Формирование функциональных слоев на полупроводниках парофазным химическим осаждением из элементоорганических соединений

• Автор: Пономарева, Наталия Ивановна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 268 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ПАРОФАЗНОЕ ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ МЕТОД ФОРМИРОВАНИЯ ПЛЕНОК ДЛЯ ЭЛЕКТРОНИКИ Обзор литературы.

1. Важнейшие аспекты ПФХО покрытий для электроники

2. Фундаментальные основы метода ПФХО с использованием металлоорганических соединений МОС.

2.1. Особенности термораспада МОС

2.2. Специфика гетерогенных реакций распада МОС

2.3. Кинетические особенности процесса ПФХО с участием МОС

3. ПФХО покрытий для электроники

3.1. Получение пленок оксидов методом ПФХО из МОС

3.2. Формирование слоев оксинитрида кремния в процессе деструкции КОС в присутствии азотсодержащих соединений.
3.2.1. Термическое ПФХО пленок оксинитрида кремния
3.2.2. Плазменное осаждение пленок оксинитрида кремния
3.2.3. Оксидирование кремния в среде
3.2.4. Термическое азотирование пленок БЮг
3.3. ПФХО тонких пленок металлов и силицидов металлов
3.3.1. Основные аспекты процессов получения силицидов.
3.3.2. ПФХО пленок вольфрама и силицида вольфрама.
3.3.3. Получение пленок молибдена и силицида молибдена
3.3.4. Осаждение металлических и силицидных пленок титана и циркония
3.3.5. ПФХО пленок никеля и силицида никеля.
3.3.6. Получение пленок силицидов разложением соединений
со связями кремний металл.
4. Направление исследований и постановка задачи.
ГЛАВА И. ОСАЖДЕНИЕ ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПОДЛОЖКАХ МЕТОДОМ ПФХО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОС.
1. Методика осаждения оксидных пленок пиролизом МОС и методы их исследования
2. Получение оксидных слоев ПФХО с использованием ацетилацетонатов алюминия, галлия, индия.
2.1. Осаждение оксидных пленок пиролизом ацетилацетонатов алюминия, галлия и индия на воздухе однозонным методом
2.2. Получение оксидных покрытий из ацетилацетонатов алюминия, галлия и индия двухзонным способом.
2.3. Влияние температуры на МО Vпроцесс получения пленок при термодеструкции ацетилацетоната индия
2.4. Влияние природы окислителя на процесс роста пленок при термораспаде ацетилацетоната индия
3. ПФХО оксидных пленок пиролизом алкильных производных галлия и
сурьмы.
3.1. Осаждение пленок оксида галлия при пиролизе эфирата триметилгаллия.
3.2. ПФХО слоев оксида сурьмы из алкилов сурьмы
4. ПФХО оксидных покрытий с использованием алкоксидов сурьмы и висмута.
5. Формирование оксидных покрытий на полупроводниках методом МО
V с использованием алкилгалогенидов алюминия, галлия и индия
6. Электрофизические свойства оксидных пленок, полученных методом МО V
7. Кинетика и механизм процесса формирования оксидных МО V
ГЛАВА Ш. ФОРМИРОВАНИЕ ОКСИНИТРИДНЫХ ПЛЕНОК МЕТОДОМ
ПФХО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ И МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ПРИСУТСТВИИ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ
ПРИМЕСЕЙ
1. Методика формирования диэлектрических покрытий пиролизом КОС и ацетилацетоната алюминия в присутствии азотсодержащих соединений и методы
исследования их состава и свойств
2. Влияние оксида азота 1 и аммиака на процесс осаждения пленок на кремнии при термодеструкции гексаметилдисилазана
3. Особенности ПФХО пленок оксинитрида кремния на кремнии при пиролизе гексаметилдисилоксана в присутствии оксидов азота 1 и П или диэтилами
4. Формирование пленок на кремнии при термодеструкции триметилхлорсилана в присутствии оксида азота 1 и аммиака.
5. ПФХО пленок пиролизом трисацетилацетоната алюминия в присутствии
диэтиламина.
6. Электрофизические свойства оксинитридных слоев
7. Закономерности влияния азотсодержащих добавок на Vпроцесс формирования слоев оксинитрида кремния.
ГЛАВА 1У. НОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ОСАЖДЕНИЯ ПРОВОДЯЩИХ ПЛЕНОК НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПОДЛОЖКАХ МЕТОДОМ V ПРИ ТЕРМОДЕСТРУКЦИИ МОС и кос.
1. Методика осаждения и исследования проводящих слоев
2. Формирование проводящих слоев на кремнии методом ПФХО при термораспаде карбонилов хрома, молибдена, вольфрама
3. Получение проводящих покрытий при пиролизе карбонилов хрома, молибдена и вольфрама в присутствии кремнийорганических соединений.
4. Формирование пленок силицида никеля при совместном пиролизе ацетилацетоната никеля и КОС
5. ПФХО проводящих пленок при термодеструкции бисциклопентадиенилди
хлоридов титана и циркония.
6. ПФХО проводящих пленок на подложках i, , I и I при деструкции карбонила молибдена в тлеющем разряде.
7. Формирование проводящих пленок при термораспаде кремнийсодержащих фсрроценовых соединений 9
