CS272371B1

CS272371B1 - Bath for etching chromium silicide layers for solid phase integrated circuits

Info

Publication number: CS272371B1
Application number: CS881729A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Holoubek; Karel Ing Bok; Jaromir Ing Valicek
Original assignee: Jiri Ing Holoubek; Karel Ing Bok; Jaromir Ing Valicek
Priority date: 1988-03-17
Filing date: 1988-03-17
Publication date: 1991-01-15
Also published as: CS172988A1

Abstract

Lázeň je tvořena směsí kyseliny dusičné HNO3 a kyseliny fluorovodíkové HP zředěnou etylénglykolem HOCHgCHgOH. Svým složením umožňuje leptání vrstev silicidu chrómu SiCr2 mokrou cestou slučitelné s výrobou integrovaných obvodů v pevné fá2i. Dosud bylo nutno tvarovat vrštvy silicidu ohromu SiCr2 pro Integrované obvody v pevné fázi podstatně náročnější technologií iontového leptání, jelikož dosud známé lázně pro mokré leptání nebyly slučitelné s používanou technologií výroby integrovaných obvodů v pevné fázi.The bath consists of a mixture of nitric acid HNO3 and hydrofluoric acid HP diluted with ethylene glycol HOCHgCHgOH. Its composition enables the etching of chromium silicide layers SiCr2 by a wet method compatible with the production of solid-state integrated circuits. Until now, it was necessary to shape SiCr2 chromium silicide layers for solid-state integrated circuits using the significantly more demanding ion etching technology, since the previously known baths for wet etching were not compatible with the used technology for the production of solid-state integrated circuits.

Description

Vynález ae týká lázně pro leptání vrstev silicidu chrómu použitelné v technologii výroby integrovaných obvodů v pevné fázi.The present invention relates to a bath for etching chromium silicide layers useful in solid state integrated circuit manufacturing technology.

U některých integrovaných obvodů v pevné fázi se dosahuje špičkových hodnot časové a teplotní stability užitím tenkovrstvových odporů. Tyto odpory jsou vytvarovány z tenkých vrstev, nanesených na povrch systému integrovaného obvodu na rozdíl od běžně užívaných odporů, jejichž dráhy jsou vytvořeny oblastmi difundovanými nebo implantovanými do monokrystalického křemíku. Materiálem pro tenkovrstvové odpory bývá často silicid chrómu CrSi₂. Vrstvy silicidu chrómu s vhodnými parametry lze vyrobit podle čs. autorského osvědčení č. 2044. Tvarování těchto vrstev lze obecně provádět několika způsoby: leptáním mokrou nebo suchou cestou nebo nanášením vrstvy na povrch předem vytvarované šablony a následným odplavením přebytečných částí vrstvy spolu s šablonou. Posledně jmenovaná metoda nazývaná lift-off má zásadní nevýhodu v tom, že přítomnost šablony zpravidla vylučuje možnost žíhání vrstvy během depozice, bez něhož není možné dosáhnout potřebné teplotní stability vrstvového odporu.For some solid state integrated circuits, peak values of time and temperature stability are achieved by the use of thin-film resistors. These resistors are formed of thin layers deposited on the surface of an integrated circuit system in contrast to commonly used resistors, the paths of which are formed by regions diffused or implanted in monocrystalline silicon. The material for thin-film resistors is often chromium silicide CrSi ₂ . Chromium silicide layers with suitable parameters can be produced according to MS. The shaping of these layers can generally be carried out in several ways: by wet or dry etching or by applying the layer to the surface of a preformed stencil and then washing away the excess parts of the layer together with the stencil. The latter method, called lift-off, has the major disadvantage that the presence of a template generally eliminates the possibility of annealing the layer during deposition, without which it is not possible to achieve the required thermal stability of the layer resistance.

