Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ формирования металлизации для сильнотоковых биполярных интегральных схем, включающий двухстадийное магнетронное распыление мишени в плазме аргона и смеси аргона и (1-10% вес) моносилана, фотолитографию для создания разводки и контактов, отличающийся тем, что распыление составной мишени, содержащей в массиве основного металла штыри из тугоплавкого или редкоземельного металла, для нанесения нижнего слоя проводят в плазме аргона, а верхнего в плазме смеси аргона и моносилана, причем оба слоя наносят толщиной 0,6 мкм.

2. Способ по п. 1, отлчающийся тем, что содержание тугоплавкого или редкоземельного металла в слоях составляет 0,3-2,0% вес., а кремния в верхнем слое 0,5-2,0% вес.

Текст

Винахід належить до галузі мікроелектроніки і спрямований на підвищення надійності металізованого шару міжелементних з'єднань біполярних інтегральних схем (ІС), які працюють при високій густині струму. Основним матеріалом для створення міжелементних з'єднань і контактів в ІС є тонкий шар алюмінію, який забезпечує ряд характерних вимог до матеріалу металізації, а саме: низький питомий опір (2,7 мкОм .см); хорошу адгезію до діелектрика і кремнію; низьку температуру плавлення (660°С) і низьку температуру евтектики з кремнієм (527°С); можливість утворення омічних контактів до n+ і p+ кремнію. Відомий спосіб металізації ІС алюмінієм [1]. Проте застосування металізації високострумових біполярних ІС обмежується через різке збільшення масопереносу і електроміграції в алюмінієвих доріжках, що знижує надійність інтегральних схем. Це зв'язано, в першу чергу, з високою розчинністю кремнію в алюмінію і, як наслідок, з розчиненням кремнію в приконтактній області з алюмінієм. Ускладнюється проблема і тим, що розчинення кремнію проходить нерівномірно і переважно через локальні зони контакту, в яких відсутній природний окисел. Коефіцієнт дифузії кремнію в тонких плівках алюмінію при температурі Т=400-500°С на порядок вищий, ніж в об'ємному матеріалі, що спричинено дифузією по границях зерен. По-друге, із-за великих термічних напруг стиску, виникаючих в алюмінієвих плівках при їх термообробці або при впалюванні контактів, проходить виникнення "хіллоків" як в бік кремнію, так і в бік захисної плівки фосфоросилікатного скла (ФСС), яка використовується для захисту структури ІС. Це призводить до коротких збільшення струмів витоку і різкого погіршення корозійної стійкості металізації. Для усунення цих недоліків використовують металізацію із сплавів алюмінію, які вміщують домішки кремнію або міді. В цьому випадку стійкість до електроміграції плівки, легованої кремнієм або міддю зростає на порядок. Проте легування алюмінієвої плівки кремнієм і міддю приводить до збільшення питомого опору на 0,7 мкОм .см, на кожен відсоток кремнію і на 0,5 мкОм .см на кожен відсоток міді. Найбільш близьким технічним вирішенням є спосіб формування алюмінієвої металізації, легованої кремнієм [2], в якому для легування плівки алюмінію використовують суміш моносилану (SiH4) з аргоном при розпиленні алюмінієвої мішені Іонним методом, наприклад магнетронним. Необхідно відзначити, що легування алюмінію кремнієм не виключає повністю недоліки чистої алюмінієвої металізації, а породжує нові. Домішки кремнію в алюмінієвій плівці викликають преципітацію кремнію після термообробки і збагачення кремнієм контактів з більш додатнім потенціалом і, як наслідок цього, деградацію контактних опорів, величина яких складає для n + областей 400 Ом .мкм 2 і для p+ областей 40 Ом .