Лазерные технологии
13. Лазерная технология полупроводников. Часть 2 Основные операции. Создание силицидов
Скачать Содержание

Основные операции. Создание силицидов


Одним из требований пленарной технологии БИС является низкое контактное сопротивление новых материалов, максимально большая проводимость соединительных проводящих дорожек и химическая стойкость материала проводящих дорожек к травителям, содержащим плавиковую кислоту. Наиболее полно этим требованиям, соответствуют силициды металлов. Использование силицидов открывает широкие перспективы в изготовлении монолитных структур «полупроводник – металл – полупроводник».

Традиционно плёнки силицида получают отжигом систем «металлическая плёнка – полупроводниковая подложка» в вакуумных печах. Однако длительное высокотемпературное воздействие на материал может привести к перераспределению примесных атомов, что неприемлемо в планарной технологии изготовления приборов микроэлектроники. В связи с этим в последние года серьёзное внимание технологов привлекают методы быстрого термического отжига структур «металл – кремний» электронными и лазерными пучками, а также ламповый отжиг для создания тонких слоёв силицидов.

Использование лазерного излучения, когда вся энергия пучка теряется в основном в очень тонком приповерхностном слое, позволяет создавать тонкие слои силицидов, что делает этот способ привлекательным таких приложений, как создание проводящих дорожек в СБИС. Процессы образования силицидов платины, палладия, никеля, молибдена и ниобия под действием неодимового лазера достаточно хорошо изучены. В экспериментах плёнки названных элементов толщиной 45–210 нм вжигались в <100> Si при плотности энергии излучения 1,8 ÷ 4,5 Дж/см2 и длительности импульса 100 нс. В результате облучения получались однородные по глубине многофазовые слои силицидов, которые исследовались методом обратного резерфордовского рассеяния ионов Не+, сканирующей электронной микроскопией и рентгеновским анализом. Исследования микроструктуры показали, что полученные слои являются результатом плавления тонкого слоя, перемешивания атомов металла с кремнием в жидкой фазе и быстрой рекристаллизации. Например, при облучении тонкой плёнки 45 нм из Pt импульсами в диапазоне плотностей энергии 2 ÷ 5 Дж/см2 было обнаружено, что глубина прореагировавшего слоя меняется со 170 до 460 нм, а средний состав — от PtSi2,7 до PtSi10,4. Микрофотографии, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии, показывают наличие небольшого количества кластеров, a также преципитатов, окружённых основным материалом. Дифракционные измерения обнаруживают линии поликристаллического Si, а также интенсивные брэгговские отражения от PtSi. Микрофотографии показывают, что имеются малые (100 ÷ 200 Å) зерна поликристаллического кремния, окружённые слоем силицида платины. Прореагировавший слой является многофазовым. При плотности энергии E = 3 Дж/см2 и толщине плёнки 2100 Å был получен однородный слой Pt2, 0Si, которой оказался полностью аморфным. Были получены также однородные слои Ni и Pd с кремнием при E = 2 ÷ 5 Дж/см2. Для Mo и Nb не удалось получить однородные слои с резким интерфейсом.