Способ осаждения медного покрытия Советский патент 1992 года по МПК C23C16/18 

Изобретение относится к области получения металлических покрытий путем осаждения металлов из газовой фазы при термическом разложении металлоорганических соединений и может быть использовано для нанесения отражающих покрытий, а также для изготовления контактных площадок и токоведущих дорожек интегральных микросхем.

Известны способы нанесения металлических покрытий физическим осаждением паров металла (напылением).

Однако в известных способах процессом напыления трудно управлять: металл оседает не только там, где требуется, но повсюду внутри вакуумной камеры. В электронике широко применяют способы нанесения металлических покрытий, основанные на разложении паров летучих метал- лоорганических соединений. В этих способах металл осаждается лишь на те участки подложки, которые нагреваются до температуры, превосходящей температуру

разложения металлоорганического соединения.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ осаждения медного покрытия путем термического разложения дигаксафторацетилена двухвалентной меди Cu(hfac)2.

Недостатком известного является высокое содержание кислорода в осажденной медной пленке, что увеличивает ее электрическое сопротивление. Кроме того, недостаточно хорошее сцепление медной пленки с подложкой. Для достижения хорошего сцепления необходима специальная подготовка подложки.

Целью изобретения является повышение качества покрытия.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу осаждения медного покрытия путем термического разложения дигаксафторацетилена двухвалентной меди Cu(hfac)2 осаждение ведут в атмосфере паров гидразина №Н4.

Ё

V|

СО

ел

4

OJ СЛ

Гидразин является сильным восстановителем. В его присутствии медь не окисляется, что улучшает сцепление медной пленки с подложкой. Кроме того, пары гидразина очищают подложку от некоторых загрязнений, что также улучшает сцепление.

Примесь кислорода восстанавливается до НаО, и водяной пар улетучивается из зоны реакции, Поэтому содержание кислорода в осажденной медной пленке снижается, если осаждение проводят в атмосфере паров гидразина.

Пример. Осаждение проводят в вакуумной камере из нержавеющей стали с кварцевым окном при 27°С. Подложкой служит окисленная кремниевая пластина. Локальный нагрев подложки осуществляют лучом непрерывного Аг+ лазера (длина волны 514 нм) через прозрачное кварцевое окно. Сфокусированный луч лазера сканируют относительно подложки со скоростью 20- 100 мкм/с и получают полоски меди шириной 20-60 мкм и толщиной 25-200 нм. Вакуумную камеру откачивают до давления Па, после чего внутри камеры открывают заслонку коробки, в которой лежит кусок Cu(hfac)2. Твердый Cu(hfac)2 сублимирует, и в камере устанавливается равновесное давление паров Cu(hfac)2 при27°С, равное 3 Па. В камеру напускают пары гидразина N2H4. Парциальное давление гидразина варьируют от нуля до 1 Па, подбирая оптимальное давление, обеспечивающее наилучшее качество осажденной медной пленки. Оптимальное давление зависит от состава подложки, локальной температуры подложки, парциального давления Cu(hfac)2 и других условий осаждения. По окончании осаждения исследуют состав полученной медной пленки и ее сцепление с подложкой. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия осажденной медной пленки показывает наличие примесей углерода, азота, кислорода и фтора. После удаления верхнего слоя пленки распылением ионами аргона примеси углерода и фтора исчезли. Это свидетельствует о том, что их внедрение в объем осадка незначительно, а присутствие на поверхности пленки вызвано адсорбцией непрореагировавших молекул Cu(hfac)2.

При осаждении в отсутствие паров гидразина содержание кислорода в медной пленке составляет не менее 2 мас.%, электрическое сопротивление пленки не ниже 5 мк Ом см, хорошей адгезии пленки к подложке невозможно добиться без предварительной ионной бомбардировки подложки. Оптимальные условия осаждения: парциальное давление Cu(hfac)2 равно 3 Па, парциальное давление №Й4 равно 0,2 Па, интенсивность

лазерного излучения 400 кВт/см2. При этих условиях содержание примесей кислорода и азота в медной пленке составляет менее 0,1 мас.%, электрическое сопротивление пленки 2,5 мк Ом, хорошая адгезия пленки

достигается без специальной подготовки подложки. Если парциальное давление гидразина отличается отоптимального, то электрическое сопротивление пленки уменьшается, а сцепление с подложкой

улучшается по сравнению с осаждением в отсутствие паров гидразина, но улучшение не так велико, как при оптимальном давлении гидразина.

Таким образом, предлагаемый способ

позволяет в 20 раз снизить содержание примесей и в 2 раза снизить электрическое сопротивление осажденной медной пленки по сравнению с известным.

Предлагаемый способ позволяет также

добиться хорошего сцепления медной пленки с подложкой без специальной подготовки подложки.

Формула изобретения Способ осаждения медного покрытия путем термического разложения дигаксаф- торацетилена двухвалентной меди, отличающийся тем, что, с целью повышения качества покрытия, осаждение ведут в ат- мосфере паров гидразина.

Изобретение касается получения металлических покрытий путем осаждения металлов из газовой фазы при термическом разложении металлоорганических соединений. Цель изобретения - повышение качества покрытия. Осаждение проводят путем разложения дигаксафторацетилена меди на локально разогретой подложке в присутствии паров гидразина.