Способ получения конфигурации элементов кремнийсодержащих слоев

Способ получения конфигурации элементов кремнийсодержащих слоев

Реферат

 

Изобретение относится к способам получения конфигурации кремнийсодержащих слоев, преимущественно силицидов тугоплавких металлов и кобальта, и может быть использовано, в частности, при изготовлении полупроводниковых приборов, например токопроводящих систем интегральных схем и тонкопленочных резисторов с положительным ТКС для СВЧ-транзисторов, транзисторных сборок и гибридных схем. Способ получения конфигурации элементов слоев силицидов тугоплавких металлов и кобальта включает формирование фоторезистивной маски и травление открытых участков кремнийсодержащих слоев в реакторе в плазме газовой смеси CF₄ + N₂ + O₂ при соотношении компонентов CF₄:N₂:O₂ =(12-14): (4-6): 1, суммарном газовом потоке 8 - 10 л/ч, плотности мощности 1,6 - 1,8 Вт/см² и давлении в рабочем объеме реактора 30 - 40 Па.

Изобретение относится к травлению тугоплавких металлов и кобальта и может быть использовано, в частности, при изготовлении полупроводниковых приборов, например токопроводящих систем интегральных схем и тонкопленочных резисторов с положительным ТКС для СВЧ-транзисторов, транзисторных сборок и гибридных схем.

Известен способ получения конфигурации элементов слоев силицидов тугоплавких металлов путем травления их в плазме газовой смеси СF₄-O₂[1] Изменяя соотношение компонентов в газовой смеси и параметры плазм, можно добиться высокой скорости травления силицидов и, как следствие, высокой селективности по отношению к SiO₂. Но при травлении возникают проблемы получения высокого показателя анизотропии. Повышенное же содержание кислорода в смеси приводит к снижению стойкости фоторезистивной маски. Кроме того в смеси CF₄-O₂ не травится силицид кобальта.

Известен также способ получения конфигурации элементов слоев силицидов тугоплавких металлов во фторхлорсодержащей плазме, например, состава SF₆+C₂F₅Cl [2] Травление в плазме этой газовой смеси позволяет обеспечить высокую селективность по отношению к SiO₂ и удовлетворительный показатель анизотропии. Однако для структур типа силицид вольфрама на поликремнии всегда происходит интенсивное подтравливание поликремния под силицидом, а для структур силицид тантала поликремний подтравливается силицид при анизотропном травлении поликремния. Силицид кобальта в этой газовой смеси также не травится.

Кроме того, известен способ получения конфигурации элементов слоев силицида металлов, включающий нанесение фоторезиста с соответствующей конфигурацией элементов и химическое травление в смеси Н₂SO₄+Н₂О₂ [3] При травлении в указанной смеси можно получить конфигурацию элементов слоев силицида практически всех тугоплавких металлов, а также кобальта.

Серьезным недостатком способа является изотропный характер процессa травления, приводящий к затравливанию слоев силицида и уходу размеров рисунка.

В связи с этим данный способ применим в основном при формировании конфигурации элементов слоем силицидов металлов с минимальными размерами не менее 3-5 мкм, поэтому для технологии СБИС он не пригоден.

Наиболее близким к заявляемому является способ [4] который предусматривает формирование фоторезистивной маски и травление через нее окон в слое оксида кремния в плазме газовой смеси CF₄+N₂+O₂.

Соотношение компонентов в газовой смеси, используемой в способе-прототипе, и режимы травления таковы, что позволяют осуществлять травление только слоев оксида кремния, но не обеспечивают травления других кремнийсодержащих слоев, в частности силицидов тугоплавких металлов и кобальта.

Предлагаемый способ получения конфигурации элементов кремнийсодержащих слоев включает формирование фоторезистивной маски и травление открытых участков кремнийсодержащих слоев в плазме газовой смеси.

Для расширения возможностей способа травление осуществляют при соотношении компонентов CF₄:N₂:O₂=(12-14):(4-6):1, cуммарном газовом потоке 8-10 л/ч, плотности мощности 1,6-1,8 Вт/см² и давлении в рабочем объеме реактора 30-40 Па.

Совокупность указанных существенных признаков направлена на расширение области применения способа и достижение воспроизводимости конфигурации элементов силицидных слоев. Содержание хладона 14 (СF₄) в газовой смеси более указанного в соотношении компонентов приводит к снижению показателя анизотропии таких силицидов, как VSi₂, WSi₂, CoSi.

Содержание СF₄ в смеси менее указанного в соотношении компонентов приводит к снижению скорости травления силицидов, и как следствие, к снижению селективности по отношению к SiO₂.

Экспериментально установлено, что изменение содержания N₂ и О₂ в газовой смеси в ту или другую сторону приводит к резкому снижению скорости травления силицида кобальта.

Снижение суммарного газового потока ниже 8 л/ч ведет к снижению скоростей травления силицидов.

При суммарном газовом потоке более 10 л/ч происходит растравливание силицидной пленки (особенно для WSi₂ и CoSi). При значениях плотности мощности менее 1,6 Вт/см² заметно снижается скорость травления силицидов.

Увеличение плотности мощности более 1,8 Вт/см² ведет к резкому увеличению скорости травления SiO₂, что приводит к снижению селективности травления.

При рабочем давлении в реакторе менее 30 Па процесс идет нестабильно, травление происходит неравномерно.

Повышение рабочего давления более 40 Па приводит к снижению скорости травления силицида кобальта.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом (на примере изготовления пленочных резисторов из силицида кобальта).

Поверх пленки из силицида кобальта, нанесенной на кремниевую подложку, на центрифуге наносят пленку фоторезиста в которой приемами фотогравировки формируют конфигурацию резисторов. Затем осуществляют через фоторезистивную маску травление участков силицидной пленки на установке плазмохимического травления 08ПХО 125/50-008 в следующих режимах: удельная падающая мощность W= 1,7 Вт/см²; рабочее давление Р=20 Па; газовая смесь СF₄:N₂:O₂=13:5:1; cуммарный газовый поток 9 л/ч; скорость травления 380 /мин.

После формирования резисторов пленку фоторезиста с поверхности удаляли.

Приведенный пример подтверждает промышленную применимость предлагаемого способа.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНФИГУРАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИХ СЛОЕВ, преимущественно силицидов тугоплавких металлов и кобальта, включающий формирование фоторезистивной маски и травление открытых участков кремнийсодержащих слоев в плазме газовой смеси CF₄ + N₂ + O₂ в реакторе, отличающийся тем, что травление осуществляют при соотношении компонентов CF₄ : N₂ : O₂ = (12 - 14) : (4 - 6) : 1, суммарном газовом потоке 8 - 10 л/ч, плотности мощности 1,6 - 1,8 Вт/см² и давлении в рабочем объеме реактора 30 - 40 Па.