Парогазовая смесь для осаждения вольфрама на кремний

Авторы патента:

H01L21/285 - из газа или пара, например способом конденсации

Использование: технология селективного осаждения вольфрама, производство сверхбольших интегральных схем. Сущность изобретения: парогазовая смесь для осаждения вольфрама, включающая гексафторид вольфрама, дополнительно содержит гексафторид молибдена при следующем соотношении ингредиентов. об. %: гексафторид молибдена 0,5 - 20; гексафторид вольфрама - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к электронной технике, к технологии селективного осаждения вольфрама, и может быть использовано в производстве сверхбольших интегральных схем. Известна парогазовая смесь для осаждения вольфрама, включающая гексафторид вольфрама. Осаждение вольфрама при этом происходит за счет восстановления гексафторида вольфрама кремнием по реакции 3Si+2WF₆= 2W+3SiF (1) Осаждение по данной реакции проходит селективно. Однако данная реакция является самоограничивающейся и по достижении толщины вольфрама 30-50 нм реакция практически прекращается (Т=28515^оС, DE 33 Па). При этом не удается сформировать шунтирующие слои на поликремниевых элементах ИС необходимой толщины и достичь требуемого удельного сопротивления. Таким образом, данная парогазовая смесь не может быть использована для создания шунтирующих слоев вольфрама на элементах ИС. Частично эти недостатки устраняются при использовании парогазовой смеси для осаждения вольфрама, включающейся гексафторид вольфрама и водород при следующем соотношении компонентов, об. Гексафторид вольфрама 50 Водород 50 При этом осаждение вольфрама происходит в два этапа. Сначала по реакции (1), а затем по реакции восстановления гексафторида вольфрама водородом WF₆+3H₂__ W+6HF (2) Однако и такой способ не лишен недостатков. Данная парогазовая смесь используется в температурном диапазоне 220-420^оС при давлении 13,3-133,3 Па. На начальном этапе осаждения, несмотря на использование парогазовой смеси гексафторид вольфрама-водород, преобладает реакция осаждения вольфрама восстановлением гексафторида вольфрама кремнием с образованием зародышей кремния на диэлектрическом слое, если в качестве проводящего слоя используется легированный поликристаллический кремний. В результате происходит быстрая потеря селективности осаждения, следовательно, ухудшается качество осаждаемых слоев и образуется большое количество закорачивающих перемычек, что не позволяет использовать данный способ для формирования шунтирующих слоев вольфрама на поликристаллическом кремнии для производства СБИС. Целью изобретения является увеличение селективности осаждения. Поставленная цель достигается тем, что парогазовая смесь для осаждения вольфрама на кремний, включающая гексафторид вольфрама, дополнительно содержит гексафторид молибдена при следующем соотношении компонентов, об. Гексафторид молибдена 0,5-20 Гексафторид вольфрама Остальное При восстановлении гексафторида вольфрама кремнием реакция носит самоограничивающийся характер, что связано с образованием нелетучих фторсодержащих промежуточных продуктов реакции, например WF₄, способного к полимеризации с образованием блокирующего вещества. Добавка гексафторида молибдена в парогазовую смесь при указанном соотношении ингредиентов позволяет исключить самоограничение реакции гексафторида вольфрама кремнием и сделать процесс осаждения регулируемым по толщине, ибо все соединения MoF₆ летучие. Поэтому толщина шунтирующих слоев может варьироваться в широком диапазоне. То, что осаждение вольфрама проводится с добавкой МоF₆ восстановлением их кремнием, сохраняет "абсолютную" селективность. При этом не происходит образования закорачивающих перемычек, реализуется возможность получения шунтирующих слоев требуемой толщины 0,15-0,2 мкм. При содержании гексафторида молибдена в парогазовой смеси менее 0,5 об. не удается сформировать шунтирующие слои вольфрама требуемого качества и с необходимыми характеристиками из-за самоограничения реакции восстановления WF₆ кремнием. При содержании гексафторида молибдена в парогазовой смеси более 20 об. реакция становится трудноконтролируемой, снижается качество шунтирующих слоев за счет ухудшения адгезии. Кроме того, увеличивается количество зародышей и, следовательно, ухудшается селективность осаждения. Таким образом, за счет повышения селективности процесса, исключения самоограничения реакции восстановления гексафторида вольфрама кремнием повышается и качество шунтирующих слоев. П р и м е р. Селективное осаждение вольфрама проводили на установке Лада-32 с горизонтальным трубчатым реактором, имеющим горячие стенки, на тестовые структуры. Использовался вакуумный агрегат RgV-500 фирмы Aecatel. Заданную величину давления в реакторе поддерживали путем подачи регулируемого потока азота на вход насоса. Загрузка-выгрузка бесконтактная консольного типа с карбид-кремниевой консолью. Загрузка пластин групповая в кассетах по 25 пластин. Максимальное количество одновременно обрабатываемых подложек 50 шт. В качестве источника вольфрама использовали чистый гексафторид вольфрама, соответствующий ТУ 6-02-18-137-87. Входящий в состав парогазовой смеси водород в примеси-прототипе подвергали дополнительной осушке на установке РРСМ-50. Величину общего давления в процессе осаждения поддерживали 30-150 Па. Температура в процессе осаждения 275-350^оС. Использовали WF₆ с предварительной добавкой МоF₆, 1-0,2, 2-0,5, 3-10, 4-20, 5-25, что обеспечивало возможность варьирования соотношения компонентов в нужном диапазоне. Дополнительно указанная парогазовая смесь разбавлялась аргоном (азотом) при соотношениях QAr/QWF₆-MoF₆=10, QAr/QWF₆-MoF₆=10, без аргона. Введение аргона, газа-разбавителя позволило в более широком диапазоне менять парциальное давление реагентов. Длительность процесса осаждения выбиралась такой, чтобы толщина вольфрама составляла 0,15 мкм. Контролировали: наличие внешних дефектов, наличие "закороток" по тестовым структурам. Дополнительно контролировали сопротивление шунтируемых шин. Результаты приведены в таблице. В ней указаны: отношение QAr/QWF₆-MoF₆ ( отн.ед.); температура осаждения (Т^о, С); рабочее давление (Р, Па);
соотношение компонентов (Ск, об.);
наличие закорачивающих перемычек (НЗП: + есть, нет);
наличие видимых дефектов (НВД: + есть, нет);
удельное сопротивление (, мкОмсм);
толщина шунтирующего вольфрама (d, мкм);
селективность (С: потеряна, + сохранена). Результаты, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемая парогазовая смесь (1-3; 6-8; 11-13; 16-21), позволяет повысить качество шунтирующих слоев за счет повышения селективности. Из таблицы очевидна нецелесообразность использования парогазовой смеси, соотношение компонентов в которой выходит за указанные пределы (смеси 4, 5, 9, 10, 14, 15). Полученные результаты свидетельствуют о том, что по сравнению с прототипом данная парогазовая смесь позволяет повысить качество шунтирующих слоев за счет повышения селективности процесса осаждения.

