DE10120383B4 - Verfahren zur Metallisierung von Siliziumscheiben durch Aufsputtern - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Metallisierung von Siliziumscheiben durch Aufsputtern von Schichten, die mehrere Komponenten enthalten, die bei den gegebenen Prozeßtemperaturen einen ausreichend hohen Diffusionskoeffizienten haben, um sich zu durchdringen, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz mehrerer Targets in einer Sputteranlage mindestens ein Mischtarget mit zwei gemischten Komponenten und ein Target aus reinem Material der Hauptkomponente abwechselnd abgesputtert werden, wobei das Mischtarget die mit dem geringeren Anteil gegenüber der Hauptkomponente enthaltene Komponente in der im Prozeß benötigten Maximalkonzentration aufweist und wobei aus den verschiedenen Quellen Schichten mit ausgewählten Dicken aufgesputtert werden, um eine vorgegebene Konzentration der beigemischten Komponente unterhalb der durch das Mischtarget vorgegebenen Maximalkonzentration einzustellen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Metallisierung von Siliziumscheiben durch Aufsputtern von Schichten, die mehrere Komponenten erhalten, wobei die Komponenten bei den gegebenen Prozeßtemperaturen 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 auf Siliziumscheiben sind nach dem Stand der Technik die Konzentrationen der einzelnen Komponenten (Elemente) 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 extra Target mit diesen veränderten Konzentrationen nötig. Damit sinkt die Flexibilität des Produktionsprozesses bei Konzentrationsänderungen und die Kosten steigen an.
• Aus der Veröffentlichung DE 371 0497 A1 ist auch ein Sputterverfahren 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.
• Zur Beschichtung bandförmiger Substrate für die Herstellung supraleitender Schichten ist aus der EP 291 0441 B1 bekannt, ein Target zu benutzen, welches mehrere Komponenten gemischt enthält. Dieses Target wird wiederum durch simultanes Absputtern von einzelnen Targets erzeugt, von denen jedes einzelne eine Komponente enthält. Die Verfahrensweise ist dem Zweck der Herstellung supraleitender Schichten angepasst und für die Metallisierung von Halbleiterscheiben zu aufwändig.
• Ganz ähnlich liegen die Dinge bei der Beschichtung von Trägern für magnetisch-optische Aufzeichnungen durch Sputtern gemäß der Patentschrift US 5 009 762 A . Die Zusammensetzung der Targets für die magnetisch-optische Schicht und für die Schutzschicht entspricht dabei jeweils genau der Schichtzusammensetzung. Die Schutzschicht wird durch simultanes Absputtern eines Kombinationstargets, das aus mehreren, einen bestimmten Flächenanteil bildenden einzelnen Targets unterschiedlicher Zusammensetzung besteht, erzeugt. Es handelt sich also im Kern wieder um das simultane Absputtern mehrerer Targets zur Erzeugung einer Schicht mit bestimmter Zusammensetzung.
• In der japanischen Patentschrift JP 08-092736A ist ein Sputtertarget beschrieben, welches aus einem Zentralteil und einem dieses konzentrisch umgebenden ringförmigen Teil anderer Zusammensetzung besteht, wobei beide Teile nacheinander abwechselnd abgesputtert werden, um eine bestimmte Schichtzusammensetzung zu erzielen. Die Einzeltargets entsprechen in ihrer Zusammensetzung genau der Zusammensetzung der zu erzeugenden Schichten. Dieses Verfahren ist aber für die angezielten Prozesse der Herstellung von verschiedenen Metallisierungsschichten, d.h. Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung für Halbleiterscheiben nicht ausreichend flexibel und damit auch zu aufwändig.
• Ziel der Erfindung ist die Kostensenkung und Erhöhung der Flexibilität des Sputterprozesses mit üblichen Sputteranlagen bei Konzentrationsänderungen der Komponenten von herzustellenden Metallisierungsschichten auf Halbleiterscheiben mit Chips integrierter Schaltkreise.
• Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Verfahrensweise anzugeben, bei der ein Targetwechsel bei Konzentrationsänderung der Komponenten der herzustellenden Schichten entfällt.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, 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 enthaltene Komponente in der im Prozeß benötigten Maximalkonzentration enthält und im Wechsel ein Target, welches aus reinem Material der Hauptkomponente besteht, abgesputtert werden, wobei durch abwechselndes Sputtern von Schichten der verschiedenen Quellen mit ausgewählten Schichtdicken, innerhalb des durch das Mischtarget vorgegebenen Konzentrationsbereichs jede beliebige Konzentration unterhalb der maximalen Konzentration der beigemischten Komponente 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 angewendet. Die Maximalkonzentration von Si soll beispielsweise 1% betragen. Es sollen aber auch Schichten mit geringerer Konzentrationen als der Maximalkonzentration hergestellt werden. 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 unterhalb der Grenzkonzentration von 1% Si herstellen.
• Es entspricht auch der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, wenn das Mischtarget mehr als eine beigemischte Komponente enthält.

Claims (3)

1. Verfahren zur Metallisierung von Siliziumscheiben durch Aufsputtern von Schichten, die mehrere Komponenten enthalten, die bei den gegebenen Prozeßtemperaturen einen ausreichend hohen Diffusionskoeffizienten haben, um sich zu durchdringen, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz mehrerer Targets in einer Sputteranlage mindestens ein Mischtarget mit zwei gemischten Komponenten und ein Target aus reinem Material der Hauptkomponente abwechselnd abgesputtert werden, wobei das Mischtarget die mit dem geringeren Anteil gegenüber der Hauptkomponente enthaltene Komponente in der im Prozeß benötigten Maximalkonzentration aufweist und wobei aus den verschiedenen Quellen Schichten mit ausgewählten Dicken aufgesputtert werden, um eine vorgegebene Konzentration der beigemischten Komponente unterhalb der durch das Mischtarget vorgegebenen Maximalkonzentration einzustellen.
2. Verfahren zur Metallisierung von Siliziumscheiben durch Aufsputtern von Schichten, die mehrere Komponenten enthalten, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder ein Mischtarget neben der Hauptkomponente mehr als eine weitere Komponente mit geringerer Konzentration als die Hauptkomponente enthält.
3. Verfahren zur Metallisierung von Siliziumscheiben durch Aufsputtern von Schichten, die mehrere Komponenten enthalten, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder ein Mischtarget aus AlSi besteht.