Результат интеллектуальной деятельности: Способ изготовления контактно-барьерной металлизации

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 С. Такая добавка TiN, предохраняет его от появления механических напряжений и растрескивания после термообработок. В таких приборах наличие лигатуры приводит к увеличению сопротивления и ухудшения характеристик приборов.

Известен способ изготовления контактно-барьерной металлизации формированием слоев силицида титана на Si - пластине [пат. 5043300 США, МКИ H01L 21/283] путем плазменной очистки пластины кремния с последующим напылением в вакууме слоя Ti в атмосфере, не содержащей кислород и отжига в среде N₂ сначала при 500-700°С в течении 20-60 с, для формирования слоев силицида титана, а затем отжиг при температуре 800-900°С для образования стабильной фазы силицида титана.

Недостатками способа являются:

- повышенные токи утечки;

- высокая дефектность;

- образование механических напряжений.

Задача, решаемая изобретением: снижение значений токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается тем, что контактно-барьерную металлизацию формируют последовательным нанесением пленки Со толщиной 25 нм методом термического испарения в вакууме 2*10^-3 Па со скоростью осаждения 1 нм/с с последующим двухступенчатым отжигом: в начале при температуре 450°С в течении 30 мин в среде водорода, с образованием силицида CoSi₂, затем при температуре 910°С в течении 10 мин в среде аргона Ar и нанесением поверх силицида CoSi₂ методом реактивного распыления барьерного слоя TiN толщиной 35 нм в атмосфере (Ar+N₂) и проведением термообработки при температуре 300°С в течении 30 мин в среде водорода.

Технология способа состоит в следующем: на кремниевую подложку р -типа проводимости, ориентации (100), удельным сопротивлением 10 Ом*см с изолирующим слоем оксида кремния толщиной 0,35 мкм формируют последовательным нанесением пленки Со толщиной 25 нм методом термического испарения в вакууме 2*10^-3 Па со скоростью осаждения 1 нм/с с последующим двухступенчатым отжигом: в начале при температуре 450°С в течении 30 мин в среде водорода, с образованием CoSi₂, затем при температуре 910°С в течении 10 мин в среде аргона Ar. Поверх силицида CoSi₂ формируют методом реактивного распыления барьерный слой TiN толщиной 35 нм в атмосфере (Ar+N₂) и пленку Al (0,5% Cu) толщиной 0,8 мкм. В последующем проводят термообработку при температуре 300°С в течении 30 мин в среде водорода.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые структуры. Результаты обработки представлены в таблице.

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 13,8%.

Технический результат: снижение токов утечек, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличения процента выхода годных приборов.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.

Предложенный способ изготовления контактно-барьерной металлизации путем формирования последовательным нанесением пленки Со толщиной 25 нм методом термического испарения в вакууме 2*10^-3 Па со скоростью осаждения 1 нм/с с последующим двухступенчатым отжигом: в начале при температуре 450°С в течении 30 мин в среде водорода, с образованием силицида CoSi₂, затем при температуре 910°С в течении 10 мин в среде аргона Ar и формирования поверх силицида CoSi₂ методом реактивного распыления барьерного слоя TiN толщиной 35 нм в атмосфере (Ar+N₂) позволяет повысить процент выхода годных и улучшить их надежность.