Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИРОВАННОГО ОКИСНОГО СЛОЯ НА ПОДЛОЖКЕ ИЗ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО МАТЕРИАЛА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИРОВАННОГО ОКИСНОГО СЛОЯ НА ПОДЛОЖКЕ ИЗ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО МАТЕРИАЛА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИРОВАННОГО ОКИСНОГО СЛОЯ НА ПОДЛОЖКЕ ИЗ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО МАТЕРИАЛА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: изобретение предназначено для получения подзатворных окисных слоев КМОП-интегральных схем, полупроводниковых приборов, а также окисных слоев, применяемых в качестве изоляции активных элементов и в интегральных и дискретных структурах. Сущность изобретения: способ включает формирование окисного слоя на подложке и последующее термическое нитрирование его в азотсодержащей газовой среде в поле электромагнитного излучения, диапазон длин волн которого выбирают из условия ионизации среды. Способ позволяет улучшить электрофизические параметры и радиационную стойкость слоя при толщине свыше A.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2008745
Класс(ы) патента: H01L21/318
Номер заявки: 4954136/25
Дата подачи заявки: 28.06.1991
Дата публикации: 28.02.1994
Заявитель(и): Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт"
Автор(ы): Кононов В.К.; Громов Л.А.; Соловейчик А.В.
Патентообладатель(и): Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт"
Описание изобретения: Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к технологии производства полупроводниковых приборов и интегральных схем, и предназначено для получения подзатворных окисных слоев КМОП-интегральных схем, полупроводниковых приборов, а также окисных слоев, применяемых в качестве изоляции активных элементов в интегральных и дискретных структурах.
Известен способ получения радиационно-стойкого покрытия из оксинитрида кремния [1] , который заключается в том, что пленку осаждают пиролитически с последующим отжигом в атмосфере водорода при 500оС в течение 3 ч.
Однако данный способ не позволяет получать пленку с удовлетворительными электрофизическими характеристиками.
Наиболее близким к изобретению является способ получения нитрированного окисного слоя на подложке из полупроводникового материала [2] , включающий формирование окисного слоя и последующее термическое нитрирование его в азотсодержащей газовой среде в поле электромагнитного излучения.
Данный способ позволяет получать удовлетворительные электрофизические характеристики подзатворного окисла, но пригоден только для сверхтонких слоев диэлектрика в КМОП-схемах и не обеспечивает хорошей радиационной стойкости слоя.
Целью изобретения является улучшение электрофизических параметров и повышение радиационной стойкости нитрированных окисных слоев при увеличении их толщины свыше 100 .
Для достижения цели диапазон длин волн электромагнитного излучения выбирают из условия ионизации азотсодержащей газовой среды.
При ионизации азотсодержащих газовых сред атомы азота возбуждаются, уменьшается их эффективный радиус и увеличивается скорость их диффузии в слой диоксида кремния. Появляется возможность эффективно нитрировать слой диоксида кремния большого диапазона толщин, от сверхтонких (100 ) до толстых (1 мкм и более) при пониженной температуре нитрирования (800-900оС), что, в свою очередь, дает возможность увеличить значение и уменьшить разброс критической напряженности электрического поля в диэлектрике; уменьшить сдвиг порогового напряжения при воздействии ИИ с дозой 106 рад в 2-3 раза, уменьшить величину изменения плотности поверхностных состояний на границе раздела Si - SiO2 после воздействия ионизирующих излучений, а, следовательно, повысить радиационную стойкость диэлектрика за счет создания в его объеме центров, компенсирующих положительный заряд, образующийся после воздействия ИИ.
Практически все азотсодержащие газы распадаются на атомы и ионизируются в поле гамма- и рентгеновского излучения. Ультрафиолетовое излучение действует аналогичным образом для длин волн, соответствующих полосам поглощения применяемого газа.
Так, для NH3 полосы поглощения соответствуют: 1-я полоса 170-217 нм 2-я полоса 140-169 нм 3-я полоса 115-150 нм.