мкм 2. Більш того, такі легуючі домішки ускладнюють процес плазмохімічного травлення плівок. В основу винаходу покладено завдання підвищити стійкість металізації ІС, які працюють при високій густині струму, до корозії і електроміграції, зменшити контактний опір металізації і за рахунок цього підвищити надійність ІC. Поставлене завдання вирішується тим, що процес формування металізації ІC здійснюється шляхом послідовного магнетронного розпилення складеної алюмінієвої мішені, яка в свій масив включає штирі з тугоплавких (Ті, Та, Mo, W, Cr) або рідкоземельних (V, La, Sc) металів, на половину загальної товщини плівки. Друга половина. плівки формується також магнетронним розпиленням складеної мішені з заміною аргонної плазми на плазму суміші моносилану з аргоном (1-10%) і забезпечує її легування кремнієм (0,5-2,0%). Сформований таким чином шар металізації дозволить удосконалити металізацію високострумових біполярних ІС за рахунок: низького значення контактного опору для n+ і p+ - областей; створення блокуючого шару для самодифузії і алюмінію формуванням дифузійних бар'єрів тугоплавкого або рідкоземельного металу; зменшення рівня стискуючих термічних напружень і виключення "хіллоків" при термічних впливах; покращення рівності краю травлення струмопровідних доріжок за рахунок зниження відбивання від бокових стінок доріжок; усунення явища масопереносу і електроміграції при великій густині струмів; припинення преципітації кремнію після термообробок; забезпечення висококорозійної стійкості металізації доріжок з'єднань і контактів. Таким чином, границі зерен алюмінію є ефективним заповнювачем і стримують хід реакцій, які зумовлені взаємною дифузією. Після формування структури біполярних ІС, наприклад КР1021ХА8, здійснюють магнетронне розпилення мішені (алюміній + тугоплавкий або рідкоземельний метал). В залежності від процентного вмісту домішок тугоплавкого або рідкоземельного металу в створюваній плівці в зону розпилення алюмінієвої мішені запресували стержні вказаних металів таким чином, щоб відношення площ зони високоплавкого або рідкозомельного металу до площі зони алюмінію було в межах 0,5 - 2,5%. Магнетронне напилення легованої плівки алюмінію тугоплавким або рідкоземельним металом товщиною d = 0,6 мкм забезпечується в плазмі аргону при тиску 0,2 - 2 Па в режимі, при якому; Потужність розряду 4,5±1кВт; Up = 500 В; Ip = 10 А; Т нагріву підложки=300°С; d = 0,6 мкм. Потім натікання аргону зменшують і збільшують на ту ж кількість натікання моносилану в аргоні (10%) до забезпечення вакууму не нижче 0,46-4 Паї встановлюють режим напилення: Потужність розряду 5±1 кВт. Up = 500 В. Ip = 9 - 14 A. Т нагріву підложки = 420 +- 10°С d = 0,6 мкм. Режими напилення нижнього і верхнього шарів металізації зумовлені вимогою, щоб стискаючі напруження нижнього шару компенсувались розтягуючими напруженнями верхнього шару, що забезпечується зміною тиску в процесі розпилення. Далі методом фотолітографії (з застосуванням рідкого або плазмохімічного травлення проводять формування струмопровідних доріжок і контактів. Для захисту металізації від механічної дії, а також для стабілізації зарядового стану поверх металізації структур наносять плівку ФОС товщиною 0,6 мкм з вмістом P2O5 в межах 3 - 5% мас. Після розкриття контактних площадок в шарі ФОС проводиться вимірювання електричних параметрів сформованих таким чином структур, Сформована таким способом металізація гарантує відсутність корозії при випробуваннях в парах води і електроміграцію плівки металізації при роботі ІC в режимах великих стр умів (2 - 3А) і, як наслідок, підвищується надійність ІC в експлуатації.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Forming method of metallization for all high current bipolar integrated circiuts

Автори англійською

Novosiadlyi Stepan Petrovych, Birkovyi Yurii Leonidovych, Maskovych Stepan Mykhailovych, Humeniak Mykhailo Vasyliovych, Prokypchyn Vasyl Vasyliovych

Назва патенту російською

Способ формирования металлизации для всех биполярных интегральных схем высокого тока

Автори російською

Новосядлый Степан Петрович, Бирковой Юрий Леонидович, Маскович Степан Михайлович, Гуменяк Михаил Васильевич, Прокипчин Василий Васильевич

МПК / Мітки

МПК: H01L 21/28

Мітки: схем, спосіб, формування, високострумових, інтегральних, біполярних, металізації

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/2-3900-sposib-formuvannya-metalizaci-dlya-visokostrumovikh-bipolyarnikh-integralnikh-skhem.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб формування металізації для високострумових біполярних інтегральних схем</a>

Подібні патенти