RU2022407C1 - Manufacturing process for double-level metallized large-scale integrated circuits - Google Patents
Manufacturing process for double-level metallized large-scale integrated circuits Download PDFInfo
- Publication number
- RU2022407C1 RU2022407C1 SU5022269A RU2022407C1 RU 2022407 C1 RU2022407 C1 RU 2022407C1 SU 5022269 A SU5022269 A SU 5022269A RU 2022407 C1 RU2022407 C1 RU 2022407C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- temperature
- metallization
- substrate
- layer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к изготовлению больших интегральных схем с двухуровневой металлизацией. The invention relates to microelectronics, in particular to the manufacture of large integrated circuits with two-level metallization.
Известны способы изготовления полупроводниковых приборов, включающие нанесение на полупроводниковую подложку, в которой сформированы структуры интегральных схем, изолирующей пленки, создание алюминиевой разводки, нанесение стекловидной пленки окиси кремния, содержащей фосфор, проведение термообработки в течение 30 мин при 470-670 К, нанесение второго слоя стекловидной пленки, проведение термообработки в среде азота в течение 30 мин при 720-770 К [1], или последовательное газофазное наращивание на полупроводниковой подложке, в которой сформированы структуры интегральных схем, слоев фосфоросиликатного стекла и оксидной пленки, формирование металлических межсоединений, газофазное наращивание второй оксидной пленки с содержанием 1-7 мол.% Р2О5 [2].Known methods for the manufacture of semiconductor devices, including applying to a semiconductor substrate in which the integrated circuit structures are formed, an insulating film, creating an aluminum wiring, applying a glassy silicon oxide film containing phosphorus, conducting heat treatment for 30 minutes at 470-670 K, applying a second layer glassy film, heat treatment in nitrogen for 30 min at 720-770 K [1], or sequential gas-phase growth on a semiconductor substrate in which The structures of integrated circuits, layers of phosphorosilicate glass and an oxide film, the formation of metal interconnects, the gas-phase build-up of a second oxide film with a content of 1–7 mol.% P 2 O 5 [2].
Общим недостатком этих способов является несогласованность термических процессов, используемых с целью создания качественных изолирующих слоев между уровнями проводящей разводки с процессами рекристаллизации тонких металлических слоев и приводящих к появлению на них при температурах выше 520 К в течение десятков минут "холмиков роста" высотой до нескольких микрометров, пронизывающих слои межуровневого диэлектрика. A common drawback of these methods is the inconsistency of the thermal processes used to create high-quality insulating layers between the levels of the conductive wiring with the processes of recrystallization of thin metal layers and leading to the appearance of “growth mounds” up to several micrometers high on them at temperatures above 520 K, penetrating layers of an interlevel dielectric.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [3], включающий формирование на поверхности полупроводниковой подложки, в которой сформированы структуры слоя металлизации, имеющей дефекты в виде бугорков высотой 0,8...1 мкм, последующее нанесение слоя фоторезиста с толщиной менее высоты бугорков, термообработку, в процессе которой оголяются вершины бугорков, удаление бугорков травлением, удаление фоторезиста и нанесение бездефектного слоя нитрида кремния, поверх которого формируют второй уровень металлизации. A known method of manufacturing a semiconductor device [3], including the formation on the surface of a semiconductor substrate in which the structure of a metallization layer having defects in the form of tubercles with a height of 0.8 ... 1 μm, the subsequent deposition of a photoresist layer with a thickness less than the height of the tubercles, heat treatment, during which the peaks of the tubercles are exposed, removing the tubercles by etching, removing the photoresist and applying a defect-free layer of silicon nitride, over which a second metallization level is formed.
Недостатком этого способа является продолжение роста бугорков при последующем нанесении межуровневого изолирующего в процессах газофазного наращивания при температуре не ниже 690 К в течение десятка минут, пронизывающих слой межуровневого диэлектрика и вызывающих короткие замыкания двух уровней металлизации. The disadvantage of this method is the continued growth of tubercles during the subsequent application of an inter-level insulating gas-phase growth process at a temperature of at least 690 K for a dozen minutes, penetrating the inter-level dielectric layer and causing short circuits of two metallization levels.
Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления МДП БИС с двухуровневой металлизацией, включающий формирование на полупроводниковой подложке диэлектрической изоляции, термическое выращивание тонкого подзатворного окисла, создание сток-истоковых областей, формирование поликремниевых затворов, нанесение слоя фосфоросиликатного стекла, формирование нижнего уровня металлизации, создание межуровневого диэлектрика в виде двух слоев различной толщины фосфоросиликатного стекла с одинаковым содержанием фосфора, формирование контактных окон последовательно в каждом из слоев, формирование верхнего уровня металлизации, термообработку и пассивацию схемы [4]. The closest in technical essence is a method of manufacturing MIS BIS with two-level metallization, including the formation of a dielectric insulation on a semiconductor substrate, the thermal growth of thin gate oxide, the creation of drain-source regions, the formation of polysilicon gates, the application of a layer of phosphorosilicate glass, the formation of a lower level of metallization, the creation of an interlevel dielectric in the form of two layers of different thickness of phosphorosilicate glass with the same phosphorus content, f rmirovanie contact holes successively in each of the layers forming the upper level metallization and passivation heat treatment scheme [4].
Недостатком способа является рост бугорков или "шипов" на нижнем слое металлизации в течение всего времени формирования двухслойного межуровневого диэлектрика, приводящей к замыканию двух уровней металлизации и выводу всей структуры БИС из строя. The disadvantage of this method is the growth of tubercles or "spikes" on the lower metallization layer during the whole time of the formation of a two-layer interlevel dielectric, which leads to the closure of two metallization levels and the failure of the entire LSI structure.
Целью изобретения является повышение выхода годных МДП БИС за счет улучшения сплошности межуровневого диэлектрика. The aim of the invention is to increase the yield of MIS LSI by improving the continuity of the inter-level dielectric.
Цель достигается тем, что в способе изготовления МДП БИС с двухуровневой металлизацией, включающем формирование на полупроводниковой подложке активных МДП структур, защищенных диэлектрическим слоем, формирование плазмохимическим травлением через фоторезистивную маску металлизации на основе алюминия, удаление фоторезистивных масок с использованием плазмы кислорода, создание межуровневого диэлектрика в виде двух слоев различной толщины, формирование плазмохимическим травлением контактных окон, нанесение пассивации, перед травлением металлизации проводят термообработку фоторезистивной маски при температуре 445...473 К в течение 20...40 мин, металлизацию формируют при температуре подложкодержателя 320...393 К и плотности ВЧ-мощности 0,45...0,6 Вт/см2, контактные окна формируют при температуре подложкодержателя 280. ..393 К и плотности мощности 0,1...0,6 Вт/см2, фоторезистивные маски после травления металлизации и контактных окон удаляют при температуре поверхности подложки 470...698 К в потоке кислорода, активированного ВЧ-разрядом, дополнительно проводят обработку подложек с нанесенным первым слоем межуровневого диэлектрика в хлоруглерод - и/или хлоркремнийсодержащей плазме с плотностью ВЧ-мощности 0,45...0,6 Вт/см2 и температуре подложкодержателя 320...393 К, после чего наносят второй слой межуровневого диэлектрика толщиной 0,2...0,3 мкм.The goal is achieved in that in a method for manufacturing MIS LSI with two-level metallization, including the formation on the semiconductor substrate of active MIS structures protected by a dielectric layer, the formation of plasma-chemical etching through a photoresist aluminum metallization mask, the removal of photoresist masks using oxygen plasma, the creation of an interlevel dielectric in in the form of two layers of different thicknesses, formation of contact windows by plasma-chemical etching, passivation, before etching When metallization is carried out, the photoresist mask is heat treated at a temperature of 445 ... 473 K for 20 ... 40 minutes, metallization is formed at a substrate holder temperature of 320 ... 393 K and an RF power density of 0.45 ... 0.6 W / cm 2 , contact windows are formed at a substrate holder temperature of 280. ..393 K and a power density of 0.1 ... 0.6 W / cm 2 , photoresist masks after etching of metallization and contact windows are removed at a substrate surface temperature of 470 ... 698 In the oxygen stream activated by RF discharge, additionally, the processing of substrates with deposited ervym interlevel dielectric layer in chlorocarbons - and / or hlorkremniysoderzhaschey plasma with RF power density of 0.45 ... 0.6 W / cm 2 and a temperature of the substrate holder 320 ... 393 K, then applying a second interlevel dielectric layer thickness 0, 2 ... 0.3 microns.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что перед травлением металлизации проводят термообработку фоторезистивной маски при температуре 445-473 К в течение 20-40 мин, металлизацию формируют при температуре подложкодержателя 320-394 К и плотности ВЧ-мощности 0,45-0,6 Вт/см2, контактные окна формируют при температуре подложкодержателя 280-393 К и плотности ВЧ-мощности 0,1-0,6 Вт/см2, фоторезистивные маски после травления металлизации и контактных окон удаляют при температуре поверхности подложки 470-698 К в потоке кислорода, активированного ВЧ-разрядом, а после нанесения первого слоя межуровневого диэлектрика дополнительно проводят обработку подложек в хлоруглерод-и/или хлоркремнийсодержащей плазме с плотностью ВЧ-мощности 0,45-0,6 Вт/см2 и температуре подложкодержателя 320-393 К, после чего наносят второй слой межуровневого диэлектрика толщиной 0,2-0,3 мкм.A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the claimed method differs from the known one in that before the metallization etching, the photoresist mask is heat treated at a temperature of 445-473 K for 20-40 minutes, the metallization is formed at a substrate holder temperature of 320-394 K and an RF-density power 0.45-0.6 W / cm 2 , contact windows are formed at a substrate holder temperature of 280-393 K and RF power density 0.1-0.6 W / cm 2 , photoresist masks after etching of metallization and contact windows are removed at temperament e substrate surface 470-698 K in the oxygen stream activated by RF discharge, and after the first interlevel dielectric layer is further carried out in the processing of substrates, chlorocarbons and / or hlorkremniysoderzhaschey plasma with RF power density of 0,45-0,6 Watt / cm 2 and the temperature of the substrate holder 320-393 K, after which a second layer of inter-level dielectric with a thickness of 0.2-0.3 microns is applied.
