DE3633472A1 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING OHMS CONTACTS BETWEEN METALS AND SEMICONDUCTORS - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING OHMS CONTACTS BETWEEN METALS AND SEMICONDUCTORSInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine sich darauf beziehende Vorrichtung zur Herstellung ohmscher Kontakte zwischen Metallen und Halbleitern, insbesondere P- oder N-dotiertem Silicium.The present invention relates to an improved method and a related manufacturing device ohmic contacts between metals and semiconductors, especially P- or N-doped silicon.
Bei der Herstellung von beliebigen integrierten Schaltkreisen wie auch bei der Herstellung von beliebigen Halbleiterbauteilen nach den meisten unterschiedlichen Techniken, die für die Herstellung solcher Teile eingesetzt werden, z. B. dem Verfahren des gezogenen Zonenübergangs, der Legierungsschicht, der Planartechnik, der Planox-Technik (ein eingetragenes Warenzeichen der Firma SGS Microelettronica S.p.A., Italien) ist es erforderlich, Kontakte von ohmschem Typ zwischen dem Halbleitermaterial, z. B. P- oder N-dotiertem Silicium, und dem metallischen Material herzustellen, das verwendet wird, um z. B. die notwendigen Verbindungen an der "Vorder"-Seite des integrierten Schaltkreises oder die Verbindung zum Träger an dessen "Rückseite" zu schaffen. Die verwendeten metallischen Materialien können von unterschiedlicher Art sein; Aluminium, Wolfram, Platin, Legierungen davon, Nitride, Silicide und hochdotiertes polykristallines Silicium sind Beispiele von kommerziell verwendeten geeigneten Materialien.In the manufacture of any integrated circuit as well as in the manufacture of any semiconductor components after most different techniques that used for the production of such parts, for. B. the process of the drawn zone transition, the alloy layer, Planar technology, Planox technology (a registered Trademark of SGS Microelettronica S.p.A., Italy) it is necessary to use ohmic type contacts between the semiconductor material, e.g. B. P- or N-doped Silicon, and to manufacture the metallic material that is used to e.g. B. the necessary connections the "front" side of the integrated circuit or the To create a connection to the wearer on its "back". The metallic materials used can vary Be kind; Aluminum, tungsten, platinum, alloys of which, nitrides, silicides and highly doped polycrystalline Silicon are examples of those used commercially suitable materials.
Diese Art von Kontakt, die zwischen dem metallisch leitenden Material und dem Halbleitermaterial gebildet wird, muß notwendigerweise eine lineare und symmetrische Strom/Spannungs- Charakteristik gegenüber dem Ursprung zeigen (ohmscher Kontakt), d. h. er darf weder "Gleichrichtungs"- Phänomene des Stromes noch merkbare Nichtlinearitäten herbeiführen, zumindest innerhalb eines gewissen Teiles (maximal vorhersehbare Intensität des Betriebsstromes) der Charakteristik gegenüber dem Ursprung der Achsen bei den vorhersehbaren Betriebsbedingungen (Temperatur, Strahlung etc.) des Bauteiles.This type of contact between the metallic conductive Material and the semiconductor material is formed must necessarily a linear and symmetrical current / voltage Characteristic compared to the origin show (ohmic contact), d. H. he may not "rectify" Phenomena of the current still noticeable non-linearities bring about, at least within a certain Part (maximum predictable intensity of the operating current) the characteristic versus the origin of the axes in the predictable operating conditions (temperature, radiation etc.) of the component.
Weiter muß der Kontaktwiderstand der geringstmögliche sein aus offensichtlichen Gründen der Verlustleistung, der Schaltzeiten etc.Furthermore, the contact resistance must be the lowest possible for obvious reasons of power loss, the Switching times etc.
