RU2165114C1 - Method for multilayer metallization of integrated circuits - Google Patents

Method for multilayer metallization of integrated circuits Download PDF

Info

Publication number
RU2165114C1
RU2165114C1 RU2000103195/28A RU2000103195A RU2165114C1 RU 2165114 C1 RU2165114 C1 RU 2165114C1 RU 2000103195/28 A RU2000103195/28 A RU 2000103195/28A RU 2000103195 A RU2000103195 A RU 2000103195A RU 2165114 C1 RU2165114 C1 RU 2165114C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
interlayer
formation
integrated circuits
source plate
spatial modulation
Prior art date
Application number
RU2000103195/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.А. Гурович
В.Б. Бетелин
Е.П. Велихов
Д.И. Долгий
А.В. Калинин
В.Ю. Киреев
Е.А. Кулешова
Original Assignee
Научно-исследовательский институт системных исследований РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт системных исследований РАН filed Critical Научно-исследовательский институт системных исследований РАН
Priority to RU2000103195/28A priority Critical patent/RU2165114C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2165114C1 publication Critical patent/RU2165114C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

FIELD: manufacture of integrated circuits and miscellaneous nanostructures. SUBSTANCE: method involves deposition of conducting pattern of interconnections for each level on source plate with active regions, deposition of interlayer insulating coatings, and formation of interlayer connections; all interlayer connections are made in the form of vertical conductors of different length evaporated before applying interlayer insulating coatings onto source plate prior to shaping conducting pattern of first and next metal layers; in the process all metal ion currents conveyed to source plate are subjected to spatial modulation by means of templates. EFFECT: facilitated procedure. 8 dwg

Description

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в технологии изготовления интегральных микросхем и наноструктур различного назначения. The invention relates to microelectronics and can be used in the manufacture of integrated circuits and nanostructures for various purposes.

Известен способ металлизации многослойных интегральных микросхем, включающий формирование в кремниевой пластине с активными областями межслойных диэлектрических покрытий и выполнение сквозь них межслойных проводящих соединений (см. описание к патенту США N 5607880, H 01 L 21/44, НКИ 437/195, 1997 [1] ). Недостатком известного способа является сложность его осуществления, заключающаяся в том, что при его осуществлении используются приемы фотолитографии, приводящие к необходимости нанесения слоев фоторезиста, вскрытие окон избирательным травлением для формирования масок, удаление слоев фоторезиста после завершения изготовления слоя, а при изготовлении многослойных схем указанные операции повторяют многократно. A known method of metallization of multilayer integrated circuits, including the formation in a silicon wafer with active regions of interlayer dielectric coatings and making through them interlayer conductive compounds (see the description of US patent N 5607880, H 01 L 21/44, NKI 437/195, 1997 [1 ]). The disadvantage of this method is the complexity of its implementation, which consists in the fact that its implementation uses photolithography techniques, which lead to the necessity of applying layers of photoresist, opening windows with selective etching to form masks, removing layers of photoresist after completion of the layer, and in the manufacture of multilayer circuits, these operations repeat many times.

Известен способ формирования многослойной металлизации микросхем без использования операций метода фотолитографии (см. описание к патенту США N 5569624, H 01 L 21/28, НКИ 437/200, 1996 [2]). Известный способ предусматривает изготовление полупроводниковых вентилей, легирование которых осуществляется путем перенесения легирующих примесей из вышележащего специально подготовленного слоя в нижележащий, подвергаемый легированию, под воздействием излучения эксимерного лазера. Недостатком известного способа является ограниченность его применения, поскольку он применим только для изготовления вентилей и не обеспечивает формирование многослойных проводящих соединений. A known method of forming a multilayer metallization of microcircuits without using the operations of the photolithography method (see the description of US patent N 5569624, H 01 L 21/28, NCI 437/200, 1996 [2]). The known method involves the manufacture of semiconductor valves, the alloying of which is carried out by transferring the alloying impurities from the overlying specially prepared layer to the underlying, being doped, under the influence of radiation from an excimer laser. The disadvantage of this method is the limited application, since it is applicable only for the manufacture of valves and does not provide the formation of multilayer conductive compounds.

Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности и достигаемому результату является известный способ изготовления интегральных микросхем, который обеспечивает формирование в них межуровневых (межслойных) соединений (см. описание к патенту РФ N 1547611, H 01 L 21/28, 1996 [3]). Известный способ предусматривает, что после формирования омических и выпрямляющих контактов к созданным активным областям формируют рисунок межсоединений по первому уровню, затем наносят межслойный диэлектрик, в нем вскрывают окна и выполняют межслойное соединение, а затем формируют следующий слой. При этом при формировании межслойных соединений используют технологию фотолитографии. The closest to the claimed in its technical essence and the achieved result is a known method of manufacturing integrated circuits, which ensures the formation of inter-level (interlayer) compounds in them (see the description of the patent of the Russian Federation N 1547611, H 01 L 21/28, 1996 [3]) . The known method provides that after the formation of ohmic and rectifying contacts to the created active areas, an interconnect pattern is formed at the first level, then an interlayer dielectric is applied, windows are opened in it and an interlayer connection is made, and then the next layer is formed. In this case, photolithography technology is used to form interlayer compounds.

Недостатком известного способа является сложность его реализации, обусловленная использованием фотолитографических процессов и последовательным выполнением межслойных соединений, в результате чего обрабатываемую пластину неоднократно извлекают из вакуумной системы для удаления фоторезиста и возвращают в нее для осуществления последующих операций. The disadvantage of this method is the complexity of its implementation, due to the use of photolithographic processes and the sequential implementation of interlayer connections, as a result of which the processed plate is repeatedly removed from the vacuum system to remove the photoresist and returned to it for subsequent operations.

Заявляемый в качестве изобретения способ формирования многоуровневой металлизации направлен на упрощение технологического процесса. The inventive method of forming multi-level metallization is aimed at simplifying the process.

Указанный результат достигается тем, что способ формирования многоуровневой металлизации интегральных схем включает формирование в исходной пластине с активными областями проводящего рисунка межсоединений по каждому уровню, нанесение межслойных диэлектрических покрытий и формирование межслойных соединений, при этом все межслойные соединения формируют до нанесения межслойных диэлектрических покрытий и выполняют их в виде вертикальных проводов различной высоты, напыляемых на исходную пластину перед формированием проводящего рисунка первого и последующих слоев металлизации, при этом все потоки ионов металлов, направляемых к исходной пластине, подвергают пространственной модуляции с помощью шаблонов. This result is achieved by the fact that the method of forming multilevel metallization of integrated circuits involves forming interconnects at each level in the initial plate with active regions of the conductive pattern, applying interlayer dielectric coatings and forming interlayer compounds, while all interlayer compounds are formed before applying interlayer dielectric coatings and perform them in the form of vertical wires of various heights sprayed onto the original plate before the formation of conductive rice the first and subsequent layers of metallization, while all flows of metal ions directed to the original plate are subjected to spatial modulation using templates.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:
- выполнение всех межслойных соединений до нанесения межслойных диэлектрических покрытий;
- выполнение межслойных соединений в виде вертикальных проводов различной высоты, напыляемых на кремниевую пластину;
- пространственная модуляция потоков ионов металла, направляемых на обрабатываемую кремниевую пластину;
- использование шаблонов для пространственной модуляции.
Distinctive features of the proposed method are:
- the implementation of all interlayer compounds prior to the application of interlayer dielectric coatings;
- the implementation of interlayer connections in the form of vertical wires of various heights, sprayed onto a silicon wafer;
- spatial modulation of the flow of metal ions directed to the processed silicon wafer;
- use of patterns for spatial modulation.

