|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Интегральная схема, содержащая сформированные на поверхности полупроводниковой пластины активные и пассивные элементы, металлизацию, включающую рисунок из токопроводящего материала с контактными площадками для присоединения внешних выводов, слой оксида кремния и пассивирующий слой нитрида кремния, отличающаяся тем, что пристеночные спейсеры на боковых поверхностях токопроводящего материала выполнены в виде слоев оксида кремния, а пассивирующий слой нитрида кремния выполнен толщиной 0,8-1,2 мкм.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Интегральная схема, содержащая сформированные на поверхности полупроводниковой пластины активные и пассивные элементы, металлизацию, включающую рисунок из токопроводящего материала с контактными площадками для присоединения внешних выводов, слой оксида кремния и пассивирующий слой нитрида кремния, отличающаяся тем, что пристеночные спейсеры на боковых поверхностях токопроводящего материала выполнены в виде слоев оксида кремния, а пассивирующий слой нитрида кремния выполнен толщиной 0,8-1,2 мкм.
Евразийское 029641 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2018.04.30
(21) Номер заявки 201500244
(22) Дата подачи заявки
2015.02.04
(51) Int. Cl. H01L 21/318 (2006.01) H01L 23/48 (2006.01)
(54) МЕТАЛЛИЗАЦИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ
(43) 2016.08.31
(96) 2015/EA/0016 (BY) 2015.02.04
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ИНТЕГРАЛ"-УПРАВЛЯЮЩАЯ КОМПАНИЯ ХОЛДИНГА "ИНТЕГРАЛ" (BY)
(72) Изобретатель:
Наливайко Олег Юрьевич, Турцевич Аркадий Степанович, Булыгин Александр Васильевич, Шикуло Владимир Евгеньевич (BY)
(56) US-A-4076575 RU-C2-2287875 US-B2-6563219 US-B1-6376911 BY-C1-6430 BY-C1-14318
(57) Изобретение относится к области микроэлектроники, а более конкретно к технологии изготовления субмикронных интегральных микросхем. В основу изобретения положено решение задачи повышения качества пассивирующего покрытия и выхода годных структур металлизации ИМС с субмикронными проектными нормами. Сущность изобретения заключается в том, что в металлизации интегральной схемы, содержащей сформированные на поверхности полупроводниковой пластины активные и пассивные элементы, рисунок из токопроводящего материала с контактными площадками для присоединения внешних выводов, слой оксида кремния и пассивирующий слой нитрида кремния, слой оксида кремния выполнен в виде пристеночных спейсеров на боковых поверхностях токопроводящего материала, а пассивирующий слой нитрида кремния выполнен толщиной 0,8-1,2 мкм.
Изобретение относится к области микроэлектроники, а более конкретно к технологии изготовления субмикронных интегральных микросхем (ИМС).
Известна металлизация интегральной схемы [1], содержащая сформированные на поверхности полупроводниковой пластины активные и пассивные элементы, рисунок из токопроводящего материала, двухслойное пассивирующее покрытие из слоя оксида кремния толщиной 100-500 нм, сформированного плазмохимическим осаждением и слоя фосфоросиликатного стекла толщиной 500-2000 нм, сформированного химическим осаждением из газовой фазы.
Известная металлизация интегральной схемы является коррозийно уязвимой, что обусловлено высокой влагопоглощающей способностью пассивирующего слоя фосфоросиликатного стекла. Кроме того, с увеличением аспектного соотношения (отношения ширины зазора между металлическими шинами к толщине слоя металла) происходит образование пустот из-за неконформного осаждения фосфоросили-катного стекла.
Известна металлизация интегральной схемы [2], содержащая сформированные на поверхности полупроводниковой пластины активные и пассивные элементы, рисунок из токопроводящего материала, трехслойное пассивирующее покрытие, состоящее из первого слоя оксида кремния или нитрида кремния толщиной 0,2-1,0 мкм, второго слоя оксида кремния, сформированного методом центрифугирования из растворов и третьего слоя оксида кремния или нитрида кремния толщиной 0,5-1,5 мкм.
