СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНТАКТНО-БАРЬЕРНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ Российский патент 2015 года по МПК H01L21/285 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления контактно-барьерной металлизации прибора.

Известен способ [заявка 2133964 Япония, МКИ H01L 29/46] изготовления полупроводникового прибора путем формирования слоя TiN, который служит в качестве барьерного слоя, добавлением 1-10 ат.% углерода C. Такая добавка TiN предохраняет его от появления механических напряжений и растрескивания после термообработок. В таких приборах наличие лигатуры приводит к увеличению сопротивления и ухудшению характеристик приборов.

Наиболее близким является способ изготовления контактно-барьерной металлизации формированием слоев силицида титана на Si-пластине [патент США №5043300, МКИ H01L 21/283] путем плазменной очистки пластины кремния с последующим напылением в вакууме слоя Ti в атмосфере, не содержащей кислород, и отжигом в среде N₂ сначала при 500-700°C в течение 20-60 с для формирования слоев силицида титана, а затем отжигом при температуре 800-900°C для образования стабильной фазы силицида титана.

Недостатками способа являются:

- повышенные токи утечки;

- высокая дефектность;

- образование механических напряжений.

Задача, решаемая изобретением: снижение значений плотности дефектов, токов утечек, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается тем, что контактно-барьерную металлизацию формируют последовательным нанесением пленки W (15% Ti) толщиной 0,17-0,19 мкм магнетронным распылением сплавной мишени со скоростью 2,5 Å/с и пленки Al (1,5% Si) толщиной 0,35-0,45 мкм с последующим термическим отжигом при температуре 450-480°C в течение 30 мин в азотной среде.

Технология способа состоит в следующем: на кремниевую подложку с изолирующим слоем оксида кремния толщиной 0,6 мкм способом магнетронного распыления сплавной мишени на установке наносили пленку W (15% Ti) толщиной 0,17-0,19 мкм со скоростью 2,5 Å/с и пленку Al (1,5% Si) толщиной 0,35-0,45 мкм, затем полученные композиции отжигали при температуре 450-480°C в течение 30 мин в азотной среде.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые структуры. Результаты обработки представлены в таблице.

Таблица Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии Плотность дефектов, см^-2 Ток утечки, Iут∗10¹³ A Плотность дефектов, см^-2 Ток утечки, Iут∗10¹³ A 2,5∗10⁵ 5,8 4,4∗10³ 0,4 2,8∗10⁵ 3,1 4,6∗10³ 0,6 2,7∗10⁵ 1,2 4,5∗10³ 0,7 2,2∗10⁵ 2,5 4,1∗10³ 0,25 2,9∗10⁵ 8,4 4,1∗10³ 0,21 2,1∗10⁵ 2,4 4,7∗10³ 0,2 2,6∗10⁵ 1,1 4,4∗10³ 0,55 2,3∗10⁵ 9,7 4,2∗10³ 0,38 2,8∗10⁵ 8,9 4,6∗10³ 0,51 2,4∗10⁵ 1,8 4,3∗10³ 0,35 2,5∗10⁵ 6,8 4,4∗10³ 0,41 2,1∗10⁵ 5,4 4,9∗10³ 0,23 2,3∗10⁵ 5,7 4,1∗10³ 0,34

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 15,5%.

Технический результат: снижение токов утечек, снижение плотности дефектов, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления контактно-барьерной металлизации прибора. Изобретение обеспечивает снижение значений плотности дефектов, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных. Контактно-барьерную металлизацию формируют последовательным нанесением пленки W (15% Ti) толщиной 0,17-0,19 мкм магнетронным распылением сплавной мишени со скоростью 2,5 Å/с и пленки Al (1,5% Si) толщиной 0,35-0,45 мкм с последующим термическим отжигом при температуре 450-480°C в течение 30 мин в азотной среде. 1 табл.

Способ изготовления контактно-барьерной металлизации, включающий процессы напыления и отжига в азотной среде, отличающийся тем, что контактно-барьерную металлизацию формируют путем последовательного нанесения пленки W (15% Ti) толщиной 0,17-0,19 мкм магнетронным распылением сплавной мишени со скоростью 2,5 Å/с и пленки Al (1,5% Si) толщиной 0,35-0,45 мкм с последующим термическим отжигом при температуре 450-480°C в течение 30 мин.