Спосіб формування металізації віс

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при формировании многоуровневой металлизации интегральных схем. Металлизацию интегральных схем выполняют их алюминия или его сплавов (алюминий-кремний, алюминийкремний-медь), поскольку алюминий имеет низкую величину удельного сопротивления и применение указанных материалов удовлетворяет требованиям низкого сопротивления контакта. Кроме того, алюминий и его сплавы обладают хорошей адгезией к диэлектрическим пленкам, к монокремнию и поликремнию. Однако, несмотря на эти преимущества, алюминий и его сплавы на основе кремния и меди имеют ряд недостатков: - данная металлизация имеет низкую коррозионную стойкость из-за электромиграции и образования при термических обработках бугорков "хиллоков", последние затрудняют процессы фотолитографии и вызывают локальные места коррозии, вследствие того, что бугорки взрывают защитный пассивирующий слой фосфоросиликатного стекла (ФСС) и при соприкосновении с влагой и фосфором являются очагами коррозийных разрушений; - недостаточная адгезия напыляемой пленки не позволяет получить высокое разрывное усилие термокомпрессионных соединений (ТКС); - низкая воспроизводимость заполнения ступенчатого рельефа поверхности интегральных схем; - матовость формируемой пленки; - изменение структуры зерна формируемых пленок затрудняет использование ее в многослойной металлизации. В качестве прототипа предложен способ формирования метализации больших интегральных схем, включающий в себя вскрытие контактных окон, химобработку, распыление мишени, формирование фотолитографией Металлизированной разводки и пассивацию окислом, где многослойную структуру металлизации формируют из однородных пленок алюминия с добавлением тугоплавкого металла. Алюминий толщиной 0,3 мкм чередуется с барьерными слоями тугоплавкого металла (Ті, Та, Hf, или Сr). Для предупреждения образования бугорков в слое алюминия при термообработках (например при выращивании междууровневого диэлектрика) в слой алюминий вводят тугоплавкий металл (2,5-3%). Недостатком данного прототипа является сложность технологического процесса формирования многослойной металлизации, что требует использования нескольких источников распыления, кроме того процесс не позволяет влиять на степень адгезии пленок, т.е. на разрывные усилия термокомпрессионных соединений. Задачей изобретения является повышение качества и надежности металлизации за счет увеличения коррозийной стойкости и адгезии, что позволяет исключить рост "хиллоков" как на поверхности металлизированных дорожек, так и вглубь структуры и повысить коэффициент заполнения ступенчатого рельефа. Поставленная задача решается путем магнетронного распыления из единой мишени, состоящей, по крайней мере, из двух материалов, в качестве одного из которых используют алюминий или сплав алюминия с кремнием, а в качестве другого или титан, или цирконий, или гафний, или ванадий, или ниобий, или тантал, или хром, или молибден, или вольфрам, или скандий, или иттрий, или лантан. Пример выполнения изобретения. На кремниевых пластинах со вскрытыми окнами под контакты для изделий серии КР580А после химобработки на установке "Оратория-5" формировали металлизацию из составной мишени сплава алюминийкремний АК-1, содержащей на распыляемой поверхности штыри из титана (площадь поверхности титана составила 0,01 площади распыляемой поверхности мишени) в режиме: - мощность разряда 5 кВт; - ток разряда магнетрона 10 А; - напряжение разряда - 500 В; - температура нагрева подложек 200°С; - давление аргона в магнетроне (6±2)x10-3мм рт.ст,; - время напыления 8 мин; - толщина пленки 1,4 мкм. После формирования фотолитографией металлизированной разводки проводилась пассивация поверхности кристаллов фосфоросиликатным стеклом толщиной 0,7-0,9 мкм, нанесенного пиролизом моносилана в реакторе пониженного давления на установке "Изотрон-1". Затем методом фотолитографии проводилось вскрытие контактных площадок для термокомпрессионного присоединения выводов. Испытания кристаллов микросхем на коррозионную стойкость проводились по методике "паровой бани" в режиме (Т=+85°С, U=±5 В, t=96 час) и показало на увеличение коррозионной стойкости в 1,5-2 раза. Испытание на разрывное усилие термо-компрессмонного соединения показало ощутимое увеличение адгезии пленки и составило более 15Г. Следует отметить повышение однородности и зеркальности пленки (не текущих образцах алюминийкремний 90-93, на образцах алюминий-кремний-титан 97-99). Формирование металлизации по предложенному способу осуществилось после вскрытия контактов на кремниевых пластинах на установке "Оратория-5" в режиме: -мощность разряда 4,5±1 кВт - ток разряда магнетронного распылительного устройства 9-14 А - давление аргона в магнетроне (6±2)х10-3 мм рт.ст, (800х10-3±267х10-3 Па) - толщина пленки 1,2±0,3 мкм с использованием составной мишени из сплава алюминий-кремний, содержащей в объеме мишени с выходом на рабочую зону распыления штыри из титана, молибдена, вольфрама и хрома (площадь указанного металла составила (1-3)% рабочей распыляемой поверхности мишени. Полученные пленки имели следующие характеристики: - коррозионная стойкость увеличивалась в 1,5-2 раза; - коэффициент заполнения ступенек составил 0,8±0,05; - коэффициент отражения пленки составил 97-99; - размер зерна составил 2-3 нм; - высокая однородность; - полное отсутствие "хилллоков" при формировании металлизации и пассивирующего окисла, что указывает на отсутствие термических напряжений сжатия; - повысилась адгезия напыляемой пленки, что позволило повысить свариваемость и разрывные усилия термокомпрессионных соединений, которое составило не менее 15г при использовании золотого микропровода 40 мкм. KP 580 80А на установке "Оратория 5" формировали металлизацию из составной мишени сплава алюминийкремний АК-1, содержащей в объеме, с выходом на рабочую поверхность, штыри из титана (площадь поверхности титана составила 0,01 площади рабочей поверхности мишени), в режиме: - мощность разряда 5 квт - ток разряда магнетрона 10А - напряжение разряда - 500в - температура нагрева подложек 200°С - давление аргона в магнетроне (6±2)10-3 мм рт.ст. - время напыления 8 мин - толщина пленки 1,4 мкм. После формирования фотолитографии металлизированной разводки проводилась пассивация поверхности кристаллов фосфо-росиликатным стеклом толщиной 0,7-0,9 мкм, нанесенного пиролизом моносилана в реакторе пониженного давления на установке "Изотрон-1". Затем методом фотолитографии проводилось вскрытие контактных площадок для термокомпрессионного присоединения выводов. Испытания кристаллов на коррозионную стойкость проводилось по методике "паровой бани" в режимах (Т=85°, U=60В, t=90 мин) и показало на увеличение коррозионной стойкости металлизации в 1,5-2 раза. Испытание на разрывное усилие термокомпрессионного соединения показало ощутимое увеличение адгезии пленки, оно выдерживало ТКС>15г. Следует отметить повышение однородности и зеркальности пленки (на текущи х образцах 90-93, на Al-Si-Ti 97-99). Предполагаемое изобретение предполагает значительно повысить коррозионную стойкость металлизации и улучшить качество термокомпрессионных соединений БИС, особенно герметизируемых в пластмассе. Экономический эффект от внедрения предполагаемого изобретения составит не менее 65 тыс.руб.