RU2263370C2 - Method for manufacturing programmable members - Google Patents
Method for manufacturing programmable members Download PDFInfo
- Publication number
- RU2263370C2 RU2263370C2 RU2003110979/28A RU2003110979A RU2263370C2 RU 2263370 C2 RU2263370 C2 RU 2263370C2 RU 2003110979/28 A RU2003110979/28 A RU 2003110979/28A RU 2003110979 A RU2003110979 A RU 2003110979A RU 2263370 C2 RU2263370 C2 RU 2263370C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- formation
- local
- aluminum
- photoresist
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к интегральной микроэлектронике и может быть использовано в полупроводниковых интегральных схемах (ИС) типа программируемых логических матриц, электрически программируемых постоянных запоминающих устройств и других ИС с программируемыми элементами.The invention relates to integrated microelectronics and can be used in semiconductor integrated circuits (ICs) such as programmable logic arrays, electrically programmable read-only memory devices and other ICs with programmable elements.
Известен способ изготовления программируемого элемента (патент США N5989943, МКИ Н 01 L 21/28, НКИ 438/131 от 23.11.99 г.), содержащий следующую последовательность операций: создание на изолирующей подложке первого проводника, создание изолирующего слоя, покрывающего первый проводник, создание окна в диэлектрическом слое, нанесение слоя аморфного кремния, формирование локальной области слоя аморфного кремния, перекрывающей окно и находящейся в контакте с первым проводником, создание второго проводника, находящегося в контакте с локальной областью слоя аморфного кремния.A known method of manufacturing a programmable element (US patent N5989943, MKI N 01 L 21/28, NKI 438/131 from 11/23/99), containing the following sequence of operations: creating a first conductor on an insulating substrate, creating an insulating layer covering the first conductor, creating a window in the dielectric layer, applying an amorphous silicon layer, forming a local region of the amorphous silicon layer that overlaps the window and is in contact with the first conductor, creating a second conductor in contact with the local region of the layer amorphous silicon.
Недостатком данного способа является невоспроизводимость электрических характеристик элемента из-за локальных микронеоднородностей свойств слоя аморфного кремния в области рельефа поверхности, образованного краем окна в диэлектрическом слое. Другим недостатком является низкая надежность программируемого элемента из-за взаимодействия материала проводников с аморфным кремнием при проведении термических операций вплоть до его проплавления при изготовлении проводников из алюминия.The disadvantage of this method is the irreproducibility of the electrical characteristics of the element due to local microinhomogeneities of the properties of the amorphous silicon layer in the region of the surface relief formed by the edge of the window in the dielectric layer. Another disadvantage is the low reliability of the programmable element due to the interaction of the material of the conductors with amorphous silicon during thermal operations up to its melting in the manufacture of conductors from aluminum.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ изготовления программируемых элементов (патент США №6001693, МКИ Н 01 L 21/82, НКИ 438/281 от 14.12.99 г.), включающий формирование на подложке с элементами ИС, покрытыми диэлектрическим слоем, с контактными окнами нижних электродов методом нанесения и локального травления первого проводящего слоя из материала на основе алюминия, нанесение изолирующего слоя, формирование в изолирующем слое окон к нижним электродам, нанесение первого барьерного слоя, нанесение слоя фоторезиста из жидкой фазы, плазменное травление фоторезиста до его удаления со всей поверхности, исключая поверхность первого барьерного слоя в углублениях, образованных окнами в изолирующем слое, где фоторезист имеет повышенную толщину, локальное стравливание первого барьерного слоя с поверхности, не покрытой фоторезистом, удаление фоторезиста, нанесение слоя материала программируемых элементов, например слоя аморфного кремния, нанесение второго барьерного слоя, формирование маски фоторезиста, перекрывающей окна в изолирующем слое, локальное травление второго барьерного слоя и слоя материала программируемых элементов, удаление маски, формирование верхних электродов, контактирующих со вторым барьерным слоем, методом нанесения и локального травления второго проводящего слоя из материала на основе алюминия.The closest technical solution adopted for the prototype is a method of manufacturing programmable elements (US patent No. 6001693, MKI N 01 L 21/82, NCI 438/281 from 12/14/99), including the formation on a substrate with IP elements coated with dielectric a layer with contact windows of the lower electrodes by applying and local etching the first conductive layer of aluminum-based material, applying an insulating layer, forming windows to the lower electrodes in the insulating layer, applying the first barrier layer, applying a photoresist layer from the liquid phase, plasma etching of the photoresist before it is removed from the entire surface, excluding the surface of the first barrier layer in the recesses formed by windows in the insulating layer, where the photoresist has an increased thickness, local etching of the first barrier layer from the surface not coated with the photoresist, removing the photoresist, applying a material layer of programmable elements, for example, an amorphous silicon layer, applying a second barrier layer, forming a photoresist mask that overlaps the windows in the insulating layer, locally etching the second layer and the barrier layer material of programmable elements, removing the mask, forming upper electrodes in contact with the second barrier layer, the method of application and the local etching of the second conductive layer of material based on aluminum.
