IT9021515A1 - Un metodo per formare uno strato di metallo in un dispositivo a semiconduttore. - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "UN METODO PER FORMARE UNO STRATO DI METALLO IN UN DISPO-SITIVO A SEMICONDUTTORE"

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un processo di metallizzazione, e più particolarmente ad un metodo per formare uno strato di metallo in un dispositivo a semiconduttore in cui la sua topografia è grande.

Sfondo dell'invenzione

Recentemente, in accordo al rapido sviluppo della tecnologia di fabbricazione di saniconduttori e l'estensione del campo di applicazione ai dispositivi di manoria, sono stati sviluppati dispositivi di materia aventi una grande capacità.

Tali dispositivi di memoria aventi una grande capacità sono stati sviluppati mediante ricerche su celle di manoria basate su una tecnica di procedimenti di precisione che progrediscono al ritmo di due volte per ciascuna generazione.

In particolare, un procedimento di metallizzazione nel dispositivo a saniconduttore è uno dei procedimenti più importanti nella tecnica dei procedimenti di precisione del dispositivo di memoria.

Il processo di metallizzazione può essere applicato per formare la linea collegante gli elettrodi porta e per formare una connessione interconnettente la regione di diffusione della sorgente o pozzo e altri elementi del dispositivo di memoria.

Convenzionalmente, lo strato di metallo tra i dispositivi è stato formato principalmente mediante deposito fisico usando il procedimento di polverizzazione catodica illustrato in figura 1.

Con riferimento alla figura 1, una porzione a gradino 1 avente un disegno predeterminato viene formata sul substrato semiconduttore 10, quindi un foro di contatto 2 per una metallizzazione è formato nella porzione a gradino 1. Dopo di ciò, lo strato di metallo 3 è formato mediante il procedimento di polverizzazione. Tuttavia, questo strato di metallo 3 ha un limite nell'uso dovuto ad una sconnessione dello strato metallico o degradazione delle caratteristiche del rivestimento del gradino nella parete interna del foro di contatto.

Più in dettaglio, in accordo alla tendenza ad alte densità nel dispositivo a semiconduttore, è difficile ridurre la dimensione geometrica verticale nello stesso rapporto cerne quello della direzione orizzontale del foro di contatto, risultando in un aumento del rapporto tra la profondità e la larghezza. Quale risultato, a causa dell'effetto ombra del gradino, è difficile raggiungere una sufficiente caratteristica di copertura del gradino per il foro di contatto avente un alto rapporto tra la profondità e la larghezza, per cui ne risulta una sconnessione dello strato di metallo come mostrato in figura 1.

Per risolvere il problema suddetto, il riempimento del foro di contatto è stato realizzato in diversi modi. Per esempio, esiste una tecnica di riempimento selettiva di tungsteno che riempie e livella il foro di contatto con il tungsteno prima che sia depositato lo strato di metallo, e una tecnica di riempimento del foro di contatto utilizzante silicio policristallino che è eccellente nelle caratteristiche di copertura del gradino.

Tuttavia, nel caso della citata tecnica di riempimento selettiva con tungsteno, ci sono problemi per il fatto che le perdite di (borrente aumentano a causa della reazione di interfaccia del tungsteno col substrato di silicio, e la sua adesione è insufficiente.

In aggiunta, nel caso di riempimento del foro di contatto con silicio policristallino, è difficile mantenere la resistenza di contatto nel foro di contatto ad un livello costante perchè il silicio policristallino deve essere canforato nel conduttore mediante un impiantamento di ioni.

Inoltre, è difficile il controllo della quantità di ioni impiantati.

Sommario dell'invenzione

Conseguentemente, è uno scopo della presente invenzione di provvedere un metodo perfezionato per formare uno strato di metallo in un dispositivo a semiconduttore comprendente le fasi di depositare un metallo, quindi riempire un foro di contatto mediante un procedimento di ricottura.

Per raggiungere lo scopo suddetto, la presente invenzione provvede un metodo per formare uno strato metallico collegando una connessione metallica attraverso un foro di contatto e, detto metodo comprende un primo procedimento per depositare un metallo ad una determinata temperatura dopo la formazione del disegno del foro di contatto sul substrato semiconduttore sul quale è formata la porzione a gradino, e un secondo procedimento per ricuocere la struttura ottenuta mediante l'attuazione del primo procedimento.

Breve descrizione dei disegni

Nella descrizione dettagliata della realizzazione preferita della presente invenzione presentata qui sotto, si fa riferimento ai disegni annessi, in cui:

La figura 1 è una vista in sezione di uno strato metallico fabbricato mediante un metodo convenzionale di polverizzazione catodica; e Le figure da 2A a 2C mostrano una realizzazione di un metodo per formare lo strato metallico in accordo alla presente invenzione. , Descrizione dettagliata (fella realizzazione preferita

Con riferimento alla figura 2A, in cui è mostrato un procedimento per formare un primo strato metallico, il disegno del foro di contatto 2 avente una dimensione di 0,8 μm, è formato sul substrato semiconduttore 10 sul quale è formata una porzione a gradino, e quindi il substrato 10 sul quale è formato il disegno, viene pulito.

