DE10120383A1 - Sputtern von mehrkomponentigen Schichten - Google Patents

Abstract

Zur Kostensenkung und Erhöhung der Flexibilität des Einsatzes von konventionellen Sputteranlagen bei der Erzeugung von mehrkomponentigen Metallschichten auf Halbleiterscheiben, insbesondere bei wechselnder Zusammensetzung hinsichtlich des Anteils der Komponenten, wird ein rationelles Verfahren angegeben. Für ein Zweikomponentensystem z. B. enthält ein Target die mit geringeren Anteil gegenüber der Hauptkomponente vorhandene beigemischte Komponente mit der im technologischen Prozeß notwendigen Maximalkonzentration. Ein zweites Target enthält die Hauptkomponente in reiner Form. Bei Schichten mit niedrigem als maximalen Anteil der beigemischten Komponente erfolgt abwechselndes Sputtern von beiden Targets. Voraussetzung ist, daß beide Komponenten bei den gegebenen Prozeßtemperaturen einen ausreichend hohen Diffusionskoeffizienten haben, um sich zu durchdringen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von mehr­ komponentigen Schichten auf Halbleiterbauelementechips durch Sputtern, wobei die Komponenten bei den gegebenen Prozeßtem­ peraturen einen ausreichend hohen Diffusionskoeffizienten haben, um sich zu durchdringen. Insbesondere dient das Verfahren der Herstellung von Metallisierungsschichten auf Chips mit integrierten Schaltungen.

Beim Sputtern von mehrkomponentigen Schichten zur Herstellung von Chips integrierter Schaltkreise sind nach dem Stand der Technik die Konzentrationen der einzelnen Komponenten (Elemen­ te) in der gesputterten Schicht durch die Zusammensetzung des Sputtertargets vorgegeben, welches eine der herzustellenden Schicht identische Konzentration der Komponenten aufweist. Für veränderte gewünschte Konzentrationsverhältnisse ist ein ex­ tra Target mit diesen veränderten Konzentrationen nötig. Damit sinkt die Flexibilität des Produktionsprozesses bei Konzentra­ tionsänderungen und die Kosten steigen an.

Aus der Patentschrift DE 37 10 497 ist auch ein Sputterverfah­ ren bekannt, bei dem mehrkomponentige Schichten, z. B. aus Cd-Hg-Te, so hergestellt werden, daß für jede Komponente ein nur diese enthaltendes Target vorhanden ist, welches durch einen jeweils separaten Ionenstrahl abgesputtert wird. Die genaue Zusammensetzung wird mit der jeweiligen Strahlstärke gesteuert. Das Absputtern der Targets erfolgt gleichzeitig. Anlagen die auf der Basis dieser Verfahrensweise arbeiten, sind wesentlich umfangreicher ausgestattet und erheblich teurer als die allgemein gebräuchlichen Sputteranlagen.

Ziel der Erfindung ist die Kostensenkung und Erhöhung der Flexibilität des Sputterprozesses mit üblichen Sputteranlagen bei Konzentrationsänderungen der Komponenten von herzustel­ lenden Schichten, insbesondere von Metallisierungsschichten.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Verfahrensweise anzuge­ ben, bei der ein Targetwechsel bei Konzentrationsänderung der Komponenten der herzustellenden Schichten entfällt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Ein­ satz mehrerer Targets in einer Sputteranlage mindestens ein Mischtarget, d. h. ein Target mit zwei gemischten Komponenten, welches die mit dem geringeren Anteil enthaltene Komponente in der im Prozeß benötigten Maximalkonzentration enthält und und im Wechsel ein Target, welches aus reinem Material der Hauptkomponente besteht, abgesputtert werden, wobei durch ab­ wechselndes Sputtern von Schichten der verschiedenen Quellen mit ausgewählten Schichtdicken, innerhalb des durch das Mischtarget vorgegebenen Konzentrationsbereichs jede beliebige Konzentration zwischen der maximalen Konzentration der beige­ mischten Komponente und Null eingestellt werden kann.

Die Erfindung soll anhand eines einfachen Beispiels näher erläutert werden:
Bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen auf Basis von Silizium-Scheiben werden aus Gründen der Unterdrückung von Fehler verursachenden metallurgischen Erscheinungen bei der Metallisierung (Spike-Bildung) keine reinen Aluminiumschichten sondern AlSi-Schichten mit einem bestimmten Si-Anteil angewen­ det. Die Maximalkonzentration von Si soll beispielsweise 1% betragen. In der Sputteranlage werden zwei Targets verwendet. Target AB1 als AlSi-Target mit 1% Si, Target AB2 mit reinem Aluminium. Durch abwechselndes Sputtern von Schichten aus AB1 und AB2 lassen sich Schichten mit beliebigen Konzentrationen zwischen den Grenzkonzentrationen 1% Si und 0% Si herstellen, selbstverständlich durch Sputtern einer Schicht aus nur einem Target auch Schichten mit den Grenzkonzentrationen.

Es entspricht auch der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, wenn das Mischtarget mehr als eine beigemischte Komponente enthält.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von Schichten durch Sputtern, die mehrere Komponenten enthalten, die bei den gegebenen Prozeß­ temperaturen einen ausreichend hohen Diffusionskoeffizienten haben, um sich zu durchdringen, dadurch gekenzeichnet, daß bei Einsatz mehrerer Targets in einer Sputteranlage mindestens ein Mischtarget, d. h. ein Target mit zwei gemischten Komponenten, welches die mit dem geringeren Anteil gegenüber der Hauptkomponente enthaltene Komponente in der im Prozeß benötigten Maximalkonzentration enthält und im Wechsel ein Target aus reinem Material der Hauptkomponente abgesputtert werden, wobei durch abwechselndes Sputtern von Schichten der verschiedenen Quellen mit ausgewählten Schichtdicken innerhalb des durch das Mischtarget vorgegebenen Konzentrationsbereichs eine vorgegebene Konzentration der beigemischten Komponente die zwischen der maximalen Konzentration im Mischtarget und Null liegen kann, eingestellt wird.

2. Verfahren zur Herstellung von Schichten durch Sputtern nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß das Mischtarget neben der Hauptkomponente mehr als eine weitere Komponente mit geringerer Konzentration als die Hauptkomponente enthält.

3. Verfahren zur Herstellung von Schichten durch Sputtern nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß das Mischtarget aus AlSi besteht.