В данной конструкции часть пленки, полученной центрифугированием из раствора, остается в составе пассивирующего слоя. Основным недостатком этой конструкции, использующей пленки, полученные центрифугированием из раствора, является недостаточная надежность приборов, полученных по такой технологии. Материалы, используемые для нанесения пленок оксида кремния центрифугированием, являются органическими материалами и содержат подвижные ионы, которые приводят к деградации транзисторов, используемых в интегральных схемах. Кроме того, использование слоев, полученных различными методами, существенно снижает производительность и приводит к увеличению стоимости получаемых приборов.
Наиболее близким по технической сущности решением является металлизация интегральной схемы [3], содержащая сформированные на поверхности полупроводниковой пластины активные и пассивные элементы, рисунок из токопроводящего материала с контактными площадками для присоединения внешних выводов, слой оксида кремния и пассивирующий слой нитрида кремния. В качестве пассивирующего слоя используются пленки нитрида кремния, который является непроницаемым барьером для влаги и подвижных загрязнений, кроме того, хорошо защищают кристаллы ИМС от царапин. В данной конструкции осаждение слоев нитрида кремния проводится таким образом, чтобы боковые поверхности соединялись друг с другом.
Однако и данное решение не лишено недостатков. В верхнем уровне металлических межкомпонентных соединений субмикронных микросхем металлические шины расположены как параллельно, так и перпендикулярно друг другу. При этом между параллельными шинами зазоры обычно достаточно узкие, при этом рельеф имеет небольшой отрицательный профиль. В областях, где набор параллельных шин подходит к перпендикулярной шипе, могут существовать открытые пространства. При осаждении пассивирующего диэлектрика в узких зазорах боковые поверхности будут соединяться, а в открытых пространствах будут образовываться углубления рельефа. В этих областях происходит неконформное покрытие рельефа фоторезистом, что приводит к затравам в пассивирующий слой при вскрытии окон над контактными площадками. Утонение пассивирующего покрытия приводит к коррозии шин металлизации из-за проникновения влаги, утечкам, низкому проценту выхода и низкой надежности приборов.
Таким образом, данная металлизация не может использоваться для субмикронных микросхем, так как не обеспечивает надежную защиту получаемых приборов от внешних воздействий.
В основу изобретения положено решение задачи повышения качества пассивирующего покрытия и выхода годных структур металлизации ИМС с субмикронными проектными нормами.
Поставленная цель решается тем, что в металлизации интегральной схемы, содержащей сформированные на поверхности полупроводниковой пластины активные и пассивные элементы, рисунок из токо-проводящего материала с контактными площадками для присоединения внешних выводов, слой оксида кремния и пассивирующий слой нитрида кремния, слой оксида кремния выполнен в виде пристеночных спейсеров на боковых поверхностях токопроводящего материала, а пассивирующий слой нитрида кремния выполнен толщиной 0,8-1,2 мкм.
Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом показывает, что заявляемый способ формирования ИМС с субмикронными проектными нормами отличается от известного тем, что слой оксида кремния выполнен в виде пристеночных спейсеров на боковых поверхностях токопроводя-щего материала, а пассивирующий слой нитрида кремния выполнен толщиной 0,8-1,2 мкм.
Использование идентичной или сходной совокупности отличительных признаков для решения поставленной задачи не обнаружено.
Решение поставленной задачи объясняется следующим образом.
После осаждения пленок оксида кремния формируют пристеночные спейсеры (боковая изоляции металлических шин) при помощи анизотропного плазмохимического травления. В результате формиру
ется сглаженный топологический рельеф, что обеспечивает конформное осаждение пленок нитрида кремния без образования впадин, "замочных скважин" и "узких" канавок. Полученный топологический рельеф обеспечивает равномерное нанесение фоторезиста без утонений, что позволяет провести вскрытие окон над контактными площадками без повреждения пассивирующего слоя. Таким образом, обеспечивается равномерная защита вертикальных и горизонтальных поверхностей металлических шин пассивирующим слоем.
