07-12 Method of vacuum deposition of thin dielectric films

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904841109A SU1758085A1 (en) 1990-07-12 1990-07-12 Method of vacuum deposition of thin dielectric films

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1758085A1 true SU1758085A1 (en) 1992-08-30

Family

ID=21521932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904841109A SU1758085A1 (en) 1990-07-12 1990-07-12 Method of vacuum deposition of thin dielectric films

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1758085A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
За вка JP № 63-140077, кл. С 23 С 14/06, С 23 С 14/34, 1988. Способ и установка дл тонкой диэлектрической пленки. J.Fujtta и др. Large Scole AC Thin Rim Electroluminescent Display Panel,- Japan Display 83, p. 76-79. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001192821A (en) Method for depositing film on substrate, and article obtained by the method
US20020081465A1 (en) Sputtering targets and method for the preparation thereof
US6238527B1 (en) Thin film forming apparatus and method of forming thin film of compound by using the same
US5958155A (en) Process for producing thin film
GB2372044A (en) Functional film with concentration gradient
JPS63114978A (en) Production of transparent protective coating
US6217719B1 (en) Process for thin film formation by sputtering
KR20120079716A (en) Anti-fingerprint coating method and device
GB2372042A (en) Functional film with concentration gradient
SU1758085A1 (en) Method of vacuum deposition of thin dielectric films
KR100296156B1 (en) Method for making thin film tantalum oxide layers with enhanced dielectric properties and capacitors employing such layers
JP5027980B2 (en) Method for depositing fluorinated silica thin film
JPS62229B2 (en)
Tang et al. Fabrication and characteristics of rugate filters deposited by the TSH reactive sputtering method
CN1188160A (en) Making of optical anti-reflection film by diamond-like and diamond compound film
CN113337795A (en) Preparation equipment and method of AlN thin film with adjustable refractive index
GB1103653A (en) Method and apparatus for sputtering
JPH0544017A (en) Formation of silicon nitride film
JPH09263937A (en) Thin film formation method
JPS62287074A (en) Roll coater device
JPS5938307B2 (en) Method of forming metal compound film
JPH04341707A (en) Transparent conductive film
US4040927A (en) Cadmium tellurite thin films
CN215517601U (en) Preparation equipment of AlN film with adjustable refractive index
KR100241607B1 (en) Manufacturing method of i.t.o. film