СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЗАЦИИ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ Советский патент 1994 года по МПК C23C14/35 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и микроэлектронике и может быть использовано при производстве интегральных схем.

Цель изобретения - повышение выхода годных интегральных схем за счет исключения дополнительного роста пленок AITI и AITISI, а также увеличения стойкости к электромиграции и шипообразованию.

Поскольку достижение эффекта от добавок TI оказалось не всегда возможным из-за значительного влияния на свойства пленок неконтролируемых включений в пленку, а именно газовых примесей, имеющихся в определенных условиях в объеме плазмообразующего газа, поскольку устойчивость к электромиграции и шипованию зависит от состава плазмообразующего газа, авторы вводят в состав цели изобретения увеличение стойкости к электромиграции и шипованию.

Перепад давлений в установках с вакуумной блокировкой оказывает влияние на состав примесных газов в рабочей камере. Однако состав примесных газов в рабочей камере определяется и другими факторами: натеканием, состоянием поверхностей внутрикамерной оснастки.

Таким образом, задаваемый перепад давлений является необходимым, но не всегда достаточным средством получения необходимого качества пленок. Для контроля качества работы установки в данный момент измеряют парциальные давления остаточных газов.

Если при заданном перепаде давлений примесный состав рабочего газа не удовлетворяет предлагаемым требованиям, то необходимо сделать стандартный ремонт вакуумной камеры откачкой системы или системы напуска рабочего газа. За критерий качества ремонта при этом принимается соответствие состава примесей в плазмообразующем газе требованием изобретения.

Необходимый перепад давлений между рабочей и общей камерами достигается только совокупностью подбора щели и величины давления в рабочей камере.

Размеры щели-зазора и отверстия подбираются эмпирически, в два этапа:
- первая регулировка, когда в стенке рабочей камеры с помощью диафрагмы выставляется отверстие;
- вторая регулировка осуществляется путем поджатия уплотнительного фланца с сильфоном к рабочей камере.

Первая регулировка осуществляется при отключенной установке и в скрытой камере, вторая - во время откачки.

Состав газовой среды в рабочей камере должен контролироваться постоянно после каждой профилактической чистки и ремонта установки.

П р и м е р 1. Пленки на основе сплава алюминий - титан (AITiO 0,5%) можно получить на установке непрерывного действия и вакуумной блокировки "Оратория-5" с помощью магнетронного распыления сплавной мишени. Для этого пластины и Si диаметром 100 мм после химической обработки с помощью пинцета загружают в планетарный механизм, который затем устанавливают в шлюзовую камеру установки, закрывают крышку и качают с помощью вакуумного насоса до давления 1˙ 10^-2 мм рт. ст. После этого через обводной клапан с помощью высоковакуумной откачки доводят давление остаточных газов до 1˙ 10^-4 - 5 ˙ 10^-5 мм рт.ст. После снятия уплотнения шлюза смешиванием выравнивают давление в шлюзе, общей и рабочей камерах с помощью механизма карусели, рабочую камеру с планетарным механизмом переводят на позицию нагрева с помощью нагрева пластин, очищают их поверхность от отсорбированных газовых включений, далее рабочую камеру с планетарной системой переводят на позицию магнетрона и уплотняют рабочую камеру, отсекая ее объем от общей камеры. Причем необходимым условием являются при этом оставляемые щели, чтобы одновременно в рабочей камере держать относительно высокое рабочее давление (7 ˙ 10^-3 - 1˙ 10^-3) мм рт. ст. и обеспечивать откачку диссорбированных атомов газоотделения со стенок рабочей камеры при значительном их нагреве во время процесса распыления сплавной мишени AiTi 0,5, для стабильности режимов распыления подбирают размер щели между рабочей и общей камерами или в камере делают калибровочное отверстие, чтобы одновременно обеспечить сопротивление газовому потоку откачки и выдержать необходимый перепад давлений. При этом необходимо отрегулировать подачу плазмообразующего Ar и откачку потока газоотделений, при этом необходимым условием является Р_{раб.камеры} = Р_{дегазации} + Р _Ar, где P_Ar >> Р_{дегазацийактивныхпримесей}, в составе Р_{дегазации} пик N₂ должен быть сколько угодно малым, так как масс-спектрометрический анализ состава остаточных газов показывает, что при значительно больших значениях пика N₂ резко уменьшается коэффициент ионизации и снижается скорость распыления. Обеспечив указанные выше рекомендации, можно при
l_расп≃ (12 ± 1)A, U_расп≃ (480 ± 30)B, P_раб.к≃ (7·10^-3-1·10^-3)мм рт.ст. и Р_общая к ≅ 1˙ 10^-5 мм рт.ст. получить пленки из AITi 0,5 с ρ_v = 4,2 мкОм ˙см, которые отличаются от пленок Al и AlSi (2,6-2,8 мкОм см) более высокой стойкостью к электромиграции и шипообразованию.