При толщине слоя нитрида кремния менее 0,8 мкм не обеспечивается достаточная толщина покрытия на сложном топологическом рельефе, что итоге приводит к снижению надежности приборов. Использование слоев нитрида кремния толщиной более 1,2 мкм нецелесообразно, так как существенно возрастают механические напряжения, что может привести к растрескиванию пассивирующего диэлектрика.
Реализация предлагаемой металлизация интегральной схемы подтверждается следующими конкретными примерами.
В качестве подложек использовались пластины КДБ-12 (100) диаметром 200 мм. Пленки оксида и нитрида кремния получали на установке поштучной обработки пластин Precision-5000CVD фирмы Applied Materials. Пленки оксида кремния осаждали при давлении 450 мм рт. ст. в смеси тетраэтоксисилан-озон при температуре 400±10°C. Анизотропное плазмохимическое травление пленок оксида кремния проводилось на установке Rainbow 4520XL фирмы LAM Research. Пленки нитрида кремния осаждали в смеси моносилан-аммиак-азот при давлении 4,5±0,5 мм рт.ст. при температуре 400±10°C. Толщина пленок оксида и нитрида кремния измерялась методом интерферометрии на установке Optiprobe 2690UV фирмы Thermawave.
Качество пассивирующего покрытия оценивалось при помощи следующих параметров: сплошности и стойкостки к растрескиванию. Контроль сплошности пассивирующего покрытия проводился путем выдержки в КОН в течение 20 мин при температуре (55±5)°C. После этого контролировалось наличие растравов алюминиевой металлизации при увеличении 200x - 400x в светлом поле микроскопа. Оценка наличия растрескивания пассивирующего слоя проводилась при помощи оптической и растровой электронной микроскопии. Оценка выхода годных структур проводилась на кристаллах микросхемы КР1635РУ21У.
Режимы формирования металлизации интегральной схемы и характеристики тестовых структур представлены в таблице.
Анализ таблицы показывает, что предлагаемая металлизация интегральной микросхемы позволяет обеспечить сплошность пассивирующего покрытия и повысить выход годных структур в 2,27-2,39 раза. Наиболее высокий выход годных структур достигается при толщине нитрида кремния 1,0 мкм. При этом обеспечивается равномерная защита вертикальных и горизонтальных поверхностей металлических шин пассивирующим слоем. Если вышеуказанные условия не соблюдаются, эффект не достигается.
Таким образом, предлагаемая металлизация интегральной микросхемы позволяет решить задачу повышения качества пассивирующего покрытия и выхода годных структур металлизации ИМС с субмикронными проектными нормами.
Таблица. Режимы формирования и характеристики тестовых структур металлизации ИС.
№ п/п
Параметры процесса изготовления
Показатели качества пассивирующего покрытия и выхода годных структур
Толщина слоя S13N4, нм
Спейеры
Наличие растравов А1 при травлении в "царской водке" *
Наличие растрескиваний пассивирующего слоя
Относительный выход годных структур, отн.ед.
700
есть
нет
1,1
800
нет
нет
2,27
1000
нет
нет
2,39
1200
нет
нет
2,34
1300
нет
отдельные трещины
1,14
Прототип
есть
нет
1,00
* - контроль сплошности пассивирующего покрытия (тест Моторолы) Источники информации:
1) Патент США 4446194, МПК B05D 3/14, опубл.01.05.1984.
2) Патент США 5541445, МПК H01L 23/58, опубл.30.06.1996. 3. Патент США 6563219, МПК H01L 23/48, опубл. 13.05.2003
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Интегральная схема, содержащая сформированные на поверхности полупроводниковой пластины активные и пассивные элементы, металлизацию, включающую рисунок из токопроводящего материала с контактными площадками для присоединения внешних выводов, слой оксида кремния и пассивирующий слой нитрида кремния, отличающаяся тем, что пристеночные спейсеры на боковых поверхностях токопроводящего материала выполнены в виде слоев оксида кремния, а пассивирующий слой нитрида кремния выполнен толщиной 0,8-1,2 мкм.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
029641
- 1 -
(19)
029641
- 1 -
(19)
029641
- 1 -
(19)
029641
- 4 -
|