Dopo l'effettuazione del suddetto procedimento, il substrato 10 viene messo nella camera di reazione a polverizzazione, in cui viene formato il primo strato metallico 4 mediante deposizione di metallo, per esempio alluminio (Al) in uno spessore da 500Å a 3000Å ad una temperatura di 200°C o meno sotto un predeterminato grado di vuoto. In questa fase, può essere utilizzata una lega di alluminio che è formata miscelando l'1% di silicio e lo 0,5% di rame, anziché alluminio puro.

La figura 2B illustra un procedimento di riempimento del foro di contatto. Con riferimento alla figura 2B, dopo che il substrato ottenuto dal procedimento precedente è spostato ad un'altra camera di reazione a polverizzazione senza una rottura del vuoto, si attua un riscaldamento per 2 minuti o più ad un temperatura di 550°C, fondendo così il metallo depositato e riempiendo il foro di contatto cerne mostrato in figura 2B. In questa fase, si preferisce che la pressione nella camera di reazione sia la più piccola possibile per aumentare la distanza di spostamento della superficie dell'alluminio. Nella figura 2B, il numero di riferimento 4a designa il metallo che riempie il foro di contatto.

In questo caso, la temperatura del trattamento termico nel procedimento mostrato in figura 2B è necessariamente l'80% o più del punto di fusione dell'alluminio a seconda del tipo di alluminio.

Un procedimento per formare un secondo strato metallico 5 è mostrato in figura 2C, in cui il secondo strato metallico 5 è formato depositando la parte rimanente dello spessore totale richiesto dello strato metallico ad una temperatura determinata considerando là sua affidabilità, completando così la formazione dello strato metallico.

Per esempio, se lo spessore totale richiesto dello strato metallico è 6000Å e lo spessore del primo strato metallico rimanente sulla porzione a gradino è XÅ, il secondo strato metallico è formato depositando alluminio avente uno spessore di (6000-X)Å.

In questa fase, è preferibile che la X sia minimizzata considerando l'affidabilità della metallizzazione. La temperatura determinata considerando l'affidabilità significa una adatta temperatura, basata sul tipo del secondo strato metallico, per assicurare il collegamento tra il primo e il secondo strato metallico.

Come menzionato sopra, in accordo alla presente invenzione, il foro di contatto può essere facilmente e completamente riempito innanzi tutto depositando un metallo usando l'attrezzatura di polverizzazióne usata per un metodo di deposito fisico convenzionale, quindi ricuocendo il metallo depositato, cosicché è possibile riempire completamente il foro di contatto anche avendo un alto rapporto tra la profondità e la grandezza.

In aggiunta, se lo spessore dello strato di metallo necessario è grande, è possibile controllare lo spessore depositando successivamente lo strato di metallo dopo il riempimento del foro di contatto.

Si noterà che il metodo per formare lo strato metallico in accordo alla presente invenzione è esplicabile a tutti i dispositivi a semiconduttore per collegare lo strato metallico attraverso il foro di contatto.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per formare uno strato di metallo attraverso un foro di contatto in un dispositivo a semiconduttore, detto metodo comprendendo: un primo procedimento per depositare un metallo ad una determinata temperatura dopo la formazione di un disegno del foro di contatto sul substrato semiconduttore sul quale è formata la porzione a gradino; e un secondo procedimento per ricuocere detto metallo depositato in una camera di reazione a polverizzazione per riempire il foro di contatto con detto metallo.
2. 2. Un metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto metodo comprende inoltre un procedimento per depositare un metallo dopo l'esecuzione di detto secondo procedimento.
3. 3. Un metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta deposizione metallica in detto primo procedimento è eseguita mediante un processo di polverizzazione.
4. 4. Un metodo secondo la rivendicazione 3, in cui detta temperatura determinata in detto primo procedimento è 200°C o meno.
5. 5. Un metodo secondo la rivendicazione 4, in cui detto secondo procedimento è eseguito spostando il substrato ottenuto da detto primo procedimento in un'altra camera di reazione a polverizzazione senza una rottura del vuoto e quindi, riscaldando per un tempo predeterminato ad una temperatura dell'80% o più del punto di fusione di detto metallo in base al tipo di (tetto metallo in detto primo procedimento.
6. 6. Un metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto metallo in detto primo procedimento è alluminio o lega di alluminio.
7. 7. Un metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto metallo in detto primo procedimento è una lega di alluminio che è formata mescolando con l'alluminio l'1% di silicio e lo 0,5% di rame.
8. 8. Un metodo secondo la rivendicazione 7, in cui lo spessore di detto alluminio è 50Å ~ 3000A.
9. 9. Un metodo secondo la rivendicazione 8, in cui detto secondo procedimento è eseguito spostando il substrato ottenuto da detto primo proc mento in un'altra camera di reazione a polverizzazione senza una rottura del vuoto e quindi, riscaldando il substrato per 2 minuti o più a 550°C