CS220122B1 - Způsob vytváření víceúrovňové propojovací sítě integrovaných obvodů - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je spolehlivé zabezpečení elektrického kontaktu mezi sousedními úrovněmi vodivých spojů oddělenými vrstvou izolačního materiálu. Jeho podstata spočívá v tom, že na povrch křemíkové desky se systémy integrovaných obvodů se nejprve nanesou a vytvarují vrstvy tvořící spodní úroveň propojovací sítě, přičemž poslední z nich je vrstva hliníku legovaná nejméně 0,5 hmotnostními % křemíku a 0 až 5 hmotnostními % mědi, dále se nanese izolační mezivrstva, ve které se vyleptají otvory v místech budoucího kontaktu mezi spodní a horní úrovní propojovací sítě a k odstranění nevodivého povlaku z povrchu spodní úrovně propojovací sítě v plochách vymezených těmito otvory se použije lázeň obsahující 0,5 až 5 % vodného roztoku fluoridu amonného- NHáF, kyselého· fluoridu amonného NH4HF2 nebo kyseliny fluorovodíkové HF a 99,5 až 95 % kyseliny octové, načež se provede nanesení a vytvarování horní úrovně propojovací sítě. Vynález je možno· využít v hromadné výrobě integrovaných obvodů.

Description

Vynález se týká způsobu vytváření víceúrovňové propojovací sítě integrovaných obvodů, při kterém je spolehlivě zabezpečen elektrický kontakt mezi sousedními úrovněmi vodivých spojů.

Některé integrované obvody s vyšším stupněm integrace vyžadují propojení jednotlivých součástek mezi sebou propojovací sítí s více úrovněmi vodivých spojů. Jednotlivé úrovně vodivých spojů jsou od sebe odděleny izolačními mezivrstvami, které jsou přerušeny, například proleptány, v místech, kde je vyžadován elektricky vodivý kontakt mezi vodiči sousedních úrovní. Zejména u integrovaných obvodů s bipolárními tranzistory je obvyklé, že základním vodivým materiálem alespoň u dvou úrovní propojovací sítě je hliník, přičemž se může jednat o čistý hliník, hliník obsahující různé příměsi, jako například měď nebo křemík, nebo· několik kovových vrstev ležících n,a sobě, z nichž poslední je hliník. Při realizaci propojovací sítě takovýchto· integrovaných obvodů je nutné zabezpečit elektrický kontakt mezi dvěma vrstvami čistého nebo legovaného hliníku v oblastech vymezených otvory vyleptanými v izolační mezivrstvě. Zabezpečení elektrického kotaktu spočívá především v odstranění nevodivého povlaku z povrchu spodní hliníkové vrstvy v místech vymezených otvory vyleptanými v izolační mezivrstvě v okamžiku před nanesením horní hliníkové vrstvy a v pozdějším teplotním zpracování výsledného systému. Nevodivý povlak na povrchu hliníku je tvořen zejména oxidem hlinitím AI2O3 a jeho tlouštka je ovlivněna způsobem předchozího zpracování a může být dokonce různá na vodičích spojených s různými funkčními oblastmi integrovaného obvodu v důsledku působení elektrochemických mechanismů během předchozího zpracování.

Na odstranění nevodivé vrstvy z povrchu hliníku bylo vypracováno několik metod. Známé metody však nejsou použitelné univerzálně a mají celou řadu nevyhoď. Nejjednodušší je oplach ve zředěné kyselině fosforečné H3PO4 zahřáté na teplotu 40 až 80 °C. Při této metodě je třeba na každém zpracovávaném vzorku individuálně určovat dobu působení lázně podle viditelného náběhu leptací reakce provázené tvorbou bublinek, nebot kyselina fosforečná leptá i hliník a při delším působení lázně hrozí nebezpečí odleptání příliš velké části samotné hliníkové vrstvy. Metoda je proto· vhodná pouze v laboratorních podmínkách. Nežádoucímu leptání hliníku v kyselině fosforečné je možno zabránit přidáním oxidu chromového· CrO3. Takováto lázeň leptá již pouze oxid hlinitý AI2O3, avšak modifikuje povrch hliníku nežádoucím způsobem tak, že je nutný ještě krátký následný oplach v čisté kyselině fosforečné. Dalšími nevýhodami lázně jsou vysoká toxicita šestimocného chrómu a s ní související problémy s likvidací odpadu a značná citlivost na přítomnost zbytků organických látek, například fotorezistů. Lázeň je zcela nepoužitelná pro aplikaci na vícevrstvové systémy typu EtSi TiW — Al, u nichž díky změně elektrochemického potenciálu povrchu hliníku dochází k preferovanému napadání určitých oblastí v době, kdy je lázeň v jiných oblastech ještě nedostatečně účinná. Další možnou metodou je užití fluoridových leptacích lázní, tj; lázní obsahujících kyselinu fluorovodíkovou HF, fluorid amonný NHiF, nebo kyselý fluorid amonný NH4HF2. Také tyto: lázně napadají samotný hliník a pracují různě rychle v oblastech s odlišným elektrochemickým potenciálem. Náhradou části vody jiným médiem, například ethylenglykolem, lze snížit agresivitu lázně vůči hliníku, současně však rostou problémy sé ' zabezpečením meziúrovňového elektrického· kontaktu.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob vytváření víceúrovňové propojovací sítě integrovaných obvodů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na povrch křemíkové desky se systémy integrovaných· obvodů se nejprve nanesou a vytvarují vrst/y tvořící spodní úroveň propojovací sítě, přičemž poslední z nich je vrstva hliníku legovaná nejméně 0,5 hmotnostními % křemíku a 0 až 5 hmotnostníchi % mědi, dále .se nanese izolační mezivrstva, ve které se vyleptají otvory v místech budoucího kontaktu mezi spodní a horní úrovní propojovací sítě. K odstranění nevodivého· povlaku z povrchu spodní úrovně propojovací sítě v plochách vymezených těmito otvory se použije lázeň obsahující 0,5 až 5 % vodného roztoku fluoridu amonného· NhítF, kyselého fluoridu amonného MH4HF2 nebo kyše?· líny fluorovodíkové.· HE a 99,5 až 95· kyseliny octové,, načež se provede.¹ nanesfiníra· vytvarování horní úrovně propojovací sítě.