Bei der Herstellung solcher Kontakte auf Wafern, auf die bereits die erforderlichen Diffusionen gemacht wurden, und nachdem die oberflächliche Isolationsschicht aus Oxid oder aus einer gleichwertigen dielektrischen Verbindung nachformiert wurde, eine neue Schicht aus Photoresist aufgetragen wurde und durch sie die benötigten "Fenster" mit der bekannten Photolithographietechnik zum Maskieren gebildet wurden, geht das Verfahren gemäß den bekannten modernen Techniken so vor, daß die Entfernung der dielektrischen Materialschicht, gewöhnlich Oxid (z. B. SiO2), entsprechend den in der Photoresist-Schicht bis zum Exponieren des Halbleiters (z. B. dotiertes Silicium) gebildeten Fenstern unter im wesentlichen anisotropen Bedingungen, oder jedenfalls kontrollierten Bedingungen abläuft, um eine gute Definition der Abmessungen der Bereiche sicherzustellen, auf denen der ohmsche Kontakt gebildet wird. In the production of such contacts on wafers, on which the necessary diffusions have already been made, and after the surface insulation layer made of oxide or an equivalent dielectric compound has been reformed, a new layer of photoresist was applied and through it the required "window" with the Known photolithography technique for masking, the method according to the known modern techniques proceeds such that the removal of the dielectric material layer, usually oxide (z. B. SiO 2 ), corresponding to that in the photoresist layer until exposure of the semiconductor (z (Doped silicon) formed windows under essentially anisotropic conditions, or in any case controlled conditions, to ensure a good definition of the dimensions of the areas on which the ohmic contact is formed.
Es ist deshalb eine etablierte Technik, die Entfernung des Oxids oder des ähnlichen dielektrischen Materials entsprechend den vorgeformten Öffnungen im Maskierungsmaterial mit Hilfe einer Technik durchzuführen, die als Reactive Ion Etching (kurz RIE, Ätzen mit reaktiven Ionen) bekannt ist, d. h. mit Hilfe eines Oxids in Plasma mit reaktiven Ionen (Radikalen), typisch F-, die durch den Beschuß aktiviert werden, dem die Oberfläche des Oxids mit Hilfe von Ionen ausgesetzt wird, die in einem elektrischen Hochfrequenzfeld beschleunigt werden zwischen einer Elektrode, die als Träger für den Wafer dient und einer Gegenelektrode von größeren Abmessungen, die typisch die erste Elektrode vollständig einhüllt.It is therefore an established technique to remove the oxide or similar dielectric material according to the preformed openings in the masking material using a technique known as reactive ion etching (RIE for short), ie using an oxide in plasma with reactive ions (radicals), typically F - , which are activated by the bombardment to which the surface of the oxide is exposed by means of ions which are accelerated in a high-frequency electrical field between an electrode which serves as a carrier for the wafer and a counter electrode of larger dimensions, which typically completely envelops the first electrode.
Die gewünschte Anisotropie des chemischen Angriffs des Oxids wird von der Gerichtetheit des Beschusses mit Hilfe der Ionen bestimmt, der notwendigerweise senkrecht zur Oberfläche des Wafers durch die Öffnung des Fensters stattfindet, und das Verfahren wird solange angewandt, bis der darunterliegende Einkristall-Halbleiter freigelegt ist.The desired anisotropy of the chemical attack of the oxide is determined by the directionality of the shelling with the help of Ions determined, which is necessarily perpendicular to the surface the wafer takes place through the opening of the window, and the process continues until the underlying one Single crystal semiconductor is exposed.
Nach einem solchen Verfahren der Festlegung der Bereiche werden die Wafer in eine Vorrichtung zur Metallisierung eingebracht, die im allgemeinen durch eine Sputtertechnik bewerkstelligt wird. Bei einer solchen Technik scheiden sich Atome des gewählten Metalles, die aus der Oberfläche des festen Metalles freigesetzt werden, welches mit Ionen eines Inertgases beschossen wird, die in einem elektrischen Hochfrequenzfeld beschleunigt werden, im allgemeinen auf der gesamten Oberfläche der Kammer ab und bedecken die Wafer mit einer dünnen und extrem einheitlichen Schicht.Following such a procedure of defining the areas are the wafers in a device for metallization introduced, which is generally accomplished by a sputtering technique becomes. With such a technique, atoms separate of the chosen metal coming from the surface of the solid Metal are released, which with ions of an inert gas is shot at in a high frequency electrical field be accelerated, generally on the entire surface of the chamber and cover the wafers with a thin and extremely uniform layer.
