Способ многоуровневой металлизации больших интегральных схем Советский патент 1979 года по МПК H01L21/28 

ПИЯ с легирующей примесью РЗЭ до требуемой то пшины. Затем проводят фотолитогра(|)И1о и формируют пленку диэлектрического слоя из РЗЭ. После проведения второй фотолитографии и формирования зандитного диэлектрического рисунка, напыляют второй слой металлизации и т. д. Минимальная величина примеси редкоземельных элементов в пленках алюминия оценивается из того, что данная нримееь должна сконцентрироваться по границам зерен. Исходя из этого было установлено, что минимальная величина концентрации примесей, которую можно иснользовать для понижения электромиграции алюминия составляет, вес.о/о: Sc 1,66; Y 0,003; Sm 0,06; La 0,0001; Eu Jb, Dy, Ho, Er Tm. Yb 0,06; Lu 0,07. Поэтому был определен средний нижний предел для всех РЗЭ 0,05 вес. %. Максимальная концентрация оценивается исходя из следующих соображений. Вопервых, рассматривается влияние процентного содержания легирующего компонента па электронроводность пленки алюминия. Во-вторых, рассматривается поверхностная активность примеси и образование антикоррозионных поверхностных слоев, препятствующих поверхностной диффузии атомов алюминия. Исходя из этого максимальная концентрация примееи РЗЭ в алюминии составляет, всс.°/о; Ей 2-3; У 7; ТЬ, Оу, Но, Ег, Tm, Yb, Gd 10-12; Lu 15. Если иснользовать соединения РЗЭ, т. е. оксиды, -сульфиды, селениды, теллуриды, то их максимальная концентрация достигает 7-10вес.%. Исходя из этого была установлена максимальная концентрация 15 вес. /о, увеличение которой эффекта не приносит. Проведенные нсследования показали, что ерок службы приборов резко увеличивается при использовании для защиты металлизации диэлектрических пленок РЗЭ. Так, например, нленки а.л1оминия с легирующей примесью гадолиния 1% выдерживают плот, 4 нЬсть тока 6- Ю A/cм в течение 4200 ч. Защита диэлектрической пленкой GdtOj повышает плотность тока до 2-10 А/с.м, причем время наработки на отказ составляет 7350 ч, т. е. больще, чем на порядок, по сравнению с известными способами. Введение европия (до 3%) и защита елоем ЕигОз - SiOb увеличивает плотность тока до 9-10 А/см и наработку на отказ до 8700 ч. Это обусловлено тем, что благодаря термодинамическим свойствам РЗЭ образуют очень прочные соединения с материалом пленки металла, а также кислородом, азотом н другими примесями в плепке, т. е. происходит нейтрализация вредного действия леггоплавких соединений и прсвращепие их в тугоплавкие. Покрытие металлических пленок диэлектрическими увеличивает долговечность и- надежность за счет изменения мехапиз.ма диффузии. Формула изобретения Способ .1погоуро1 невой металлизации больших иптегральпых схем путе.м поочередного нанесения на подложку легироварП1ых металлических и диэлектрических смоев, отличающийся тем, что, е целью псшьннения надежноети, долговечноети и процента выхода годных схем, в качестве легируюн1ей примеси используют металлы ил1Г сульфиды, или селениды, или оксиды, или теллуриды резкоземельных элементе, н пределах 0,05- 15 вес. %, а в качестве диэлектрического слоя используют оксиды, илн сульфиды, или селениды, или теллуриды редкоземельных элементов. Источники инфор.мации, принятые во внимание- при экспертизе 1.А. GongLilec at ol. «Appl. Phys. Lett. 19, jYo 3, 1971, p. 76-77. 2.Патент CLUA № 3878442, кл. 357-57, 1975.