Таким образом заявляемый способ соответствует критерию "новизна". Thus, the claimed method meets the criterion of "novelty."
При изучении технических решений в данной области техники признаки, отличающие изобретение от прототипа и характеризующие его в проявляющемся положительном эффекте, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". When studying technical solutions in this technical field, the features that distinguish the invention from the prototype and characterize it in the manifesting positive effect were not identified and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "significant differences".
Существо изобретения заключается в комплексном сочетании температурно-временных параметров технологического процесса изготовления МДП-интегральных схем, обеспечивающем на каждой операции после нанесения нижнего слоя металлизации исключение превышения температуры поверхности полупроводниковой подложки с созданными на ней структурами выше 425+273/К, при которой происходит увеличение подвижности атомов алюминия как основы металла, приводящее к росту бугорков, так называемых "шипов", т.е. кристалликов высотой от 0,5 мкм до 7 мкм. The invention consists in a complex combination of temperature and time parameters of the manufacturing process of MIS integrated circuits, which ensures in each operation after applying the lower metallization layer that the surface temperature of the semiconductor substrate with structures created on it is excluded above 425 + 273 / K, at which the mobility increases aluminum atoms as the basis of the metal, leading to the growth of tubercles, the so-called "spikes", i.e. crystals with a height of 0.5 microns to 7 microns.
При воздействии ВЧ-планарного разряда на поверхность подложки, покрытой тонким проводящим слоем металлизации, ее поверхность нагревается как за счет перехода кинетической энергии падающих на нее ионов в тепловую, так и за счет вихревых токов электромагнитной индукции. Получаемое от ВЧ-разряда тепло рассеивается через подложку в подложкодержателе - электроде, обладающем гораздо большей, чем подложка, теплоемкостью и теплопроводностью. When an RF planar discharge acts on the surface of a substrate coated with a thin conductive metallization layer, its surface is heated both due to the transfer of the kinetic energy of the ions incident on it into heat, and due to eddy currents of electromagnetic induction. The heat received from the RF discharge is dissipated through the substrate in the substrate holder - an electrode that has much greater heat capacity and thermal conductivity than the substrate.
Суммарная температура поверхности подложки зависит от относительно постоянной температуры подложкодержателя и плотности ВЧ-мощности на поверхности подложки. The total temperature of the substrate surface depends on the relatively constant temperature of the substrate holder and the density of the RF power on the surface of the substrate.
При превышении плотности ВЧ-мощности 0,6 Вт/см2 и температуры подложкодержателя 393 К температура поверхности слоя металлизации толщиной 1,2 мкм на основе сплава алюминия и 1% кремния, нанесенного на окисленную кремниевую подложку толщиной 0,5 мм, превышает 425 К, что приводит к заметному росту "шипов" в течение времени обработки.When the density of the RF power exceeds 0.6 W / cm 2 and the temperature of the substrate holder is 393 K, the surface temperature of the metallization layer 1.2 μm thick based on an aluminum alloy and 1% silicon deposited on an oxidized silicon substrate 0.5 mm thick exceeds 425 K , which leads to a noticeable growth of "spikes" during processing time.
При уменьшении плотности ВЧ-мощности менее 0,45 Вт/см2 при плазмохимическом травлении (ПХТ) металлизации резко падает скорость травления алюминиевого сплава из-за уменьшения скорости травления покрывающего его окисла, удаляемого ионной бомбардировкой при достаточно высокой плотности ВЧ-мощности.When the density of the RF power decreases to less than 0.45 W / cm 2 during plasma chemical etching (PCT) of metallization, the etching rate of the aluminum alloy drops sharply due to the decrease in the etching rate of the oxide that covers it, removed by ion bombardment at a sufficiently high density of the RF power.