Es ist auch bekannt, danach eine thermische Behandlung des metallisierten Wafers bei einer Temperatur und über einen Zeitraum anzuschließen, der ausreichend ist, um die Bildung einer Metallegierung zwischen dem abgeschiedenen Metall und dem Einkristall-Halbleitermaterial gemäß den Kontaktbereichen zu begünstigen. It is also known to then heat treat the metallized wafers at one temperature and over one Connect period that is sufficient to complete the education a metal alloy between the deposited metal and the single crystal semiconductor material according to the contact areas to favor.
In auf diese Weise hergestellten Kontakten wird - ohne weitere besondere Hilfsmittel - der Kontaktwiderstand stark vom Zustand der Oberfläche des Halbleiter-Einkristalls (z. B. Silicium) beeinflußt. Die Anwesenheit von Siliciumoxid-Rückständen nach dem Angriff zur Beseitigung der Oxidschichten aus den für die Kontakte vorgesehenen Bereichen, und/oder die nachfolgende Reoxidation der Siliciumoberfläche in Kontakt mit der Atmosphäre bis zu einer Tiefe oder Dicke, die bei Zimmertemperatur leicht 50 Å erreichen kann, die Anwesenheit auf der Oberfläche des Halbleiters eines Filmes von polymerem Material, der während des Angriffs durch C x F y - oder möglicherweise C x H y F z -Gruppen gebildet wurde, die "Einpflanzung" von Wasserstoffatomen in die Kristallstruktur des Siliciums sind einige der Faktoren, die einen relativ hohen Kontaktwiderstand bewirken.In contacts produced in this way, the contact resistance is strongly influenced by the state of the surface of the semiconductor single crystal (eg silicon), without any further special aids. The presence of silicon oxide residues after the attack to remove the oxide layers from the areas provided for the contacts, and / or the subsequent reoxidation of the silicon surface in contact with the atmosphere to a depth or thickness which can easily reach 50 Å at room temperature, the presence on the surface of the semiconductor of a film of polymeric material formed during the attack by C x F y or possibly C x H y F z groups, the "implantation" of hydrogen atoms in the crystal structure of the silicon are some of the Factors that cause a relatively high contact resistance.
Weiterhin wird der Kontaktwiderstand entscheidend beeinflußt durch den Zustand des Kristallgitters des Siliciums nahe der Oberfläche des Kontaktes mit der Metallisierungsschicht.Furthermore, the contact resistance is decisively influenced by the state of the crystal lattice of the silicon near the Surface of contact with the metallization layer.
Wie bereits erwähnt, wird der Schritt der Entfernung der Schicht des Dielektrikums, typisch SiO2, fast ausschließlich mit Verfahren bewerktstelligt, die den Beschuß mit Ionen beinhalten, die durch ein elektrisches Hochfrequenzfeld stark beschleunigt werden, bis sie kinetische Energien erreichen, die in einem Bereich von etwa 100 eV bis etwa 5 KeV liegen.As previously mentioned, the step of removing the layer of dielectric, typically SiO 2 , is accomplished almost exclusively by methods involving bombardment with ions that are strongly accelerated by a high frequency electrical field until they reach kinetic energies that are in a range from about 100 eV to about 5 KeV.
