Технология формирования и измерения параметров си-лицидних пленок для структур бис часть 5

4. 4 Спектрометрия силицидных и полицидних тонких пл ИВОК структур БИС Для контроля производства БИС используется широкий арсенал аналитических методов контроля в процессе формирования структур кристаллов. широкое использование мониторинга физико-химических методов, увеличение диапазона возможностей измерительных приборов, обеспечение высоких и точных метрологических характеристик, которые проводятся с их помощью, все чаще приводят к тому, что аналитический прибор контроля становится частью технологического оборудования.
А использование ПЭВМ для обработки результатов повышает его экспрессность и информативность при выполнении технологических операций. То есть, следующий принцип субмикронных технологии — мониторинг контроля. Содержание атомов основных элементов и примесей, а также характер их распределения в объеме в значительной степени определяют электрофизические параметры структур БИС. Особенно велика роль контроля состава кристаллических властей, диэлектрических и металлических областей при получении однородных структур кристаллов или структур кристаллов с заданным содержанием и распределением основных компонентов и примесей в заданных локальных областях. Поэтому на первый план в субмикронных технологии БИС относится контроль состояния поверхности полупроводника, пленки и межфазной границе раздела (МФМ). Для более толстых слоев (> 50 ) используют методы анализа поверхности с послойным пищеварением. Существует много традиционных методов контроля состава поверхности, основанные на использовании химического или электрохимического травления с последующим определением состава раствора. Однако основной арсенал современных методов контроля поверхности и технологических слоев в субмикронных технологии БИС должны составлять методы спектрометрии. Всего на сегодняшний день известно до 60 методов. Остановимся конкретно на прикладных задачах методов, которые успешно используют в технологии высокого уровня БИС.

  1. Анализ полицидних пленок методом МСВИ.
Основное преимущество этого метода в высокой чувствительности к малым концентраций примесей и в его локальности.

работы по электромонтажу
Мы использовали его для определения фазового состава силицида (полициду) при его формировании. Для снижения переходного сопротивления в контактных окнах и сопротивления первого уровня разводки (поликремниевых) используют силицид или полицид. Анализ пленок TiSi2 можно проводить методом МСВИ на вторично-эмиссионном масс-спектрометре типа МС-7201. Стехиометрическое соотношение Те и Si исследовалась на пленках толщиной до 800 А0. Типичная зависимость интенсивностей токов вторичных ионов Те + и Si + во времени показана на рис.4. 8. Различные интенсивности токов вторичных ионов Те + и Si + в начальный период распыления пленок связаны с наличием на поверхности пленки примесей в виде соединений углерода. В области межфазной границы раздела между пленкой TiSi2 и Si видно изменение фазового состава, особенно О2. Кроме этого, Si в большей степени и на большой расстоянии от подложки вступает в химические связи с примесями. Этот процесс требует усовершенствования химической обработки перед формированием такой пленки с использованием раствора надуксусной кислоты в пергидроля или формирования дисилициднои пленки титана газофазной реакцией силанов технологии на основе аморфного кремния. Рис.4. 8. Зависимость интенсивностей вторичных ионов Si * и Те * и их отношение иногда распыления полициду. 2. Определение весовой концентрации Р2О5 в пленках ФСС методом инфракрасной спектроскопии. Известно, что валентное колебание связи фосфора с кислородом (Р = О) в ФСС имеет частоту 1330 см "1. Поэтому полосу поглощения, обусловленную этим колебаниям, можно выбрать как аналитическую полосу для проведения анализа. Поскольку его интенсивность связана не только с концентрацией ФСС, но и с его толщиной слоя поглощения, анализ выполняем по относительной интенсивности полос 1330 1 1090 см «1, где полоса 1090 см» 1 соответствует колебаниям связи в пленках SiO2 (Si = O). В этом случае устраняется влияние толщины пленки на корреляцию между данными ИК-спектров поглощения и содержанием Р2О5. Спектр поглощения записывали на двулучевом спектрофотометре в рабочем диапазоне 1600-700 см-1 (ИКС-29 SPECORD-M82). Оптимальными для измерения ИК-спектров поглощения толщины пленок ФСС и Si составляют 0,5-1,0 мкм и 350-450 мкм соответственно. Метод позволяет определить Р2О5 в диапазоне концентраций 0-30% с точностью 1%. Измерение концентрации Р2О5 в ФСС с помощью ИК-спектров поглощения относится к неразрушающих методов и отличается высокой експреснистю. Предварительно отожженных пленку ФСС на Si-пластинах помешивают в «канал образца» и регистрируют пропускания в интервале 1600-700 см "1. Наличие в спектре полосы при 1330 см "1 свидетельствует о наличии фосфорного оксида в SiO2. 4. Определение содержания кислорода в пластинах моно — Si Чохральского. Хотя проблеме кислорода в кремнии посвящена большое количество работ, однако ее актуальность в технологии высокого уровня НЗИС высока, потому что с наличием кислорода в кремнии связано ряд аномальных явлений. Концентрацию кислорода в Si-пластинах определяют по интенсивности полосы инфракрасного поглощения на частоте v = 1107 см "1. Точность метода зависит от качества поверхности Si-пластин и их толщины (3-5%). Спектр ИК-пропускания в Si-пластинах описывается выражением: (4 14) где R-коэффициент отражения, а — коэффициент поглощения, d — толщина Si-пластин. Содержание кислорода с концентрацией 51016-1,810И8см "3 определяет геттерные свойства Si-пластин, обусловливает ускорение оксидирования и диффузии. 5. Определение характеристик пленок Si3N4 методом ИК-спектрометрии. Слои нитрида кремния применяют как маску при локальном оксидировании, как диэлектрик для межслойной изоляции, как геттерные и Пассивирующие покрытия, как составную часть подзатворного диэлектрика. Поэтому свойства пленок Si3N4 определяют способами и условиями процессов их формирования, а это значит, что при анализе их ИК-спектров поглощения необходимо исходить из того, какой метод используется для их формирования: — Термический метод заключается в нагревании кремния в атмосфере азотуабо аммиака до температуры 1200 ° С. В этих условиях формируется мелко-кристаллическая фаза β — Si3N4 С максимальной полосой поглощения в ИК-спектре на частоте 930 см-1, обусловленная колебаниями Si-N связей. — В химическом методе получения пленок Si3N4 используют реакции взаимодействия моносилана SiH4 или тетрахлорида кремния SiCl4 с азотомабо аммиаком при температуре 750 ° С. В ИК-спектрах таких пленок основнасмуга поглощения находится в области 780-1000 см-1, а характерные пикипры 920 см-1 и 860 см-1 соответствуют Si3N4, сформированном при силанов (дисилановий) реакции с аммиаком. — В плазмохимических процессах получения пленок Si3N4 используют реакции взаимодействия силана с аммиаком или азотом, но только в условиях высокочастотного тлеющего разряда. Для таких пленок характерно смещение максимальной полосы Si-N в область 855-880 см "1 в зависимости от соотношения реагентов.