Способ имеет варианты изготовления, в которых имеются операции формирования сглаживающих элементов - спейсеров из диэлектрического материала по контуру рельефа структуры методом нанесения и плазмохимического травления диэлектрика на этапе до и после осаждения слоя материала программируемых элементов. В качестве барьерных слоев может использоваться нитрид титана, вольфрам или сплавы тугоплавких металлов. Слой материала программируемых элементов кроме слоя аморфного кремния может включать диэлектрические подслои, например из нитрида кремния. При формировании программируемых элементов в составе полупроводниковых интегральных микросхем нижний и верхний электроды являются частью проводников верхнего и нижнего уровней.The method has manufacturing options in which there are operations of forming smoothing elements - spacers from dielectric material along the contour of the structure relief by the method of applying and plasma-chemical etching of the dielectric at the stage before and after deposition of the material layer of programmable elements. As the barrier layers can be used titanium nitride, tungsten or alloys of refractory metals. The material layer of programmable elements, in addition to the layer of amorphous silicon, may include dielectric sublayers, for example, silicon nitride. When forming programmable elements in semiconductor integrated circuits, the lower and upper electrodes are part of the conductors of the upper and lower levels.
Недостатком способа является невоспроизводимость электрофизических параметров программируемых элементов, в частности напряжения пробоя, из-за наличия локальных микронеоднородностей свойств слоя материала программируемых элементов по контуру рельефа, образованного краем окна в изолирующем слое, а так же краем области первого барьерного слоя. Микронеоднородность свойств проявляется, в частности, в виде концентрации механических напряжений на рельефе, переменной толщины слоя по контуру рельефа, локального повышения напряженности электрического поля при подаче потенциалов. Дополнительным фактором нестабильности является невоспроизводимость величины и формы рельефа. Другим недостатком является низкая надежность элемента вследствие невоспроизводимости барьерных свойств первого и второго барьерных слоев формируемых на ступенчатом профиле поверхности программируемых элементов. Это так же снижает выход годных изделий.The disadvantage of this method is the irreproducibility of the electrophysical parameters of the programmable elements, in particular the breakdown voltage, due to the presence of local microinhomogeneities of the properties of the material layer of the programmable elements along the relief contour formed by the edge of the window in the insulating layer, as well as the edge of the region of the first barrier layer. Microinhomogeneity of properties is manifested, in particular, in the form of a concentration of mechanical stresses on the relief, a variable layer thickness along the contour of the relief, and a local increase in the electric field strength when potentials are applied. An additional factor of instability is the irreproducibility of the size and shape of the relief. Another disadvantage is the low reliability of the element due to the irreproducibility of the barrier properties of the first and second barrier layers formed on the stepped surface profile of the programmable elements. It also reduces yield.
Способ изготовления программируемых элементов по прототипу поясняется чертежами, представленными на Фиг.1-1 - 1-9.A method of manufacturing programmable elements according to the prototype is illustrated by the drawings shown in Fig.1-1 - 1-9.
На Фиг.1-1 представлен схематический разрез структуры после формирования на подложке 1, покрытой диэлектрическим слоем 2, нижнего электрода 3 путем нанесения первого слоя на основе алюминия и его локального травления.Figure 1-1 shows a schematic section of the structure after forming on the
На Фиг.1-2 представлен схематический разрез структуры после нанесения изолирующего слоя 4 и формирования в нем окна 5 к нижнему электроду методом локального травления.Figure 1-2 presents a schematic section of the structure after applying the
На Фиг.1-3 представлен схематический разрез структуры после нанесения первого барьерного слоя 6.Figure 1-3 presents a schematic section of the structure after applying the first barrier layer 6.
