СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОПОЛОГИИ ИНТЕГРАЛЬНОЙ МИКРОСХЕМЫ Российский патент 1997 года по МПК H01L21/268 

Изобретение относится к производству микросхем и может быть использовано при формировании функциональных слоев микросхем (в т.ч. гибридных, интегрированных на целой пластине и т.п.).

Известен способ формирования топологии функционального слоя ИС методом литографии, согласно которому на поверхность материала наносят слой металла, затем слой металла покрывают фоторезистом, на поверхность наносят топологический рисунок схемы, облучая часть поверхности фоторезиста электронным лучем, а затем необлученную часть поверхности фоторезиста и слой металла под ней удаляют, например, травлением в активной газовой среде [1]
Недостатком способа является многостадийность, необходимость использования ряда (до семи) единиц оборудования, размещенного в общей чистой зоне, что ведет к увеличению стоимости, продолжительности технологического цикла до 2-3 недель. Кроме того, недостатком способа является большой расход сверхчистых реагентов и проблемы с утилизацией выбросов и отходов.

Ближайшим техническим решением является способ формирования топологии ИС путем воздействия лазерного луча на поверхность материала в активной газовой среде (2). Лазерный луч диаметром около 1 мкм фокусируют в опорной точке на поверхности, материала микросхемы (кристалла) и начинают перемещать по поверхности со скоростью 1 см/с. Там, где согласно топологическому рисунку схемы требуется металлическая соединительная линия, увеличивают интенсивность луча, что ведет к локальному повышению температуры поверхности материала и вызывает осаждение металла из активной газовой среды в этой точке. Кристалл, в дальнейшем, перемещают в другой реактор для формирования слоя защитного диэлектрика и герметизации корпуса.

Недостатком способа является низкая производительность, обусловленная тем, что функциональный слой формируют на каждом кристалле последовательно, ограниченная область использования (выполняется только осаждение металла на одном кристалле), а также низкий выход годных микросхем вследствие локального нагрева нижележащих слоев микросхемы.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности и повышение качества, т.е. процента выхода годных микросхем вследствие локального нагрева нижележащих слоев микросхемы.

Технический результат достигается тем, что при формировании топологии интегральной микросхемы путем воздействия лазерного луча на поверхность материала формируют затравочный слой лазерным лучем с плотностью мощности 10³-10⁴ Вт/см² в первой активной газовой среде, состоящей из смеси фторидов платины и/или золота и инертного газа, затем заменяют в том же объеме активную газовую среду на вторую, состоящую из смеси фторида металла с водородом и подвергают воздействию ультрафиолетового излучения с длиной волны 150-200 нм.

Первая активная газовая среда состоит из смеси фторида платины или золота и аргона в молекулярном соотношении от 1:8 до 1:12.

Вторая активная газовая среда состоит из смеси фторида вольфрама и водорода в молекулярном соотношении от 1:2 до 1:6.

Предлагаемый способ основан на формировании центров хемосорбции под воздействием луча лазера, которые образуются за счет разложения летучего соединения металла с низкой энергией активации и использования их в качестве затравочного слоя для проведения каталитических реакций под воздействием активизирующего ультрафиолетового излучения. Материал в местах воздействия лазерного луча, где сформированы центры хемосорбции, либо удаляется без остатка в случае использования реагентов, либо осаждается в случае каталитического разложения реагента, при этом энергия активации процессов снижается за счет каталитического действия затравочного слоя.

Формирование затравочного слоя под воздействием лазерного луча происходит значительно быстрее, чем формирование функционального слоя, что позволяет сформировать затравочный слой на множестве кристаллов, а затем за одну установку на всех их вырастить функциональный слой, используя один источник ультрафиолетового излучения. Такая последовательность операций выполняется на одном комплекте оборудования и за счет этого, а также за счет уменьшения времени формирования функционального слоя, происходит увеличение производительности по сравнению с известным способом.

Так как в предложенном способе лазерный луч перемещают по поверхности материала лишь для формирования затравочного слоя, существенно снижается интенсивность локального нагрева поверхности материала. Формирование функционального слоя в активной газовой среде под воздействием ультрафиолетового излучения не вызывает локального нагрева материала. Снижение общего уровня локального нагрева позволяет увеличить выход годных микросхем.

Способ формирования топологии ИС осуществляют следующим образом. В камеру-реактор помещают полупроводниковую подложку диаметром до 200 мм. Создают газовую среду (PtF₆ с Ar в соотношении 1:10) при рабочем давлении 10-100 Торр, затем направляют лазерный луч на поверхность материала полупроводниковой подложки с плотностью мощности 10³-10⁴ Вт/см² и перемещают этот лазерный луч в соответствии с заданным топологическим рисунком. На нагретый след лазерного луча на поверхность материала из неустойчивого газообразного гексафторида платины осаждается тонкий слой (20-100 нм) платины, который является затравочным слоем. Затем в камеру напускают другую газовую среду WF₆ с H₂ в соотношении 1:5 и облучают поверхность и газ ультрафиолетовым излучением с длиной волны 185 нм при плотности мощности 2-7 мВт/см².

Под действием ультрафиолетового излучения вольфрам из неустойчивого гексафторида вольфрама оседает на затравочном слое платины. Необходимую толщину функционального слоя вольфрамовых межсоединений обеспечивают изменением времени облучения.

Изобретение относится к производству микросхем и может быть использовано при формировании функциональных слоев микросхем (в т.ч. гибридных, интегрированных на целой пластине и т.п.). Сущность: в способе формирования топологии ИС под воздействием лазерного излучения в активной газовой среде на поверхности материала формируют затравочный слой, а затем в другой газовой среде под воздействием ультрафиолетового излучения формируют функциональный слой. Способ основан на формировании центров хемосорбции под воздействием лазерного луча, которые образуются за счет разложения летучего соединения металла с низкой энергией активации, и использовании их в качестве затравочного слоя для проведения каталитических реакций под воздействием активирующего ультрафиолетового излучения. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ формирования топологии интегральной микросхемы путем воздействия лазерного луча на поверхность материала в активной газовой среде, отличающийся тем, что воздействуя лазерным лучом с плотностью мощности 10³ 10⁴ Вт/см², на поверхности материала формируют затравочный слой в первой активной газовой среде, состоящей из смеси фторидов платины и/или золота и инертного газа, затем заменяют в том же объеме активную среду на вторую, состоящую из смеси фторида металла с водородом, и подвергают воздействию ультрафиолетового излучения волны 150 200 нм. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая активная среда состоит из смеси фторида платины или золота и аргона в молекулярном соотношении от 1 8 до 1 12. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что вторая активная газовая среда состоит из смеси фторида вольфрама и водорода в молекулярном соотношении от 1 2 до 1 6.