8. Влияние природы МОС, температуры процесса и материала подложки на процесс формирования проводящих пленок из МОС.
ГЛАВА У. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
1. Процессы формирования диэлектрических оксидных МО V пленок.
2. Процессы Vформирования диэлектрических оксинитридных
пленок.
3. Процессы формирования проводящих металлических и
силицидных МО Vслоев.
4. Прогнозирование формирования функциональных слоев с заданными свойствами .
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Процессы термораспада при пониженном давлении протекают при более низких температурах, чем при повышенном давлении. В реальных процессах, когда наблюдаются состояния, далекие от равновесных, термодинамическая устойчивость лишь приближенно допускает существование соединений данного типа. Кинетическая устойчивость МОС определяется в результате исследования кинетики реакций синтеза распада 3,4. Знание ее необходимо для создания стабильной паровой фазы в ПФХО процессах, а понимание причин неустойчивости позволяет управлять процессами осаждения пленок. В процессах с МОС наблюдаются те же стадии, что и для ПФХО с использованием других реагентов. Однако, например, стадия массопереноса МОС может быть осложнена присутствием тяжелых углеводородов в смеси. Чтобы этого избежать, разработан ряд методик фракционирования в вакуумных системах при синтезе и осаждении пленок из МОС 4 . СН4, С, СО, С2Н4 при отжиге 9. Адсорбция осложнена наличием областей с локализованными положительным и отрицательным зарядами, высокой поляризуемостью, наблюдаемыми дипольными моментами отдельных частей молекулы, присутствием в составе МОС тяжелого атома. Кроме того, на адсорбцию влияет неоднородность поверхности растущей пленки, образующейся при ее кристаллизации, сопровождающейся выделением избыточного количества металла. При гетерогенном распаде МОС, независимо от типов распадающихся молекул, применимо правило сохранения спина, являющееся аналогом правила Вигнера, и каталитическая активность поверхности зависит от числа адатомов металла, имеющих неспаренные электроны . Адсорбированным центром АЦ поверхности называют частицу, имеющую ш неспаренных электронов, а адсорбционным комплексом АК адсорбированное МОС, взаимодействующее с АЦ. После реакции с МОС мультиплетность АЦ сохраняется, хотя состав АЦ изменяется. Чтобы поверхность воспроизводилась, необходимо сохранение числа неспаренных электронов в АЦ, а для выполнения правила Вигнера требуется сохранение мультиплетности АК. Если термораспад МОС разрешен, то они разлагаются при низких температурах и наблюдается высокая обратимость реакции. Металл в зависимости от энергетики процесса может адсорбироваться либо физически, либо хемосорбироваться. Для МОС, атом металла которых экранирован, наблюдается физическая адсорбция. Реакции термораспада являются эндотермическими, но наблюдаются и экзотермические стадии, например, конденсация атомов металлов и рекомбинация радикалов. Джмоль, теплоты рекомбинации органических радикалов кДжмоль, теплоты адсорбции прореагировавших радикалов кДжмоль, теплоты диссоциации в МОС кДжмоль. Если провести оценку баланса энергии для реакции термораспада бисэтилбензолхрома без учета спиновых запретов, то он составит кДжмоль 4. В макрокинетических исследованиях получили значение, равное 8 кДжмоль, такое повышение связано с затратами энергии на возбуждение МОС для снятия спиновых запретов. В случае протекания реакции по выгодной энергетической схеме энергия экзотермических реакций рассеивается в колебаниях легких адатомов или реакциях расщепления лигандов. ПФХО с участием МОС сложный гетерогенный химический процесс. Можно выделить три характерных времени осаждения. Первое время переноса МОС от испарителя к реакционной зон Т. Второе время т2 определяется временем диффузии МОС из потока к реакционной поверхности. Третьим характерным временем является время, необходимое для протекания на поверхности реакции осаждения и процессов формирования структуры т3. Если одно из времен не совпадает по порядку с другими, то возможно выделить эту стадию, связав ее остальными через какой либо параметр. При совпадении времени Т, т2 и т3 по порядку наблюдается возникновение колебаний в процессе осаждения. Колебания могут внести особенности в процесс осаждения и привести к образованию слоистых покрытий. При рассмотрении кинетических моделей колебаний в системе с математической точки зрения необходимым является наличие предельного цикла или двух положений равновесия 4,8. Многостадийность процесса гетерогенного термораспада МОС, наличие двух форм адсорбции физической и химической усложняет схему процесса.