На Фиг.1-4 представлен схематический разрез структуры после нанесения слоя фоторезиста 7.Figure 1-4 shows a schematic section of a structure after applying a layer of
На Фиг.1-5 представлен схематический разрез структуры после плазменного травления фоторезиста до его удаления со всей поверхности, исключая область 8 на поверхности первого барьерного слоя в углублении, образованном окном в изолирующем слое.Figure 1-5 shows a schematic section of the structure after plasma etching of the photoresist before it is removed from the entire surface, excluding
На Фиг.1-6 представлен схематический разрез структуры после локального стравливания первого барьерного слоя с поверхности, не покрытой фоторезистом, и удаления фоторезиста.Figure 1-6 shows a schematic section of a structure after local etching of the first barrier layer from a surface not coated with a photoresist and removal of the photoresist.
На Фиг.1-7 представлен схематический разрез структуры после нанесения слоя материала программируемых элементов 10, например слоя аморфного кремния и второго барьерного слоя 11.Figure 1-7 shows a schematic section of a structure after applying a material layer of
На Фиг.1-8 представлен схематический разрез структуры после формирования маски фоторезиста, перекрывающей область над окном в изолирующем слое, локального травления второго барьерного слоя и слоя материала программируемых элементов и удаления маски фоторезиста, в результате чего формируются локальные области травимых слоев 12.Figure 1-8 shows a schematic section of the structure after the formation of the photoresist mask, overlapping the region above the window in the insulating layer, local etching of the second barrier layer and the material layer of the programmed elements and removing the photoresist mask, resulting in the formation of local regions of the
На Фиг.1-9 представлен схематический разрез структуры после формирования верхнего электрода 13 путем нанесения второго слоя на основе алюминия и его локального травления.Figure 1-9 shows a schematic section of the structure after the formation of the
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является достижение технического результата, заключающегося в улучшении воспроизводимости электрофизических параметров программируемых элементов, в частности пробивного напряжения, повышении надежности и выхода годных изделий за счет повышения воспроизводимости параметров слоя материала программируемых элементов и сопряженных с ним барьерных слоев вследствие того, что эти слои формируются на планарной поверхности и не имеют дефектов, характерных для слоев, формируемых на рельефе. При этом поверхность программируемых элементов защищена на этапе после формирования слоя материала программируемых элементов и барьерных слоев от воздействия последующих технологических операций специальным дополнительным слоем на основе алюминия.The task to which the proposed technical solution is directed is to achieve a technical result consisting in improving the reproducibility of the electrophysical parameters of programmable elements, in particular breakdown voltage, increasing the reliability and yield of suitable products by increasing the reproducibility of the material layer parameters of programmable elements and associated barrier layers due to the fact that these layers are formed on a planar surface and do not have defects characteristic of the layers, ormiruemyh in relief. The surface of the programmable elements is protected at the stage after the formation of the material layer of the programmable elements and barrier layers from the effects of subsequent technological operations with a special additional layer based on aluminum.
Поставленная задача достигается тем, что способ изготовления программируемых элементов в составе полупроводниковой ИС включает нанесение на полупроводниковую подложку с элементами ИС, покрытыми диэлектрическим слоем, с контактными окнами первого проводящего слоя из материала на основе алюминия, формирование первого барьерного слоя, формирование слоя материала программируемых элементов, формирование второго барьерного слоя и дополнительного слоя на основе алюминия, формирование маски фоторезистора в виде локальных областей в местах расположения нижних электродов программируемых элементов, локальное травление дополнительного слоя на основе алюминия, второго барьерного слоя, слоя материала программируемых элементов и первого барьерного слоя до первого проводящего слоя на основе алюминия, в результате чего формируются локальные области травимых слоев, удаление фоторезиста, формирование маски фоторезиста, покрывающей области расположения проводников нижнего уровня, включая нижние электроды с расположенными над ними локальными областями травимых слоев, локальное травление не покрытых фоторезистом областей первого проводящего слоя из материала на основе алюминия до диэлектрического слоя, удаление фоторезиста, формирование изолирующего слоя, формирование маски фоторезиста с окнами в местах расположения нижних электродов программируемых элементов над поверхностью локальных областей травимых слоев, а так же над поверхностью первого проводящего слоя из материала на основе алюминия в местах расположения межуровневых контактов, локальное стравливание изолирующего слоя в окнах фоторезиста, удаление фоторезиста, формирование проводников верхнего уровня, включая верхние электроды, методом нанесения и локального травления второго проводящего слоя из материала на основе алюминия, формирование пассивации.The problem is achieved in that the method of manufacturing programmable elements as part of a semiconductor IC includes applying a dielectric layer to the semiconductor substrate with IC elements with contact windows of a first conductive layer of aluminum-based material, forming a first barrier layer, forming a material layer of programmable elements, the formation of the second barrier layer and an additional layer based on aluminum, the formation of the mask of the photoresistor in the form of local areas in places x the location of the lower electrodes of the programmable elements, local etching of the additional layer based on aluminum, the second barrier layer, the material layer of the programmable elements and the first barrier layer to the first conductive layer based on aluminum, resulting in the formation of local regions of the etched layers, removal of the photoresist, the formation of a photoresist mask covering the location areas of the conductors of the lower level, including the lower electrodes with local areas of etched layers located above them, the locale etching of non-photoresist-coated regions of the first conductive layer from aluminum-based material to the dielectric layer, removal of the photoresist, formation of an insulating layer, formation of a photoresist mask with windows at the locations of the lower electrodes of the programmable elements above the surface of the local regions of the etched layers, as well as above the surface of the first conductive layer of aluminum-based material at the locations of inter-level contacts, local etching of the insulating layer in the windows of the photoresist, ud photoresist depletion, the formation of upper-level conductors, including the upper electrodes, by the method of applying and local etching of the second conductive layer from an aluminum-based material, the formation of passivation.
