О термодинамическом механизме образования пористого карбида кремния

Секция технологии больших интегральных схем

УДК 021.315.592

А.М. Светличный

ГЕТТЕРИРОВАНИЕ НЕКОНТРОЛИРУЕМЫХ ПРИМЕСЕЙ В ДИОДАХ С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНЫХ НАРУШЕНИЙ

Одной из основных задач разработки УБИС с минимальным размером 40-60нм на пластинах диаметром 350-400 мм является разработка технологических процессов геттерирования неконтролируемых примесей и дефектов на рабочей стороне пластины. Это связано с тем, что в процессе изготовления ИМС во время высокотемпературных процессов генерируются линейные и точечные дефекты, концентрация которых намного превышает исходную. Существующие методы геттерирования основаны, как правило, на создании геттерирующих центров в исходном материале еще до изготовления ИМС. Однако такие методы не всегда эффективны, так как в процессе длительных и многократно повторяемых высокотемпературных операций эффективность геттерных центров падает из-за насыщения атмосферы Коттрелла и даже иногда наблюдается полная потеря геттерных свойств из-за распада атмосферы Коттрелла.

В работе рассмотрен метод геттерирования дефектов, который основан на создании геттерных центров на заключительных операциях изготовления ИМС. Для этого в диодные структуры с помощью УФ-лазера (Х=0,34мкм) после ионного легирования (500 мкКул/см2) вводились лазерным излучением дефекты с нерабочей стороны подложки. После этого осуществлялся многоэтапный отжиг при 950оС. Контролировались ток утечки и шумы обратносмещенных диодов.

В результате эксперимента было установлено, что с помощью этого процесса ток утечки и спектральная плотность шумов диодных структур уменьшились почти на порядок. При этом геттерирующее влияние лазерных нарушений сохранилось и даже несколько увеличилось, по крайней мере, в течение трех последующих высокотемпературных операций. Это говорит о перспективности этого метода в производстве изготовления УБИС с субмикронными размерами элементов.

УДК 621.315.592

Д.А. Сеченов, Ю.Н. Варзарёв

О ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОМ МЕХАНИЗМЕ ОБРАЗОВАНИЯ ПОРИСТОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ

Пористый карбид кремния, получаемый анодным электрохимическим травлением в растворах плавиковой кислоты, является перспективным материалом для светоизлучающих диодов, фотодетекторов, датчиков газов и может использоваться в качестве буферного слоя при выращивании эпитаксиальных слоев.

Для выяснения механизма образования пористого карбида кремния был проведен термодинамический анализ реакций, протекающих при анодировании 8Ю (таблица).

Известия ТРТУ

Специальный выпуск

№ Реакция АО, кДж/моль

1 SiC+2HF+h+=SiF2+C+2H+ -961,1

2 SiC+4HF+h+=SiF4+C+4H+ -277,7

3 2SiF2=Si+SiF4 -221,2

4 SiF2+2HF= SiF4+H2 -151,0

5 SiF2+H2O=SiO2+2HF+H2 -392,3

6 SiF4+2HF=H2SiF6 -296,7

7 Si+H2O=SiO2+H2 -410,7

8 SiO2+HF=H2SiF6+H2O -371,4

Электрохимические реакции № 1, 2 протекают при участии положительных зарядов (дырок) с образованием бифторида и тетрафторида кремния (SiF2 и SiF4). При этом может происходить образование углерода, который, вероятно, окисляется до ТО и или остается на поверхности SiC. Образование фторидов углерода (CF2 и CF4) маловероятно, так как АО этих реакций положительна.

Образовавшийся в ходе реакций № 2 и 4 тетрафторид кремния полностью растворяется в ОТ с образованием H2SiF6. Диоксид кремния, образовавшийся в результате вторичных реакций, также травится в HF с образованием раствора H2SiF6 в воде. Отличительной особенностью образования пористого SiC является возможность взаимодействия образующегося в результате реакций № 1 и 2 углерода с кремнием, который образуется по реакции № 3. В результате на поверхности пор возможно образование нанокристаллических агрегатов SiC.

УДК 621.382.132

А.М. Светличный, В.В. Поляков, А.Н. Кочеров

ОКИСЛЕНИЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ БЫСТРЫМ ТЕРМИЧЕСКИМ

ОТЖИГОМ

Получение качественного диэлектрика на поверхности карбида кремния является актуальной задачей. Наряду с проблемой качества получаемого диэлектрика недостатком является большая длительность и высокая температура процесса окисления. Поэтому разработчики ведут поиск методов окисления карбида кремния за более короткие промежутки времени. Одним из таких методов является окисление с помощью быстрой термообработки (БТО).

Преимуществом установок БТО является возможность управления скоростью нагрева и однородностью распределения температуры по диаметру пластины. Благодаря микропроцессорному управлению у технологов появляется возможность управления с высокой точностью скоростью подъема и выдержки температуры, при этом учитываются нелинейные оптические и теплофизические характеристики обрабатываемых структур [I].

В данной работе проводилось экспериментальное исследование процесса быстрого термического отжига образцов карбида кремния 6H-SiC. Быстрый термический отжиг проводился на установке ИТО-18МВ при температурах 1000-1200оС длительностью 30-180с. Для сравнения полученных результатов проводилось окисление аналогичных образцов в диффузионной печи при температурах 1000-1200оС длительностью 4-6 часов. Для исследования образцов, окисленных с помощью БТО и в диффузионной печи, измерялась толщина полученной оксидной