Процессы микро- и нанотехнологий. Ч. 2. Шутов Д.А - 94 стр.

параметров ранее полученных элементов структуры микросхем. Пиролитическое
осаждение обеспечивает большую производительность, высокую равномерность
слоев, качественное покрытие ступенек металлизации и позволяет создавать
изолирующие и пассивирующие слои не только на поверхности кремния, но и на
поверхностях других полупроводниковых материалов. Кроме пленок SiO2,
пиролитически можно осаждать и пленки SiC, Si3N4, ФСС и поликристаллического
кремния.
      При пиролитическом осаждении пленок SiO2 происходит термическое
разложение     сложных     соединений     кремния    (алкоксиланов,   например,
тетраэтоксисилана) с выделением SiO2, что требует температур 650-700ОС, поэтому
редко используется, либо окисление моносилана:
      SiH4 + 2O2 400  −450OC
                             → SiO2↓ + 2H2O, что обычно и применяют в
производстве ИС и БИС при осаждении фосфорно-силикатного стекла (ФСС) с
добавлением к газовой смеси фосфина PH3, разбавленного азотом до 1,5%-ной
концентрации. Фосфин вступает в реакцию с кислородом:
      4PH3 + 5O2 → 2P2O5 + 6H2↑,
образуя P2O5, который легирует SiO2. В пленке SiO2 оказывается 1-3% фосфора, за
счет чего повышается ее термомеханическая прочность, пластичность и снижается
пористость. Это позволяет применять данные пленки для пассивации готовых
структур ИС и БИС. При содержании фосфора до 8-9% слои ФСС используют для
планаризации поверхности пластин, имеющих рельеф. Данный способ отличается от
других способов осаждения диэлектрических пленок простотой и недорогой
реализацией.
      При плазмохимическом осаждении пленок (ПХО) процесс разложения
кремнийсодержащих соединений активизируется высокочастотным (ВЧ) разрядом,
образующим в газовой среде при пониженном давлении низкотемпературную
кислородную плазму. Плазма состоит из атомов, радикалов, молекул, ионов и
электронов, в разной степени возбужденных. Плазмохимическое осаждение обычно
проводят при давлении в реакционной камере 66-660 Па и частоте ВЧ-разряда 13,56-
40 Мгц. Температура процесса более низкая, чем при пиролитическом осаждении,
благодаря чему получаемые пленки SiO2 можно использовать в качестве
межслойного диэлектрика многоуровневой разводки (взаимодействия кремния с
металлизацией при этом не происходит). Механизм образования пленок при ПХО
состоит из трех основных стадий: образования в зоне разряда радикалов и ионов,
адсорбции их на поверхности пленки SiO2 и перегруппировки адсорбированных
атомов. Перегруппировка (миграция) адсорбированных поверхностью атомов и
стабилизация их положения представляют важную стадию роста пленки.
      Одновременно с образованием пленки происходит десорбция продуктов
реакции с поверхности. Скорости десорбции и миграции атомов сильно зависят от
температуры пластины, причем при большей температуре получаются пленки с
меньшей концентрацией захваченных продуктов реакции, большей плотностью и
более однородным составом (этим объясняется повышение температуры до 400ОС
при ПХО в производстве БИС).
      При стимулировании процесса осаждения плазмой появляются новые
параметры, влияющие на скорость осаждения пленки, ее состав, плотность,
показатель преломления, равномерность, внутренние напряжения и скорость
травления. Кроме температуры, состава газовой смеси, ее расхода, давления и
геометрии реактора на скорость окисления влияют ВЧ-мощность, напряжение и
частота, геометрия электродов и расстояние между ними.
      В качестве рабочих газов обычно используют соединения кремния
                                       94