В предлагаемом способе нанесение первого проводящего слоя из материала на основе алюминия может включать нанесение нижнего контактного слоя титана, барьерного слоя нитрида титана и верхнего низкоомного слоя алюминия, легированного кремнием. Слоем материала программируемых элементов может являться слой аморфного кремния или слой аморфного кремния, имеющий верхний и нижний подслои нитрида кремния. Формирование изолирующего слоя может включать плазмохимическое осаждение первого слоя двуокиси кремния, формирование планаризующего слоя из жидкой композиции, плазмохимическое осаждение второго слоя двуокиси кремния. Нанесение второго проводящего слоя из материала на основе алюминия может включать нанесение нижнего слоя титана, верхнего низкоомного слоя алюминия, легированного кремнием, и антиотражающего слоя нитрида титана. Материалом первого и второго барьерных слоев может являться нитрид титана.In the proposed method, the application of the first conductive layer of an aluminum-based material may include applying a lower contact layer of titanium, a barrier layer of titanium nitride and an upper low-resistance layer of silicon alloyed with silicon. The material layer of the programmable elements may be an amorphous silicon layer or an amorphous silicon layer having upper and lower silicon nitride sublayers. The formation of the insulating layer may include plasma-chemical deposition of the first layer of silicon dioxide, the formation of a planarizing layer from the liquid composition, plasma-chemical deposition of the second layer of silicon dioxide. The application of a second conductive layer of aluminum-based material may include the application of a lower titanium layer, an upper low-resistance silicon doped aluminum layer, and an antireflective titanium nitride layer. The material of the first and second barrier layers may be titanium nitride.
Отличительным признаком предлагаемого способа изготовления программируемых элементов является совокупность операций, выполняемых в указанной последовательности, включающая нанесение на первый проводящий слой из материала на основе алюминия первого барьерного слоя, слоя материала программируемых элементов, второго барьерного слоя и дополнительного слоя на основе алюминия, формирование маски фоторезиста в виде локальных областей в местах расположения нижних электродов программируемых элементов, локальное травление дополнительного слоя на основе алюминия, второго барьерного слоя, слоя материала программируемых элементов и первого барьерного слоя до первого проводящего слоя на основе алюминия, в результате чего формируются локальные области травимых слоев, удаление фоторезиста, формирование маски фоторезиста, покрывающей области расположения проводников нижнего уровня и нижние электроды с расположенными над ними локальными областями травимых слоев, локальное травление не покрытых резистом областей первого проводящего слоя на основе алюминия до диэлектрической пленки, удаление резиста, формирование изолирующего слоя, формирование маски резиста с окнами над поверхностью локальных областей травимых слоев в местах расположения нижних электродов программируемых элементов, а так же над поверхностью первого проводящего слоя на основе алюминия в местах расположения межуровневых контактов, локальное стравливание изолирующего слоя в окнах фоторезиста, удаление фоторезиста, формирование проводников верхнего уровня, включая верхние электроды, методом нанесения и локального травления второго проводящего слоя из материала на основе алюминия.A distinctive feature of the proposed method for manufacturing programmable elements is a set of operations performed in the specified sequence, including applying to the first conductive layer of material based on aluminum the first barrier layer, the material layer of programmable elements, the second barrier layer and an additional layer based on aluminum, forming a photoresist mask in in the form of local areas at the locations of the lower electrodes of programmable elements, local etching additionally o an aluminum-based layer, a second barrier layer, a programmable element material layer and a first barrier layer to the first aluminum-based conductive layer, as a result of which local regions of etched layers are formed, photoresist removal, formation of a photoresist mask covering the lower and lower level conductors electrodes with local regions of etched layers located above them, local etching of non-resisted regions of the first conductive layer based on aluminum to dielectric film, removing the resist, forming an insulating layer, forming a resist mask with windows above the surface of local areas of etched layers at the locations of the lower electrodes of the programmable elements, as well as above the surface of the first conductive layer based on aluminum at the locations of inter-level contacts, local etching of the insulating layer in the windows of the photoresist, removal of the photoresist, the formation of the conductors of the upper level, including the upper electrodes, by applying and local etching of the second pr a flood layer of aluminum based material.