Процесс активации и распада молекулы газа на радикалы можно представить следующим образом:
NH3 NH2*XB1/ + H* -λ≅ 280нм
NH3 NH*(a1Δ ) + H2 --λ≅ 2240 нм
NH3 NH*(x3ε ) + H* + H* ≅1470 нм.
NH3 NH3* + - ионизация.
Для атомарного и молекулярного азота процесс ионизации начинается с λ= 85,0-65,0 нм, а процесс активации возбуждением с λ = 160-300 нм. Уменьшение длины волны ультрафиолетового излучения повышает вероятность ионизации, активации газовых сред в единицу времени.
П р и м е р 1. Окисляют кремниевую пластину р-типа (100) до толщины окисла 350-450oС, помещают ее в кварцевую трубу диффузионной печи таким образом, чтобы обтекающий пластины азотсодержащий газ подвергался воздействию ультрафиолетового излучения (УФИ) вблизи поверхности пластины со стороны окисного слоя.
Режим:
- температура окисления - 950оС;
- температура нитрирования - 950оС;
- время процесса - 5 мин, загрузка, газ O2 (100 л/ч), 20 мин окисление, газ тот же, 10 мин - продувка N2 (150 л/ч), 25 мин - нитрирование, газ N2 (150 л/ч), NH3 (15 л/ч), УФИ с λ = 180-600 нм, 5 мин - выгрузка N2 (150 л/ч).
Параметры получаемых структур:
- критическая напряженность электрического поля - Екр = 1,15-1,3 х 107 В/см;
- сдвиг порогового напряжения ΔU ≅ 0,1 В;
- устойчивость к воздействию ионизирующего излучения - при дозе D = 1,106 р, изменение Uпор менее 10% .
П р и м е р 2. Кремниевая пластина помещается в кварцевую трубу диффузионной печи для проведения окисления: Т = 950оС, газ - O2 (100 л/ч), толщина окисла - 350-450
Окисленную пластину запаивают в кварцевую трубу, заполненную азотом с добавкой 5% NH3. Давление в трубе составляет приблизительно 1 атм. Труба помещается в термопечь, находящуюся в установке МРХ γ-20 (изотоп Со60).
Режим азотирования: Т = 800оС, t = 120 мин.
Режим установки: Е = 1,25 МэВ; Р = 180 Р/с; tобр = 60 мин.
Параметры получаемых структур:
- Екр = 107 В/см;
- сдвиг порогового напряжения ≅ 0,15 В;
- устойчивость к воздействию ионизирующего излучения - при дозе D = 106 р изменение Uпор ≅ 10% .
Особый характер проведения операции нитрирования, а именно: проведение термического нитрирования в полях ионизирующих излучений, активирующих используемые азотсодержащие газовые среды, позволяет улучшить электрофизические параметры нитрированного слоя диоксида кремния; увеличить значение и уменьшить разброс критической напряженности электрического поля в диэлектрическом слое; уменьшить плотность поверхностных состояний на границе раздела Si - SiO2 до величины порядка 5 ˙1010 см-2 ев-1; повысить радиационную стойкость слоя диоксида кремния.
Создание отрицательных заряженных центров в нитрированном диоксиде кремния эффективно компенсирует возникающий от воздействия ИИ положительных заряд вплоть до значений величины доз 106-107 рад для широкого диапазона толщин диоксида кремния. (56) 1. Патент США N 3765935, кл. В 44 d 1/18, опубл. 1973.
2. Fang Y. K. et al. "Inprovement of thin-gate oxide integrity using photoenhanced low-temperature nitridation" - Solid State Electronics, 1990, т. 33, N 8, с. 1039-1041.
Формула изобретения: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИРОВАННОГО ОКИСНОГО СЛОЯ НА ПОДЛОЖКЕ ИЗ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО МАТЕРИАЛА, включающий формирование окисного слоя на подложке и последующее термическое нитрирование его в азотсодержащей газовой среде в поле электромагнитного излучения, отличающийся тем, что, с целью улучщения электрофизических параметров и повышения радиационной стойкости слоя при толщине свыше 100 диапазон длин волн электромагнитного излучения выбирают из условия ионизации азотсодержащей газовой среды.