При уменьшении температуры подложкодержателя при ПХТ металлизации ниже 320 К его поверхность, а также поверхность подложки интенсивно загрязняются продуктами реакции травления, температура сублимации которых становится выше температуры подложкодержателя при оптимальном давлении процесса ПХТ 30-50 Па, в результате чего увеличивается дефектность подложки. При уменьшении температуры ниже 280 К при ПХТ контактных окон подложки при выходе из камеры покрываются конденсатом влаги из атмосферного воздуха, сорбирующей все примеси из окружающей среды, что приводит к загрязнению подложек и росту дефектов как на металлизации, так и на межуровневом диэлектрике. When the temperature of the substrate holder during PCT metallization is lower than 320 K, its surface and the surface of the substrate are intensively contaminated with etching reaction products, the sublimation temperature of which becomes higher than the temperature of the substrate holder at an optimal pressure of the PCT process of 30-50 Pa, resulting in an increase in substrate defectiveness. When the temperature decreases below 280 K during PCT of the contact windows of the substrates, when they exit the chamber, they are condensed with moisture from atmospheric air, which absorbs all impurities from the environment, which leads to contamination of the substrates and the growth of defects both on metallization and on an interlevel dielectric.
При уменьшении плотности ВЧ-мощности менее 0,1 Вт/см2 при ПХТ контактных окон резко уменьшается скорость травления межуровневого диэлектрика из-за уменьшения ионной бомбардировки его.When the density of the RF power is reduced to less than 0.1 W / cm 2 during contact window chemotherapy, the etching rate of the inter-level dielectric sharply decreases due to a decrease in its ion bombardment.
При температуре термообработки фоторезистивной маски на нижнем уровне металлизации менее 445 К и времени выдержки 20 мин маска не выдерживает воздействий процесса ПХТ, преждевременно разрушается, формируя металлизацию с многочисленными дефектами. When the heat treatment temperature of the photoresist mask at the lower metallization level is less than 445 K and the exposure time is 20 min, the mask does not withstand the effects of the PCT process, prematurely collapses, forming a metallization with numerous defects.
Температура 473 К и время выдержки при ней 30 мин достаточны для того, чтобы слой фоторезиста толщиной 1,2-1,4 мкм сохранял свои маскирующие свойства при формировании металлизации плазмохимическим травлением с плотностью ВЧ-мощности до 0,6 Вт/см2.A temperature of 473 K and a holding time of 30 min at it are sufficient for the photoresist layer 1.2-1.4 μm thick to retain its masking properties when metallization is formed by plasma-chemical etching with an RF power density of up to 0.6 W / cm 2 .
При времени выдержки менее 20 мин при температуре 473 К процессы полимеризации, происходящие в маске фоторезиста, не достигают необходимой степени полноты, достаточной для формирования маскирующих свойств при проведении процесса ПХТ с плотностью мощности до 0,6 Вт/см2.When the exposure time is less than 20 minutes at a temperature of 473 K, the polymerization processes occurring in the photoresist mask do not reach the necessary degree of completeness sufficient to form masking properties during the PCT process with a power density of up to 0.6 W / cm 2 .
Удаление фоторезиста в потоке кислорода, прошедшего через зону ВЧ-разряда и содержащего в своем составе активные частицы атомарного кислорода, озона и ионы кислорода, резко увеличивается при термолизе его полимерной основы, начинающемся при температуре 470 К. Повышение температуры поверхности подложки выше 698 К за счет радиационного воздействия плазмы ВЧ-разряда, теплового эффекта химических реакций на поверхности подложки, индукционных ВЧ-токов в подложке приводит к продолжению роста "шипов" в слое металлизации, возникших на стадии своего интенсивного роста в процессе создания межуровневого диэлектрика, который проводится при температуре 698-723 К в течение десятка минут при пиролизе газов из ряда силанов. The removal of the photoresist in the oxygen stream passing through the RF discharge zone and containing active particles of atomic oxygen, ozone, and oxygen ions in its composition sharply increases upon thermolysis of its polymer base, which begins at a temperature of 470 K. An increase in the surface temperature of the substrate above 698 K due to the radiative forcing of the RF discharge plasma, the thermal effect of chemical reactions on the substrate surface, the induction RF currents in the substrate leads to continued growth of spikes in the metallization layer, which arose at the stage of their intensive growth in the process of creating an interlevel dielectric, which is carried out at a temperature of 698–723 K for a dozen minutes during the pyrolysis of gases from a number of silanes.