Благодаря отличительным признакам способа изготовления программируемых элементов достигается технический результат, заключающийся в улучшении воспроизводимости электрофизических параметров программируемых элементов, в частности пробивного напряжение, и повышении надежности и выхода годных изделий за счет улучшения воспроизводимости параметров слоя материала программируемых элементов и сопряженных с ним барьерных слоев, разделяющих слой материала программируемых элементов и проводники на основе алюминия. Это обусловлено тем, что слои формируются на безрельефной поверхности и не имеют областей перегиба, которые можно рассматривать как дефекты. Дефекты проявляются, в частности, в виде изменения толщины слоев, наличия областей концентрации механических напряжений. влияющих на электрофизические характеристики. Технический результат достигается так же наличием дополнительного слоя на основе алюминия, являющегося сопором при травлении окон в изолирующем слое, что устраняет подтрав второго барьерного слоя при плазмохимическом травлении окон в областях расположения программируемых элементов и обеспечивает тем самым, стабильность параметров.Due to the distinctive features of the method of manufacturing programmable elements, a technical result is achieved consisting in improving the reproducibility of the electrophysical parameters of programmable elements, in particular breakdown voltage, and increasing the reliability and yield of products by improving the reproducibility of the parameters of the material layer of programmable elements and associated barrier layers separating the layer programmable material and aluminum-based conductors. This is due to the fact that layers are formed on a relief-free surface and do not have bend areas that can be considered as defects. Defects are manifested, in particular, in the form of a change in the thickness of the layers, the presence of areas of concentration of mechanical stresses. affecting the electrophysical characteristics. The technical result is also achieved by the presence of an additional layer based on aluminum, which is a support when etching windows in the insulating layer, which eliminates the etching of the second barrier layer during plasma-chemical etching of windows in the areas where programmable elements are located and thereby ensures parameter stability.
Предлагаемое техническое решение является комплексным и позволяет реализовать программируемые элементы на электрическом пробое МДМ структур, где в качестве диэлектрика может использоваться аморфный кремний. Программируемые элементы реализуются в составе полупроводниковых ИС в цикле формирования многоуровневых межсоединений, имеющих проводники верхнего и нижнего уровней, межуровневые контакты и изолированные пересечения проводников.The proposed technical solution is comprehensive and allows you to implement programmable elements on the electrical breakdown of MDM structures, where amorphous silicon can be used as a dielectric. Programmable elements are implemented as part of semiconductor ICs in the cycle of formation of multi-level interconnects having conductors of upper and lower levels, inter-level contacts and isolated intersections of conductors.
Таким образом, перечисленная совокупность отличительных признаков патентуемого изобретения позволяет достичь технического результата, заключающегося в улучшении воспроизводимости электрофизических параметров программируемых элементов, повышении надежности и выхода годных изделий.Thus, the above set of distinctive features of the patented invention allows to achieve a technical result, which consists in improving the reproducibility of the electrophysical parameters of programmable elements, increasing the reliability and yield of products.
Способ изготовления программируемых элементов по заявляемому способу поясняется чертежами, представленными на Фиг.2-1 - 2-6, на примере формирования одиночного программируемого элемента.A method of manufacturing programmable elements according to the claimed method is illustrated by the drawings shown in Fig.2-1 - 2-6, on the example of the formation of a single programmable element.
