СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНТАКТНО-БАРЬЕРНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ
FABRICATION OF CONTACT-BARRIER METALLISATION

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления контактно-барьерной металлизации прибора.
Известен способ [заявка 2133964 Япония, МКИ H01L 29/46] изготовления полупроводникового прибора путем формирования слоя TiN, который служит в качестве барьерного слоя, добавлением 1-10 ат.% углерода C. Такая добавка TiN предохраняет его от появления механических напряжений и растрескивания после термообработок. В таких приборах наличие лигатуры приводит к увеличению сопротивления и ухудшению характеристик приборов.
2
Наиболее близким является способ изготовления контактно-барьерной металлизации формированием слоев силицида титана на Si-пластине [патент США №5043300, МКИ H01L 21/283] путем плазменной очистки пластины кремния с последующим напылением в вакууме слоя Ti в атмосфере, не содержащей кислород, и отжигом в среде N сначала при 500-700°C в течение 20-60 с для формирования слоев силицида титана, а затем отжигом при температуре 800-900°C для образования стабильной фазы силицида титана.
Недостатками способа являются:
- повышенные токи утечки;
- высокая дефектность;
- образование механических напряжений.
Задача, решаемая изобретением: снижение значений плотности дефектов, токов утечек, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
Задача решается тем, что контактно-барьерную металлизацию формируют последовательным нанесением пленки W (15% Ti) толщиной 0,17-0,19 мкм магнетронным распылением сплавной мишени со скоростью 2,5 Å/с и пленки Al (1,5% Si) толщиной 0,35-0,45 мкм с последующим термическим отжигом при температуре 450-480°C в течение 30 мин в азотной среде.
Технология способа состоит в следующем: на кремниевую подложку с изолирующим слоем оксида кремния толщиной 0,6 мкм способом магнетронного распыления сплавной мишени на установке наносили пленку W (15% Ti) толщиной 0,17-0,19 мкм со скоростью 2,5 Å/с и пленку Al (1,5% Si) толщиной 0,35-0,45 мкм, затем полученные композиции отжигали при температуре 450-480°C в течение 30 мин в азотной среде.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые структуры. Результаты обработки представлены в таблице.
Таблица
Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии
Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии
Плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
Ток утечки, Iут∗10<sup>13</sup> A
Плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
Ток утечки, Iут∗10<sup>13</sup> A
2,5∗10<sup>5</sup>
5,8
4,4∗10<sup>3</sup>
0,4
2,8∗10<sup>5</sup>
3,1
4,6∗10<sup>3</sup>
0,6
2,7∗10<sup>5</sup>
1,2
4,5∗10<sup>3</sup>
0,7
2,2∗10<sup>5</sup>
2,5
4,1∗10<sup>3</sup>
0,25
2,9∗10<sup>5</sup>
8,4
4,1∗10<sup>3</sup>
0,21
2,1∗10<sup>5</sup>
2,4
4,7∗10<sup>3</sup>
0,2
2,6∗10<sup>5</sup>
1,1
4,4∗10<sup>3</sup>
0,55
2,3∗10<sup>5</sup>
9,7
4,2∗10<sup>3</sup>
0,38
2,8∗10<sup>5</sup>
8,9
4,6∗10<sup>3</sup>
0,51
2,4∗10<sup>5</sup>
1,8
4,3∗10<sup>3</sup>
0,35
2,5∗10<sup>5</sup>
6,8
4,4∗10<sup>3</sup>
0,41
2,1∗10<sup>5</sup>
5,4
4,9∗10<sup>3</sup>
0,23
2,3∗10<sup>5</sup>
5,7
4,1∗10<sup>3</sup>
0,34
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 15,5%.
Технический результат: снижение токов утечек, снижение плотности дефектов, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.