Термическое окисление

При осаждении пленок SiO₂ применяют разные методы, отличающиеся типом используемого реактора, температурой процесса осаждения и исходными реагентами:

· окисление в атмосфере сухого O₂ (сухое окисление):

Si_тверд.+ O₂ = SiO₂;

· окисление в парах воды (влажное окисление):

Si_тверд.+2H₂O = SiO₂ + 2H₂;

· термическое окисление в присутствии хлора (хлорное окисление).

Пленки, осаждаемые при температурах 400..500 °С, формируются из газовой фазы, содержащей силан и кислород, по реакции

SiH₄ + O₂ → SiО₂ + 2 H₂

Осаждение может быть проведено в реакторах при атмосферном давлении или при пониженном давлении при 400...450 °С. Основное преимущество этого способа осаждения – низкая температура процесса, которая позволяет осаждать пленки SiО₂ поверх алюминиевой металлизации. Эти пленки могут служить в качестве пассивирующих покрытий и в качестве диэлектрика при создании многоуровневой разводки. Низкая температура процесса имеет и свои недостатки: плохое покрытие пленками ступенек рельефа поверхности и возникновение отдельных частиц окисла, переносимых потоком газа.

Осаждение пленок SiО₂ в процессе разложения тетраэтоксисилана при пониженном давлении проводится при температурах 650...750 °С и дает высокое качество, хорошую их однородность и воспроизводимость рельефа поверхности. Тетраэтоксисилан Si(OС₂H₅)₄ при нормальных условиях—жидкость, для введения в реактор ее необходимо испарять. Реакцию разложения можно записать следующим образом:

Si(OС₂H₅)₄ → Si0₂ + 2 H₂О + 4 С₂H₄

(побочные летучие продукты).

Осаждение пленок SiО₂ из тетраэтоксисилана применяют для нанесения изолирующей пленки над поликремниевой разводкой, из-за высоких температур процесса его нельзя применять при изготовлении микросхем с алюминиевой разводкой.

Пленки ФСС получают химическим осаждением из газовой фазы таким же образом, как и пленки SiО₂, но в реакционную смесь добавляют фосфин, который, реагируя с кислородом, дает пятиокись фосфора по реакции

4РН₃ + 5 O₂ = 2Р₂O₅ + 6Н₂

Их используют для пассивации МДП-структур как одно из средств борьбы с встроенным в окисел зарядом, в качестве диэлектрика в многоуровневой разводке и в качестве источника атомов фосфора при формировании п -областей в кремнии диффузией. Пленки для диффузионных источников содержат 5... 15% фосфора, а для пассивации и межслойной изоляции – 2...8% фосфора. Пленки, содержащие 6…8% фосфора, при нагреве до 1100 °С размягчаются и, растекаясь, очень хорошо воспроизводят рельеф поверхности микросхемы, плавно, без дефектов, ложатся на ступени рельефа. Р₂O₅ – гигроскопичный материал, поэтому содержание фосфора в ФСС более 8% недопустимо, так как это приводит к взаимодействию ФСС с влагой атмосферы, образованию кислоты НРО₃ и к коррозии алюминиевой металлизации.