Формула изобретения

ПАРОГАЗОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ВОЛЬФРАМА НА КРЕМНИЙ, включающая гексафторид вольфрама, отличающаяся тем, что, с целью увеличения селективности осаждения, смесь дополнительно содержит гексафторид молибдена при следующем соотношении компонентов, об. Гексафторид молибдена 0,5 20
Гексафторид вольфрама Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

Способ формирования полицидных структур // 1584653

Способ получения покрытий // 880178

Способ создания омических контактов к кремнию // 795321

Способ получения покрытия ^ // 317131

Способ перемешивания квантовых ям в структуре полупроводникового устройства и структура полупроводникового устройства, изготовленная с использованием данного способа // 2324999

Изобретение относится к технологии изготовления световых устройств, имеющих структуры с квантовыми ямами, и к процессам перемешивания квантовых ям, используемым для регулируемого изменения запрещенной зоны в квантовой яме в предварительно определенных областях структуры

Способ изготовления тонкопленочной металлической структуры вольфрама на кремнии // 2375785

Изобретение относится к полупроводниковой микро- и наноэлектронике и может быть использовано в производстве интегральных схем, при формировании электродов в транзисторах и обкладок конденсаторов, при формировании контактов и проводящих областей на поверхности кремния, в качестве проводящих, термостабильных и барьерных слоев в системах металлизации

Способ создания контактного рисунка из никеля на пластинах кремния // 2411612

Изобретение относится к области изготовления полупроводниковых приборов из кремния, в частности к изготовлению фотопреобразователей