Nahe der Oberfläche wird der Siliciumkristall durch diese Beschußbehandlung merklich beschädigt, und die Beschädigung zeigt sich durch die Bildung von Versetzungen, Gitterfehlern und anderen aktiven Zentren innerhalb des Kristallgitters in der Nähe der Oberfläche, die dem Beschuß unterworfen wird, und diese Erscheinung neigt dazu, den Kontaktwiderstand zu erhöhen. Weiterhin wird auf der Oberfläche des Siliciums, wenn diese der Atmosphäre ausgesetzt wird, schnell eine dünne Oxidschicht gebildet, die eine Dicke von etwa 50 Å erreichen kann, wobei die Oxidation auf der Oberfläche durch die Anwesenheit der Fehler im Silicium-Einkristall stark begünstigt wird, die durch die vorangegangene RIE-Behandlung herbeigeführt wurden.The silicon crystal is close to the surface Bombardment treatment markedly damaged, and the damage is shown by the formation of dislocations, lattice defects and other active centers within the crystal lattice near the surface that is subjected to the bombardment, and this phenomenon tends to increase contact resistance increase. Furthermore, on the surface of the silicon, when exposed to the atmosphere, a thin one quickly Oxide layer formed, which reach a thickness of about 50 Å can, the oxidation on the surface by the The presence of defects in the silicon single crystal is greatly favored that is due to the previous RIE treatment were brought about.
Zur Verminderung des Kontaktwiderstandes, der durch die verschiedenen Kontaminationserscheinungen der freigelegten Siliciumoberfläche verursacht wird, wurde vorgeschlagen, die Entfernung von Verunreinigungen wie die allmähliche Bildung eines Oxidfilms aufgrund der Reoxidation an Luft und/oder von polymerem Material so durchzuführen, daß man die Wafer einer kurzen Sputter-Ätz-Behandlung durch Beschuß mit nicht- reaktiven Ionen, gewöhnlich Argon-Ionen (Ar⁺), in der Kammer für die eigentliche Metallabscheidung unterwirft, bevor man die Abscheidung durch Sputtern des Metalls durchführt.To reduce the contact resistance caused by the different Signs of contamination of the exposed Silicon surface is caused, it was suggested Removal of contaminants like gradual formation an oxide film due to reoxidation in air and / or of polymeric material so that the wafer a short sputter etching treatment by bombardment with non- reactive ions, usually argon ions (Ar⁺), in the chamber for the actual metal deposition before one performs the deposition by sputtering the metal.
Obwohl diese Technik es erlaubt, eine fast völlige Abwesenheit von Oxid oder von anderen Kontaminanten in der Grenzschicht zwischen dem Halbleiter und der Metallisierungsschicht sicherzustellen, bringt sie auf der anderen Seite durch Beschuß des Kristalls in der Nähe der Kontaktzwischenschicht eine weitere Beschädigung mit sich, die zu der Beschädigung hinzukommt, die durch die Bedingungen verursacht werden, die den vorangehenden RIE-Angriff bestimmen, und führt zu einem relativ hohen Kontaktwiderstand.Although this technique allows an almost complete absence of oxide or other contaminants in the boundary layer between the semiconductor and the metallization layer make sure she brings on the other side by bombarding the crystal near the contact interlayer further damage with it, leading to the damage is added, which is caused by the conditions that determine the previous RIE attack, and leads to a relatively high contact resistance.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung ohmscher Kontakte zwischen Metall und Halbleiter zur Verfügung zu stellen.It is an object of the present invention to provide an improved one Method and an improved device for manufacturing ohmic contacts between metal and semiconductor to provide.
Insbesondere das Verfahren der vorliegenden Erfindung erlaubt die Herstellung von Metall-Halbleiter-Kontakten von ohmschem Typ, die die Ursachen von übermäßigen Spannungsabfällen und von anderen, auf den Kontaktwiderstand zurückführbaren negativen Auswirkungen positiv verringern, die oft bei ohmschen Kontakten beobachtet werden, die gemäß dem bekannten Stand der Technik hergestellt werden. In particular, the method of the present invention allows the production of metal-semiconductor contacts from ohmic type, which causes excessive voltage drops and others that can be traced back to the contact resistance reduce negative impacts that often can be observed with ohmic contacts, which according to the known prior art.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vor der Durchführung der Abscheidung des Metalls die mögliche dünne isolierende Oxidschicht und/oder sonst kontaminierte Schichten des Einkristalls des Halbleitermaterials in den Bereichen, die für die Bildung der ohmschen Kontakte definiert sind, und eine Schicht des Einkristalls von gewisser Dicke unmittelbar darunter, nämlich die Oberflächenschicht des Kristalls, die durch die vorangegangenen Schritte des Herstellungsverfahrens des Bauteils oder des integrierten Schaltkreises beschädigt wurde, mit Hilfe von Plasmaätzen entfernt.According to the method according to the invention are carried out before metal deposition the possible thin insulating oxide layer and / or otherwise contaminated Layers of the single crystal of the semiconductor material in the Areas defined for the formation of ohmic contacts are, and a layer of single crystal of some Thickness immediately below, namely the surface layer of the crystal by the previous steps of Manufacturing process of the component or the integrated Circuit has been damaged with the help of plasma etching away.
