Способ получения нитрида кремния
METHOD OF PRODUCING SILICON NITRIDE

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии получения нитрида кремния.
Известен способ получения нитрида кремния [Патент №5332697, МКИ H01L 21/02], близкого к стехиометрическому составу, путем взаимодействия пористого кремния с газами, содержащими азот (например, с аммиаком), при соответствующей температуре и давлении. В процессе диффузии газа в пористую структуру происходит его взаимодействие с кремнием с образованием слоя соединений толщиной 1 мкм. В таких структурах формируются неоднородные слои, которые ухудшают характеристики приборов.
*
*
5
3
4
3
4
Известен способ получения пленки нитрида кремния [Патент №5330936 США, МКИ H01L 21/00]. Сначала на кремниевой подложке на той ее части, где имеется полевой оксид, селективно формируется первый слой поликремния Si в качестве нижнего электрода конденсатора, а на него с помощью ПФХО-метода селективно наносится пленка SiN. Источником в процессе ПФХО служит аммиак в смеси с силаном или дихлорсиланом. После этого, так же селективно, на образовавшуюся пленку SiN наносят второй слой поликремния Si, который служит верхним электродом конденсатора. В силан или дихлорсилан вводят хлористый водород в объемном отношении 0,1-0,7 при давлении порядка 10 Па.
Недостатками способа являются:
- низкие значения пробивного напряжения;
- высокая плотность дефектов;
- низкая технологичность.
Задача, решаемая изобретением: повышение пробивного напряжения, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
2
4
4
4
2
4
2
4
Задача решается формированием нитрида кремния каталитическим парофазным химическим осаждением смеси гидразина (NH) и силана (SiH) при температуре подложки 230-370°С, давлении SiH 15-17,5 Па, скорости потока силана 8-10 л/мин, скорости роста нитрида кремния 100 нм/мин при отношении парциальных давлений газообразных источников Р(NH+N)/P(SiH)=4-6.
2
4
4
4
2
4
4
Технология способа состоит в следующем: газообразные источники проходят через катализатор к подложке. Расстояние между подложкой и нагреваемым катализатором составляет 3-4 см. Катализатором служит провод из сплава окиси тория и вольфрама (2% Th-W). В качестве газообразных источников служат смесь гидразина (NH) и силана (SiH); при комнатной температуре SiH находится в жидком состоянии. Через эту жидкость пропускают газообразный азот, который захватывает пары NH, и вводят в камеру вместе с SiH.
3
4
Условия осаждения SiN:
- температура катализатора - 1180-1390°С;
- температура подложки - 230-370°С;
4
- давление SiH - 15-17,5 Па;
2
4
2
4
- отношение парциальных давлений газообразных источников P(NH+N)/P(SiH)=4-6;
4
- скорость потока силана (SiH) - 8-10 л/мин;
3
4
- скорость роста SiN - 100 нм/мин.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы структуры. Результаты обработки представлены в таблице.
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 14,5%.
Стабильность параметров во всем экспериментальном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
2
4
4
4
2
4
2
4
Предложенный способ получения нитрида кремния каталитическим парофазным химическим осаждением смеси гидрозина (NH) и силана (SiH) при температуре подложки 230-370°С, давлении SiH 15-17,5 Па, скорости роста нитрида кремния 100 нм/мин и отношении парциальных давлений газообразных источников Р(NH+N)/P(SiH)=4-6 позволяет повысить процент выхода годных структур и улучшить их надежность.
Технический результат: повышение пробивного напряжения, обеспечение технологичности, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.