ПЛАЗМООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РАЗВОДКИ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ СБИС Советский патент 1996 года по МПК H01L21/28 

Плазмообразующая смесь для плазмахимической обработки разводки алюминия и его сплавов при изготовлении СБИС.

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано для плазмохимической обработки разводки алюминия и его сплавов при изготовлении интегральных микросхем.

Целью изобретения является повышение выхода годных СБИС за счет уменьшения вероятности коррозии разводки и затрава в межслойный диэлектрик.

Поставленная цель достигается тем, что в плазмообразующей смеси для плазмохимической обработки разводки алюминия и его сплавов при изготовлении СБИС, включающей гексафторид серы и азот, смесь дополнительно содержит кислород при следующем соотношении компонентов. об.

Кислород 45-55
Гексафторид серы 15-25
Азот Остальное
При воздействии атмосферных условий на алюминиевые пленки, подвергнутые плазменному травлению, обычно наблюдается коррозия.

Коррозия является результатом гидролиза хлора или хлорсодержащих осадков (таких как АlСl₃), остающихся на поверхностях, подвергнутых воздействию плазмы.

Пассивирующая пленка естественного окисла находится только на планарной поверхности разводки алюминия, в результате осуществляется доступ хлорсодержащих осадков к боковой поверхности разводки и начинается процесс коррозии. Кроме того, чувствительность коррозии усиливается вследствие радиационных повреждений, вызванных бомбардировкой частиц.

Сплавы алюминия с медью, подвергнутые плазменному травлению, коррелируют более быстро, чем чистые алюминиевые пленки, что обусловлено высокой гигроскопичностью хлоридов меди.

Низкая скорость травления фоторезиста во фторсодержащей плазмообразующей смеси без кислорода способствует увеличению вероятности коррозии разводки алюминия вследствие переосаждения труднолетучих хлоридов алюминия и его сплавов на поверхность фоторезиста. Одновременно высокое содержание фторсодержащего компонента в смеси для плазмохимической обработки разводки алюминия и его сплавов обуславливает высокую скорость травления межслойного диэлектрика.

Таким образом, вследствие низкой скорости травления фоторезиста, отсутствия пассивирующей пленки на боковой поверхности разводки алюминия, радиационных повреждений и высокой скорости травления межслойного диэлектрика, происходит увеличение вероятности коррозии разводки и затрава в межслойный диэлектрик.

Высокое содержание кислорода и азота в смеси для плазмохимической обработки разводки алюминия и его сплавов приводит к увеличению скорости травления фоторезиста и снижению радиационных повреждений. Одновременно низкое содержание фторсодержащего компонента обуславливает уменьшение скорости травления межслойного диэлектрика.

Таким образом, вследствие высокого содержания кислорода и азота, низкого содержания фторсодержащего компонента в плазмообразующей смеси для плазмохимической обработки разводки алюминия и его сплавов происходит уменьшение вероятности коррозии разводки и затрава в межслойный диэлектрик.

Верхний предел содержания кислорода в смеси, равный 55 об. обусловлен увеличением радиационных повреждений и разбавлением смеси, это приводит к увеличению вероятности коррозии разводки алюминия и его сплавов.

Нижний предел содержания кислорода в смеси, равный 45 об. обусловлен снижением скорости травления фоторезиста и уменьшением толщины защитной пленки на боковой поверхности разводки, что приводит к увеличению вероятности коррозии разводки алюминия и его сплавов.

Верхний предел содержания гексафторида серы в смеси, равный 25 об. обусловлен увеличением скорости травления двуокиси кремния, что приводит к увеличению затрава в межслойный диэлектрик.

Нижний предел содержания гексафторида серы в смеси, равный 15 об. обусловлен образованием кремнийсодержащих остатков на поверхности межслойного диэлектрика, что приводит к увеличению вероятности коррозии разводки алюминия и его сплавов.