На Фиг.2-1 представлен схематический разрез структуры после нанесения на полупроводниковую подложку 1, покрытую диэлектрическим слоем 2, первого проводящего слоя из материала на основе алюминия 3, первого барьерного слоя 4, слоя материала программируемого элемента, например аморфного кремния 5, второго барьерного слоя 6 и дополнительного слоя на основе алюминия 7.Figure 2-1 shows a schematic section of the structure after applying to a
На Фиг.2-2 представлен схематический разрез структуры после формирования маски фоторезиста в виде локальной области в месте расположения нижнего электрода программируемого элемента, локального травления дополнительного слоя на основе алюминия, второго барьерного слоя, слоя материала программируемого элемента и первого барьерного слоя до первого проводящего слоя из материала на основе алюминия и удаления фоторезиста, в результате чего формируются локальные области травимых слоев 8, края которых совпадают.Figure 2-2 shows a schematic section of the structure after the formation of the photoresist mask in the form of a local region at the location of the lower electrode of the programmable element, local etching of an additional layer based on aluminum, the second barrier layer, the material layer of the programmable element and the first barrier layer to the first conductive layer from a material based on aluminum and the removal of photoresist, resulting in the formation of local areas of the
На Фиг.2-3 представлен схематический разрез структуры после формирования маски фоторезиста, покрывающей место расположения проводников нижнего уровня, включая нижний электрод, локального травления не покрытых фоторезистом областей первого проводящего слоя из материала на основе алюминия и удаления фоторезиста, в результате чего формируются нижний электрод 9 и элементы межсоединений 10.Figure 2-3 presents a schematic section of the structure after the formation of a photoresist mask covering the location of the lower level conductors, including the lower electrode, local etching of the areas not covered by the photoresist of the first conductive layer of aluminum-based material and removing the photoresist, as a result of which the lower electrode is formed 9 and interconnect
На Фиг.2-4 представлен схематический разрез структуры после формирования изолирующего слоя 11.Figure 2-4 shows a schematic section of the structure after the formation of the
На Фиг.2-5 представлен схематический разрез структуры после формирования маски фоторезиста с окном над локальными областями травимых слоев в месте расположения программируемого элемента, а так же с окном над поверхностью первого проводящего слоя из материала на основе алюминия в месте расположения межуровневого контакта, локального отравления изолирующего слоя в окнах фоторезиста и удаления фоторезиста. В результате формируется окно 12 и окно 13.Figure 2-5 shows a schematic section of the structure after the formation of a photoresist mask with a window above the local regions of the etched layers at the location of the programmable element, as well as with a window above the surface of the first conductive layer of aluminum-based material at the location of the inter-level contact, local poisoning the insulating layer in the windows of the photoresist and the removal of the photoresist. As a result,
На Фиг.2-6 представлен схематический разрез структуры после нанесения второго проводящего слоя из материала на основе алюминия и формирования рисунка проводников верхнего уровня 14, 15, включая верхний электрод 14 программируемого элемента.Figure 2-6 shows a schematic section of the structure after applying a second conductive layer of aluminum-based material and forming a pattern of conductors of the
Пример реализации предлагаемого технического решения включает следующее. На кремниевой полупроводниковой подложке со сформированными в ней КМОП структурами, покрытыми диэлектрической пленкой толщиной 5500 нм, имеющей контактные окна, формируют многослойную тонкопленочную структуру Ti-TiN-AlSi-TiN с толщиной отдельных слоев 30 - 110 - 450 нм - 120 нм соответственно. Формирование структуры осуществляют последовательным напылением входящих в нее слоев на установке кластерного типа в едином вакуумном цикле методом магнетронного распыления при температуре 300°С. Для напыления слоя Ti и TiN используются Ti - мишени, при этом напыление Ti осуществляется в среде Ar, а напыление TiN в смеси Ar и N2 при температуре 280°С. Формируют слой аморфного кремния толщиной 1000 нм методом плазмохимического осаждения из смеси на основе моносилана при температуре 280°С. Наносят слои TiN и AISi с толщиной 130 и 150 нм соответственно методом магнетронного распыления при температуре 300°С. Методом центрифугирования из жидкой фазы наносят пленку фоторезиста с