Bei diesem Schritt wird eine Dicke des Kristalls bevorzugt zwischen 200 und 500 Å entfernt, wodurch sichergestellt wird, daß der beschädigte Teil des Kristalls selbst im wesentlichen entfernt wird.In this step, a thickness of the crystal is preferred between 200 and 500 Å away, which ensures becomes that the damaged part of the crystal itself essentially Will get removed.
Der so behandelte Wafer wird unmittelbar in die Kammer zur Abscheidung des Metalls eingebracht, ohne daß er mit der oxidierenden Atmosphäre in Kontakt kommt, wodurch jede mögliche Reoxidation der geätzten Oberfläche vermieden wird. Die Abscheidung der metallischen Schicht durch Sputtern für den Kontakt erfolgt dann nach der herkömmlichen Technik auf einer gewissen Anzahl von so vorbehandelten Wafern.The wafer treated in this way is passed directly into the chamber Deposition of the metal introduced without it with the oxidizing atmosphere comes into contact, creating every possible Reoxidation of the etched surface is avoided. The deposition of the metallic layer by sputtering for the contact then takes place according to the conventional technique a certain number of wafers pretreated in this way.
Der Trockenangriff (Plasmaätzen) findet statt in einer besonderen evakuierbaren Plasmaätzkammer, die günstigerweise mit einer Einlaßtüre zum Einbringen des Wafers und mit einer Schleusentüre zum Verlegen des behandelten Wafers in die Sputterkammer versehen ist. Das Innere der Kammer ist aus Materialien hergestellt, die gegenüber den in dem Verfahren eingesetzten chemischen Reagenzien beständig sind. Rostfreier Stahl und mit Aluminiumoxid ummantelte Aluminiumlegierungen sind einige Beispiele für geeignete Materialien.The dry attack (plasma etching) takes place in a special one evacuable plasma etching chamber, which conveniently with an inlet door for inserting the wafer and with a lock door for laying the treated wafer in the sputter chamber is provided. The inside of the chamber is Made from materials that are different from those in the process chemical reagents used are stable. Stainless steel and aluminum alloy coated with aluminum oxide are some examples of suitable materials.
In der Plasmaätzkammer befinden sich zwei Elektroden. Eine erste bewegliche Elektrode weist eine flache Platte auf, auf die der oder die zu behandelnden Wafer gelegt werden, wobei die Platte anschließend zur Gegenelektrode (gewöhnlich mit Masseverbindung) hin anhebbar ist, die einen Teil einer Kappe oder eines Gehäuses bildet, das entsprechend seiner unteren Öffnung die erste Elektrode in einer Weise aufnehmen kann, daß das Plasma während der Behandlung in geeigneter Weise auf den Raum zwischen den beiden Elektroden beschränkt wird. Nachdem ein Wafer eingeführt wurde, wird die Kammer zunächst auf etwa 10-7 bis 10-8 Torr evakuiert und dann Schwefelhexofluorid (SF6) oder Stickstofftrifluorid (NF3) und bevorzugt auch eine geringe Menge Sauerstoff, zwischen 5 und 30 Vol.-% eingeleitet, zu einem Druck zwischen 150 und 350 mTorr.There are two electrodes in the plasma etching chamber. A first movable electrode has a flat plate on which the wafer or wafers to be treated are placed, which plate can then be lifted towards the counter electrode (usually with ground connection), which forms part of a cap or housing which corresponds to its lower one Opening can receive the first electrode in such a way that the plasma is suitably limited to the space between the two electrodes during treatment. After a wafer has been inserted, the chamber is first evacuated to about 10 -7 to 10 -8 torr and then sulfur hexofluoride (SF 6 ) or nitrogen trifluoride (NF 3 ) and preferably also a small amount of oxygen, between 5 and 30 vol .-% initiated, to a pressure between 150 and 350 mTorr.