П р и м е р 2. Пленки на основе сплава алюминий - титан (AlTi 0,5%) можно наносить на установке непрерывного действия с конвейерной системой протяжки пластин и вакуумной блокировки "Оратория-29" с помощью магнетронного распыления сплавной мишени. После тренировки мишеней и очистки ее поверхности от примесей в шлюз загрузки устанавливают кассету с кремниевыми пластинами диаметром 100мм. После форвакуумной откачки объема шлюза до 1˙ 10^-2 мм рт.ст. открывается затвор и пластины поочередно выезжают из кассеты и укладываются с определенным шагом на транспортер. При этом в общей камере происходит бросок в сторону увеличения давления, но через несколько секунд в общей камере устанавливается давление Р_дав ≅ 1˙ 10^-5 мм рт.ст. Важно отметить, что после тренировки мишеней они постоянно распыляются, температура нагрева пластин задается током I нагрева и V скоростью конвейера. При этом мощность распыления трех магнетронов N₁* = (2,5-4) кВт, N₂* = (2,5-4,5) кВт, N₃* = (2,5-4,5) кВт выбирают в зависимости от необходимой толщины наносимой пленки. Пластины, находящиеся на треке конвейера, поочередно проходят позицию нагрева и через щель конвейера входят в рабочую камеру, где давление должно быть в пределах 1˙ 10^-2 - 1˙ 10^-3 мм рт.ст. Затем, пройдя позицию рабочей камеры нанесения, пластины через щель выходят в общую камеру и после этого попадают в шлюз выгрузки.

П р и м е р 3. Пленки на основе сплава алюминий - кремний - титан (AlSiTi 0,5%) можно наносить по примерам 1 и 2. Для уточнения значений составы остаточной атмосферы активных газовых примесей в процессе нанесения сплавов Al-Ti и Al-Ti-Si по циклограмме, описанной в примерах 1 и 2, приводятся в таблице.

Из таблицы видно, что после оптимизации и выставления зазора парциальное давление составляющих N₂ и Н₂О значительно уменьшается за счет увеличения протока Ar (при фиксированном давлении в рабочей камере).

Составляющая органических соединений уменьшилась, но не настолько, на сколько хотелось бы, по-видимому, это предел остановки "Оратория-5", использующей масляную систему откачки.

Масс-спектрометрический анализ остаточной среды показал, что скорость распыления Al-Ti мишени падает в 2-3 раза при стандартном процессе с малыми зазорами, когда составляющая пика азота в относительных единица приближается к Ar. Поэтому авторы полагают, что основной вклад в уменьшение скорости распыления Al-Ti и соответственно увеличение сопротивления ρ_v пленки связан с составляющей азота N₂ и возможно О₂.

Из таблицы видно, что на установке "Оратория-29" с безмасляной системой откачки удается органическую составляющую значительно снизить. Здесь важно отметить, что при больших значениях парциального давления активных газовых примесей в установке "Оратория-29" по сравнению с установкой "Оратория-5" наносимые пленки имеют скорость осаждения выше, а сопротивление ниже, чем в случае, когда пленки нанесены на установке "Оратория-5".

Причиной этому являются геометрические параметры конструкции рабочей камеры: на установке "Оратория-5" расстояние от источника до подложки 130-150 мм на установке "Оратория-29" 45-50 мм.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и микроэлектронике и может быть использовано при производстве интегральных схем. Цель изобретения - повышение выхода годных интегральных схем за счет исключения дополнительного роста ρ₁ пленок AITI и AITISI, а также увеличения стойкости к электромиграции и шипообразованию. Указанная цель достигается тем, что в интегральных схемах металлизация межсоединений на основе алюминия и его сплавов с добавками Ti 0,1 - 1,0 ат.% наносится в установках с вакуумной блокировкой при давлении в рабочей камере 10^-1-9,6·10^-1) Па и давлении в общей камере ~1,33·10^-3Па и содержании активных газовых примесей в среде плазменного разряда, не превышающим для O₂ ·10^-6Па,N₂10^-5Па,C_nH_m 1,5·10^-7 Па. 1 табл.

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЗАЦИИ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий нанесение слоя металла из алюминия или его сплавов с добавками примеси титана в атмосфере плазмообразующего аргона в установках магнетронного распыления, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных интегральных схем за счет исключения дополнительного роста ρ_v пленок Al - Ti и AlTiSi и увеличения стойкости к электромиграции и шипообразованию, нанесение проводят в установках с вакуумной блокировкой при давлении в рабочей камере (10^-1 - 9,6 · 10^-1)Па и давлении в общей камере ≅ 1,33 · 10^-3Па и содержании активных газовых примесей в рабочей камере с давлением, не превышающим для кислорода 2 · 10^-6Па, воды 2 · 10^-5Па, азота 10^-5Па, углеводородных масс 1,5 · 10^-7Па.