го закону зростання шарів нітриду кремнію. Так, у присутності слідів кисню спостерігається лінійна залежність до товщини шару 10 мкм. У ряді робіт, в яких дослідження проводилося при тиску азоту близько 1 атм, спостерігався логарифмічний закон росту.
Розглянуті особливості процесу прямого азотування кремнію показують, що отримання цим методом суцільних, бездефектних шарів нітриду кремнію - досить важке завдання. При прогріванні пластин кремнію в атмосфері азоту або аміаку суцільні шари вдається отримати товщиною лише до 100?.
При синтезі тонких (менше 100 А) і досконалих шарів нітриду кремнію, особливу увагу варто звертати на чистоту використовували реагентів азоту або аміаку, зокрема потрібно, щоб вміст води не перевищувало 1 * 10 - 4 об. % Н кисню 0,1 * 10 - 4 об.%. У тих випадках, коли в системі присутні домішки кисню або води, ростуть шари оксинитрида кремнію.
. 2 Процеси осадження з газової фази
Плівки нітриду кремнію можуть бути обложені в наступних процесах ХОГФ:
1) АР НТ CVD Si 3 N" (SiH 4 -H 2/NH 3);
2) LP НТ CVD Si 3 N 4 (SiCl 2 H 2 -H 2/NH 3);
3) LP PE CVD Si 3 N 4 (SiH 4 -H 2/NH 3);
4) LP PE CVD Si 3 N 4 (SiH 4 -H 2/N 2);
5) LP HDP CVD Si 3 N 4 (SiH 4 -H 2/NH 3 -Ar).
Високотемпературний процес 1, що протікає при атмосферному тиску в діапазоні температур 700-900 ° С і реалізовується у обладнанні типу SCH BW CNT АР CR RAD HW за сумарною реакції, характеризується сильною залежністю швидкості осадження плівок нітриду кремнію від температури (менше 1 нм/хв при Т=700 ° С і 100-200 нм/хв при Т=900 ° С) і високою щільністю привнесених частинок, що обмежує його застосування в технології надвеликих ІМС.
Високотемпературний процес 2, що протікає при низькому тиску в діапазоні температур 700-800 ° С і реалізовується у обладнанні типу МСН BW DSC RP (2-4) HTR (VTR) RES HW за сумарною реакції:
SiH 2 Cl 2 (g) + 4NH 3 (g)=Si 3 N 4 (s) + 6H 2 (g) + 6HC1 (g),
дозволяє осаджувати щільні стехиометрические плівки Si 3 N 4 з низьким вмістом водню і хлору зі швидкостями 1,5-2,0 нм/хв і конформним покриттям топологічного рельєфу.
Однак товсті (більше 50 нм) плівки нітриду кремнію не можуть бути обложені в цьому процесі не тільки через низькі швидкостей осадження, але через високі розтягуючих механічних напружень, що викликають розтріскування плівок. Крім того, високі температури осадження обмежують застосування цього процесу ХОГФ плівок Si 3 N 4 транзисторної частиною маршруту виготовлення ІМС (FEOL). Так як процес LP НТ CVD Si 3 N 4 (SiCl 2 H 2 -H 2/NH 3) реалізується в горизонтальних і вертикальних реакторах трубчастого типу, то процес осадження плівок нітриду кремнію відбувається на обидві сторони пластин, і іноді потрібна додаткова операція видалення плівки Si 3 N 4 із зворотного боку пластини.
Низькотемпературні плазмоактівірованние процеси 3 і 4, що протікають при низькому тиску в діапазоні температур 200-480 ° С і реалізовані в обладнанні типу CLR SW DSC RP (2-4) PPSR RES CW РЕ за сумарними реакціях:
SiH 4 (g) + NH 3 (g)? Si х N y H z (s) + H 2 (g), 4 (g) + N 2 (g)? Si х N y H z (s) + H 2 (g),
дозволяють осаджувати містять від 10 до 30% водню плівки Si x N y H z зі швидкостями 10-30 нм/хв. Властивості плівок нітриду кремнію, отриманих в плазмоактівірованних процесах ХОГФ, можуть регулюватися за допомогою процесних параметрів: відносини SiH 4/NH 3, температури осадження, рівня ВЧ потужності і т.д. Хороше покриття топологічного рельєфу в плазмоактівіронанних процесах ХОГФ може бути досягнуто подачею зовнішнього постійного електричного зміщення на подложкодержатель або реалізацією одночасно процесів осадження і травлення добавкою аргону в газову суміш в системах з плазмою високої щільності (HDP) типу SCH SW DSC RP HDPR CW HDP, що реалізують процес 5.
Висока енергія бомбардують зростаючі плівки нітриду кремнію частинок плазми викликає стискуюче механічне напруження в плівках, величина якого може управлятися за допомогою ВЧ потужності в цілях мінімізації розтріскування плівок. У плазмоактівірованних процесах ХОГФ утворяться шари нітриду кремнію НЕ стехіометричного складу, які містять водень і збагачені кремнієм. Збагачення кремнієм призводить до низької щільності плівок нітриду кремнію і їх високим швидкостям травлення в стандартних рідинних травителях.
Концентрація водню в плівках нітриду кремнію, отриманих в плазмоактівірованних процесах ХОГФ, залежить від умов осадження і особливо від температури. Наприклад, плівки нітриду кремнію, обложені в п...
