Способ формирования многоуровневых межсоединений больших интегральных схем

1. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОУРОВНЕВЫХ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ БОЛЬШИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий создание первого уровня межсоединений, нанесение межуровневого изолирующего покрытия и вскрытие в нем межуровневых контактных окон, нанесение второго уровня межсоединений, состоящего из слоев титана-вольфрама и алюминия, легированного кремнием, фотолитографическую обработку по второму уровню межсоединений с последовательным травлением алюминия и титана-вольфрама, формирование последующих уровней межсоединений, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и надежности многоуровневых межсоединений, перед нанесением второго и последующих уровней межсоединений проводят обработку поверхности ионным или ионно-химическим травлением или травлением в водном растворе сульфаминовой кислоты, далее проводят формирование второго и последующих уровней межсоединений, содержащих слои титана-вольфрама или нитрида титана с удельным сопротивлением 45 - 70 мк Ом см после фотолитографической обработки по второму уровню межсоединений и травления алюминия, удаляют фоторезист, а затем травят слой титана-вольфрама ионно-плазменным травлением во фторсодержащей среде.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обработке поверхности на нее воздействуют ионами с энергией 0,5 - 1,5 кэВ при плотности тока 1,5 - 4 мА/см².
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионно-плазменное травление титана-вольфрама выполняют на 70 - 90% его толщины, а остаточный слой удаляют химическим травлением.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионное травление проводят ионами аргона в едином вакуумном цикле с напылением слоя титана-вольфрама.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при количестве уровней межсоединений более двух в качестве последнего уровня применяют алюминий, легированный кремнием.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение слоев титана-вольфрама осуществляют при мощности 1200 - 2600 Вт и рабочем давлении 0,5 - 1,2 Па.

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в технологии изготовления больших интегральных схем.
Целью изобретения является повышение качества и надежности многоуровневых межсоединений.
Сущность изобретения заключается в том, что перед нанесением второго и последующих уровней межсоединений проводят обработку поверхности ионным или ионно-химическим травлением или травлением в водном растворе сульфаминовой кислоты, при формировании металлизации на втором и последующих уровнях межсоединений наносят слои титана-фольфрама или нитрида титана с удельным сопротивлением 45-70 мкОм см, после фотолитографической обработки и травления алюминия удаляют фоторезист, а затем травят слой титана-вольфрама ионно-плазменным травлением во фторсодержащей среде.
Обработка поверхности ионным, ионно-химическим травлением или травлением в сульфаминовой кислоте позволяет изготовить низкоомные контакты между двумя уровнями межсоединений; улучшить качество последующей разварки выводов, за счет предотвращения отслаивания титана-вольфрама при разварке выводов. В наибольшей степени достижению указанных целей способствует ионно-плазменная обработка ионами с энергией 0,5-1,5 кэВ при плотности тока, 1,5-4 мА/см². Ионно-плазменная обработка может проводиться в среде СF₄, С₃F₈, CHF₃, Ar. В последнем случае оптимальным является сочетание такой обработки с напылением титана-вольфрама в едином вакуумном цикле. Эффект влияния обработки в сульфаминовой кислоте до конца не выявлен, однако косвенными исследованиями было выявлено, что в процессе такой обработки происходит не только очистка поверхности, но и ее пассивация, не ухудшающая качества омических контактов и в то же время способствующая улучшению адгезионных свойств.
Диапазон удельного сопротивления пленки титан-вольфрам (45-70 мкОм см) обусловлен необходимостью получения воспроизводимых и низкоомных значений межслойных контактов, улучшения адгезионных характеристик системы алюминий, легированный кремнием титан-вольфрам, межслойный диэлектрик и получения надежного диффузионного барьера между слоями алюминий (кремний) межслойный диэлектрик.
Максимальный эффект в процессе формирования многоуровневых межсоединений достигается при использовании магнетронного распыления слоев титана-вольфрама толщиной 0,14-0,16 мкм при мощности 1200-2600 Вт и давлением 0,5-1,2 Па.
Травление слоя титана-вольфрама ионно-плазменным методом через маску из слоя алюминия, легированного кремнием, позволяет уменьшить вероятность образования холмиков в ходе последующих термообработок, вероятно, вследствие образования пассивирующего слоя на поверхности алюминия, легированного кремнием, в результате взаимодействия с фторсодержащим газом (SF₆, CF₄, C₃F₈ и др.) при ионно-плазменном (ионно-химическом, плазмохимическом, реактивно-ионном) травлении. Этот слой может существенно подавлять рекристаллизацию и поверхностную диффузию атомов алюминия, играющих основную роль в образовании холмиков и пустот в слое алюминия.
Наличие данного слоя определяет также оптимальное соотношение между ионно-плазменным и химическим дотравливанием титана-вольфрама. Ограничение снизу (70% толщины титана-вольфрама) определяет возможность удаления пассивирующего слоя на алюминии при химическом дотравливании, а также боковое подтравливание титана-вольфрама под алюминий. Ограничение сверху (90%) обусловлено образованием закороток слоем титана-вольфрама вдоль рельефа нижнего металла, а также возможным подтравливанием межуровневого диэлектрика при неселективном ионно-плазменном травлении титана-вольфрама.
