Технология формирования и измерения параметров си-лицидних пленок для структур бис часть 12

Другие формы импульсного нагрева пленки дисилицида молибдена были осуществлены с помощью графитового нагревателя дуговых и галогеновых ламп и др. Пластину с пленкой дисилицида молибдена помещали в вакууме с давлением. порядка 0,1 Па на графитный отопитель, обеспечивающий температуру равную 800 — 1000 ° С при времени выдержки 12 — 90 с. Скорость выхода на равновесную температуру составляла 20 с при t = 800 ° С, 18 с при t = 900 ° С и 10 с при t = 1000 ° С. Все пластины размещены нанесенным слоем до отопителя.

Låssmed Stockholm
Были применены два метода нанесения пленки на кремниевую пластину {100} в першому-- пленку молибдена толщиной 100 нм наносили распылением в аргоне (0,4 Па); во втором — пленку толщиной 250 нм получали одновременным распылением в аргоне молибдена и кремния в соотношении 1: 2. Результаты, которые были до полученные только при одновременном распылению, поскольку в первом случае при быстром нагреве имело место растрескивание и отслаивание пленки. Начальный шаровой сопротивление R1, аморфной пленки составляло 55 Ом / и после отжига более 40 с при t = 1000 ° С R снижалось на порядок, отвечающий удельному сопротивлению 135 мкОм * см, то есть близко к величине, получаемой при длительном отжиге. Стрелки (см. Рис. 2. 8) показывают значения удельного сопротивления до установления заданной температуры, соответствующей кристаллографической структуре пленки. Рис. 2. 9. Слойный сопротивление пленки дисилицида молибдена после импульсного отжига. При tвидп = 800 0С, и Т = 20 с кристаллы в момент установления температуры имеют размер 10 — 20 нм, тогда как при t = 1000 ° С, и Т = 12 с их размер становится больше 500 нм. См. Приложение 1. Пленка дисилицида молибдена после импульсного отжига при: t = 900 ° С, Т — 20 с (а); t = 1000 0С, Т = 12 с (б). Таким образом, процесс рекристаллизации при образовании силицида происходит достаточно быстро. Однородность двухслойного сопротивления по пластине диаметром 75 см составила 2% после отжига при 1000 ° С в течение 20 с и несколько лучше при более низкой температуре. Для быстрого отжига силицид титана было использовано также электронное облучение. 2.10 Образование силицидов при ионной имплантации Очевидно, что энергия, необходимая для образования силицидов, может быть получена не только путем нагрева. Ионное бомбардировки тонких пленок металлов нанесенных на кремний, — другой путь получения кристаллов такой же энергии. В частности, бомбардировки тонких пленок молибдена, ниобия, кобальта, никеля, палладия проводили ионами азота, аргона или гелия при энергии от 30 до 400 кэВ. Образование силицидов всегда имело место на границе металл-кремний для его равномерного распределения по всему объему во всех случаях требуется дополнительный нагрев, однако, при этом была необходима температура ниже (200-800 0С), чем для образования силицида без имплантации. Проводили также имплантацию металлических пленок на кремния ионами мышьяка, сурьмы, бора или фосфора, то есть электрически активными для кремния примесями. Имплантацию вольфрама (40 нм) молибдена (20 нм) и тантала (58 нм) ионами мышьяка проводили при энергии 200 — 300 кэВ и потоке 2 * 1016 см 2. Пленки были нанесены электронным испарением на кремнии, (100), или поликристаллический кремний при ρ <7 * 105 Па и температуре. Энергия облучения была выбрана так, чтобы имплантированный элемент прошел через металл к поверхности кремния. Вблизи границы металл-кремний имело место образования дисилицида металла, для перераспределения которого по всему объему пленки проводили нагрев при имплантации в t = 300 0С и после нее до t = 650-800 0С. Удельное сопротивление полученных таким образом дисилицида вольфрама, молибдена и тантала составляло 100, 140 и 65 мкОм * см, соответственно, то есть близко по величине полученным без имплантации (см. Табл.1). Более низкую температуру термообработки после имплантации применяли для пленки молибдена толщиной 40 нм (550 0С, 20 мин. В атмосфере водорода). Имплантацию вели ионами мышьяка с энергией 180 кэВ, при потоке 5 * 1015 см 2. Толщина слоя силицид молибдена составляла 100 нм и имела шаровой сопротивление 14 Ом /, то есть удельное сопротивление составлял 140 мкОм * см, что не намного выше полученного без имплантации. Наибольшая толщина пленки молибдена на кремнии, на котором было применено имплантацию составляла 100 нм (молибден и титан). Основным преимуществом при имплантации-- снижения температуры образования силицида. Однако есть существующее определенное усложнение технологии и должно быть тщательно взвешено в каждом конкретном случае. В настоящее время максимальные возможности оборудования позволяют в большинстве случаев работать с толщиной металлических пленок не более 50 — 100 нм, то есть получать толщину дисилицида не более 150 нм, что меньше необходимое. Поэтому наиболее вероятно использование этого метода — омические контакты. Раздел 3. Контроль электрофизических параметров и технологических режимов нанесения пленок при формировании структур БИС Получение высококачественных пленок с заранее заданными и воспроизводимыми параметрами определяет необходимость строгого контроля при их нанесении. Особенности контроля параметров тонкопленочных элементов определяются малыми толщинами нанесенных пленок (от нескольких десятков до сотен нанометров). Параметры пленок непосредственно контролируют в процессе их нанесения в вакуумной рабочей камере и после нанесения, то есть вне камеры. Наиболее важен контроль в камере, так как в зависимости от его результатов регулируются режимы процесса роста пленки, позволяет устранить операции подгонки ее параметров после нанесения. 3.1 Измерение толщины пленок Толщину пленок измеряют такими наиболее распространенными методами, как микро взвешивания и многие лучевая интерферометрия. Метод микро взвешивания в основном используют при производстве гибридных ИМС, и заключается в определении увеличения массы m подложки после нанесения на нее пленки. При этом среднюю толщину пленки определяют по формуле: (3.1) где Fn — площадь пленки на подложке; Ρ М — удельная плотность нанесенного вещества. Этот метод не простой, но требует, чтобы форма подложки была простой, а ее поверхность в хорошем состоянии. Кроме того, на точность измерений влияет удельная плотность нанесенного материала может варьироваться в зависимости от технологических режимов (остаточного давления, загрязнений молекулами газа и др.) При измерении толщины пленки взвешиванием считают, что плотность нанесенного вещества равна плотности массивного образца. Под эффективной толщиной понимают толщину, что она могла бы, если бы образующая ее вещество было равномерно распределено по поверхности с плотностью, равной плотности массивной вещества. Чувствительность метода взвешивания составляет 1 — 10 мкм / м2 и зависит от чувствительности весов и площади пленки на подложке Fn. Метод много лучевой интерферометрии, который применяется для измерения толщины непрозрачных пленок, заключается в наблюдении в микроскоп интерференционных полос, возникающих при рассмотрении в монохроматическом свете двух поверхностей, расположенных под углом друг к другу.