Pro mokré leptání vrstev silicidu chrómu obsahujících kyslík nebo wolfram na křemíkových deskách se strukturami monolitických integrovaných obvodů je známá lázeň, která má nevýhodu v tom, že kromě HF, HNOp CHjCOOH a H₂0 obsahuje také vyaokomolekulární složku na bázi klihu nebo želatiny. Tato organická aditiva neexistují v čistotě potřebné pro výrobu integrovaných obvodů. Z uvedeného důvodu může použití této lázně vést ke zhoršení elektrických parametrů a spolehlivosti integrovaných obvodů v pevné fázi.A bath is known for the wet etching of chromium silicide layers containing oxygen or tungsten on silicon wafers with monolithic integrated circuit structures, which has the disadvantage that, in addition to HF, HNOp CH ₂ COOH and H 2 O, it also contains a high molecular weight glue or gelatin component. These organic additives do not exist in the purity required for the production of integrated circuits. For this reason, the use of this bath can lead to a deterioration of the electrical parameters and the reliability of the integrated circuits in the solid phase.

Jiným případem mokrého leptání vrstev silicidu chrómu je leptání v lázni složené z HP, HgOg, HC1 a HgO, Přestože je tato lázeň určena pro leptání vrstev CrSigN*, nelze ji použít v případech, kdy jsou kontaktní okénka ke křemíku otevřena ještě před depozicí odporové vrstvy. V takovém případě je totiž po vyleptání odporové vrstvy účinkům lázně vystavena plocha Si kontaktů a použitím výše uvedené lázně dochází vlivem elektrochemických dějů k jejich poškození. Totéž se týká lázní složených z kombinace HNO,, HF, NH₄F, H₃P0₄ a HgO.Another case of wet etching of chromium silicide layers is etching in a bath composed of HP, HgOg, HCl and HgO. Although this bath is intended for etching CrSigN * layers, it cannot be used in cases where silicon contact windows are open before the resistance layer is deposited. . In such a case, after etching the resistance layer, the area of the Si contacts is exposed to the effects of the bath, and by using the above-mentioned bath, they are damaged by electrochemical processes. The same applies to baths composed of a combination of HNO 3, HF, NH ₄ F, H ₃ PO ₄ and HgO.

Plazmochemické leptání vrstev silicidu chrómu je také nepoužitelné, protože při něm nelze zaručit selektivitu leptání vzhledem k podložní vrstvě, jíž bývá zpravidla nitrid křemíku v kombinaci s monokrystalickým křemíkem v místech kontaktů. Z těchto důvodů ae pro tvarování vrstev silicidu chrómu používá iontové leptání, tj, odprašování argonovými ionty ve vysokofrekvenčním výboji. Nevýhodou této metody je její rychlost leptání řádově 1 nm/min a vysoká technická náročnost. Navíc, podobně jako v případě plazmochemického leptání, nelze ani u této metody zaručit dostatečnou selektivitu vůči podložním vrstvám, leptání se provádí v naprašovacích zařízeních vybavených doplňkem pro vysokofrekvenční iontové leptání a vyžaduje samostatný vakuový cyklus, tj. vyčerpání do oblasti vysokého vakua min. 10^ Pa, provedení leptání a zavzdušnění. leptání je nutno mezioperačně kontrolovat a podle potřeby provést doleptání v dalším vakuovém cyklu.Plasma chemical etching of chromium silicide layers is also unusable because it does not guarantee the selectivity of the etching with respect to the underlying layer, which is usually silicon nitride in combination with monocrystalline silicon at the points of contact. For these reasons, ae uses ion etching, i.e., dedusting with argon ions in a high frequency discharge, to shape the chromic silicide layers. The disadvantage of this method is its etching speed of the order of 1 nm / min and high technical complexity. In addition, as in the case of plasma chemical etching, this method cannot guarantee sufficient selectivity for substrates, etching is performed in sputtering devices equipped with a high-frequency ion etching accessory and requires a separate vacuum cycle, ie depletion to the high vacuum region min. 10 ^ Pa, etching and aeration. the etching must be checked inter-operationally and, if necessary, the etching must be carried out in a further vacuum cycle.

