ЗАТРАВОЧНЫЙ СЛОЙ МЕДНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

Областью применения данной полезной модели является микроэлектроника, а именно - конструкции современных интегральных схем с применением силовой металлизации на основе меди.
Известен затравочный слой для медной металлизации, состоящий из адгезионного слоя и затравочного слоя из меди (см, например, книгу Alan Hastings The Art of Analog layout, second edition, pp. 71-72). Металлизация из меди соединена с первым слоем металлизации из алюминия через контактные окна в диэлектрическом слое с помощью адгезионного (например, из титана) слоя и затравочного слоя меди.
Учитывая то, что медь имеет неудовлетворительную адгезию к диэлектрическим покрытиям, металлизация из меди, полученная методом электроосаждения, представляет собой многослойную структуру: нижний слой - Ti, Та, Cr толщиной 10-15 нм, затравочный слой из меди толщиной 0,1-0,15 мкм, нанесенный в вакууме, и собственно, слой меди толщиной обычно 5-25 мкм, полученный электроосаждением.
Наиболее близким к предлагаемому является затравочный слой для медной металлизации, состоящий из адгезионного, затравочного слоев и слоя меди, полученного методом электроосаждения, в котором адгезионный слой выполнен из ванадия толщиной 10-20 нм (см. Патент РФ №163838, класс H01L 21/70 от 10.08.2016).
Нанесение затравочного и адгезионного слоя происходит в одном технологическом процессе, например, электроннолучевым или магнетронным нанесением металлов. При нанесении толстого слоя меди методом осаждения, на рабочую сторону пластины наносят маску из фоторезиста, которую подвергают фотолитографической обработке. При фотолитографической обработке затравочный слой покрывается тонким слоем фоторезиста, оксида меди или загрязняется, что ухудшает качество нанесения толстого слоя меди на затравочный слой меди.
Недостатком данного затравочного слоя является то, что для удаления слоя фоторезиста, оксида меди или загрязнений обычно перед нанесением толстого слоя меди методом электроосаждения затравочный слой меди подтравливают, что приводит к утонению затравочного слоя и локальному повышению его сопротивления, что увеличивает разброс толщины толстого слоя меди.
Техническим результатом данной полезной модели является повышение качества толстого слоя медной металлизации.
Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известного затравочного слоя медной металлизации, состоящего из адгезионного слоя, затравочного слоя из меди, в предлагаемом затравочный слой меди дополнительно покрыт защитным слоем из ванадия, толщиной 10-20 нм.
Новым в предлагаемой полезной модели является то, что затравочный слой меди дополнительно покрыт защитным слоем из ванадия, толщиной 10-20 нм.
Использование ванадия в качестве дополнительного защитного слоя повышает качество толстого слоя медной металлизации за счет отсутствия слоев оксида меди на затравочном слое. Так как дополнительный защитный слой из ванадия наносится в вакууме в одном технологическом цикле вместе с адгезионным и затравочным слоями, то на поверхности затравочного слоя не образуется слой оксида меди. Перед нанесением основного слоя меди дополнительный защитный слой ванадия селективно удаляется химическими растворами.
Минимальная толщина дополнительного защитного слоя из ванадия составляет 10 нм, что достаточно для обеспечения маскирования затравочного слоя меди. Максимальная толщина дополнительного защитного слоя из ванадия составляет 20 нм. Дальнейшее увеличение толщины нецелесообразно.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами. На фиг. 1 приведена конструкция затравочного слоя медной металлизации, на фиг. 2-4 приведены этапы его использования при получении локальных слоев толстой медной металлизации.
Позициями на фиг. 1-4 обозначены:
1 - кремниевая подложка;
2 - слой оксида кремния;
3 - адгезионный слой, выполненный из ванадия;
4 - затравочный слой из меди;
5 - защитным слоем из ванадия;
6 - слой фоторезиста;
7 - слой металлизации из меди, полученный методом электроосаждения.
Предлагаемый затравочный слой медной металлизации можно изготовить, выполняя описанные ниже операции.
2
3
4
На кремниевую подложку 1 с диэлектрическим покрытием 2 (SiO, SiN) толщиной 0,4-1 мкм методом магнетронного распыления наносится адгезионный слой 3, например, из ванадия толщиной 10-20 нм, затравочный слой из меди 4 толщиной 0,1 мкм и защитный слой из ванадия 5, толщиной 10-20 нм. Для формирования слоя металлизации из меди 7, наносится слой негативного фоторезиста 6, например, фоторезист AZnxt-15, толщиной, равной толщине металлизации из меди (например, 12 мкм). С помощью метода фотолитографии в слое фоторезиста 6 вскрывают окна для формирования слоя металлизации из меди 7.
2
2
2
3
Далее методом жидкостного травления в течение 40-60 секунд в смеси HO:HO:6NH, которая не воздействует на завтравочный слой из меди 4 в контактных окнах удаляют защитный слой из ванадия 5.
Далее методом электрохимического осаждения формируют слой металлизации из меди 7 в следующих условиях:
2
- плотность тока 1 А/дм;
- температура 18…25°С.
Далее жидкостным травлением удаляют слой негативного фоторезиста 6, затравочный слой 4 и адгезионный слой 3 из мест свободных от слоя металлизации из меди 7. Затем проводят термообработку полученного слоя металлизации из меди 7 в условиях вакуума при температуре 450°С в течение 30 минут и получают рабочий слой медной металлизации (см. фиг. 4).