П р и м е р 1. Ионно-химическую обработку поверхности проводят на установке УРМ 279.017 с источником ИИ 4-015 в среде CF₄ при энергии ионов 600 эВ (ускоряющее напряжение 1,7-1,8 кВ), плотности тока 1,6 мА/см², а напыление титана-вольфрама осуществляют магнетронным способом на установке "Оратория-5" при мощности 1300 Вт и давлением 0,55 Па с получением удельного сопротивления 48 мкОм см. После напыления алюминия, легированного кремнием, его фотолитографической обработки и удаления фоторезиста осуществляют ионно-химическое травление в SF₆ титана-вольфрама на 70% его толщины, затем проводят химическое дотравливание титана-вольфрама в растворе перекиси водорода (1: 1) при температуре 40^оС. При измерении электрических параметров многоуровневых межсоединений брака по обрывам второго и третьего уровней и межуровневой изоляции не обнаружено. Образование пустот в алюминии не обнаружено. Плотность холмиков на алюминии (в сравнении с известным способом) снижается в 90 раз. Отслаивания при разварке выводов не обнаружено.
П р и м е р 2. Ионно-химическую обработку проводят при энергии ионов 1 кэВ (ускоряющее напряжение 3 кВ) при плотности тока 2,3 мА/см², напыление титана-вольфрама осуществляют при мощности 1750 Вт и давлении 0,8 Па с получением удельного сопротивления титана-фольфрама 60 мкОм см. Ионно-химическое травление титана-вольфрама выполняют на 80% его толщины. Брак по обрывам второго, третьего уровней по межуровневой изоляции, по отслаиванию при разварке отсутствует. Образование пустот в алюминии не обнаружено, плотность холмиков на алюминии снижается в 120 раз.
П р и м е р 3. Ионно-химическую обработку проводят при энергии 1,4 кэВ (ускоряющее напряжение 4,2 кВ) при плотности тока 3,8 мА/см², напыление титана-вольфрама осуществляют магнетронным способом при мощности 2500 Вт и рабочем давлении 1,1 Па с получением удельного сопротивления 65-68 мкОм см. Ионно-химическое травление титана-вольфрама выполняют в среде SF₆ на 90% его толщины. Брак по обрывам второго, третьего уровней межуровневой изоляции отсутствует. Выход годных на разварке выводов равен 100% Образование пустот в алюминии не обнаружено, плотность холмиков снижается в 100 раз.
П р и м е р 4. Ионно-химическую обработку в СF₄ проводят при энергии ионов 1 кэВ (ускоряющее напряжение 3 кВ) при плотности тока 2,2 мА/см² в течение 10 мин, напыление нитрида титана осуществляют магнетронным способом в среде азота и аргона при мощности 1400 Вт и суммарном давлении 0,7 Па с получением нитрида титана с удельным сопротивлением 65 мкОм см. Удаление нитрида титана после фотолитографической обработки, травления алюминия и удаления фоторезиста осуществляют в среде СF₄ в установке "Плазма-125И" или методом ионно-химического травления в SF₆. Брак по обрывам второго, третьего уровней и по межуровневой изоляции отсутствует. Выход годных при разварке выводов равен 100% Образование пустот в слое алюминия не обнаружено, плотность холмиков снижается в 110 раз.
Способ позволяет значительно улучшить качество и надежность многоуровневых межсоединений.
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в технологии изготовления больших интегральных схем. Цель изобретения - повышение качества и надежности многоуровневых межсоединений. После формирования омических и выпрямляющих контактов к активным областям на основе силицила платины наносят слой титана-вольфрама толщиной 0,2 мкм и алюминия, легированного кремнием, толщиной 0,45 мкм. Формируют рисунок межсоединений по первому уровню металлизации. Далее наносят межслойный диэлектрик, состоящий из 0,3 мкм плазмохимического оксида кремния и 0,4 мкм пиролитического фосфорно-силикатного стекла (ФСС). В слое межуровневого диэлектрика вскрывают окна и проводят обработку поверхности ионно-химическим травлением в тетрафторметане CF₄. Напыляют пленку титана-вольфрама толщиной 0,15 мкм с удельным сопротивлением 65 мкОм см магнетронным распылением на установке "Оратория 5" при давлении аргона 8 10^-3 Торр. Затем, не разгерметизируя вакуумную систему, напыляют слой алюминия, легированного кремнием (1%) толщиной 0,85 мкм. После фотолитографии, травлении алюминия и удаления фоторезиста, проводят ионно-химическое травление слоя титан-вольфрам в гексафториде серы, недотравленный слой титан-вольфрам удаляют в разбавленном растворе перекиси водорода (1:1) при 40^oС в течение 1 мин. 5 з. п. ф-лы.