Заявляемую плазмообразующую смесь проиллюстрируем на примере обработки разводки алюминия Аl, Si (1%), Cu (2,5%) при изготовлении СБИС ДОЗУ 256К, 1 Мбит. Слой алюминия толщиной 1 мкм наносили на микрорельеф из борофосфоросиликатного стекла методом магнетронного напыления из мишени на установке "Магна-2M". Формирование фоторезистивной маски на поверхности слоя алюминия осуществляли на установке "ЭМ-584А". Создание разводки алюминия проводили методом реактивно-ионного травления через нанесенную маску на установке "GIR-260". Затем в соответствии с заявляемой плазмообразующей смесью проводилась плазмохимическая обработка разводки алюминия и его сплавов на той же установке "GIR-260". Реакционная камера представляет собой плоскопараллельную ВЧ-диодную систему для индивидуальной обработки пластин диаметром до 150 мм с верхним ВЧ-электродом и нижним электродом-подложкодержателем. В процессе обработки рабочее давление составляло 30 Па, плотность мощности 0,45 Вт/см², температура подложкодержателя 30^oС. Процесс проводили в течение 100 сек. Компоненты плазмообразующей смеси подавались одновременно в реакционную камеру из газового блока, где газы проходили через систему регуляторов расхода. Кислород и азот соответствовали требованиям СТП дРЗ,0-83, гексафторид серы ТУ6-02-1249- 83
Испытания на антикоррозийную стойкость проводили на установке КТВЭ-04-002 в воздушной среде при температуре 80^oС, относительной влажности 95% в течение 10 часов. Годные структуры определяли на операции " Функционирование" на установке "Icomat".

Была проведена обработка разводки алюминия и его сплавов по веществу-прототипу.

Полученные результаты сведены в таблицу, где приведены значения выхода годных, количества кристаллов с коррозией и затрава в межслойный диэлектрик.

Как следует из таблицы, при использовании плазмообразующей смеси для плазмохимической обработки разводки алюминия и его сплавов в соответствии с заявляемым веществом повышается выход годных до 93% за счет уменьшения вероятности коррозии разводки и затрава в межслойный диэлектрик.

Снижение количества гексафторида серы в смеси ниже 15 об. и кислорода ниже 45 об. приводит к снижению выхода годных вследствие увеличения вероятности коррозии разводки алюминия и его сплавов за счет снижения скорости травления фоторезиста и образования кремнийсодержащих остатков на поверхности межслойного диэлектрика.

Увеличение количества гексафторида серы в смеси свыше 25 об. и кислорода свыше 55 об. приводит к снижению выхода годных вследствие увеличения вероятности коррозии разводки и затрава в межслойный диэлектрик за счет увеличения скорости травления двуокиси кремния и радиационных повреждений разводки.

Таким образом, в сравнении с прототипом, использование плазмообразующей смеси для плазмохимической обработки разводки алюминия и его сплавов по заявляемому техническому решению обеспечивает уменьшение вероятности коррозии разводки и затрава в межслойный диэлектрик за счет этого повышения выхода годных СБИС.

Использование: изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано для плазмохимической обработки разводки алюминия и его сплавов при изготовлении интегральных микросхем. Сущность: в плазмообразующую смесь для плазмохимической обработки разводки алюминия и его сплавов при изготовлении СБИС, включающую гексафторид серы и азот, дополнительно вводят кислород и при следующем соотношении компонентов, об.%: кислород - 45-55, гексафторид серы - 15-25, азот - остальное. 1 табл.

Плазмообразующая смесь для плазмохимической обработки разводки алюминия и его сплавов при изготовлении СБИС, содержащая гексафторид серы и азот, отличающаяся тем, что, с целью повышения выхода годных СБИС за счет уменьшения вероятности коррозии разводки и затрава в межслойный диэлектрик, смесь дополнительно содержит кислород при следующем соотношении компонентов, об.

Кислород 45-55
Гексафторид серы 15-25
Азот Остальное