Выполнение всех межслойных соединений до нанесения межслойных диэлектрических покрытий упрощает технологию формирования многоуровневой металлизации, так как отпадает необходимость во вскрытии соответствующих окон в межслойных диэлектрических покрытиях и формирования в них проводящих структур, поскольку в предлагаемом способе вертикальные элементы проводящей структуры, выполненные в виде вертикальных проводов-столбиков, будут пронизывать заданное количество слоев микросхемы и межслойные покрытия будут "нанизываться" на них по мере их нанесения. The implementation of all interlayer connections prior to the application of interlayer dielectric coatings simplifies the technology of forming multilevel metallization, since there is no need to open the corresponding windows in the interlayer dielectric coatings and form conductive structures in them, since in the proposed method the vertical elements of the conductive structure made in the form of vertical wires-columns will penetrate a given number of layers of the microcircuit and interlayer coatings will be "strung" on them by re their application.

Использование пространственной модуляции потоков ионов металлов, направляемых на обрабатываемую пластину, позволяет существенно упростить процесс формирования слоев металлизации, так как отпадает необходимость в использовании процесса фотолитографии и связанных с ним операций. Формирование проводящей структуры может обеспечиваться путем пространственной модуляции потока ионов металла, используемого при напылении металлических слоев. И только поток ионов диэлектрика не нуждается в модуляции, поскольку при напылении им должна покрываться вся поверхность обрабатываемой пластины. The use of spatial modulation of the flow of metal ions directed to the plate being processed allows to significantly simplify the process of forming metallization layers, since there is no need to use the photolithography process and related operations. The formation of the conductive structure can be achieved by spatial modulation of the flow of metal ions used in the deposition of metal layers. And only the flux of dielectric ions does not need modulation, since when spraying it should cover the entire surface of the processed plate.

Поскольку использование пространственной модуляции позволяет отказаться от процессов фотолитографии и осуществлять все стадии технологического цикла многослойной металлизации в вакуумной системе, то это также упрощает реализацию заявленного способа. В вакуумную систему, оснащенную соответствующими источниками для напыления металлов и диэлектриков, помещают исходную пластину со сформированными активными областями и после проведения всех операций вынимают готовую микросхему, не прибегая к разгерметизации системы в процессе изготовления, как это имеет место в прототипе. Since the use of spatial modulation allows you to abandon the processes of photolithography and to carry out all stages of the technological cycle of multilayer metallization in a vacuum system, this also simplifies the implementation of the claimed method. An initial plate with formed active regions is placed in a vacuum system equipped with appropriate sources for spraying metals and dielectrics and, after all operations are completed, the finished microcircuit is removed without resorting to depressurization of the system during the manufacturing process, as is the case in the prototype.

Наиболее простым средством пространственной модуляции является шаблон, помещаемый на пути потока частиц, атомов или ионов. Поэтому использование шаблонов упрощает способ. The simplest means of spatial modulation is a template placed in the path of the flow of particles, atoms or ions. Therefore, the use of templates simplifies the method.

Сущность заявляемого изобретения поясняется примером его реализации и чертежами. На фиг. 1-8 схематично представлен поперечный разрез изготавливаемой микросхемы на различных стадиях осуществления способа. The essence of the claimed invention is illustrated by an example of its implementation and drawings. In FIG. 1-8 schematically shows a cross section of the manufactured microcircuit at various stages of the method.

Пример 1. В общем случае способ реализуется следующим образом (на примере трехслойной схемы). Example 1. In the General case, the method is implemented as follows (for example, a three-layer scheme).

Исходную пластину монокристаллического кремния 1 со сформированными активными областями 2 размещают внутри вакуумной установки, включающей ионно-проецирующее устройство и снабженной необходимыми средствами для напыления металлических и диэлектрических слоев, которые могут быть выбраны из числа известных (см. , например, У. Тилл, Дж. Лаксон. Интегральные схемы. М., "Мир", 1985 [4]). Затем на поверхности кремниевой пластины в соответствии с топологией изготавливаемой микросхемы последовательно формируют вертикальные провода 3 разной высоты путем пространственной модуляции пучка ионов металла при прохождении его через шаблоны, что позволяет исключить использование масок из резиста (фиг. 1). Применение различных шаблонов при вакуумном напылении вертикальных проводов обеспечивает соответствующее их расположение на микросхеме и различную их высоту. The initial plate of single-crystal silicon 1 with the formed active regions 2 is placed inside a vacuum installation, including an ion-projecting device and equipped with the necessary means for spraying metal and dielectric layers, which can be selected from among the known (see, for example, W. Till, J. Laxon, Integrated Circuits. M., Mir, 1985 [4]). Then, on the surface of the silicon wafer, in accordance with the topology of the manufactured microcircuit, vertical wires 3 of different heights are sequentially formed by spatial modulation of the metal ion beam as it passes through the patterns, which eliminates the use of masks from the resist (Fig. 1). The use of various patterns in the vacuum deposition of vertical wires ensures their corresponding location on the chip and their various heights.

