Самоорганизация многослойных металлургических структур для контактных систем суб-100 нм КМОП ИС

• Автор: Хорин, Иван Анатольевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 171 с.

1.1. Многоуровневые системы металлизации в технологии У БИС.

1.1.1. Системы многоуровневой металлизации на основе А1 и Си

1.1.2. Контактные и барьерные слои в многослойных системах металлизации

1.2. Контактные слои для суб0 нм технологии

1.2.1. Самосовмещенный силицидный процесс формирования контактных слоев ii2 в системах многоуровневой металлизации
У БИС.
1.2.2. Салицидный процесс формирования контактных слоев ii2 с предаморфизационной имплантацией

1.2.3. Формирование ii2 в системе ii, где ТМТа, Мо, ,

1.2.4. Процесс формирования контактных слоев ii2 на основе поверхностнодиффузионных реакций взаимодействия сплава iix

с i подложкой

1.2.5. i2 в качестве материала контактных слоев в системах многоуровневой металлизации У БИС.
1.3. Контактные слои для суб0 нм технологии на основе ii.
1.4. Барьерные слои для систем многоуровневой А металлизации.
1.4.1 Барьерные слои i
1.4.2. Барьерные слои на основе тройных аморфных соединений
1.5. Барьерные слои для систем многоуровневой Си металлиза
ции.
1.5.1. Барьерные слои на основе Т, XV и Та.
1.5.2. Барьерные слои на основе аморфных соединений ТВ2
1.5.3. Тройные аморфные соединения для контактных систем медной металлизации.
1.6 Процессы фазового расслоения в открытых многокомпонентных системах
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ МНОГОСЛОЙНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Формирование многослойных металлических структур
2.1.1. Структуры ТБ2Б, СоБ2Б, полученные методом электроннолучевого испарения в высоком вакууме, для исследования особенностей формирования границ раздела силицидкремний
2.1.2. Формирование структур СоЛТБ методом реактивного магнетроиного распыления для исследования процессов взаимодействия Со с ТБ.
2.1.3. Формирование структур ТСоБ, ТСоМБ, ТСоМББ для исследования объемных твердофазных и поверхностнодиффузионных реакций взаимодействия многокомпонентных металлических сплавов с Б подложкой
2.1.4. Формирование структур ТСоИТБ, ТСоИТНБ, ТСоИСоБ2Б для исследования влияния различных промежуточных слоев на фазовое расслоение в системе ТСоМБ.
2.1.5. Формирование образцов при магнетронном распылении сплавов ТСо и ТСоБ в атмосфере азота при температуре подложки С на структуру СоБхБ 0
2.1.6. Формирование структур ТМБ, ТаММБ для исследования процессов фазового расслоения.
2.2. Методы исследования структур
2.2.1. Вторичная ионная массспектрометрия.
2.2.2. Резерфордовское обратное рассеяние для исследования состава слоев многослойных структур
2.2.3. Просвечивающая электронная микроскопия
ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛАНАРНЫХ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА ДИСИЛИЦИДОВ ТИТАНА И КОБАЛЬТА I1 i0 И i .
3.1. Технология формирования планарных границ раздела ii2i.
3.2. Формирование границ раздела силицид полублагородного металлаi.
3.3. Влияние примесей на границе раздела i на процессы силицидообразования
3.4. Рост эпитаксиальных слоев i2 в системах Сотугоплавкий металл0
3.5. Модель фазообразования в системе ii при объемных твердофазных и поверхностнодиффузионных реакциях взаимодействия Со с ii.
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 4. ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ СТРУКТУР ПРИ ФАЗОВОМ РАССЛОЕНИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
4.1. Процессы фазообразования при взаимодействии биметаллических сплавов и двухслойных металлических структур с i подложкой.
4.2. Фазовое расслоение в системе ii при объемных твердофазных реакциях взаимодействия металлов с кремнием
4.3. Поверхностнодиффузионные реакции взаимодействия спла
ВВЕДЕНИЕ


Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 1 страницу машинописного текста, включая рисунка, 7 таблиц и список литературы из 3 наименований. Содержание работы. Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы ее цель и задачи, охарактеризованы научная новизна, основные защищаемые положения, практическая ценность работы, изложено содержание но главам. В первой главе проведен анализ используемых материалов и методов формирования контактных и барьерных слоев для систем многоуровневой металлизации УБИС. Отмечены преимущества и недостатки Т, Со2, 1 и методов их формирования для использования в качестве контактных слоев в суб0 нм технологиях УБИС. Приводится обзор материалов диффузионнобарьерных слоев для систем на основе А1 и Си. Показаны тенденции развития технологии формирования контактных и барьерных слоев в системах многоуровневой металлизации УБИС. Во второй главе содержится описание установок для нанесения тонких пленок методами электроннолучевого соиспарения и реактивном магнетронного сораспыления. Представлены режимы формирования экспериментальных образцов, а также методики их исследования вторичная ионная массспектрометрия, резерфордовское обратное рассеяние, просвечивающая электронная спектрометрия. В третьей главе представлены результаты исследования процессов формирования тонких пленок Т и Со2 на подложках 1 и 0. Показаны особенности формирования границ раздела Т и Со2. В четвертой главе представлены результаты исследований процесса фазового расслоения в системах ТМИММБ, где ТМ тугоплавкий металл Тл или Га, ЫМ полублагородный металл Со или 1. Показаны некоторые особенности диффузии и фазообразования в системах ТьСоМБ, ТьСоЗьМБц Т8 и Та при объемных твердофазных и поверхностнодиффузионных реакциях взаимодействия. В пятой главе рассмотрено взаимодействие сплавов ПСоЫ и Т1Со1х с подложками и представлены результаты исследований процессов фазообразования в системах разработан самосовмещенный процесс формирования контактного и барьерного слоев в едином технологическом цикле для системы многоуровневой металлизации У БИС. В заключении изложены основные результаты работы. По результатам диссертации опубликовано печатных работ. Апробация работы. Всероссийской научнотехнической конференции для студентов и аспирантов Микроэлектроника и информатика в Москве Зеленоград в г. Международной научнотехнической конференции Электроника и информатика XXI век в Москве Зеленоград в г. Международной конференции Пленки и Покрытия в СанктПетербурге в г. Всероссийской научнотехнической конференции Микро и наноэлектроника в Звенигороде в г. Электроника в Москве в г. Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики техническом университете в и г. ГЛАВА 1. Технология изготовления интегральных схем развивается по пути увеличения плотности упаковки элементов на кристалле и, соответственно, уменьшения их линейных размеров. Увеличение числа активных элементов на кристалле приводит к тому, что все большую площадь занимают межсоединения. При этом основные характеристики УБИС такие как быстродействие, помехоустойчивость, стабильность все больше определяются характеристиками именно межсоединений, а не активных элементов. Для технологии 0. Таким образом, одной их приоритетных задач современной микроэлектроники является формирование высоконадежных систем многослойной металлизации. Число уровней металлизации на сегодняшний день достигает . Система металлизации представляет собой сложную систему планарных чередующихся металлических и диэлектрических слоев. Обычно такая система включает в себя несколько функционально различных металлических слоев контактный, барьерный, локальные межсоединения, вертикальные проводники, высокопроводящий слой. К каждому из них предъявляются свои требования. В настоящее время в качестве материала высокопроводящих горизонтальных проводников используются сплавы на основе А1 обычно А1 с добавкой менее 1 Си, отделенные слоями ПТОТП или ППЫ.