SU1160896A1 - Материал дл изготовлени тонкопленочных межсоединений интегральных микросхем - Google Patents
Материал дл изготовлени тонкопленочных межсоединений интегральных микросхем Download PDFInfo
- Publication number
- SU1160896A1 SU1160896A1 SU833575155A SU3575155A SU1160896A1 SU 1160896 A1 SU1160896 A1 SU 1160896A1 SU 833575155 A SU833575155 A SU 833575155A SU 3575155 A SU3575155 A SU 3575155A SU 1160896 A1 SU1160896 A1 SU 1160896A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- rare
- aluminum
- film
- earth metals
- thin
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 23
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 12
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 12
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001122 Mischmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- -1 ethylene glycol aluminum Chemical compound 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
ровностей микрорельефа поверхности пленок (ширина в основании 0,6 мкм и высота 0,2-0,3 мкм), сравнимые с толщиной межуровневого диэлектрика ( 0,3-0,4 мкм), затрудн ют использование пленок из алюмини , содержащего добавки кремни , при многоуровневой разводке межсоединении ИМС за счет отказов, обусловленных разрушением межуровневого диэлектрика неровност ми микрорельефа поверхности пленок и короткого замыкани между провод щими сло ми.
Наиболее близким техническим решением вл етс материал дл изготовлени тонкопленочных межсоединений ИМС на основе алюмини , содержащий редкоземельный металл (РМЗ) или смесь редкоземельных металлов.
Достоинства такого материала дл изготовлени межсоединений ИМС состо т в высокой устойчивости тонких пленок из него к отказам, обусловленным массопереносом под действием электрического тока и коррозии, высокой свариваемости алюминиевой и золотой проволокой. Высока степень дискретности пленок, средний размер зерен при содержании, например. Но в количестве 0,7 мас.% составл ет 0,1-0,15 мкм, сохран юща с при термообработке при температуре - 475-500°С, позвол ет формировать межсоединени ИМС с минимальной шириной 0,5-2,0 мкм.
К недостаткам материала дл изготовлени тонкопленочнь Х межсоединений ИМС на основе алюмини с добавками редкоземельных металлов относитс то, что переходное контактное сопротивление (Rx) тонких пленок алюмини , содержащ-лх до .бзвки редкоземельных металлов, на 25-35% выше, чем R,c, гтенок алюмини к кремни n-тмпа, и на 35-40% выше, чем RK пленок алюмини , содержащих добавки кремни .
Цель изобретени - улучшение электрофизических свойств тонкопленочных межсоединений ИМС м полупроводниковых приборов преимущественно с мелкими р-ппереходами и микронными и субмикронными размерами элементов при сохранении высокой устойчивости к отказам, обусловленным массопереносом под действием электрического тока и коррозии, высокого качества микросварки алюминиевой и золотой проволокой.
Цель достигаетс тем, что материал дл изготовлени тонкопле.ночных межсоединений ИМС на основе алюмини , содержащий редкоземельный металл и/или смесь редкоземельных металАюв, дополнительно содержит кремний при следующем содержании компонентов, мае,%:
Редкоземельные
металлы и/или смеси
редкоземельных
металлов0,01-4,0
Кремний0,1-2,0
АлюминийОстальное
Количественный состав компонентов, вход щих в данный материал, определ етс по их вли нию на размер зерен тонкой пленки, полученной из этого материала, переходное контактное сопротивление к кремнию, рельеф поверхности пленки.
Нижн граница вход щих в данный материал ингредиентов определ ет миии5 мальное содержание примеси, при которой наблюдаетс эффект уменьшени контактного сопротивлени тонкой пленки и сохран ютс необходимые требовани по размеру зерен, микрорельефу поверхности
0 (см.табл.1, в которой приведены примеры граничных и оптимального количества содержани ингредиентов), а также сохран ютс высока устойчивость к отказам, обусловленным массопереносом под действием электрического тока и коррозии, высокое качество микросварки алюминиевой и золотой проволокой. Повышение устойчивости к отказам, обусловленным массопереносом под действием электрического токаи
0 коррозии, а также качества ультразвуковой микросварки достигаетс введением в пленку примесей РЗМ. Верхн граница определ етто максимальное содержание примеси, при которомтакже имеетместо уменьшение