подслоем антиотражающего покрытия. Используя технику фотолитографии, формируют маску резиста, представляющую собой квадратные в плане области слоя резиста размером 2,0×2,0 мкм2 в местах последующего расположения нижних электродов программируемых элементов на планарной поверхности. Жидкостным химическим травлением в травителе на основе ортофосфорной кислоты при температуре 40°С осуществляют локальное травление слоя AlSi толщиной 150 нм. Методом реактивного ионно-плазменого травления во фторсодержащей плазме на установке с диодной системой возбуждения ВЧ плазмы осуществляют локальное травление слоя TiN толщиной 130 нм, слоя аморфного кремния и слоя TiN толщиной слоев 120 нм до слоя AlSi толщиной 450 нм. Наносят пленку фоторезиста с подслоем антиотражающего покрытия. Методом фотолитографии формируют маску фоторезиста с рисунком проводников нижнего уровня. Проводят локальное плазмохимическое травление слоев AlSi 450 нм, TiN 110 нм и Ti 30 нм до диэлектрической пленки в хлорсодержащей плазме. Удаляют маску резиста. В результате формируются проводники нижнего уровня, включая нижние электроды программируемых элементов. Проводят жидкостную химическую обработку с целью очистки структуры от продуктов травления. Формируют межуровневый диэлектрик в виде многослойной структуры SiO2 - планаризующий слой - SiO2 суммарной толщиной 800-1100 нм, с формированием планаризующего слоя из растворной композиции Accuglass 211, с последующим отжигом структуры при температуре 420°С в течение 60 мин. Формируют маску фоторезиста с окнами размером 1,0×1,0 мкм2. Осуществляют локальное травление межуровневого диэлектрика на участках, не покрытых фоторезистом в травителе на основе плавиковой кислоты на глубину 400 нм и плазмохимическое дотравление межуровневого диэлектрика во фторсодержащей плазме, после чего удаляют маску фоторезиста. Проводят жидкостную химическую обработку с целью очистки структуры от продуктов травления. Осуществляют магнетронное напыление слоев Ti-AISi-TiN толщиной 1000 - 1050 - 70 нм соответственно при температуре 300°С с предварительной ионной очисткой в ВЧ- плазме Ar. Используя технику фотолитографического маскирования и локального траления, формируют рисунок проводников верхнего уровня. Формируют пассивацию и проводят отжиг при температуре 410°С в смеси N2 и H2 в течение 30 мин.An example implementation of the proposed technical solution includes the following. A Ti-TiN-AlSi-TiN multilayer thin-film structure with individual layer thicknesses of 30 - 110 - 450 nm - 120 nm, respectively, is formed on a silicon semiconductor substrate with CMOS structures formed in it and coated with a 5500 nm thick dielectric film having contact windows. The structure is formed by sequential sputtering of its constituent layers on a cluster-type installation in a single vacuum cycle by magnetron sputtering at a temperature of 300 ° C. Ti - Ti targets are used to sputter a Ti and TiN layer. In this case, Ti is sputtered in an Ar medium, and TiN is sputtered in a mixture of Ar and N2 at a temperature of 280 ° С. A layer of amorphous silicon with a thickness of 1000 nm is formed by plasma-chemical deposition from a monosilane-based mixture at a temperature of 280 ° C. Layers of TiN and AISi with a thickness of 130 and 150 nm, respectively, are applied by magnetron sputtering at a temperature of 300 ° C. A photoresist film with a sublayer of antireflection coating is applied by centrifugation from the liquid phase. Using the photolithography technique, a resist mask is formed, which is a square in terms of the area of the resist layer with a size of 2.0 × 2.0 μm 2 in the places of the subsequent location of the lower electrodes of the programmed elements on a planar surface. Liquid chemical etching in an etchant based on phosphoric acid at a temperature of 40 ° C provides local etching of an AlSi layer 150 nm thick. The method of reactive ion-plasma etching in a fluorine-containing plasma at a facility with a diode excitation system for RF plasma provides local etching of a 130 nm thick TiN layer, amorphous silicon layer, and 120 nm thick TiN layer to 450 nm thick AlSi layer. A photoresist film is applied with an antireflection coating sublayer. Using a photolithography method, a photoresist mask is formed with a drawing of conductors of the lower level. Local plasma-chemical etching of AlSi layers of 450 nm, TiN 110 nm and Ti 30 nm to a dielectric film in a chlorine-containing plasma is carried out. Remove the resist mask. As a result, lower-level conductors are formed, including the lower electrodes of the programmable elements. Liquid chemical treatment is carried out in order to clean the structure of etching products. An interlevel dielectric is formed in the form of a multilayer structure of SiO 2 - a planarizing