Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ РЕАКТИВНОГО ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО ТРАВЛЕНИЯ СЛОЕВ TA, TAN, TAAL
СПОСОБ РЕАКТИВНОГО ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО ТРАВЛЕНИЯ СЛОЕВ TA, TAN, TAAL

СПОСОБ РЕАКТИВНОГО ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО ТРАВЛЕНИЯ СЛОЕВ TA, TAN, TAAL

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: технология изготовления ИС на этапе формирования резисторов и защитных металлических покрытий. Сущность изобретения: процесс реактивного ионно-плазменного травления пленок Та, TaN, TaAl в плазме BCl3-Cl2-CCl4-N2 с дотравливанием остатков этих пленок на рельефной поверхности в плазме CF4-O2 или SF6-O2. Технический результат изобретения заключается в уменьшении разброса значений номиналов резисторов и размеров элементов схем. 1 з.п.ф-лы.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2194335
Класс(ы) патента: H01L21/3065
Номер заявки: 2000126795/28
Дата подачи заявки: 26.10.2000
Дата публикации: 10.12.2002
Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "НИИ молекулярной электроники и завод "Микрон"
Автор(ы): Алексеев Н.В.; Еременко А.Н.; Еремчук А.И.; Клычников Н.И.; Ячменев В.В.
Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "НИИ молекулярной электроники и завод "Микрон"
Описание изобретения: Изобретение относится к микроэлектронике, технологии изготовления ИС, к процессам сухого плазменного травления.
Процесс травления TaN используется на этапе формирования прецизионных металлических резисторов, процесс травления Та - на этапе формирования защитного покрытия нагревателей в производстве термокристаллов, процесс травления TaAl - на этапе формирования нагревателей термокристаллов.
Известен способ травления Та и его соединений, описанный в заявке ФРГ 3045922, заявленной 05.12.80 г. Р 3045922, опубликованной 08.07.82 г., МКИ H01L 21/31. Он состоит в том, что процесс локального травления Та, TaN через маску фоторезиста проводится методом реактивного ионного травления в плазме SF6-Не при объемном соотношении компонентов 1:5 в две стадии при плотности мощности 0,3-0,5 Вт/см2 и 0,1 Вт/см2.
Недостатком этого способа является невозможность вытравливания остатков переходного слоя TaAl, который образуется при последовательном напылении Аl и TaN и может неполностью вытравливаться при травлении Аl, создавая закоротки элементов схем.
Аналогичным недостатком обладает и процесс, описанный в статье D.E. Ibbotson, J. A. Mucha, D.L. Flamm. Selective interhalogen etching of tantalum compounds and other semiconductor materials. Appl Phys Lett 46(8), 15 April 1985 р.794. Он состоит в реактивном ионном травлении Та, TaN, Та2О5 в плазме СF42 или в плазме NF3.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является способ, описанный R.W. Light, H.B. Bell в журнале Electrochem. Soc. Solid State Science and Technology, Oct. 1984, Vol. 131, 10, p. 459. Он состоит в реактивном ионном травлении Та и его соединений в плазме ВСl3-Сl2.
Применение хлорсодержащей плазмы позволяет одинаково эффективно травить Та, TaN, TaAl. Недостатком этого способа является изотропный характер травления этих материалов, что при наличии неравномерности травления (в этом составе края пластины травятся быстрее середины) приводит к существенной разнице величины подтрава Та, TaN, TaAl под фоторезистивную маску (ФРМ) и большому разбросу значений номиналов резисторов и размеров элементов.
Задачей, на решение которой направлено это изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в уменьшении разброса значений номиналов резисторов и размеров элементов схем за счет уменьшения разницы величины подтрава Та, TaN, TaAl под ФРМ, и исключение закороток между элементами на рельефе схем. Поставленная задача решается в способе, включающем реактивное ионно-плазменное травление слоев Та, TaN, TaAl через фоторезистивную маску в плазме ВЧ разряда в газовой смеси ВСl3-Сl2 с добавкой ССl4 и N2 до получения анизотропного травления (без подтрава под ФРМ), травление проводят до полного стравливания указанных слоев на плоских участках пластины, а дотравливание остатков этих слоев на рельефе поверхности пластины проводят в плазме состава CF42 или SF6-O2, причем соотношение компонентов в смеси ВСl3-Cl2-CCl4-N2 в объемных частях лежит в пределах (0,5-1,5):1: (0,15-0,8): (1-2), а соотношение компонентов при дотравливании остатков в составе CF4-O2 лежит в пределах (0,03-4):1 или (0,2-1):1 для состава SF62.
