Введение к работе
диэлектрические слои диоксида кремния широко используются для производства различных полупроводниковых приборов в качестве изолирующих покрытий, подзатворных диэлектриков и межслойной изоляции. Существуют два основных способа получения диоксида кремния:
-
термическое окисление кремния;
-
осаждение из газовой фазы.
В настоящее время в связи с использованием сложных полупроводников, таких, как AI]:IBV (например GaAs), возникла необходимость в низкотемпературных методах синтеза слоев диоксида кремния, которые получают осаждением из газовой фазы. Качество получаемых слоев зависит от многих факторов ( температуры синтеза, давления в.реакторе, состава газовой фазы, геометрии реактора), и к настоящему времени сложилось представление об основных закономерностях протекания таких процессов как о сложной многостадийной и многомаршрутной реакции. Этот процесс включает и стадии- взаимодействия в адсорб-'щонтм слое. Адсорбция и связанные с ней процессы важны не только для понимания процессов роста, но и для понимания процессов травления этих слоев.
Хотя в литературе имеется много данных о структуре слоев и о их составе, но недостаточно данных о пористости тонких слоев, полученных при низких температурах. Отсутствуют сведения о взаимосвязи пористости слоев с закономерностями их травления в водных растворах HF. Мало данных о взаимодействии газообразного HP с SIC^. В данной работе решалась задача получить эти сведения. Поэтому необходимо было выяснить, как меняется состав, структура пленки, пористость в зависимости от температуры синтеза, и выявить закономерности травления слоев SiOv, в растворах HF в зависимости от пористости слоев SIOo.
Травление слоев диоксида кремния также является важной задачей в микроэлектронике. Для субмикронной технологии в последнее время широко используют различные методы сухого
травления, где в качестве газа-травителя применяются фторсо-держащие газы. Поэтому важно выяснить механизм взаимодействия S102 с одним из наиболее важных реагентов - атомарным фтором, установить природу лимитирующей стадии.'
Понимание процессов взаимодействия S102 с газообразным HF важно также для объяснения явлений деградации слоев диоксида кремния , например, при химическом нанесении на нее других слоев (W), где в качестве побочных продуктов образуются HF и Н20.
Целью настоящего исследования являлось изучение процессов адсорбции газов (Н20, HF, 1) и процессов травления слоев S102, а также установление характера зависимости скорости травления- от пористости слоев . S102 . В связи с этим были проведены исследования: .
' I) по изучению зависимости пористости и состава пленок Si02 .' от условий синтеза.
-
. по изучению закономерностей влияния пористости на скорость травления S102 .
-
по изучению процессов, происходящих при адсорбции таких газов, как Ш3, HF, Н20.
-
по изучению механизма взаимодействия атомарного фтора с поверхностью. .
5)'по изучению процессов травления S102. газообразным HP.
Научная новизна. I) Разработан метод адсорбционной поро-ыетрии, с- помощью которого дан анализ зависимости пористости, от условий синтеза. 2) Дан анализ зависимости скорости травления S102 в водных растворах ЕР от пористости получаемых слоев. 3) Описан эффект перестройки приповерхностной 'области в слоях S102. 4) Установлено, что при взаимодействии S102 ' с газообразным -HF вода'играет роль катализатора. 5) При взаимодействии атомарного фтора с поверхностью основным каналом гибели атомов фтора является реакция с S102 , а не реакция рекомбинации на поверхности.
Практическая ценность. Разработанный метод адсорбционной поромбтрии для тонких слоев может быть рекомендован для использования-в качестве технологического контроля слоев диоксида кремния .
Выработаны рекомендации для сухого травления слоев S102.
Апробация работы . Основные результаты работы докладывались на V - семинаре по физической химии поверхности монокристаллических полупроводников ( Владивосток, 1985), на конференции "Физические проблемы ЩЩ интегральной электроники" (Дрогобич, 1987)і на III Всесоюзном, совещании по гетерогенно- гомогенным реакциям (Черноголовка, 1988), на совещании-семинаре " Аморфные полупроводники и диэлектрики' на основе кремния в электронике",(Одесса, 1989), на VI Всесоюзном семинаре " Физическая химия поверхности монокристаллических полупроводников",( Новосибирск, 1989), а также на научных семинарах ИФП СО АН СССР.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей.
Структура и объён диссертации, диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, приложения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 137 страницах, включая 39 рисунков, 7 страниц приложения и 10 страниц списка литературы.