Способ плазменной полимеризации // 2046678

Изобретение относится к технологии нанесения с помощью плазмы полимерных покрытий (тонких пленок) на поверхность предметов различного назначения, изготовленных из различных материалов, и может быть использовано в микроэлектронике для нанесения резистных, пассивирующих и диэлектрических слоев, в медицинской промышленности для нанесения антикоррозионных защитных покрытий на хирургические инструменты и медицинское оборудование, с той же целью в производстве химической посуды, в текстильной промышленности для придания волокнам или готовым тканям гидрофобных свойств путем нанесения на их поверхность тонкого слоя полимера и в других областях

Способ формирования проводящего элемента нанометрового размера // 2478239

Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и наноэлектроники, а именно к технологии формирования упорядоченных наноструктур на поверхности твердого тела, и может быть использовано для создания проводников, длина которых на несколько порядков превышает его диаметр (нанопроволоки)

Способ изготовления контактно-барьерной металлизации // 2550586

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления контактно-барьерной металлизации прибора. Изобретение обеспечивает снижение значений плотности дефектов, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных. Контактно-барьерную металлизацию формируют последовательным нанесением пленки W (15% Ti) толщиной 0,17-0,19 мкм магнетронным распылением сплавной мишени со скоростью 2,5 Å/с и пленки Al (1,5% Si) толщиной 0,35-0,45 мкм с последующим термическим отжигом при температуре 450-480°C в течение 30 мин в азотной среде. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2593414

Изобретение относиться к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления контактов полупроводникового прибора. Изобретение обеспечивает снижение плотности дефектов, повышение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. В способе изготовления полупроводникового прибора формируют контакты на основе GeMoW с легированным слоем германия. Для формирования контактов проводят при давлении 10-5 Па нанесение слоя германия, легированного мышьяком As концентрацией 1019-1020 см-3, толщиной 15 нм методом электронно-лучевого испарения, а затем ВЧ-распылением наносят слой молибдена Мо 15 нм и вольфрама W 300 нм, при плотности ВЧ-мощности 0,7 Вт/см2, давлении Ar 0,8 Па, с последующей термообработкой в форминг-газе при температуре 800°С в течение 7-15 мин. 1 табл.

Способ создания тонких слоев оксидов ni и nb с дырочной проводимостью для изготовления элементов сверхбольших интегральных схем // 2598698

Изобретение относится к области электронной техники и описывает возможность получения дырочной проводимости аморфной оксидной пленки на поверхности металлического стекла системы Ni-Nb путем искусственного оксидирования. Способ создания тонких слоев оксидов Ni и Nb с дырочной проводимостью для изготовления элементов сверхбольших интегральных схем предусматривает получение тонкой аморфной пленки состава, описываемого формулой NbxNi100-x (где x=40-60 ат.%), путем магнетронного распыления на медную водоохлаждаемую подложку со скоростью 50 нм/мин при мощности магнетрона 70 Вт и последующего получения в тонкой пленке состава, описываемого формулой NbxNi100-x (где x=40-60 ат.%), дырочной проводимости путем отжига в окислительной атмосфере при температуре 200-300°С в течение 30-60 минут. 4 ил.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2610055

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления приборов с пониженным контактным сопротивлением. В способе изготовления полупроводниковых приборов контакты к n+-областям истока/стока формируют нанесением пленки W реакцией восстановления гексафторида вольфрама WF6 газообразным Н2, при парциальном давлении Н2 133 Па, температуре 300°С, с разбавлением поступающей в реактор смеси водородом в соотношении (Н2 : WF6>200:1), со скоростью роста пленки W 8-10 нм/мин, с последующим введением на границу радела W/n+ Si углерода с концентрацией 1013 см-3 и отжигом при температуре 450°С в течение 15 мин. Введение углерода на границу раздела W/n+ Si предотвращает диффузию Si в W. Углерод забивает межзеренные границы в W и препятствует тем самым диффузии Si в W. Технически результатом изобретения является снижение контактного сопротивления, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. 1 табл.

Способ изготовления омических контактов к нитридным гетероструктурам algan/gan // 2610346

Изобретение относится к технологии формирования омических контактов к гетероструктурам AlGaN/GaN и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов, в частности полевых транзисторов СВЧ диапазона. Технический результат - уменьшение удельного сопротивления омических контактов и упрощение процесса изготовления омических контактов. Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления омических контактов к гетероструктурам AlGaN/GaN после травления проводящего и барьерного слоев гетероструктуры производится дополнительное растравливание «окон» диэлектрической пленки SiO2 перед началом нанесения омических контактов, тем самым отсутствует необходимость напылять металлические слои под углом и улучшается сам контакт на вертикальной границе сформированного «окна» осажденных металлов с двумерным электронным газом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.