Таким образом, отличительными признаками изобретения являются: добавка в плазму ВСl3-Сl2 компонентов CCl4 и N2 до получения анизотропного травления на этапе травления слоев на плоских участках пластины, дотравливание остатков слоев на рельефе поверхности пластины в плазме CF4-O2 или SF62.
Данная совокупность признаков позволяет достичь технического результата, заключающегося в увеличении стабильности размеров резисторов и других элементов схем при исключении закороток между элементами схем остатками слоев Та, TaN, TaAl по рельефу поверхности пластины, что приводит к увеличению выхода годных схем и повышению их качества (воспроизводимости и стабильности характеристик).
Ниже приведены примеры практического использования изобретения.
В качестве первого примера рассмотрим реактивное ионно-плазменное травление слоя TaN на этапе формирования резисторов на структурах ИС с рельефом высотой 0,7 мкм (по металлу) плюс 0,5 мкм (по локосу). Нанесенный на этот рельеф слой TaN толщиной 0,1 мкм травился через маску фоторезиста СП-15 на установке GIR-260 (ALP) фирмы Alkatel в плазме состава ВСl3-Сl2-CCl4-N2 с соотношением компонентов 40:40:20:40 (% от максимального значения расхода этих реагентов, выдаваемого регуляторами расхода газов РРГ, что составляло в объемных процентах 0,6:1:0,18:1,2). Все РРГ откалиброваны по азоту на максимальный расход 7 л/ч, кроме ВСl3, который откалиброван на 12 л/ч. Давление составляло 12 Па, мощность 280 Вт (30 с) и 230 Вт (60 с), затем пластина дотравливалась во втором реакторе в плазме состава CF42 при соотношении компонентов 80:4 (% по РРГ на 14 л/ч и 30 л/ч соответственно), что составляло в объемных частях 4:1, при давлении 35 Па и мощности 350 Вт 30 с. Этот процесс позволил повысить выход годных на 100-200 кристаллов с каждой пластины по сравнению с чисто фторидным процессом, использовавшимся ранее.
Во втором примере рассмотрим процесс реактивного ионно-плазменного травления Та на этапе формирования защитного металлического покрытия нагревателей на термокристалле. Слой Та толщиной 0,6 мкм, напыленный на структуру ИС с рельефом высотой 0,5 мкм, обрабатывался через ФРМ на установке GIR-260 (ALP) в режиме, описанном в примере 1, но время травления в первом реакторе составляло 30 с при 280 Вт и 120 с при 230 Вт, а во втором реакторе - 30 с. При этом закороток по рельефу не наблюдалось, а разброс линейных размеров контрольных элементов по пластине не превышал разброса по ФРМ.
В третьем примере рассмотрим процесс реактивного ионно-плазменного травления слоя ТаАl толщиной 0,12 мкм через ФРМ на этапе формирования нагревателей в термокристаллах. Травление слоя ТаАl производилось на установке GIR-260 (ALP) в плазме ВСl3-Сl2-ССl4-N2 при соотношении компонентов 25:15: 25:25 (% по РРГ), что в объемных частях составляло 1:1:0,6:1,9, при давлении 15 Па, мощности 300 Вт (25 с) и 250 Вт (60 с), затем пластина обрабатывалась во втором реакторе в плазме CF42 при соотношении компонентов 5:30 (% по РРГ), что составляло в объемных частях 0,03:1, давлении 30 Па, мощности 100 Вт в течение 40 с.
В четвертом примере при травлении слоя TaN на установке GIR-260 (ALP) обработка пластины в первом реакторе проводилась, как в примере 1. Дотравливание TaN на рельефе проводилось во втором реакторе в плазме SF62 при соотношении компонентов 80: 6 (% по РРГ на 7 л/ч и 30 л/ч соответственно), что составляло в объемных частях 0,8:1, при давлении 20 Па, мощности 250 Вт в течение 40 секунд. Получен результат, как в примере 1.
Формула изобретения: 1. Способ реактивного ионно-плазменного травления слоев Та, ТаN, ТаАl, включающий обработку указанных слоев через фоторезистивную маску в плазме ВСl3-Сl2, отличающийся тем, что к указанной смеси добавляют компоненты ССl4 и N2 до получения анизотропного травления без подтравливания под фоторезистивную маску, травление проводят до полного стравливания слоев на плоских участках пластины, а дотравливание остатков слоев на рельефной поверхности пластин проводят в плазме состава CF4-O2 или SF6-O2.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение компонентов в смеси BCl3-Cl2-CCl4-N2 в об. ч. лежит в пределах (0,5-1,5): 1: (0,15-0,8): (1-2), а соотношение компонентов при дотравливании остатков в составе СF42 лежит в пределах (0,03-4): 1 или (0,2-1): 1 для состава SF6-O2.