Образованные на поверхности металлизации холмики роста ("шипы") размером от 0,5 до нескольких мкм и плотностью 106...107/см2 частично пронизывают первый, более толстый (порядка 0,5...0,8 мкм) слой межуровневого диэлектрика, и выходят на его поверхность. Обработка полученной поверхности подложки в хлоруглерод-и/или хлоркремнийсодержащей плазме с плотностью ВЧ-мощности 0,45. . .0,6 Вт/см2и температуре подложкодержателя 320...393 К позволяет удалить выступающие на поверхность "шипы" и протравить их на глубину вплоть до границы раздела металлизация - слой диэлектрика.The growth mounds formed on the metallization surface ("spikes") ranging in size from 0.5 to several microns and a density of 10 6 ... 10 7 / cm 2 partially penetrate the first, thicker (about 0.5 ... 0.8 microns) a layer of an interlevel dielectric, and go to its surface. Processing the obtained surface of the substrate in a chlorocarbon and / or chlorine-silicon plasma with an RF power density of 0.45. . .0.6 W / cm 2 and a substrate holder temperature of 320 ... 393 K allows you to remove the "spikes" protruding to the surface and etch them to a depth up to the metallization - dielectric layer interface.
Так же как и при травлении металлизации на основе алюминия в составе плазмообразующего газа необходимо присутствие хлоруглерод - и/или хлоркремнийсодержащих газов, дающих при диссоциации тяжелые частицы тип СCl3 +, CCl2 +, CCl+, или SiCl3 +, SiCl2 +, SiCl+, обеспечивающие разрушение окисного слоя на поверхности алюминия в процессе ионной бомбардировки и инициирующие таким образом травление алюминия или его сплава с кремнием.As in the case of aluminum-based metallization etching, a plasma-forming gas requires the presence of chlorocarbon - and / or silicon-chlorine-containing gases, which, upon dissociation, produce heavy particles such as СCl 3 + , CCl 2 +, CCl + , or SiCl 3 + , SiCl 2 + , SiCl + , providing the destruction of the oxide layer on the surface of aluminum during the ion bombardment and thus initiating the etching of aluminum or its alloy with silicon.
При плотности ВЧ-мощности менее 0,45 Вт/см2 скорость разрушения окисного слоя на поверхности алюминиевых "шипов" резко падает и их травление прекращается.When the density of the RF power is less than 0.45 W / cm 2, the rate of destruction of the oxide layer on the surface of the aluminum "spikes" drops sharply and their etching stops.
При плотности ВЧ-мощности более 0,6 Вт/см2, при подогреве подложки от подложкодержателя с температурой 320...393 К температура поверхности подложек достигает 698 К в процессе обработок, что вызывает нежелательное продолжение роста "шипов".When the RF power density is more than 0.6 W / cm 2 , when the substrate is heated from the substrate holder with a temperature of 320 ... 393 K, the surface temperature of the substrates reaches 698 K during processing, which causes an undesirable continued growth of the "spikes".
При температуре подложкодержателя менее 320 К его поверхность покрывается продуктами реакции травления - хлоридами алюминия, вызывая увеличение дефектности межуровневого диэлектрика. When the temperature of the substrate holder is less than 320 K, its surface is covered with etching reaction products - aluminum chlorides, causing an increase in the defectiveness of the interlevel dielectric.
Последующее нанесение второго, более тонкого (порядка 0,2...0,3 мкм), слоя межуровневого диэлектрика полностью закрывает образованные при предыдущем травлении каналы в первом слое на месте бывших "шипов". При этом высота "шипов", вырастающих в кратковременном (2-3 мин) процессе осаждения второго диэлектрика, не превышает общую толщину межуровневого диэлектрика, обеспечивая надежную изоляцию между двумя уровнями металлизации. The subsequent application of a second, thinner (of the order of 0.2 ... 0.3 μm) layer of an inter-level dielectric completely covers the channels formed during the previous etching in the first layer in place of the former "spikes". In this case, the height of the "spikes" growing in the short-term (2-3 min) deposition of the second dielectric does not exceed the total thickness of the inter-level dielectric, providing reliable insulation between two metallization levels.
Пример конкретного осуществления способа. An example of a specific implementation of the method.
