Осаждение пленок и отжиг радиационных дефектов в кремниевых структурах при воздействии ИК и УФ излучений

• Автор: Поляков, Вадим Витальевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1995
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ИЗЛУЧЕНИИ ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА ДЯЯ АКТИВАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСХЕМ

1.1. Очистка поверхности полупроводниковых пластин ультрафиолетовым излучением

1.2.Фотостимулированное УФ излучением осаждение диэлектрических слоев.

1.3.Отжиг радиационных дефектов и диффузия примеси под действием оптической активации

1.4.Постановка задач диссертации.

2.ФОТОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ГАЗОВОЙ ФАЗЕ ПРИ ОЧИСТКЕ ПОВЕРХНОСТИ И ОСАЖДЕНИИ ПЛЕНОК

2.1 .ФотовозСуждение и фотодиссоциация кислорода

2.2.Исследование влияния очистки поверхности подложки УФ излучением на адгезию алюминиевой металлизации и фоторезиста.

2.3.Фотовозбуждение и фотодиссоциация компонентов газовой смеси ТЭ0С

2.4.Термодинамический анализ реакций

2.5.Моделирование газофазной кинетики.
2.6.Вывод ы.
3. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА ПОВЕРХНОСТИ КРШШ В УСЛОВИЯХ ИК И УФ ОБРАБОТКИ ПРИ ОСАЖДЕНИИ
3.1.Закономерности поглощения излучения поверхностью
3.2.Адсорбционная способность и каталитическая активность поверхности кремния
3.3.Оценка эффективного потенциала адсорбции
3.4.Механизм диссоциации ТЭ0С в условиях излучения оптического диапазона
3.5.Оценка энергии активации диссоциации адсорбированных молекул ТЭОС на поверхности кремния
3.6.Выводы
4.ОТЖИГ РШОДИОННЫХ ДЕФЕКТОВ И ДИФФУЗИЯ ПРИМЕСИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ УФ И ИК ДИАПАЗОНА
4.1.Возникновение поверхностного нагрева при импульсной термообработке совместным ИК и УФ излучениями
4.2.Модель отжига радиационных дефектов и диффузии примеси при ИТО совместным ИК и УФ излучениями.
4.3.Экспериментальное исследование отжига ионнолегированных слоев и диффузии примеси под воздействием ИТО совместно с УФ
излучением
4.4.Вывод ы.
5.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОСТИМУЛИРОВАННЫХ
ПРОЦЕССОВ.
5.1.Оборудование для исследования влияния УФ и ИК излучений
5.1.1.Установка импульсной термообработки совместно с УФ излучением.
5.1.2.Установка фотохимического осаждения из газовой смеси ТЭ0С.
5.2.Исследование свойств и характеристик низкотемпературного диоксида кремния осажденного из смеси ТЭОСкислород
5.3.Влияние УФ излучения на параметры МДПструктур и транзисторов. т
5.4.Исследование газовых сенсоров на основе двухслойных термических оксидных пленок
5.5.Вывод ы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Целью данной диссертационной работы является исследование возможности совместного использования УФ и ИК излучений для снижения температуры и длительности процессов осаждения диоксида кремния, окисления пленок металлов и перераспределения примеси. ИТО оказывает УФ составляющая спектра излучения. ИТО и УФ стимуляции созданы структуры двухслойных окислов, отличающиеся терморезистивными и газочувствительными свойствами. Диссертационные исследования являются частью плановых научноисследовательских работ лаборатории новых технологий кафедры Микроэлектроники и технологии БИС Таганрогского Государственного радиотехнического университета, выполняемых в период гг. Государственного Комитета Российской Федерации по Высшему образованию и финансируемому из средств Госбюджета, а также хоздоговорных работ да , 8, 2, 3, выполненных в ТРТУ в ГГ. ИТО наибольшее влияние на полупроводниковые структуры оказывает УФ составляющая спектра. Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и представлялись на Всесоюзном научнотехническом семинаре Радиационная технология в производстве интегральных схем г. Воронеж, г. Международной научнотехнической конференции Актуальные проблемы фундаментальных наук г. Москва, г. VI Всесоюзной научнотехнической конференции Применение электронноионной технологии в народном хозяйстве г. Москва, г. Международной конференции v i , г. Всероссийской научнотехнической конференции с Международным участием Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники г. Таганрог, г. Вакуумная наука и техника г. Гурзуф, г. ТРТУ г. Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано печатных работ, получено 4 авторских свидетельства на изобретения. Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитированной литературы из наименований. Общий объем диссертации стр. Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, кратко изложено содержание диссертации, охарактеризована научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены положения, выносимые на защиту. Рассмотрены основные направления использования УФ излучения в технологии интегральных схем. Показаны основные возможности, преимущества и перспективность применения УФ излучения. Отмечается, что для промышленного использования оптического излучения е технологии микросхем необходимы детальные знания физики происходящих явлений в газовой фазе и на поверхности, учет оптических и теплофизических свойств обрабатываемых структур. В заключении первой главы, на основе проведенного анализа литературы формулируются цель и задачи исследования. Во второй главе рассматриваются фотохимические процессы в газовой фазе при очистке поверхности УФ излучением и осаждении пленок . ТЭОС. Проведенные эксперименты по адгезии металлических пленок А1 и фоторезиста на кремниевой подложке после УФ очистки в сочетании с НТО показали, что жидкостная очистка почти в два раза уступает в качестве предложенному методу очистки. На основании термодинамического анализа выявлены наиболее вероятные реакции разложения ТЭОС в газовой фазе при осаждении диоксида кремния. На базе расчета построена кинетическая модель, использующая уравнения баланса, позволяющая определить скорость осаждения диоксида в зависимости от конструктивнотехнических особенностей реакционной камеры и газодинамических параметров. Приведено экспериментальное подтверждение модели. ИК и УФ обработки при осаждении диоксида кремния из ТЭОС. Проанализированы основные закономерности поглощения излучения поверхностью кремниевой подложки. Рассмотрена адсорбционная способность и каталитическая активность поверхности в условиях УФ активации. Показано, что под действием УФ излучения возникает возбуждение поверхности кремния, приводящее к появлению дополнительного потенциала в области активного центра. Проведенный расчет энергии активации диссоциации ТЭОС при осаждении диоксида кремния выяеил, что под дествием УФ энергия активации диссоциации снижается в 3 раза по сравнению с невозбужденным состоянием.