После формирования вертикальных проводов 3 разной высоты пластина покрывается первым слоем межслоевого диэлектрика 4 (фиг. 2). При этом на поверхности вертикальных проводов образуются "шапки" из диэлектрика толщиной, равной толщине первого слоя диэлектрика. На последующих стадиях процесса толщина "шапок" из диэлектрика растет пропорционально количеству слоев диэлектрика и он интегрируется в общий слой переменной толщины. After the formation of vertical wires 3 of different heights, the plate is covered with the first layer of the interlayer dielectric 4 (Fig. 2). In this case, “caps” of a dielectric with a thickness equal to the thickness of the first dielectric layer are formed on the surface of the vertical wires. At subsequent stages of the process, the thickness of the “caps” of the dielectric increases in proportion to the number of layers of the dielectric and it is integrated into the common layer of variable thickness.

На следующем этапе (фиг. 3) через шаблон формируют горизонтальные провода первого уровня 5. Аналогичные операции формирования горизонтальных проводов второго 6 и третьего слоя 7 осуществляют через шаблоны в соответствии с топологией изготавливаемой микросхемы. Данные операции представлены на фиг. 5 и 7. At the next stage (Fig. 3), horizontal wires of the first level 5 are formed through a template. Similar operations of forming horizontal wires of the second 6 and third layer 7 are carried out through templates in accordance with the topology of the manufactured microcircuit. These operations are shown in FIG. 5 and 7.

После формирования горизонтальных проводов в каждом из слоев металлизации вся пластина покрывается слоем диэлектрика 4 (фиг. 4, 6, 8). Процесс изготовления микросхемы в вакуумной установке заканчивается нанесением слоя диэлектрика, покрывающего всю разводку, как это показано на фиг. 8. After the formation of horizontal wires in each of the metallization layers, the entire plate is covered with a dielectric layer 4 (Fig. 4, 6, 8). The manufacturing process of the microcircuit in a vacuum installation ends with the application of a dielectric layer covering the entire wiring, as shown in FIG. 8.

По изложенному выше алгоритму могут формироваться микросхемы с любым количеством слоев. According to the above algorithm, microcircuits with any number of layers can be formed.

Для осуществления операций, составляющих способ, могут использоваться известные устройства и материалы - металлы для формирования проводящих структур (алюминий, медь и т.д.), диэлектрики для формирования межслойных покрытий и т.д. To carry out the operations constituting the method, known devices and materials can be used - metals for the formation of conductive structures (aluminum, copper, etc.), dielectrics for the formation of interlayer coatings, etc.

Claims (1)

Способ формирования многоуровневой металлизации интегральных схем, включающий формирование в исходной пластине с активными областями проводящего рисунка межсоединений по каждому уровню, нанесение межслойных диэлектрических покрытий и формирование межслойных соединений, отличающийся тем, что все межслойные соединения формируют до нанесения межслойных диэлектрических покрытий и выполняют их в виде вертикальных проводов различной высоты, напыляемых на исходную пластину перед формированием проводящего рисунка первого и последующих слоев металлизации, при этом все потоки ионов металлов, направляемые к исходной пластине, подвергают пространственной модуляции с помощью шаблонов. The method of forming multilevel metallization of integrated circuits, including the formation in the initial plate with active regions of the conductive pattern of interconnects at each level, the deposition of interlayer dielectric coatings and the formation of interlayer compounds, characterized in that all interlayer compounds are formed before applying interlayer dielectric coatings and are made in the form of vertical wires of various heights sprayed onto the source plate before forming a conductive pattern of the first and subsequent metallization layers, while all flows of metal ions directed to the original plate are subjected to spatial modulation using patterns.
RU2000103195/28A 2000-02-11 2000-02-11 Method for multilayer metallization of integrated circuits RU2165114C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000103195/28A RU2165114C1 (en) 2000-02-11 2000-02-11 Method for multilayer metallization of integrated circuits