На кремниевой подложке типа КДБ45 <100> выращивают термический окисел толщиной 60 нм, осаждают на него нитрид кремния толщиной 100 нм, плазмохимическим травлением удаляют нитрид с областей диэлектрической изоляции, формируют противоинверсионный слой легированием бором с энергией 100 кэВ и дозой 1,8 мккл/см2 и термическим окислением при давлении 106 Па создают изолирующий окисел толщиной 1,2 мкм. После удаления нитридной маски проводят промежуточное окисление до толщины окисла 30 нм, через него и фоторезистивную маску проводят легирование фосфором с энергией 100 кэВ и дозой 0,12 мккл/см2. После удаления фоторезистивной маски и создания другой маски проводят второе легирование фосфором с энергией 100 кэВ и дозой 0,16 мккл/см2. После удаления фоторезистивной маски и полученного окисла вновь окисляют подложку до толщины окисла 50 нм и через нее и новую фоторезистивную маску проводят легирование бором с энергией 75 кэВ и дозой 0,02 мккл/см2. После удаления фоторезистивной маски и полученного окисла формируют затворный окисел толщиной 40...45 нм и контактные окна к областям истока и стока. Наносят поликремний толщиной 0,5...0,6 мкм и легируют его фосфором при температуре 1173К до Rs=16 Ом/□ . Плазмохимическим травлением формируют разводку затворов и контактов к исток-стоковым областям МДП-структур. Формируют исток-стоковые области легированием мышьяком с энергией 100 кэВ и дозой 1500 мккл/см2 с последующей разгонкой при температуре 950оС.60 nm thick thermal oxide is grown on a KDB45 <100> type silicon substrate, 100 nm thick silicon nitride is deposited on it, nitride is removed from the dielectric isolation regions by plasma-chemical etching, an anti-inversion layer is formed by doping with boron with an energy of 100 keV and a dose of 1.8 μl / cm 2 and thermal oxidation at a pressure of 10 6 Pa create an insulating oxide with a thickness of 1.2 μm. After removal of the nitride mask, an intermediate oxidation is carried out to an oxide thickness of 30 nm, doping with phosphorus with an energy of 100 keV and a dose of 0.12 μl / cm 2 is carried out through it and a photoresist mask. After removing the photoresist mask and creating another mask, a second doping with phosphorus with an energy of 100 keV and a dose of 0.16 μl / cm 2 is carried out. After removing the photoresist mask and the obtained oxide, the substrate is again oxidized to an oxide thickness of 50 nm, and doping with boron with an energy of 75 keV and a dose of 0.02 μl / cm2 is carried out through it and a new photoresist mask. After removal of the photoresist mask and the resulting oxide, a gate oxide 40 ... 45 nm thick and contact windows to the source and drain areas are formed. Polysilicon is applied with a thickness of 0.5 ... 0.6 μm and doped with phosphorus at a temperature of 1173 K to Rs = 16 Ohm / □. Plasma-chemical etching form the wiring of the gates and contacts to the source-drain areas of the MIS structures. Stock-formed source region doped with arsenic with an energy of 100 keV and a dose of 1500 SCLC / cm 2, followed by distillation at a temperature of 950 ° C.
Наносят пиролизом на полученные структуры слой фосфоросиликатного стекла толщиной 0,9 мкм с содержанием фосфора 8%, оплавляют его при температуре 1273 К в течение 20 мин и плазмохимическим травлением формируют в нем контактные окна. Затем проводят в них диффузию фосфора до Rs=20...25 Ом/□, снимают фоторезистивную маску, проводят отмывку в воде и на установке "Магна - М" магнетронным напылением наносят слой сплава алюминия и 1% кремния толщиной 0,6...0,7 мкм на подложки со структурами при ИК-подогреве их до температуры 453-493 К.A layer of phosphorosilicate glass with a thickness of 0.9 μm and a phosphorus content of 8% is applied by pyrolysis to the resulting structures, melted at a temperature of 1273 K for 20 minutes, and contact windows are formed by plasma-chemical etching in it. Then phosphorus diffusion is carried out in them to R s = 20 ... 25 Ohm / □, a photoresist mask is removed, washing is carried out in water, and a layer of aluminum alloy and 1% silicon with a thickness of 0.6 is applied by magnetron sputtering. ..0.7 μm on substrates with structures upon infrared heating to a temperature of 453-493 K.
