Стабилизация и защита поверхности ИМС и полупроводниковых приборов

Глава 6. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЛОИ И МЕТОДЫ ИХ НАНЕСЕНИЯ

Стабилизация и защита поверхности ИМС и полупроводниковых приборов

В технологии изделий микроэлектроники диэлектрические слои используют для планаризации топологического рельефа поверхности перед нанесением металлических слоев, для изоляции между проводящими слоями, в качестве материалов подзатворных и конденсаторных диэлектриков, в качестве масок при диффузии и ионной имплантации, в качестве источников примеси при диффузии из легированных пленок, для геттерирования примесей, а также для пассивации активной структуры ИМС от примесей, влаги и механических повреждений.

Наряду с прогрессом в литографии и технологии формирования микрорисунка качественное улучшение ИМС невозможно без совершенствования технологии тонких пленок. Преимущества технологии химического осаждения из газовой фазы (ХОГФ): качественное воспроизведение рельефа, высокая адгезия пленок к нижележащим слоям, селективность процесса осаждения, высокая чистота пленок. ХОГФ – очень гибкий процесс, позволяющий проводить осаждение элементарных и сложных полупроводников, диэлектрических и проводящих пленок. В основе ХОГФ лежат химические реакции различных типов: окисление, восстановление, реакции пиролиза (термического разложения), аммонолиз и др. Химические и физические условия процесса осаждения могут оказывать влияние на состав и структуру образующейся пленки. Возможности осаждения конкретных материалов зависят от процессов термодинамики, кинетики, наличия газообразных источников для реакции.

Типичные диэлектрические и проводящие пленки и области их применения представлены в табл. 6.1.

Таблица 6.1. Области применения диэлектрических и проводящих пленок:

Подзатворный диэлектрик	Изоляция	Пассивация	Конденсаторный диэлектрик	Маскирующий слой
SiO2 Si3N4	SiO2 ФСС БФCC АCC БCC	SiO2 SixNy ПКЛК Al2O33 SixNyHz	SiO2 Si3N4 Al2O3 TiO2 Ta2O5	SiO2 Si3N4

Диэлектрические пленки, применяемые для изоляции СБИС, должны иметь высокие напряжения пробоя, необходимые значения диэлектрической проницаемости для снижения паразитных емкостей, а также высокое сопротивление, низкие диэлектрические потери, низкие удельные механические напряжения и хорошую адгезию при отсутствии пор и микротрещин.

Пленки должны осаждаться при температурах, совместимых с технологическими процессами формирования структурных элементов прибора и с требованиями к характеристикам прибора, с воспроизводимым составом пленок и высокой степенью заполнения вертикальных ступенек. Ряд пленок должен хорошо оплавляться при нагревании для планаризации топологического рельефа.

Роль тонких пленок постоянно возрастает благодаря расширению сферы применения традиционных материалов, использованию новых тонкопленочных покрытий и выполнению ими новых функций (табл. 6.2).

Таблица 6.2. Области использования диэлектрических пленок