7.6. Металлические слои

Процесс металлизации заключается в нанесении металлической пленки для межэлементных соединений с низким сопротивлением и создании контактов с низким сопротивлением к высоколегированным областям p- и n- типа и слоям поликристаллического кремния.

Требования к металлизации

-хорошая адгезия металла на осаждаемой поверхности,

-отсутствие электромиграции,

-высокая коррозионная стойкость,

-стабильность на последующих стадиях процесса,

-простота изготовления.

Химическое осаждение из парогазовой смеси

Проводится химическое осаждение пленок из парогазовой смеси в реакторе пониженного давления. В технологии ИС этим способом в основном наносят пленки тугоплавких металлов, таких как W, Mo, Ta, Ti. Данные материалы используются как в качестве самостоятельных покрытий, так и как составную часть при формировании пленок силицидов, например, WSi₂.

Реакции, лежащие в основе процесса металлизации, следующие:

2MoCl₅+5H₂---2Mo+10HCl (T= 800 C)

2TaCl₅+5H₂---2Ta+10HCl (T= 600 C)

TiCl₄+2H₂---Ti+4HCl (T= 500 C)

Нагрев происходит в реакторе с горячими или холодными стенками. В последнем случае проводят ВЧ нагрев подложек с подложкодержателем, а стенки реактора охлаждают. В реакторе с горячими стенками реакционная труба помещается в печь.

С хема реактора приведена на рис. 7.13.

1 - газораспределительная система,

2 - система сброса газов,

3 - печь,

4 - подложки,

5 - реактор,

6 - выход к насосу,

7 - вентили,

8 - измерители расхода газа. Рис. 7.13. Схема реактора

Преимущества метода: -хорошее качество пленки, воспроизводящей рельеф поверхности подложки

-возможность нанесения пленок на относительно большое количество подложек одновременно;

-простота оборудования.

Недостаток метода: - невозможность получения качественных пленок алюминия.

Методы распыления в вакууме

К таким методам относят термическое распыление, ионное и ионно-плазменное распыление. Рассмотрим получение металлических покрытий методом ионного распыления.

Процесс заключается в бомбардировке ионами Ar, ускоренными в электрическом поле, поверхности мишени или катода. За счет передачи импульса мишени приповерхностные атомы испаряются и переносятся в виде пара на подложки. Поток энергии можно видоизменять посредством независимой регулировки ионного тока и энергии ионов.

Для распыления диэлектриков (двуокись алюминия или кремния) необходимо использовать источники ВЧ-энергии. Проводящие материалы (Ti, Pt, Au, Mo, W, Ni, Co) легко могут быть распылены с использованием разряда постоянного тока.

Рис. 7.14. Схема нанесения металлической пленки катодным распылением. 1 – колпак; 2 – заслонка; 3 – катод; 4 – заземленный экран; 5 – подложка 6 - заземленный анод; 7 – нагреватель подложек; 8 – базовая плита; 9 – подводы газов; 10 – манометры.

Преимущества метода: - большее, чем в других способах, количество распыляемого вещества, достигающего поверхности подложек (реализовано за счет высокого вакуума);

-малая степень внедрения ионов остаточного газа в осаждаемую пленку;

возможность удаления окисных и других пленок во вскрытых областях подложки за счет ее ВЧ-обработки перед осаждением (ионное травление);

-возможность выравнивания поверхности перед металлизацией за счет ВЧ-обработки подложки при осаждении (распыление со смещением).

Недостатки метода: внедрение аргона (2 %) и фонового газа (1 %) в пленку;

-нагрев подложек (до 350 С);

-отсутствие возможности одновременного нанесения пленок на большое количество пластин;

-наличие проникающего излучения.