По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

Контроль качества пленок нитрида кремния методом ИК-спектроскопии в производстве СВЧ МИС

Кутков И.В. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, ЗАО НПФ «Микран»
Пехтелев М.И. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, ЗАО НПФ «Микран»
Научный руководитель: Пехтелев М.И. инженер-технолог 2-й категории, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, ЗАО НПФ «Микран»

В статье описывается метод ИК-спектроскопии в части получения осажденных пленок нитрида кремния. Проводится исследование зависимостей между N-Н связями и зависимостью Sі-Н. На основе проведенных исследований получен альтернативный неразрушающий метод контроля качества тонких пленок нитрида кремния. Метод позволяет заменить опасные и дорогостоящие операции на операцию снятия спектра и его компьютерную обработку.

Литература:

1. Ковалгин А. Ю. Исследование процессов плазмохимического осаждения пленок нитрида кремния: Дис. канд. техн. наук: 05.27.06. — М.: РГБ, 2002.

2. Batan A., Franquet A., Vereecken J. and Reniers F. Characterisation of the silicon nitride thin films deposited by plasma magnetron. Surface and Interface Analysis 2008. 40: 754–757 р.

3. Титегіасе Ана1у$і$. 2008. 40: 754–757 с.

4. Ковтонюк Н.Ф., Концевой Ю.А. Измерение параметров полупроводниковых материалов. — М.: Металлургия, 1970. — 432 с.

Диэлектрические пленки нитрида кремния обладают рядом достоинств, обеспечивающих их применение в производстве СВЧ 1\/П/1С, технологии СБИС в качестве подзатворного диэлектрика МДПтранзисторов, диэлектрического слоя МДМ-конденсаторов и пассивирующего покрытия готовой микросхемы.

Широкому применению нитрида кремния способствует получение пленок по технологии плазмохимического осаждения из газовой фазы в индуктивно-связанной плазме (ТСР СУВ) путем разложения сигнала и азота.

Основные параметры процесса (давление, ВЧ-мощность, соотношение потока газов) являются взаимозависимыми, и малейшее изменение одного параметра приводит к изменению других, что создает проблемы в управлении осаждением. Состав получаемых пленок в большинстве случаев не соответствует стехиометрическому соотношению Si3N4, характерному для нитрида кремния, также в пленках содержится связанный водород [1].

В работе использован метод ИК-спектроскопии. Метод информативен, причем результаты исследования сильно зависят от навыков исследователя, так как зачастую исходный спектр сложен и требует предварительной обработки. Данный метод исследования дает информацию о присутствующих в пленках связях атомов и их концентрации.

Для экспериментов использовались пластины полуизолирующего GaAs, предварительно обработанные в водном растворе аммиака.

Подготовлено было 12 образцов. Осаждение пленок проводилось при различных технологических параметрах: давление в рабочей камере менялось от 0,25 до 1,07 Па, ВЧмощность, подаваемая на катушку, которая служит для индуктивного возбуждения тлеющего ВЧ-разряда пониженного давления, использовались в эксперименте значения от 300 до 700 Вт, соотношение потоков силана и азота (SiН4N2 = 1÷1.3).

Эксперименты по измерению спектров пропускания проводились на Фурье-спектрометре «Инфралют ФТ-801».

Проведение качественного анализа спектров. На рис. 1 представлен ИКспектр одного из образцов, на основе литературных данных расшифрованы пики связей атомов [2–4]. Пик с волновым числом 1100 см в –1 степени относится к связи N-Н, так как особенности конструкции установки (шлюзовая загрузка пластин, постоянная откачка рабочей камеры) предполагают минимальное содержание кислорода в пленках. Аналогичная картина на спектрах других образцов.

Для Цитирования:
Кутков И.В., Пехтелев М.И., Научный руководитель: Пехтелев М.И., Контроль качества пленок нитрида кремния методом ИК-спектроскопии в производстве СВЧ МИС. Современные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов. 2020;3.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: