Способ получения пленок двуокиси кремния

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 173 я)5 С 23 С 16/ Е ИЗОБРЕТЕНИИДЕТЕЛ ЬСТВУ САНИ К АВТОРСКОМ О.А.Мещеряков, ов, Л,П,Денисенко фазы,/Под ред.дат, 1970, с. 304, еталлоорганиченике, М.: Наука,к технологии раы и может быть ении микроэлеки осажязано с ганичеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ(57) Изобретение относитсядиоэлектрон ной аппаратуриспользовано при изготовл относится к области техектронной аппаратуры и ьзовано при изготовлении х и пьезоэлектронных устИзобретениенологии радиоэлможет быть исполмикроэлектронн ыройств.Известен способ осаждения пленок двуокиси кремния путем разложения кремний- органических соединений в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого соединения и аргона при давлении в реакционном объеме 0,01 - 0,2 мм рт,ст.Однако стабильность во времен денных пленок недостаточна, что св наличием в осаждаемой пленке ор ских компонентов. трон н ы х и и ьезоэлектрон н ых устройств. Цель изобретения - упрощение способа при обеспечении временной стабильности диэлектрических свойств пленок. В способе получения пленок двуокиси кремния путем разложения тетраметоксисилана (ТМОС) в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого вещества в присутствии кислородсодержащей газовой смеси, в качестве кислородсодержащей смеси используют воздух, Осаждение проводят при общем давлении в реакционном объеме 4,5+ 0,1) 10 мм рт.стпарциальном давлении ТМОС 0,9 - 1,5) 10 мм рт.ст. и парциальном давлении воздуха (2,5 - 2,9) 10 мм рт,ст Причем-2сумма парциальных давлений ТМОС и воздуха должна составлять (3,6 - 4,2) 10 мм рт,ст. 2 табл. Наиболее близким к предлагаемому является способ получения пленок двуокиси кремния путем разложения тетраметоксисилана (ТМОС) в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого вещества в аргон-кислородной смеси, При этом осаждаемые пленки стабильны и не претерпевают никаких изменений при прогреве их в атмосфере аргона.Недостатком известного способа является сложность, связанная с необходимостью приготовления аргон-кислородной Цель изобретения - упрощение спосоа при обеспечении временной стабильноти диэлектрических свойств пленок.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения пленок двуокиси кремния путем разложения ТМОС в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого вещества и кислородсодержащей газовой смеси, в качестве кислородсодержащей смеси используют воздух, а осаждение проводят при общем давлении в реакционном объеме (4,5 ф. 0,1) 10 мм рт,ст. и парциальном давлении ТМОС (0,9 - 1,5) 10 мм рт,ст,.Способ осуществляют следующим образом.Осаждение высокостабильных во времени пленок двуокиси кремния проводят на вакуумной установке УВНПЗ. В подколпачном устройстве между электродами, между которыми зажигается тлеющий разряд, помещают держатели с пьезоэлементами и пьезоэлектрический датчик и затем подколпачный объем установки откачивают до давления порядка (4-8) 10 з мм рт.ст. При достижении необходимого остаточного давления в подколпачном объеме с помощью натекателя устанавливают величину потока паров тетраметоксисилана (ТМОС), обеспечивающую установление в реакционном (поуколпачном) объеме давления (1,80,1) 10 мм рт.ст. После установления необходимого давления паров ТМОС с помощью натекателя устанавливают величину потока воздуха, обеспечивающую установление в реакционном объеме давления (4,5 + 0,1) 10 мм рт,ст., причем воздух в подколпачный объем поступает через фильтр, обеспечивающий его очистку от пыли. Затем на электроды подают переменное напряжение частотой 1000 Гц и устанавливают плотность тока разряда 0,34 +. 0,03 МА/см, Скорость роста пленки двуокиси кремния в этих условиях 0,230,25 мкм/ч. При достижении необходимой толщины пленки процесс осаждения и рекращают.Контроль толщины пленки осуществляют с помощью пьезоэлектрического датчика по уходу его частоты. В качестве электродов используют круглые пластины из дюралюминия толщиной 0,5-6,5 мм и диаметром 150 мм. Расстояние между электродами 60 мм, ток разряда при этом 60 мА. Способ дает воэможность получать пленки толщиной 0,01-10 мкм, Использование в качестве кремнийорганического соединения ТМОС позволяет получать пленки с хорошей равномерностью по толщине и расширить допуск на соотношение парциальных давлений паров кремнийорганического вещества и воздуха. Относительная влажность используемого воздуха может находиться в пределах 20 - 100;, а его температура 15-30 С,Было изготовлено три партии кварцевых резонаторов по 10 резонаторов в каж 5 дой, режимы покрытия которых пленкойдвуокиси кремния приведены в табл, 1,Пленки, полученные при парциальномдавлении ТМОС(0,6 - 1,2) 10мм рт.ст., были10 непрочными, имели низкую адгезию и высокую пористость, Пленки, полученные припарциальном давлении паров ТМОС (1,3 -1,9)10 мм рт.ст., были прочными, но имелинизкую адгезию к металлам, высокую пори 15 стость и недостаточную равномерность,Пленки, полученные при парциальном давлении паров ТМОС (0,9-1,5) 10мм рт.ст.,были максимально плотными, имели минимальную пористость, хорошую адгезию и20 хорошую равномерность, Стабильностьпленок двуокиси кремния оценивали по уходу резонансной частоты кварцевого резонатора в сравнении с уходом частоты вконтрольной партии. Измерения резонанс 25 ной частоты резонаторов осуществляли внормальных условиях один раз в неделю втечение 1000 ч.Результаты измерений, приведенные втабл. 2, показывают, что наиболее стабиль 30 ные пленки были получены в процессах, гдепарциальное давление паров ТМОС составляло (0,9 - 1,5) 10мм рт.ст.Применение воздуха по сравнению скислородно-аргоновой смесью значительно35 упрощает и удешевляет процесс полученияпленок двуокиси кремния, Кислород, находящийся в воздухе, используется для образования пленки двуокиси кремния, аостальные компоненты, входящие в состав40 воздуха, необходимы для бомбардировкимолекул ТМОС с целью получения свободных радикалов, участвующих в образованиипленки,Предложенный способ позволяет45 получить высокостабильные диэлектрические пленки двуокиси кремния, не содержащие органических компонентов иводы. 50 Формула изобретенияСпособ получения пленок двуокисикремния путем разложения тетраметоксисилана (ТМОС) в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого веще ства в присутствии кислородсодержащейгазовой смеси, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа при обеспечении временной стабильности диэлектрических свойств пленок, в качестве кислородсодержащей смеси используют1738872 Таблица 1 Таблица 2 Составитель М,ЗемляницынТехред М.Моргентал Корректор О.Кундрик Редактор В.Петраш Заказ 1979 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 воздух, а осаждение проводят при общем х 10 мм рт,ст. и парциальном давлениидавлении в реакционном объеме (4,5 +0,1). ТМОС (0,9-1,5) 10 мм рт. ст.