CS272844B1 - Aluminium-base metallization structures of integrated circuits - Google Patents

Description

Vynález se týká metalízační struktury integrovaných obvodů na bázi hliníku Al, sestávající ze zárodečné vrstvy a vrstvy Čistého hliníku Al.

U integrovaných obvodů vysoké složitosti je trend zmenšování horizontálních i vertikálních rozměrů použitých polovodičových prvků. U metalízační sítě se vyžadují užší linie, větší hustota linií, nízký elektrický odpor vodičů a nízký kontaktní odpor. U víceúrovňové metalizace k tomu přistupují požadavky na nízký metalízační odpor a dobré pokrývání vertikálních motivů. Sak jednoúrovňová, tak víceúrovňová metalizace nesmí degradovat vlastnosti PN přechodů a musí vykazovat dobré montážní vlastnosti,

V současné době se metalízační sítě vytvářejí naprašováním nebo napařováním. Vrchní vrstva metalizace bývá buň na bázi hliníku Al a je tvořena vrstvou čistého hliníku Al respektive dvojvrstvou titanwolframu TilV-Al, nebo na bázi slitiny hliníku Al obsahující jako příměs křemík Si a měň Cu a je potom tvořena touto slitinou nebo dvojvrstvou slitina hliníku Al-Al. Tloušťky vrchních hliníkových metalizací jsou minimálně 1 000 nm, tlouštka TilV bývá od 120 nm do 160 nm, dvojvrstva slitina Al-Al má celkovou tloušíku minimálně 800 nm, přičemž .poměr tlouštěk slitina Al-Al bývá od 1 : 10 do 10 .· 1. Vrstvy čistého hliníku Al a dvojvrstvy TilV-Al mají vyhovující míkrotvrdost a jsou tedy vhodné pro všechny používané druhy montáže. Nejsou však odolné proti růstu útvarů typu hillock a nemají dobré vlastnosti z hlediska tvarování jemných struktur. Při leptání vrstvy hliníku Al dochází k nereprodukovatelným procesům, které způsobují lokální zužování linií tzv. vykusování, zejména na hranách vertikálních motivů.

Používané vrstvy ze slitiny hliníku Al a dvojvrstva slitina Al-Al,’ odstraňující vykusování a potlačující růst útvarů typu hillock“, vykazují na druhé straně nevyhovující míkrotvrdost, a tím nejsou vhodné pro montáž integrovaných obvodů zlatým drátem na automatických montážních zařízeních.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje metalízační struktura integrovaných obvodů na bázi hliníku Al, sestávající ze zárodečné vrstvy Al-Sí-Cu, obsahující příměsí křemíku Si od 0,1 % do 2 % hmot. a/nebo mědi Cu od 0,1 % do 4 % hmot,, na kterou je nanesena metalizačni vrstva hliníku Al, podle vynálezu, jehož podstata Spočívá v tom, že zárodečná vrstva Al-Si-Cu je vytvořena o tlouštce 5 až 30 nm.

Výhodou vynálezu je, že.při zachování odolnosti proti vykusování hran vyleptaných motivů, při odolnosti proti růstu útvarů typu hillock při teplotách do 200 °C a při zachováni specifického odporu < 3 uílcm, je dosaženo vyhovující mikrotvrdosti, čímž se dosáhne montážních vlastností srovnatelných s montážními vlastnostmi vrstvy Al.

Na připojeném výkrese je znázorněn příklad kontaktu s metalízační strukturou podle vynálezu.

Na křemíkové základně JL s vytvořenou kontaktovanou oblastí je nanesena vrstva 2 SiO^, ve které je vytvořeno kontaktovaeí okno s nanesenou vrstvou 3. silicidu platiny PtSí. Dále je nanesena vrstva 4 TilV, zárodečná vrstva 5 ze slitiny AlCu4Sil a metalizační vrstva 6 čistého hliníku Al.

Kontakt ke křemíkové základně 1 se vytvoří pomocí vrstvy 3 PtSi. Po odstranění nativního oxidu z povrchu PtSi se provede naprášení 120 nm pseudoslitiny wolframu IV a 10 % hmot. titanu Ti jako oddělovací vrstva 4 TilV, dále se napráší zárodečná vrstva 5 ze slitiny AlCu4Sil o tlouštce 5 až 30 nm a vrstva 6. čistého hliníku Al o tlouštce 1 500 nm.

Po fotolitografickém zpracování tvoří tyto vrstvy metalízační propojovací sít s oddělovací vrstvou 4 TilV.

Slitina hliníku s mědí a křemíkem AlCu4Sil může být nahražena slitinou hliníku Al s křemíkem Si s obsahem křemíku Si od 0,1 % do 2 %_r respektive slitinou hliníku Al s mědí Cu s obsahem mědi Cu od 0,1 % do 4 %. Přitom tlouštka oddělovací vrstvy 4 TilV se pohybuje od 120 do 160 nm, tlouštka vrstvy Q hliníku Al je minimálně 1 200 nm. Takto lze používat strukturu AlCu4Sil-Al místo čistého hliníku Al a strukturu TilV-AlCu4Sil-AI místo dvojvrstvy TilV-Al, přičemž tlouštka vrstvy 5 slitiny AlCu4Sil je 5 nm až 30 nm.

-.¾

CS 272 844 81' 2

Vynález lze použít při výrobě integrovaných obvodů a dalších polovodičových součástek.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Metalizační struktura integrovaných obvodů na bázi hliníku Al, sestávající ze zárodečné vrstvy Al-Si-Cu, obsahující příměsi křemíku Si 0,1 % až 2 % hmot. a/nebo mědi . Cu 0,1 % až 4 % hmot., na které je nanesena metalizační vrstva hliníku Al, vyznačující se tím, že zárodečná vrstva (5) Al-Si-Cu je vytvořena o tlouštce 5 nm až 30 nm.