Затем формируют маску из фоторезиста ФЛ-МКО51 толщиной 1,2 мкм, проводят ее обработку в плазме смеси хладона-14 (СF4) и кислорода (20...40 об. %) с плотностью мощности 0,3 Вт/см2 и термообработку при температуре 445... 475 К в течение 20...40 мин в воздушной среде. Металлизацию формируют на установке плазмохимического травления "Плазма - НД - 125 ПМ" в смеси четыреххлористого углерода и азота (50 об.%) при температуре подложкодержателя 360 К и плотности ВЧ-мощности 0,5 Вт/см2. Непосредственно после травления на этой же установке удаляют фоторезистивную маску в потоке кислорода, активированного ВЧ-разрядом при давлении 200...400 Па, ВЧ-мощности 500 Вт, температуре поверхности подложки 660...673 К и расстоянии от ВЧ-разряда до подложки 25 см. После обработки подложек концентрированной (96%) азотной кислотой и отмывки в воде на них осаждают первый слой межуровневой изоляции в виде пиролитического фосфоросиликатного стекла с содержанием фосфора 4%, толщиной 0,7 мкм при температуре подложки 698-703 К.Then a mask is formed from a photoresist FL-MKO51 with a thickness of 1.2 μm, it is processed in a plasma of a mixture of HFC-14 (CF 4 ) and oxygen (20 ... 40 vol.%) With a power density of 0.3 W / cm 2 and heat treatment at a temperature of 445 ... 475 K for 20 ... 40 minutes in air. Metallization is formed on the Plasma-ND-125 PM plasma-chemical etching unit in a mixture of carbon tetrachloride and nitrogen (50 vol.%) At a substrate holder temperature of 360 K and an RF power density of 0.5 W / cm 2 . Immediately after etching, the photoresist mask is removed in the oxygen stream activated by an RF discharge at a pressure of 200 ... 400 Pa, an RF power of 500 W, a substrate surface temperature of 660 ... 673 K, and a distance from the RF discharge to the substrate 25 cm. After treating the substrates with concentrated (96%) nitric acid and washing in water, the first layer of inter-level insulation is deposited on them in the form of pyrolytic phosphorosilicate glass with a phosphorus content of 4%, 0.7 μm thick at a substrate temperature of 698-703 K.
После этого подложки подвергают на установке "Плазма-НД-125 ПМ" обработке в плазме смеси четыреххлористого углерода (ССl4) или четыреххлористого кремния (SiCl4) и 50 об.% азота с плотностью ВЧ-мощности 0,5 Вт/см2 и давлении 30 Па и температуре подложкодержателя 360 К в течение 170...250 с. Наносят на подложки второй слой межуровневой изоляции в виде пиролитического фосфоросиликатного стекла с содержанием фосфора 4%, толщиной 0,25...0,3 мкм при температуре подложки 698-703 К.After that, the substrates are subjected to a plasma mixture of carbon tetrachloride (CCl 4 ) or silicon tetrachloride (SiCl 4 ) and 50 vol.% Nitrogen with an RF power density of 0.5 W / cm 2 at a Plasma-ND-125 PM installation and plasma pressure of 30 Pa and substrate holder temperature of 360 K for 170 ... 250 s. A second layer of inter-level insulation is applied to the substrates in the form of pyrolytic phosphorosilicate glass with a phosphorus content of 4%, a thickness of 0.25 ... 0.3 μm at a substrate temperature of 698-703 K.
Через фоторезистивную маску, задубленную при температуре 390 К на установке "Плазма - НД - 125", проводят травление контактов в смеси хладона - 14 (СF4) и 20 об.% кислорода при температуре подложкодержателя 300...310 К и плотности ВЧ-мощности 0,5 Вт/см2.An etching of the contacts in a mixture of freon - 14 (CF4) and 20 vol.% Oxygen at a substrate holder temperature of 300 ... 310 K and RF power density is carried out through a photoresist mask dubbed at a temperature of 390 K at the Plasma-ND-125 installation. 0.5 W / cm 2 .
Фоторезистивную маску удаляют во втором модуле установки "Плазма НД-125 ПМ" при вышеуказанных условиях. The photoresist mask is removed in the second module of the Plasma ND-125 PM installation under the above conditions.
После обработки подложек в концентрированной азотной кислоте и отмывки на них на установке "Магна - М" наносят слой сплава алюминия и кремния (1%) толщиной 1,2 мкм. Затем формируют маску из фоторезиста ФП-МКО51 толщиной 1,4 мкм, проводят ее обработку в плазме смеси хладона-14 и кислорода (20... 40 об.%) с плотностью мощности 0,3 Вт/см2 и термообработку при температуре 445...475 К в течение 20...40 мин в воздушной среде.After processing the substrates in concentrated nitric acid and washing them on a Magna-M installation, a layer of an alloy of aluminum and silicon (1%) with a thickness of 1.2 μm is applied. Then a mask is formed from a photoresist FP-MKO51 with a thickness of 1.4 μm, it is processed in a plasma of a mixture of HFC-14 and oxygen (20 ... 40 vol.%) With a power density of 0.3 W / cm 2 and heat treatment at a temperature of 445 ... 475 K for 20 ... 40 minutes in air.