Es wird dann mit Hilfe eines HF-Geneators mit einer Leistung von etwa 200 bis 500 W ein elektrisches Hochfrequenz(HF)- Feld an die Elektroden angelegt, das typisch eine Scheitel- Scheitel-Spannung zwischen 200 und 500 V bei einer Frequenz von 13,56 MHz aufweist.It is then using an RF geneator with one power from about 200 to 500 W an electrical radio frequency (HF) - Field applied to the electrodes, which is typically an apex Peak voltage between 200 and 500 V at one frequency of 13.56 MHz.
Das SF6- oder NF3-Gas wird ionisiert und während der Halbperiode, bei der die Elektrode, auf der der Wafer liegt, positiv ist, wird das Anion F- beschleunigt, um auf die Waferoberfläche aufzuprallen, wo es sich (z. B.) mit dem Silicium der freigelegten Oberfläche des Kristalls vereinigt und dabei flüchtige Verbindungen bildet, die durch das Vakuumpumpensystem abgezogen werden.The SF 6 or NF 3 gas is ionized and during the half period when the electrode on which the wafer rests is positive, the anion F - is accelerated to impinge on the wafer surface where it (e.g. .) combined with the silicon on the exposed surface of the crystal, thereby forming volatile compounds which are drawn off by the vacuum pump system.
Das Verfahren des chemischen Angriffs, aktiviert durch die HF-Energie (Plasmaätzen), ätzt die Oberfläche des Siliciums auf relativ isotrope Art, ohne Beschädigungen am Kristallgitter zu verursachen, womit durch Entfernung einer genügenden Dicke, gewöhnlich zwischen 200 und 500 Å Silicium die Entfernung des oberflächlichen Teiles des Einkristalls sichergestellt wird, der durch die vorangegangene Behandlung zur Entfernung der Oxidschicht durch RIE-Angriff beschädigt wurde und mit ihm jede Spur von Oxid, Polymer oder anderen kontaminierenden Elementen. The chemical attack process, activated by the RF energy (plasma etching), etches the surface of the silicon in a relatively isotropic manner, without damage to the crystal lattice to cause, by removing a sufficient Thickness, usually between 200 and 500 Å silicon Removal of the superficial part of the single crystal ensured which is caused by the previous treatment Removal of the oxide layer damaged by RIE attack and with it every trace of oxide, polymer or other contaminating elements.
Der Angriff des Siliciums findet gemäß den folgenden zwei möglichen Reaktionen statt:The attack of the silicon takes place according to the following two possible reactions instead:
a) SF6 + O2 + Si → SiF4 + SiF x + S x O y F z
b) NF3 + O2 + Si → SiF4 + SiF x + SiF x + N x O y F z a) SF 6 + O 2 + Si → SiF 4 + SiF x + S x O y F z
b) NF 3 + O 2 + Si → SiF 4 + SiF x + SiF x + N x O y F z
In diesem Stadium wird die Ätzatmosphäre bevorzugt vollständig aus der Kammer entfernt, die zur evakuierten Sputterkammer führende Tür geöffnet, die Elektrode abgesenkt, ein geeigneter Mechanismus verlegt den behandelten Wafer von der Elektrodenoberfläche in die Sputterkammer, und die Verbindungstür wird wieder geschlossen.At this stage, the etching atmosphere is preferably complete removed from the chamber leading to the evacuated sputter chamber leading door opened, electrode lowered, on suitable mechanism moves the treated wafer from the Electrode surface in the sputtering chamber, and the connecting door is closed again.