5 RK при сохранении прочих вышеуказанных свойств.
Материал получают обычным способом плавки алюмини , кремни , РЗМ и/или смесей РЗМ в дуговой печи, например, марки
0 L-200 с нерасходуемым вольфрамовым электродом на медном водоохлаждаемом поддоне в атмосфере инертного газа. Перемешивание сплава осуществл етс в этом случае с помощью дуги. Услови плавки следующие: давление гели в печи 400 мм рт.ст., ток- 1200-1600 А при напр жении 30-40 В. Врем одного переплава 3-5 мин. Дл более равномерного распределени РЗМ и SI каждый слиток переплавл ли 3-4
О раза. Затем проводили гомогенизирующий отжиг слитков на воздухе в течение 3-4 ч при температуре 450°С. Слитки имели диаметр 100 мм и высоту 8 мм. Из этих слитков готовили м-ишени дл
5 магнетронного распылени материала. Дл этого их обрабатывали на токарном станке при скорости обработки 63 об/мин. При этом исключалось использование охлаждаемых эмульсий. После обработки на токарном станке мишени имели
размеры: диаметр 95-0,5 мм, толщина 5,5 мм.
Перед помещением в устройство дл магнетронного распылени полученные мишени обрабатывались в полирующем растворе следующего состава: НзРО - 16 частей, НМОз- 1 часть, СНзСООН - 1 часть, Н20 - 2 части в течение 3-5 мин, при температуре 30-40 С. Услови получени тонких пленок методом магнетронного распылени мишени диаметром 95 мм и толщиной 5 мм следующие: ток мишени - 1,0-1,5 А, им 520-5бО В, давление аргона в камере 1,3 мм рт.ст., температура кремниевой подложки была равной 170 С. Скорость напылени пленки при этих услови х 0,02-0,04 мкм/с. При этих же услови х распыл ли и алюминий (марка А99), а также материалы дл изготовлени межсоединений на основе алюмини с добавками РЗМ и S1.
Результаты сравнительных испытаний представлены в табл. 2 При определении переходного контактного сопротивлени замер ли сопротивление цепочки из 18 контактов натестовом элементе. Доза легировани n-области была равной 700 мкКл. Из табл.2 следует, что предложенный материал имеет более низкое контактное сопротивление к кремнию, чем известные материалы, при сохранении высокой устойчивости к отказам, обусловленным массопереносом под действием электрического тока. Оценка величины нормального электродного потенциала в растворе этиленгликол пленок алюмини с добавками РЗМ и SI показала, что он менее отрицателен, чем дл алюмини , а также алюглини с добавками SI, и по пор дку величины сравним с нормальным электродным потенциалом алюмини с добавками РЗМ 0,48 В (см.табл.2). Это позвол ет заключить о высокой коррозионной стойкости тонкопленочных межсоединений ИМС на основе предлагаемого материала.
Были получены также материалы на основе алюмини и других РЗМ, содержащие кремний. Использовали Y: Yb; Се; Nd и другие РЗМ. Результаты исследовани RK, среднего размера зерен, микрорельефа поверхности и других свойстз незначительно отл 1чаютс от представленных в табл.1 и 2. Использовали также мишметалл - смесь РЗМ, содержащий Се - 45-50; Nd - 18; Рг 5: Sm - 1; La - 20-25; остальное: примеси У, Eu,Tb и другие РЗМ, i а также А1; Со; Са; Мп; SI; N1; РЙ: Fe; С. Результаты аналогичны. В частности, РК - 250-300 Ом. Микрорельеф поверхности, средний размер зерен пленок, средн наработка на отказ, нормальный электродный потенциал - все эти характеристики по величине незначительно отличаютс от тех, которые были получены на образцах AI+Ho+SI; AI+Tb+Sl; AI+Eu+St.
. Таким образом, данный материал дл изготовлени тонкопленочных межсоединений ИМС, используемый и дл полупроводниковых приборов, имеет существенные преимущества по сравнению с известными: по величине микронеровностей рельефа поверхности пленок, полученных путем его распылени , и более равномерному распределению зерен по размеру, а также величине переходного контактного сопротивлени к кремнию. При этом сохран етс высока устойчивость тонкопленочных проводников из указанного материала к отказам, обусловленным .массопереносом под действием электрического тока и коррозии, а также высокое качество микросварки алюминиевой и золотой проволокой
Материал можно также использовать при изготовлении межсоединений МОП-интегральных микросхем с мелкими р -п-пере-. ходами и многоуровневой системой разводки, например, при изготовлении микросхем дл электронных наручных часов, а также микросхем другого назначени .