Postup je použitelný univerzálně, a: to i v případech, kdy spodní) úroveň propojovací sítě je tvořena více kovovými vrstvami, například trojvr.stvou .P.tSi — TiW —- Al. Obsah křemíku v hliníku je nutnou: podmínkou pro správnou funkci lázně z hledisk-ai zabezpečení meziúrovňového> elektrického· kontaktu;. Jelikož uvedená, lázeň prakticky nenapadá hliník, může být doba jejího· působení dostatečně dlouhá. Doba působení lázně je tedy omezená hlavně přípustným napadením izolační mezivrstvy,, kterou bývá· zpravidla oixid křemičitý S1O2 a její optimum leží v rozmezil až 5·minut

Užití způsobu vytváření víceúrovňové propojovací sítě integrovaných obvodů dlě; vynálezu je dále objasněno na konkrétním· příkladu. Jedná se o integrovaný obvod s propojovací sítí tvořenou dvěmi úrovněmi vodivých spojů oddělenými izolační mezivrstvou oxidu křemičitého S1O2, přičemž kontakty ke křemíku jsou vytvořeny pomocí silicidu platiny PtSi. Spodní úroveň propojovací sítě doplňují dále vrstvy 150 nm pseudoslitiny W + 10 hmotnostních % Ti, dále TiW a 600 nm AI. V daném případě je vrstva hliníku oddělena od křemíku vrstvou pseudoslitiny TiW a za normálních okolností by neobsahovala ani stopové množství křemíku. Kvůli aplikaci postupu dle vynálezu je nutno , vrstvu hliníku legovat křemíkem, například simultánním odpařováním hliníku a křemíku ve vakuu tak, aby obsahovala 1 hmptnostní % křemíku. Dvojvrstva TiW — AI je dále tvarována s využitím fotolitografických postupů a výsledkepi je kompletní spodní úroveň propojovací sítě. Následuje depozice izolační vrstvy oxidu křemičitého SiOz o tloušťce 800 nm chemickou cestou z plynné fáze a další fotolitografické tvarování, které vymezuje oblasti kontaktu mezi spodní a horní úrovní propojovací sítě. Odstranění nevodivého povlaku z hliníku v těchto oblastech je provedeno v lázni dle vynálezu o složení 99 dílů kyseliny octové a 1 dílu leptací lázně pro leptání oxidu křemičitého S1O2. Doba působení je 1 minuta při pokojové teplotě. Následuje oplach ve vodě, usušení a nanesení vrstvy hliníku o tloušťce 1,8 ₍«m, která bude po fotolitografickém tvarování tvořit horní úroveň propojovací sítě. Závěrečnou operací je nezbytné teplotní formování meziúrovňového kontaktu. V uvedeném případě je dostatečné žíhání v atmosféře N2 po dobu 20 minut při teplotě 390 °C.

Claims (2)

1. Způsob vytváření víceúrovňové propojovací sítě integrovaných obvodů, při kterém je zabezpečen elektrický kontakt mezi dvěma úrovněmi vodivých spojů oddělenými vrstvou izolačního materiálu, vyznačený tím, že se na povrch křemíkové desky se systémy integrovaných obvodů nejprve nanesou a vytýarují vrstvy tvořící spodní úroveň propojovací sítě, přičemž poslední z nich je vrstva hliníku legovaná nejméně 0,5 hmotnostními % křemíků a do 5 hmotnostními % mědi, dále se nanese izolační mezivrstva, ve které se vyleptají otvory v místech budoucího kontaktu mezi spodní a horní úrovní propojovací sítě a k odstranění nevodivého' povlaku z povrchu spodní úrovně propojovací sítě v plochách vymevynalezu zených těmito otvory se použije lázeň obsahující 0,5 až 5 % vodného roztoku fluoridu amonného NH4F, kyselého fluoridu amonného NH4HF2 nebo kyseliny fluorovodíkové HF a 99,5 až 95 % kyseliny octové, načež se provede nanesení a vytvarování horní úrovně propojovací sítě.

2. Způsob vytváření víceúrovňové propojovací sítě integrovaných obvodů podle bodu 1, vyznačený tím, že spodní úroveň propojovací sítě integrovaného obvodu je tvořena kontakty ke křemíku ze silicidu platiny PtSi nebo silicidu paládia PdzSi, oddělovací vrstvou ze slitiny Tt— W a vrstvou hliníku legovaného nejméně 0,5 hmotnostními % křemíku a do 5 hmotnostních % mědi.