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000103195/28A RU2165114C1 (en) 2000-02-11 2000-02-11 Method for multilayer metallization of integrated circuits

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2165114C1 true RU2165114C1 (en) 2001-04-10

Family

ID=20230429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000103195/28A RU2165114C1 (en) 2000-02-11 2000-02-11 Method for multilayer metallization of integrated circuits

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2165114C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2486632C2 (en) * 2011-07-20 2013-06-27 Открытое акционерное общество "НИИ молекулярной электроники и завод "Микрон" Method for manufacturing of improved multilevel copper metallisation using dielectrics with ultra low dielectric constant (ultra low-k)
RU2548523C1 (en) * 2013-12-17 2015-04-20 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт молекулярной электроники (АО "НИИМЭ") Method for manufacturing of multilevel copper metallisation with ultralow value of dielectric constant for intralayer insulation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2486632C2 (en) * 2011-07-20 2013-06-27 Открытое акционерное общество "НИИ молекулярной электроники и завод "Микрон" Method for manufacturing of improved multilevel copper metallisation using dielectrics with ultra low dielectric constant (ultra low-k)
RU2548523C1 (en) * 2013-12-17 2015-04-20 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт молекулярной электроники (АО "НИИМЭ") Method for manufacturing of multilevel copper metallisation with ultralow value of dielectric constant for intralayer insulation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4721689A (en) Method for simultaneously forming an interconnection level and via studs
US5512514A (en) Self-aligned via and contact interconnect manufacturing method
EP0023294A2 (en) Method for repairing integrated circuits
US5055426A (en) Method for forming a multilevel interconnect structure on a semiconductor wafer
US4978419A (en) Process for defining vias through silicon nitride and polyamide
JP2951215B2 (en) Method of manufacturing fine pattern electronic interconnect structure by phase mask laser
JPH04313232A (en) Integrated circuit structure having high-density multilayered interconnection pattern and manufacture thereof
EP0455032A2 (en) Process for forming multi-level coplanar conductor/insulator films employing photosensitive polyimide polymer compositions
DE10244570A1 (en) Filling a damascene structure involves coating damascene structure by liner providing poor step coverage, depositing tungsten by chemical vapor deposition, and performing metal isolation process
JPH0719780B2 (en) Method for forming conductive studs and conductors
KR100614782B1 (en) A process for manufacturing an integrated circuit including a dual- damascene structure and an integrated circuit
RU2165114C1 (en) Method for multilayer metallization of integrated circuits
GB2356974A (en) Process for manufacturing a dual damascene structure for an integrated circuit using an etch stop layer
US6511916B1 (en) Method for removing the photoresist layer in the damascene process
US6706611B2 (en) Method for patterning a dual damascene with retrograde implantation
KR100364807B1 (en) Method for forming metal line using the dual damascene process
KR100204009B1 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100575873B1 (en) method for fabricating semiconductor device
KR100701388B1 (en) Method for post treating a metal line of semiconductor device
KR100365745B1 (en) Method for forming contact hole in semiconductor device
KR100470125B1 (en) Method for fabricating multi-level damascene pattern
KR100539576B1 (en) Method of manufacturing multilevel metal interconnetion
KR0135142B1 (en) Forming method of metal wiring on semiconductor devcie
KR100249827B1 (en) Method for making a multi-metal interconnection with pillar formation
KR100235961B1 (en) Mask for metal interconnector and method of forming metal interconnector in semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL: 11-2003

PD4A Correction of name of patent owner