способ изготовления пленок диоксида кремния

Формула изобретения

Способ изготовления пленок диоксида кремния, включающий окисление кремния на поверхности полупроводниковой подложки, отличающийся тем, что окисление проводят в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением в окислительную среду 1-4% хлора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления пленок с пониженной дефектностью.

Известен способ изготовления пленок диоксида кремния с пониженной дефектностью [1] путем нанесения пленки диоксида кремния на кремниевую подложку и циклической низкотемпературной обработки структур в жидком азоте, чередующуюся через 30-60 с, с выдержкой при комнатной температуре. В пленках диоксида кремния, изготовленных таким способом, ухудшаются параметры за счет резкой смены температур.

Известен способ изготовления пленок диоксида кремния с пониженной дефектностью [2] путем введения операции предварительного геттерирования и высокотемпературного отжига до и после окисления.

Недостатками этого способа являются:

- плохая технологическая воспроизводимость;

- повышенная плотность дефектов;

- значительные утечки.

Целью изобретения является снижение плотности дефектов в диоксиде кремния, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе формирования диоксида кремния окисления кремния проводят в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением 1-4% хлора в окислительную среду.

При введении хлора в окислительную среду происходит нейтрализация подвижных ионов натрия и уменьшения плотности поверхностных состояний, снижается плотность дефектов, улучшаются диэлектрические свойства геттерированием примесей, связанных с дефектами в окисле.

Технология способа состоит в следующем: кремниевую полупроводниковую подложку помещают в диффузионную печь, нагретую до температуры 1150-1200°С, и проводят окисление в парах воды. В процессе термического окисления в окислительную среду вводят 1-4% хлора. В результате на полупроводниковой подложке формируется диоксид кремния с (низкой плотностью) пониженной дефектностью.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы структуры диоксида кремния. Результаты измерений параметров представлены в таблице 1.

Таблица 1
Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологии			Параметры н/п структур, изготовленных по предлагаемой технологии
ток утечки Iут·1012 A	плотность поверхностных состояний N, ·10 12 см-2	плотность дефектов, см-2	ток утечки Iут·1012 A	плотность поверхностных состояний N, ·10 10 см-2	Плот-ность дефектов см-2
4,7	5	46	0,3	4,2	6
5,1	8	49	0,5	6,7	7
4,5	7	47	0,4	5,4	6
3,2	2	42	0,2	1,1	5
2,1	2,5	39	0,1	1,5	4
5,7	1	52	0,3	0,7	6
6,4	6	55	0,5	4,5	7
9,7	3,5	58	0,7	2,2	8
4,4	8,5	45	0,4	6,9	6
9,0	4	61	0,5	3,1	8
7,3	5,2	57	0,3	4,4	7
5,4	1,7	51	0,4	0,9	6
5,0	3	49	0,2	1,4	6

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 11%.

Из анализа полученных данных следует, что способ позволяет, используя разработанную технологию, включающую формирование слоя диоксида кремния в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением 1-4% хлора в окислительную среду:

- снизить плотность дефектов в структурах;

- обеспечить высокую технологичность;

- улучшить параметры структур;

- снизить токи утечки;

- повысить процент выхода годных.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.

Предложенный способ изготовления диоксида кремния путем формирования слоя диоксида кремния в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением 1-4% хлора в окислительную среду позволяет повысить процент выхода годных структур и улучшить их надежность.

Источники информации

1. Патент №2128382 РФ, МКИ H01L 21/205.

2. Патент №5132244 США, МКИ H01L 21/322.