Uvedené nevýhody odstraňuje lázeň pro leptání vrstev silicidu chrómu pro integrované obvody v pevné fázi podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje 1 až 5 objemových % kyseliny dusičné HNOp 1 až 5 objemových % kyseliny fluorovodíkové HF a 90 až 98 objemových % etylénglykolu HOCHgCHgOH.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the bath for etching chromium silicide layers for solid-state integrated circuits according to the invention, which consists in 1 to 5% by volume of nitric acid HNOp 1 to 5% by volume of hydrofluoric acid HF and 90 to 98% by volume of ethylene glycol HOCHgCHgOH .

Ve srovnání se způsobem tvarování vrstev silicidu chrómu iontovým leptáním je leptání v lázni podle vynálezu produktivnější, nevyžaduje nákladná technologická zařízení a odstraňuje nutnost manipulace s křemíkovými deskami. Další výhodou použití láz-ne podle vynálezu je odstranění radiačního poškození struktur, které vzniká při iontovém leptání vrstev silicidu chrómu působením energetických nabitých částic. Důsledkem je zlepšení elektrických parametrů struktur citlivých na přítomnost náboje v dielektrických vrstvách a na vlastnosti povrchů.Compared to the method of forming chromium silicide layers by ion etching, the etching in the bath according to the invention is more productive, does not require expensive technological equipment and eliminates the need to handle silicon wafers. Another advantage of using the bath according to the invention is the removal of radiation damage to the structures which occurs during the ionic etching of chromium silicide layers by the action of energetically charged particles. The result is an improvement in the electrical parameters of structures sensitive to the presence of charge in the dielectric layers and to the properties of the surfaces.

CS 272371 BlCS 272371 Bl

Ve srovnání se známými způsoby mokrého leptání vrstev ze silicidu chrómu nedochází v oblastech obnaženého monokrystalu křemíku k poškození jeho povrchu. Všechny použité chemikálie jsou dostupné v čistotě potřebné pro výrobu integrovaných obvodů v pevné fázi.In comparison with known methods of wet etching of chromium silicide layers, there is no damage to its surface in the areas of the exposed silicon single crystal. All chemicals used are available in the purity required for the production of solid state integrated circuits.

lázeň o složení například: etylénglykol 2 1, kyselina dusičná 20 ml, kyselina fluorovodíková 40 ml leptá vrstvy silicidu chrómu homogenně rychlostí 10 nm/min při pokojové teplotě, přičemž prakticky nenapadá vrstvu podložního nitridu křemíku. Při styku a obnaženými oblastmi monokrystalického křemíku v místech kontaktů dojde k jejich rovnoměrnému mírnému naleptání bez známek jakékoli degradace nezávisle na typu vodivosti a velikosti dotace.a bath of the composition, for example: ethylene glycol 2 l, nitric acid 20 ml, hydrofluoric acid 40 ml etches the chromium silicide layers homogeneously at a rate of 10 nm / min at room temperature, practically not attacking the silicon underlying nitride layer. Upon contact with and exposed areas of monocrystalline silicon at the points of contact, they will be uniformly slightly etched without signs of any degradation, regardless of the type of conductivity and the size of the doping.

Lázeň pro leptání vrstev silicidu chrómu podle vynálezu umožňuje leptání těchto vrstev mokrou cestou, je univerzálně použitelná, zaručuje vysokou čistotu procesu a z ní vyplývající spolehlivost a reprodukovatelnost výroby integrovaných obvodů v pevné fázi.The chromium silicide layer etching bath according to the invention allows these layers to be wet etched, is universally applicable, guarantees high process purity and the resulting reliability and reproducibility of the production of integrated circuits in the solid phase.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Chromium silicide door etching bath for solid state integrated circuits, characterized in that it contains 1 to 5% by volume of nitric acid HNO 3, 1 to 5% by volume of hydrofluoric acid HP and the remainder up to 100% by volume of ethylene glycol hoch ₂ ch ₂ oh.