layer - SiO 2 with a total thickness of 800-1100 nm, with the formation of a planarizing layer from a solution composition of Accuglass 211, followed by annealing of the structure at a temperature of 420 ° C for 60 minutes. A photoresist mask with windows of size 1.0 × 1.0 μm 2 is formed . Local etching of the inter-level dielectric is carried out in areas not coated with a photoresist in the etchant based on hydrofluoric acid to a depth of 400 nm and plasma-chemical etching of the inter-level dielectric in a fluorine-containing plasma is carried out, after which the photoresist mask is removed. Liquid chemical treatment is carried out in order to clean the structure of etching products. Magnetron sputtering of Ti-AISi-TiN layers with a thickness of 1000 - 1050 - 70 nm, respectively, is carried out at a temperature of 300 ° C, with preliminary ion cleaning in an Ar high-frequency plasma. Using the technique of photolithographic masking and local trawling, a pattern of upper-level conductors is formed. Passivation is formed and annealing is carried out at a temperature of 410 ° C in a mixture of N 2 and H 2 for 30 minutes.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003110979/28A RU2263370C2 (en) | 2003-04-17 | 2003-04-17 | Method for manufacturing programmable members |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003110979/28A RU2263370C2 (en) | 2003-04-17 | 2003-04-17 | Method for manufacturing programmable members |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003110979A RU2003110979A (en) | 2004-11-27 |
| RU2263370C2 true RU2263370C2 (en) | 2005-10-27 |
Family
ID=35864420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003110979/28A RU2263370C2 (en) | 2003-04-17 | 2003-04-17 | Method for manufacturing programmable members |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2263370C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769915C1 (en) * | 2018-03-15 | 2022-04-08 | Маннесманн Пресизьон Тюб Франс | METHOD FOR FORMING A LAYER OF A SINGLE-PHASE OXIDE (Fe,Cr)2O3 WITH A RHOMBOHEDRAL STRUCTURE ON A SUBSTRATE MADE OF STEEL OR A HEAT-RESISTANT ALLOY |
-
2003
- 2003-04-17 RU RU2003110979/28A patent/RU2263370C2/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769915C1 (en) * | 2018-03-15 | 2022-04-08 | Маннесманн Пресизьон Тюб Франс | METHOD FOR FORMING A LAYER OF A SINGLE-PHASE OXIDE (Fe,Cr)2O3 WITH A RHOMBOHEDRAL STRUCTURE ON A SUBSTRATE MADE OF STEEL OR A HEAT-RESISTANT ALLOY |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR910002455B1 (en) | Semiconductor device | |
| CN100431098C (en) | Metal-insulator-metal capacitor and interconnecting structure | |
| US5918135A (en) | Methods for forming integrated circuit capacitors including dual electrode depositions | |
| US6821884B2 (en) | Method of fabricating a semiconductor device | |
| US6784478B2 (en) | Junction capacitor structure and fabrication method therefor in a dual damascene process | |
| US6159857A (en) | Robust post Cu-CMP IMD process | |
| CN102201391B (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP2007221161A (en) | Capacitor used in semiconductor device, and production method thereof | |
| US20070275536A1 (en) | Mim capacitor | |
| US8293638B2 (en) | Method of fabricating damascene structures | |
| US6667231B1 (en) | Method of forming barrier films for copper metallization over low dielectric constant insulators in an integrated circuit | |
| RU2263370C2 (en) | Method for manufacturing programmable members | |
| US6894364B2 (en) | Capacitor in an interconnect system and method of manufacturing thereof | |
| RU2230391C2 (en) | Process of manufacture of self-aligned built-in copper metallization of in tegrated circuits | |
| US8829482B1 (en) | Variable impedance memory device structure and method of manufacture including programmable impedance memory cells and methods of forming the same | |
| JPH11312734A (en) | Forming method and structure of contact to copper layer inside insulating layer via of semiconductor wafer | |
| WO2007041504A1 (en) | High density, high q capacitor on top of protective layer | |
| KR100790293B1 (en) | Semiconductor device and fabrication method thereof | |
| JP2003031665A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| US20050142856A1 (en) | Method of fabricating interconnection structure of semiconductor device | |
| KR100457226B1 (en) | Method for forming capacitor of semiconductor device | |
| KR100997780B1 (en) | Method for forming mim capacitor | |
| TW472319B (en) | Method for removing residuals after etching | |
| KR100688725B1 (en) | Method for manufacturing mim capacitor in a semiconductor damascene process | |
| JPH11354638A (en) | Wiring forming method and wiring structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20130801 |