Главная Промышленная автоматика.

Второй планарный уродень пересечен ил

второй планарный уровень соединении

Соединение металлом через отверстие между слоями металла лер-Вого и второго уровней


Неппанорныи Второй уродень пересечении

Стандартное соединение метаппиза ционного слоя второго уровня через отверстие \


Первый уровень металлизации Подложка палуизолирутщего GaAs

Рис. 17 15 Сравнение сверхпланарного фирмы Rockwell (а) и стандартного (б) методов формирования многоуровневых соединений, показаны планарные пересечения, а также планарная структура соединения через отверстие

Rockwell со стандартным методом, использованным в ИС Одной из основных особенностей метода, предложенного фирмой Rockwell, является гладкость структуры планарного пересечения, что исключает потенциально возможные проблемы пересечений, такие как закорачивание между первым и вторым уровнями металлизационных слоев и (или) разрывы, возникающие вследствие некачественного выполнения операции покрытия Другое преимущество этого метода состоит в том, что в течение процесса изготовления второго уровня соединений критичная к воздействиям область канала GaAs ПТШ между затвором и контактами стока (истока) защищена диэлектриком первого уровня Защита поверхности приводит к повышению доли выхода годных структур ПТШ с низким напряжением отсечки (f/jQj-g - - 1,0 В), используемых в маломощных цифровых ИС Как показано на рис 17 15, процесс может быть в дальнейшем усовершенствован путем выполнения замыкания между металлизационными слоями первого и второго уровней заполнением металлом окон в диэлектрике

Этот процесс уже описан ранее Такое усовершенствование способно обеспечить полную планарность структуры соединений Второй слой диэлектрика, показанный на рис 17 15, который служит изолятором между металлизационными слоями первого и второго уровней, должен обладать малыми механическими напряжениями, не иметь точечных проколов и обладать большой диэлектрической прочностью и хорошей адгезией к металлам, GaAs и другим диэлектрикам Процесс осаждения не должен вызывать




Рис. 17.16 Рис. 17.17

Рис. 17.16. Микрофотография, выполненная с помощыо сканирующего электронного микроскопа, поперечного сечения анизотропного протравленного отверстия, заполненного металлом

Рис. 17.17. Микрофотография участка планарной ИС на GaAs, на которой показаны общие недостатки этапов изготовления металлизированных пересечений: технологический процесс мультиплицирование топологии металлизированного слоя после полного травления, второй уровень металлизации Tl-Au толщиной 550 им, второй уровень диэлектрического слоя - нитрид толщиной 500 им, полученный плазменным

методом

появление каких-либо термических или электрических дефектов в элементах, и диэлектрик должен легко травиться через окна. Всем этим требованиям удовлетворяют пленки нитрида кремнии, полученные методом усиленною плазмой химического осаждения из паровой фазы Пленки не имеют точечных проколов на площади более 10" см, обладают средней диэлектрической постоянной (равной 8), идеальной емкостью перекрытия 0,15 X Х10~* Ф/мкм при толщине пленок 500 нм На этих пленках была измерена напряженность электрического поля 5 10 В/см как на емкостных элементах больщой площади, так и на тестовых структурах, включаюпщх несколько сотен пересечений.

Сквозные отверстия (показанные на рис. 17.15), необходимые для соединения металлизационных слоев первого и второго уровней, вскрываются реактивньш ионным травлением (РИТ) Металлизационный слой первого уровня (Аи) служит автоматическим барьером травления. Он обеспечивает также отличнзю адгезию металлиэационному слою второго уровня, так как небольптое количество Аи распыляется в процессе РИТ Реактивное ионное травление нитрида, полученного с тюмощью плазменного метода, может быть выполнено для получения изотропного или анизотропного профиля



травления в зависимости от используемого метода плазменного травления В настоящее время применяются оба метода в зависимости от желаемой технологической операции получения отверстий. При стандартном процессе необходимы наклонные (изотропные) отверстия, так как токолроводящая дорожка между металлизационными слоями первого и второю уровней должна проходить по боковой стенке отверстия Качество и задежность соединения через отверстие зависят от непрерывности покрытия боковой стенки отверстия. Для обеспечения хорошего металлического покрытия боковой стенки отверстия используется сферическое электронно-лучевое или магнетронное напыление. Недостаток изотропного метода создания стенок отверстия состоит в юм, что размеры отверстий фактически больше, чем это необходимо. Для достижения максимальной плотности и предельно высокого уровня выхода годных структур была разработана технология анизотропного травления через окна и заполнения их металлом, как показано на рис. 17.15.

Анизотропно-протравленное отверстие с почти вертикальными диэлектрическими стенками и промежуточным соединением через металлическое отверстие показано на рис 7.16, Металлическое отверстие формируется осаждением металлической пленки немного меньшей толщины, чем толщина диэлектрика второго уровня. Эта операция следует за процессом взрывной фотолитографии. Технологический процесс, выполненный по такой схеме, приводит к планарной структуре, которая исключает какую бы то ни было необходатмость покрытия боковой стенки и, таким образом, улучшает качество и надежность соединений металлизаштонных слоев первого и второго уровней. После того как сделаны отверстия, осуществляется второй уровень металлизации Ti-Au толщиной 600 нм. Для мультипликации тонкой линии (с минимальным размером 1,5 мкм) в многоуровневых соединениях используется ионное травление. Образцы подвергаются травлению ионами под углом падения 70° для уменьшетшя процесса переосаждения материала, который часто наблюдается на краях фоторезистивного рисунка при нормальном (90°) угле падения

На рис. 17.17 показан пример планарного соединения второго уровня, выполненного с помощью ионного травления. Этим методом травления было достигнуто точное управление шириной линии с почти вертикальными стенками для пленок Ti-Au толщиной до 1 мкм. Как показано на рис. 17.15, при создании планарной структуры пе существует таких технологических операций, при которых соединения второго уровня пересекают соединения первого уровня. При этих методах формирования многоуровневых соединений был получен предельно высокий процент выхода юдных структур.

На рис. 17 18 показаны очень компактные GaA.s ИС. в которых щтя повышения гатотности упаковки используются параллельные соодтшения первого и второю уровней металлизации. Реалиэатщя такой топологии схемы без уменьшения процента выхода годных структур и ухудшения характеристик схемы демонстрирует большие возможности этого планарного метода изготовления пересечений Кроме того, такие мноюуровневые структуры пересечений обеспечивают в принципе возможность получения более двух





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 [134] 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.0061