Двуокись кремния

Легирование поликремния

Структура пленок

Структура поликремниевых пленок сильно зависит от вида легирующих компонент или примесей, температуры осаждения и термообработки пленок после осаждения.

• Поликремний, осаждаемый при температуре ниже 575 ^°С, аморфен по своей структуре без какого-либо видимого упорядочения атомов.
• При повышении температуры выше 625 ^°С поликремний становится поликристаллическим и имеет столбчатую структуру.
• Кристаллизация и рост зерен происходят при отжиге аморфного или столбчатого поликремния при ~700 ^°С.

Поликремний может быть легирован тремя способами:

• Диффузия. Диффузия, являясь высокотемпературным процессом, приводит к очень низким значениям удельного сопротивления. В поликремнии диффузия легирующих атомов проходит быстрее, чем в монокристаллическом кремнии.
• Имплантация. Удельное сопротивление ионно-имплантированного поликремния в первую очередь зависит от дозы имплантации, температуры и времени отжига. Оно примерно на порядок превышает удельное сопротивление диффузионно легированного кремния, что объясняется разницей в концентрации примеси.
• Введение легирующих добавок в парогазовую смесь. Удельное сопротивление поликремния, легированного в процессе осаждения путем добавления в парогазовую смесь фосфина, арсина или диборана, сильно зависит от температуры осаждения, концентрации легирующих добавок и температуры отжига. Переход от высокого удельного сопротивления при низких температурах осаждения к низкому удельному сопротивлению при высоких температурах соответствует изменению структуры поликремния от аморфной к поликристаллической.

Пленки двуокиси кремния могут осаждаться как с легирующими добавками, так и без них. Важнейший параметр при осаждении SiO₂ - воспроизводимость рельефа.

Рис. 1 -Конформное воспроизведение. Толщина пленки на стенках ступеньки не отличается от толщины на дне и поверхности. Обусловлено быстрой поверхностной миграцией. Рис. 2 -Неконформное воспроизведение при отсутствии поверхностных миграций и больших значениях величины среднего пробега молекулы в газе. Рис. 3 -Неконформное воспроизведение при отсутствии поверхностных миграций и малых значениях величины среднего пробега молекулы в газе (по сравнению с размерами ступеньки).

Нелегированная двуокись кремния используется:

• в качестве изолирующей пленки между многоуровневой металлизацией,
• в качестве маскирующей пленки в процессах диффузии и ионной имплантации,
• как защитная пленка,
• для увеличения толщины подзатворного диэлектрика.
  
  Легированные фосфором пленки окисла используются:

• в качестве изолятора между металлическими слоями,
• как пассивирующие покрытия на поверхности прибора,
• в качестве геттерирующих слоев.

Методы осаждения

Для формирования пленок двуокиси кремния используется несколько методов осаждения. Они характеризуются различными химическими реакциями, видом и используемого реактора и температурой процесса осаждения.

Пленки, осаждаемые при низких температурах (ниже 500 °С), формируются за счет реакции между силаном, легирующими добавками и кислородом:

SiH₄ + O₂ SiO₂ +2H₂

Cпособ осаждения	Плазмохи- мический	SiN4 + O2	ТЭОС	SiCl2H2 + 2N2O
Т, ^oC
Состав	SiO1.9 (H)	SiO2 (H)	SiO2 (H)	SiO2 (Cl)
Воспроизведен.	неконформн.	неконформн.	конформн.	конформн.
Термостабильн.	выделение Н	уплотнение	термостаб.	выделение Cl
Плотность, г/cм^-3	2.3	2.1	2.2	2.2
Коэффициент преломления	1.47	1.44	1.46	1.46
Эл. прочность, 10^6Вт/см	3 - 6
Скорость травления (100), нм/мин

Дата добавления: 2014-12-27