Металлизацию формируют на установке плазмохимического травления "Плазма - НД-125 ПМ" в смеси четыреххлористого углерода и азота (50 об.%) при температуре подложкодержателя 360 К и плотности ВЧ-мощности 0,5 Вт/см2.Metallization is formed on the Plasma - ND-125 PM plasma-chemical etching unit in a mixture of carbon tetrachloride and nitrogen (50 vol.%) At a substrate holder temperature of 360 K and an RF power density of 0.5 W / cm 2 .
Непосредственно после травления на этой же установке во втором модуле удаляют фоторезистивную маску в потоке кислорода, активированного ВЧ-разрядом при давлении 200...400 Па, ВЧ-мощности 500 Вт и температуре поверхности подложки 660-673 К и расстоянии от ВЧ-разряда до подложки 25 см. После обработки подложек концентрированной азотной кислотой и отмывки проводят вжигание алюминия при температуре 748 К в течение 25 мин в водяном паре. На полученные структуры БИС наносят слой пассивации толщиной 0,9 мкм и формируют контактные площадки. Immediately after etching, the photoresist mask is removed in the second module in an oxygen stream activated by an RF discharge at a pressure of 200 ... 400 Pa, an RF power of 500 W and a substrate surface temperature of 660-673 K and a distance from the RF discharge to substrates 25 cm. After processing the substrates with concentrated nitric acid and washing, aluminum is burned at a temperature of 748 K for 25 min in water vapor. A passivation layer 0.9 μm thick is applied to the obtained LSI structures and contact pads are formed.
Предлагаемый способ позволяет устранить замыкания между двумя уровнями металлизации за счет устранения холмиков роста и ликвидации дефектов в межуровневом диэлектрике. The proposed method allows to eliminate short circuits between two levels of metallization by eliminating growth mounds and eliminating defects in an inter-level dielectric.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5022269 RU2022407C1 (en) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | Manufacturing process for double-level metallized large-scale integrated circuits |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5022269 RU2022407C1 (en) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | Manufacturing process for double-level metallized large-scale integrated circuits |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2022407C1 true RU2022407C1 (en) | 1994-10-30 |
Family
ID=21594457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5022269 RU2022407C1 (en) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | Manufacturing process for double-level metallized large-scale integrated circuits |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2022407C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723982C1 (en) * | 2019-08-06 | 2020-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Semiconductor device manufacturing method |
-
1991
- 1991-07-08 RU SU5022269 patent/RU2022407C1/en active
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 1. Заявка Японии N 61-245540, кл. H 01L 21/316, 21/88, 1986. * |
| 2. Заявка Японии N 63-44293, кл. H 01L 21/316, 1988. * |
| 3. Заявка Японии N 64-27242, кл. H 01L 21/88, H 01L 21/301, 1989. * |
| 4. Авторское свидетельство СССР N 1665836, кл. H 01L 21/265, 1989. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723982C1 (en) * | 2019-08-06 | 2020-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Semiconductor device manufacturing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6204201B1 (en) | Method of processing films prior to chemical vapor deposition using electron beam processing | |
| KR0143873B1 (en) | Fabrication insulation film and semiconductor device | |
| US5175126A (en) | Process of making titanium nitride barrier layer | |
| EP0072216A2 (en) | The production of semiconductor devices by methods involving annealing | |
| KR20010080483A (en) | Removing oxides or other reducible contaminants from a substrate by plasma treatment | |
| JPH04100233A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JP3067003B2 (en) | Semiconductor device | |
| KR100339677B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device | |
| EP1028457B1 (en) | Method of plasma processing | |
| JP2721942B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| US5447613A (en) | Preventing of via poisoning by glow discharge induced desorption | |
| US5780121A (en) | Method for preparing a fluoro-containing polyimide film | |
| EP1081756A2 (en) | A method for producing silicon nitride series film | |
| JPS61140175A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JP3282769B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| RU2022407C1 (en) | Manufacturing process for double-level metallized large-scale integrated circuits | |
| US6544901B1 (en) | Plasma thin-film deposition method | |
| US7037832B1 (en) | Method of forming a conductive pattern by removing a compound with heat in a substantially inert atmosphere | |
| KR100272019B1 (en) | Semiconductor device and the manufacturing method having semiconductor body on which tixw1-x barrier layer | |
| JP3320701B2 (en) | Manufacturing method of wiring protective film | |
| Teraoka et al. | Thermal desorption spectroscopic analysis for residual chlorine on Al–Si–Cu after Cl2 electron cyclotron resonance plasma etching | |
| JPH06120355A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| RU1519452C (en) | Process of manufacture of mis large-scale integrated circuits | |
| JP3564505B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH06302591A (en) | Fabrication of insulation film and semiconductor device |