Зависимость контактного сопротивлени и размера зерен от состава матеТаблица 1 риала
Claims (1)
- (54X57) МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ (ИМС) на основе алюминия, содержащий редкоземельный металл и/или смесь редкоземельных металлов, отличающийся тем, что. с целью улучшения электрофизических свойств тонкопленочных межсоединений ИМС при сохранении высокой устойчивости к отказам, он дополнительно содержит кремний при следующем содержании компонентов, мас.%:
Редкоземельный металл и/или смеси редкоземельных металлов 0,01-4,0 Кремний 0,1-2,0 · Алюминий Остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU833575155A SU1160896A1 (ru) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | Материал дл изготовлени тонкопленочных межсоединений интегральных микросхем |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU833575155A SU1160896A1 (ru) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | Материал дл изготовлени тонкопленочных межсоединений интегральных микросхем |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1160896A1 true SU1160896A1 (ru) | 1991-10-07 |
Family
ID=21057632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU833575155A SU1160896A1 (ru) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | Материал дл изготовлени тонкопленочных межсоединений интегральных микросхем |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1160896A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5711858A (en) * | 1994-04-12 | 1998-01-27 | International Business Machines Corporation | Process for depositing a conductive thin film upon an integrated circuit substrate |
| US8992748B2 (en) | 2006-03-06 | 2015-03-31 | Tosoh Smd, Inc. | Sputtering target |
-
1983
- 1983-04-08 SU SU833575155A patent/SU1160896A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент US . N2 3567509, кл. 117-217, опублик. 1972. Авторское свидетельство СССР N2 598458. кн. Н 01 L21/28, 1974. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5711858A (en) * | 1994-04-12 | 1998-01-27 | International Business Machines Corporation | Process for depositing a conductive thin film upon an integrated circuit substrate |
| US8992748B2 (en) | 2006-03-06 | 2015-03-31 | Tosoh Smd, Inc. | Sputtering target |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6451135B1 (en) | High-purity copper sputtering targets and thin films | |
| US5541007A (en) | Aluminum alloy wiring layer and aluminum alloy sputtering target | |
| KR930005072B1 (ko) | 전자기기용 구리합금 및 그 제조방법 | |
| KR20090051267A (ko) | 미세 그레인 사이즈 및 높은 전자 이동 저항성을 구비한 구리 스퍼터링 타겟 및 이를 제조하는 방법 | |
| WO2007103014A2 (en) | Sputtering target | |
| JP2000034562A (ja) | スパッタリングターゲット及び薄膜形成装置部品 | |
| SU1160896A1 (ru) | Материал дл изготовлени тонкопленочных межсоединений интегральных микросхем | |
| JPS62235451A (ja) | 半導体配線材料用Ａｌ合金 | |
| CN85103501A (zh) | 半导体装置的导线材料 | |
| JP2004193553A (ja) | 半導体装置配線シード層形成用銅合金スパッタリングターゲットおよびこのターゲットを用いて形成したシード層 | |
| JPH0864554A (ja) | 薄膜トランジスタの薄膜形成用スパッタリングターゲット材 | |
| JPS62240736A (ja) | 半導体配線材料用ｂ、ｃ含有アルミニウム合金 | |
| JP2004193546A (ja) | 半導体装置配線シード層形成用銅合金スパッタリングターゲット | |
| JPS62235454A (ja) | 半導体配線材料用Ｎ含有Ａｌ合金 | |
| JP3588011B2 (ja) | スパッタリングターゲットおよびその製造方法 | |
| JPH11176769A (ja) | スパッタリングターゲットおよび銅配線膜 | |
| JPH06299354A (ja) | Ａｌ合金薄膜及びその製造方法並びにＡｌ合金薄膜形成用スパッタリングターゲット | |
| JPH034612B2 (ru) | ||
| JPS62235452A (ja) | 半導体配線材料用Ｂ含有Ａｌ合金 | |
| JP2007226058A (ja) | 液晶ディスプレイパネル及びその製造方法並びにＣｕ合金スパッタリングターゲット | |
| EP0606761A2 (en) | Semiconductor device and process for production thereof | |
| JPS62240737A (ja) | 半導体配線材料用ｂ、ｎ含有アルミニウム合金 | |
| JP3416999B2 (ja) | 高強度を有するスパッタリング圧延ターゲット材 | |
| JPS6311418B2 (ru) | ||
| JP2003017491A (ja) | スパッタターゲット、ゲート絶縁膜および電子部品 |