Способ изготовления контактно-барьерной металлизации

Способ изготовления контактно-барьерной металлизации

Реферат

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления контактно-барьерной металлизации прибора.

Известен способ [заявка 2133964 Япония, МКИ H01L 29/46] изготовления полупроводникового прибора путем формирования слоя TiN, который служит в качестве барьерного слоя, добавлением 1-10 ат.% углерода C. Такая добавка TiN предохраняет его от появления механических напряжений и растрескивания после термообработок. В таких приборах наличие лигатуры приводит к увеличению сопротивления и ухудшению характеристик приборов.

Наиболее близким является способ изготовления контактно-барьерной металлизации формированием слоев силицида титана на Si-пластине [патент США №5043300, МКИ H01L 21/283] путем плазменной очистки пластины кремния с последующим напылением в вакууме слоя Ti в атмосфере, не содержащей кислород, и отжигом в среде N₂ сначала при 500-700°C в течение 20-60 с для формирования слоев силицида титана, а затем отжигом при температуре 800-900°C для образования стабильной фазы силицида титана.

Недостатками способа являются:

- повышенные токи утечки;

- высокая дефектность;

- образование механических напряжений.

Задача, решаемая изобретением: снижение значений плотности дефектов, токов утечек, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается тем, что контактно-барьерную металлизацию формируют последовательным нанесением пленки W (15% Ti) толщиной 0,17-0,19 мкм магнетронным распылением сплавной мишени со скоростью 2,5 Å/с и пленки Al (1,5% Si) толщиной 0,35-0,45 мкм с последующим термическим отжигом при температуре 450-480°C в течение 30 мин в азотной среде.

Технология способа состоит в следующем: на кремниевую подложку с изолирующим слоем оксида кремния толщиной 0,6 мкм способом магнетронного распыления сплавной мишени на установке наносили пленку W (15% Ti) толщиной 0,17-0,19 мкм со скоростью 2,5 Å/с и пленку Al (1,5% Si) толщиной 0,35-0,45 мкм, затем полученные композиции отжигали при температуре 450-480°C в течение 30 мин в азотной среде.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые структуры. Результаты обработки представлены в таблице.

Таблица
Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии	Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии
Плотность дефектов, см-2	Ток утечки, Iут∗1013 A	Плотность дефектов, см-2	Ток утечки, Iут∗1013 A
2,5∗105	5,8	4,4∗103	0,4
2,8∗105	3,1	4,6∗103	0,6
2,7∗105	1,2	4,5∗103	0,7
2,2∗105	2,5	4,1∗103	0,25
2,9∗105	8,4	4,1∗103	0,21
2,1∗105	2,4	4,7∗103	0,2
2,6∗105	1,1	4,4∗103	0,55
2,3∗105	9,7	4,2∗103	0,38
2,8∗105	8,9	4,6∗103	0,51
2,4∗105	1,8	4,3∗103	0,35
2,5∗105	6,8	4,4∗103	0,41
2,1∗105	5,4	4,9∗103	0,23
2,3∗105	5,7	4,1∗103	0,34

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 15,5%.

Технический результат: снижение токов утечек, снижение плотности дефектов, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.

Способ изготовления контактно-барьерной металлизации, включающий процессы напыления и отжига в азотной среде, отличающийся тем, что контактно-барьерную металлизацию формируют путем последовательного нанесения пленки W (15% Ti) толщиной 0,17-0,19 мкм магнетронным распылением сплавной мишени со скоростью 2,5 Å/с и пленки Al (1,5% Si) толщиной 0,35-0,45 мкм с последующим термическим отжигом при температуре 450-480°C в течение 30 мин.