Die Einlaß- oder Zugangstür wird geöffnet, und der nächste Wafer kann zur Wiederholung des Verfahrens in die Plasmaätzkammer eingeführt werden. Die Kapazität der Sputterkammer liegt gewöhnlich zwischen 8 und 15 Wafern in Abhängigkeit von ihrem Durchmesser und wenn die Beschickung vollständig ist, wird die Sputterabscheidung des Metalls gemäß dem bekannten Stand der Technik durchgeführt.The entrance or access door opens and the next one Wafers can be used to repeat the process in the plasma etching chamber be introduced. The capacity of the sputter chamber is usually between 8 and 15 wafers depending by their diameter and when the feed is complete is the sputter deposition of the metal performed according to the known prior art.
Zum besseren Verständnis der Erfindung gibt die Beschreibung nachfolgend eine Erläuterung der entsprechenden Vorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen; es bedeuten:The description provides a better understanding of the invention an explanation of the corresponding device follows with reference to the accompanying drawings; it mean:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a schematic representation of the device according to the invention,
Fig. 2 eine schematische Schnittzeichnung der Plasmaätzkammer von Fig. 1. FIG. 2 shows a schematic sectional drawing of the plasma etching chamber from FIG. 1.
Wie aus Fig. 1 entnommen werden kann, weist die Vorrichtung eine Sputterkammer 1 und eine Vorkammer zum Plamaätzen 2 auf, die funktionell nebeneinander angeordnet sind. As can be seen from FIG. 1, the device has a sputtering chamber 1 and a prechamber for plasma etching 2 , which are functionally arranged next to one another.
Die Plasmaätzkammer 2 bildet eine Vorkammer der Sputterkammer 1, und eine Hochvakuumschleuse, die schematisch mit 3 bezeichnet ist, verbindet die zwei Kammern. Die Plasmaätzkammer, d. h. die Vorkammer 2, ist mit einer zweiten, schematisch mit 4 bezeichneten Hochvakuumschleuse ausgerüstet ist, um die zu behandelnden Wafer einzubringen.The plasma etching chamber 2 forms a prechamber of the sputtering chamber 1 , and a high vacuum lock, which is schematically designated 3 , connects the two chambers. The plasma etching chamber, ie the pre-chamber 2 , is equipped with a second high-vacuum lock, schematically designated by 4 , in order to introduce the wafers to be treated.
Die Kammern 1 und 2 sind unabhängig evakuierbar mit entsprechenden Hochvakuumventilen, die sie mit der Vakuumanlage oder den Vakuumanlagen in Verbindung setzen.The chambers 1 and 2 can be evacuated independently with corresponding high vacuum valves, which connect them to the vacuum system or the vacuum systems.
In Fig. 2 wird ein schematischer Schnitt der Plasmaätzkammer 2 von Fig. 1 gezeigt. FIG. 2 shows a schematic section of the plasma etching chamber 2 from FIG. 1.
Die inneren Wände der Kammer sind bevorzugt aus rostfreiem Stahl oder anderem geeigneten Material hergestellt, das gegenüber den verwendeten Reagenzien beständig ist.The inner walls of the chamber are preferably made of stainless steel or other suitable material that is manufactured the reagents used is stable.
Eine Elektrode oder ein Schirm 6, der als Kappe geformt ist und im wesentlichen den oberen Teil der Aushöhlung der Kammer einnimmt, ist aus rostfreiem Stahl hergestellt und hat Masseverbindung.An electrode or screen 6 , which is shaped as a cap and essentially occupies the upper part of the cavity of the chamber, is made of stainless steel and has a ground connection.
Eine zweite Elektrode 7, die durch eine Platte aus Al2O3 oder aus rostfreiem Stahl gebildet wird, ist mit der Quelle der HF-Energie über einen leitenden Auflagebalken 8 verbunden, der mit Hilfe einer geeigneten Hochvakuumdichtung durch die Unterwand der Kammer geführt wird.A second electrode 7 , which is formed by a plate made of Al 2 O 3 or stainless steel, is connected to the source of the HF energy via a conductive support beam 8 which is guided through the lower wall of the chamber with the aid of a suitable high vacuum seal.
