Легирование поликремния


Поликремний может быть легирован тремя способами:

  • Диффузия. Диффузия, являясь высокотемпературным процессом, приводит к очень низким значениям удельного сопротивления. В поликремнии диффузия легирующих атомов проходит быстрее, чем в монокристаллическом кремнии.
  • Имплантация. Удельное сопротивление ионно-имплантированного поликремния в первую очередь зависит от дозы имплантации, температуры и времени отжига. Оно примерно на порядок превышает удельное сопротивление диффузионно легированного кремния, что объясняется разницей в концентрации примеси.
  • Введение легирующих добавок в парогазовую смесь. Удельное сопротивление поликремния, легированного в процессе осаждения путем добавления в парогазовую смесь фосфина, арсина или диборана, сильно зависит от температуры осаждения, концентрации легирующих добавок и температуры отжига. Переход от высокого удельного сопротивления при низких температурах осаждения к низкому удельному сопротивлению при высоких температурах соответствует изменению структуры поликремния от аморфной к поликристаллической.

Двуокись кремния

Пленки двуокиси кремния могут осаждаться как с легирующими добавками, так и без них. Важнейший параметр при осаждении SiO2 - воспроизводимость рельефа.

Рис. 1 -Конформное воспроизведение. Толщина пленки на стенках ступеньки не отличается от толщины на дне и поверхности. Обусловлено быстрой поверхностной миграцией.
Рис. 2 -Неконформное воспроизведение при отсутствии поверхностных миграций и больших значениях величины среднего пробега молекулы в газе.
Рис. 3 -Неконформное воспроизведение при отсутствии поверхностных миграций и малых значениях величины среднего пробега молекулы в газе (по сравнению с размерами ступеньки).

 

Нелегированная двуокись кремния используется:

  • в качестве изолирующей пленки между многоуровневой металлизацией,
  • в качестве маскирующей пленки в процессах диффузии и ионной имплантации,
  • как защитная пленка,
  • для увеличения толщины подзатворного диэлектрика.

    Легированные фосфором пленки окисла используются:
  • в качестве изолятора между металлическими слоями,
  • как пассивирующие покрытия на поверхности прибора,
  • в качестве геттерирующих слоев.

Методы осаждения

Для формирования пленок двуокиси кремния используется несколько методов осаждения. Они характеризуются различными химическими реакциями, видом и используемого реактора и температурой процесса осаждения.

Пленки, осаждаемые при низких температурах (ниже 500 °С), формируются за счет реакции между силаном, легирующими добавками и кислородом:

SiH4 + O2 SiO2 +2H2

Cпособ осаждения Плазмохи- мический SiN4 + O2 ТЭОС SiCl2H2 + 2N2O
Т, oC
Состав SiO1.9 (H) SiO2 (H) SiO2 (H) SiO2 (Cl)
Воспроизведен. неконформн. неконформн. конформн. конформн.
Термостабильн. выделение Н уплотнение термостаб. выделение Cl
Плотность, г/cм-3 2.3 2.1 2.2 2.2
Коэффициент преломления 1.47 1.44 1.46 1.46
Эл. прочность, 106 Вт/см 3 - 6
Скорость травления (100), нм/мин

 

Нитрид кремния

Стехиометричный Si3N4 используют для пассивирования поверхности полупроводниковых приборов (предохраняет от диффузии воды и ионов натрия, маска при локальном окислении кремния).

Химическое осаждение:

при атмосферном давлении и температуре 700 - 900 °C

3SiH4 + 4NH3 Si3N4 +12H2

при пониженном давлении и температуре 700 - 800 °C

3SiH2Cl2 + 4NH3 Si3N4 + 6HCl + 6H2

Свойства нитрида кремния:

аморфный диэлектрик
коэффициент преломления 2.01
высокие растягивающие напряжения 100 ГПа
удельное сопротивление 1016 Oм·см
плотность 2.9 - 3.1 г/см3
диэлектрическая постоянная 6-7
ширина запрещенной зоны 5 эВ



Дата добавления: 2020-11-18; просмотров: 382;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.009 сек.