Введение к работе
Актуальность то?та. Тонкие (0,01 * 0,03"икм) слои нитрида кремния, обладающие определенной совокупностью фэзто-хтш-ческих, электрофизических и оптически свойств, широко используются в современной технология изготовления интегральных микросхем в качестве гзктивной запоминающей среда элемента памяти ШОП - схем, маскирующего слоя при окислении кремния и диффу-300 примесей. Наиболее распространенным методом их получения на поверхности твердих тол является осаддеяпо пз газовой фаза.
Осаждение из газовой фазы - сложный многостадийный процесс, включающий стадии диффузии, адсорбции, десорбции, химического превращения в газовой фазо и на поверхности твердих тел. Для эффективного управления процессов синтеза исключительно ваянш является знание кинетических закономерностей роста слоев, т.к. при этом необходимо обеспечить:
г однородность материала по толщине, отсутствие структурных нарушений п преэдо всого микрочастиц, встроенных в матрицу и являющихся причиной дефектности слоев;
однородность толщины н свойств тонкого слоя по всей поверхности образца не хуке 95-98
маскирующие свойства слоя.
К началу работы (1976г.) в литературе появились первые публикации о реализации процесса синтеза нитрида кремния в реакторе пониженного давления - наиболее перспективной технологии синтеза слоев. Но закономерности роста слоев нитрида кремния в реактора пониженного давления бит но научены.
2ЛЬ_ШЙШ1 заключалась в исследовании кинетических закономерностей процесса синтеза слоев нитрида кремния из мо-носилана и аммиака в проточных реакторах повиданного давления различного типа, установлении количественных моделей, необходимых для оптимизации процесса, и разработке опытно-промышленной технологии получения слоев нитрида кремния.
I. Изучение кинетики осаггдепия слоен нитрида кремния из
монооилана и аммиака в зависимости от параметров процесса для различных типов реакторов новикеиного давления.
-
Изучение состава и свойств синтезируемых слоев в за-еесшосїи ет условий синтеза.
-
Установление количественных моделей протекавпя процесса синтеза слоев нитрида креания.
-
Разработка технологии в внбор оптимальных условий процесса синтеза слоев нитрида крешвя для целей практического применения в маршруте изготовления интегральных микросхем.
Зачятаа.емко положения. I. Для реакции взаимодействия не— Езсилана с еааиаком проточный трубчатый реактор отвечает условиям реактора идеального вытеснения.
2. Сзнїєз слоев нитрида кремния в проточном реакторе
идеального вытеснения при временах превращения шиее 0,3с оп
ределяется законшэрностями гетерогенной стадии с характерне-
» W = з . ю16ехр ( - -g2 )1&*Ч V*.
3. В реакторах с вертикальної постановкой пластав ско
рость роста слоев нитрида кремния определяется законедарнос-
тяым газофазной стадии образования промежуточного продукта
и ва расстояниях ыевду пластинаш, больших радиуса реактора вшет параштрц процесса у = 2>? >1()15@^( _ ^ШЩЩ
4. Распределение скорости роста по поверхности реакцион
ного объема s реакторах с вертикальной постановкой пластин
описывается уравнением диффузии активного компонента с посто
янным источником этого компонента в объеме реакционной зоны.
5. Равномерность скорости роста по пластине в проточно-
дзз$фузионном реакторе обеспечивается для пластин различных
диаметров при выполнении условий критериев масштабного преоб-
*азоваВИЯ ЕаЗк =0,5; %>2.
НаучнзЯ-дадиздя. Впервые показано, что процесс осааде-кия слоя нитрида країлдия в реакторах низкого давлевзя с вертикальной постановкой пластин определяется закономерностями газофазного процесса. Определена кинетические параметры реакции.
Цредлозона фпзико-хтшчвекая модель процесса, полностью объясняющая полученные результаты для проточно-диффузионного реактора и реактора смешения, и иагематическое описание этой модели, позволяющее рассчитать распределение скорости роста по поверхности реакционного объема.
Впврвпэ получввн критераз несштабинх преобразований
реакционного объска, определяющие условия равномерного роста слоя на пластинах различного диаметра.
Изучен процесс осавдвапя слоов нитрида кремния в проточной реактора вчтесненвя. Опрэдолвнн кинетические характо-рпстпкз процесса. Показано, что в исследование?.! диапазоне условий проточний реактор отвечает условиям реактора вдеальво-го вытеснения. Для вршев превращения до 0,Зо в таксу реактора процесс определяется закономерностями гетерогенной стадия.
ДіШЖШШІ2л_ПіііЖШ1Ь« Результати работа вподроші в серийное производство изделий электронной техники в ввдо технологического процесса синтеза слоев нитрида кремния из aszo-снлана и ктпака с использованием разработанной конструкции ісварцевого реактора. Экозелчоская эффективность от впэдрз-ния разработка составила 112 тнс.руб/год. Разработанная коя-струкция реактора применяется в настоящее врэз.!я такгте н на других технологических процессах осавдения слоев, папрвкэр осаддояие фоофоро-сялякагянх стекол из моносилапа, кислорода п фосшнна, осаздвнив окисла крэкния из моносилана и загаси азота.
ДЗЕОЙЙЗЗЙ-ВаййЕЇ- Результати работы докладпвались па У симпозиуме по процессам роста и синтеза полупроводниковых кристаллов (г.Новосибирск 1978г.), на Ш всесоюзном семинаре по физической химии поверхности монокристаллических полупроводников (г.Ковосибирсв 1978г.).
ДХ&ШЁШШи Ло материалсм работы опубликовано 5 статей. Конструкция реактора защищена авторским свидвтельссвсз.
SlJl^SSmJLOU^SlLMSSmiBS?JL- Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитируемой литературы 126 наименований и трех прилоавнпй. Работа изложена на 185 страницах, включая 51 рисунок, 17 страниц списка литературы и 19 страниц приложений.