Die Elektrode 7 kann vertikal in die zwei gezeigten Positionen verschoben werden.The electrode 7 can be moved vertically into the two positions shown.
Die zu metallisierenden Wafer werden einer nach dem anderen durch die Einlaß- oder Zugangstüre 4 eingebracht und auf die Platte 7 gelegt. Nachdem die Elektrode 7 in ihre Arbeitsposition angehoben ist (in Fig. 2 durch die Phantomzeichnung 7 ' angedeutet) wird die Einlaßtüre 4 wieder geschlossen. Die Kammer wird dann auf etwa 10-7-10-8 Torr evakuiert und SF6 oder NF3 und Sauerstoffgas bis zu einem Druck zwischen 150 und 350 mTorr eingeleitet.The wafers to be metallized are introduced one after the other through the inlet or access door 4 and placed on the plate 7 . After the electrode 7 has been raised to its working position (indicated by the phantom drawing 7 ' in FIG. 2), the inlet door 4 is closed again. The chamber is then evacuated to about 10 -7 -10 -8 torr and SF 6 or NF 3 and oxygen gas are introduced up to a pressure between 150 and 350 mTorr.
Anschließend wird das HF-Feld zwischen den Elektroden 6 und 7 angelegt und das Plasmaätzen über eine Zeit durchgeführt, die ausreichend ist, um etwa 200-500 Å des Halbleitermaterials zu entfernen, im allgemeinen zwischen 10 und 200 Sekunden.The RF field is then applied between electrodes 6 and 7 and the plasma etching is carried out for a time sufficient to remove about 200-500 Å of the semiconductor material, generally between 10 and 200 seconds.
An dieser Stelle wird abgebrochen, die Elektrode 7 abgesenkt, die Tür 3 der Verbindung zur Sputterkammer geöffnet, und ein Mechanismus (nicht gezeigt) verlegt den behandelnden Wafer durch die Tür 3 von der Kammer 2 in die Kammer 1. Nachdem die Tür 3 wieder geschlossen ist, wird die Tür 4 zum Einbringen eines neuen Wafers in die Plasmaätzkammer 2 erneut geöffnet usw.At this point, the electrode 7 is broken off, the door 3 of the connection to the sputtering chamber is opened, and a mechanism (not shown) moves the treating wafer through the door 3 from the chamber 2 into the chamber 1 . After the door 3 is closed again, the door 4 is opened again for introducing a new wafer into the plasma etching chamber 2 , etc.
Wenn sich eine bestimmte Anzahl von Wafern in der Sputterkammer 1 angesammelt hat, wird die Metallisierung nach einem normalen Verfahren für diesen Arbeitsschritt ausgeführt; danach können die metallisierten Wafer zur Bildung einer metallurgischen Legierung zwischen dem abgeschiedenen Metall und dem Halbleitermaterial des Einkristalls gemäß der Kontaktzwischenschicht mit Wärme behandelt werden.When a certain number of wafers have accumulated in the sputtering chamber 1 , the metallization is carried out according to a normal procedure for this step; thereafter, the metallized wafers can be heat treated to form a metallurgical alloy between the deposited metal and the semiconductor material of the single crystal according to the contact interlayer.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten ohmschen Metall-Halbleiterkontakte zeigen reproduzierbar einen geringeren Widerstand im Vergleich mit den Kontakten, die gemäß dem Stand der Technik hergestellt werden, und ergeben so eine merkliche Verringerung der Verlustleistung und/oder eine Verbesserung der dynamischen Eigenschaften und der Zuverlässigkeit der Bauteile.The ohmic produced according to the present invention Metal-semiconductor contacts reproducibly show a lower one Resistance compared to the contacts that according to the prior art, and so result a noticeable reduction in power loss and / or an improvement in dynamic properties and Reliability of the components.
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