Влияние длительной и быстрой термообработок на формирование границы раздела алюминий – поликремний

  • Владимир Александрович Пилипенко «Интеграл» – управляющая компания холдинга «Интеграл», ул. Казинца, 121а, 220108, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Наталья Станиславовна Ковальчук «Интеграл» – управляющая компания холдинга «Интеграл», ул. Казинца, 121а, 220108, г. Минск, Беларусь
  • Дмитрий Владимирович Жигулин «Интеграл» – управляющая компания холдинга «Интеграл», ул. Казинца, 121а, 220108, г. Минск, Беларусь
  • Дмитрий Викторович Шестовский «Интеграл» – управляющая компания холдинга «Интеграл», ул. Казинца, 121а, 220108, г. Минск, Беларусь
  • Виктор Михайлович Анищик Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Владимир Васильевич Понарядов Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Исследовано влияние длительной и быстрой термообработок на формирование границы раздела алюминий – поликремний на структурах алюминий – поликремний – двуокись кремния в целях изучения омических контактов в элементной базе интегральных микросхем. Полученные структуры были подвергнуты различным видам термообработки: стандартному (длительному) термическому отжигу (450 °С, 20 мин, среда N2), используемому для создания омических контактов на этапе производства интегральных микросхем, и быстрому термическому отжигу (450 °С, 7 с, среда Ar). Установлено, что при длительной термообработке происходит полное растворение поликремния в алюминии с последующей сегрегацией в виде отдельных остроугольных конгломератов поликремния на поверхности двуокиси кремния, что может привести к полному отказу работоспособности интегральной микросхемы. При быстрой термообработке подобного эффекта не наблюдается. Таким образом, при формировании омического контакта алюминий – поликремний на этапе производства интегральных микросхем целесообразно использовать быструю термообработку, которая существенно уменьшает растворение поликремния в алюминии и тем самым способствует формированию омического контакта.

Биографии авторов

Владимир Александрович Пилипенко, «Интеграл» – управляющая компания холдинга «Интеграл», ул. Казинца, 121а, 220108, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

член-корреспондент НАН Беларуси, доктор технических наук, профессор; заместитель директора по научному развитию государственного центра «Белмикроанализ» филиала НТЦ «Белмикросистемы» ОАО «Интеграл» – управляющая компания холдинга «Интеграл», профессор кафедры физики полупроводников и наноэлектроники физического факультета Белорусского государственного университета

Наталья Станиславовна Ковальчук, «Интеграл» – управляющая компания холдинга «Интеграл», ул. Казинца, 121а, 220108, г. Минск, Беларусь

кандидат технических наук, доцент; заместитель генерального директора, главный инженер

Дмитрий Владимирович Жигулин , «Интеграл» – управляющая компания холдинга «Интеграл», ул. Казинца, 121а, 220108, г. Минск, Беларусь

начальник сектора физико-технического анализа государственного центра «Белмикроанализ» филиала НТЦ «Белмикросистемы»

Дмитрий Викторович Шестовский, «Интеграл» – управляющая компания холдинга «Интеграл», ул. Казинца, 121а, 220108, г. Минск, Беларусь

инженер-технолог отдела перспективных технологических процессов

Виктор Михайлович Анищик, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; профессор кафедры физики твердого тела и нанотехнологий физического факультета

Владимир Васильевич Понарядов, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; заведующий учебной лабораторией кафедры физики твердого тела и нанотехнологий физического факультета

Литература

  1. Pilipenko VA. Bystrye obrabotki v tekhnologii SBIS [Rapid thermal treatments in VLSI technology]. Minsk: Publishing Center of the Belarusian State University; 2004. 531 p. Russian.
  2. Poate JM, Tu KN, Mayer JW, editors. Thin films: interdiffusion and reactions. New York: John Wiley and Sons; 1978. X, 578 p. Russian edition: Poate J, Tu K, Mayer J, editors. Tonkie plenki: vzaimnaya diffuziya i reaktsii. Moscow: Mir; 1982. 576 p.
  3. Mogab C, Frazer D, Fichtner W, Parrillo L, Marcus R, Steidel C, et al. Tekhnologiya SBIS. Kniga 2 [VLSI technology. Book 2]. Sze С, editor. Moscow: Mir; 1986. 453 p. Russian.
  4. Solodukha VA, Pilipenko VA, Gorushko VA. Rapid thermal treatment modes of the Pt – Si system for formation of platinum silicide. Doklady BGUIR. 2018;8:88–92. Russian.
  5. Solodukha VA, Pilipenko VA, Gorushko VA, Philipenya VA. The impact of formation modes of platinum silicide by the quick heat treatment on Schottky diodes parameters. Doklady BGUIR. 2019;1:62–67. Russian.
  6. Anishchik VM, Harushka VA, Pilipenka UA, Ponariadov VV, Saladukha VA. Conductivity of platinum silicide films formed with application of rapid thermal treatment. Journal of the Belarusian State University. Physics. 2019;1:27–31. Russian.
  7. Belyaev AE, Boltovets NS, Klad’ko VP, Safryuk-Romanenko NV, Lubchenko AI, Sheremet VN, et al. Features of the temperature dependence of the specific contact resistance of diffusion silicon structures Au – Ti – Pd – n+ – n-Si. Fizika i tekhnika poluprovodnikov. 2019;53(4):485–492. Russian. DOI: 10.21883/FTP.2019.04.47445.9012.
  8. Solodukha VA, Pilipenko VA, Gorushko VA, Komarov FF, Milchanin OV. Formation of platinum silicide layers during the rapid thermal processing of the platinum – silicon system: structural-phase changes. High Temperature Material Processes. 2019;23(3):195–208. DOI: 10.1615/HighTempMatProc.v23.i3.10.
  9. Solodukha VA, Pilipenko VA, Gorushko VA, Kupchishin AN, Komarov FF, Milchanin OV. Formation of platinum silicide during rapid thermal processing of the platinum – silicon system: microstructure and electrophysical characteristics. High Temperature Material Processes. 2019;23(3):255–273. DOI: 10.1615/HighTempMatProc.2019031214.
  10. Solovjov JaA, Pilipenko VA. Effect of rapid thermal treatment conditions on electrophysical properties of chromium thin films on silicon. Doklady BGUIR. 2019;7–8:157–164. Russian. DOI: 10.35596/1729-7648-2019-126-8-157-164.
  11. Solovjov JaA, Pilipenko VA. Effect of rapid thermal treatment temperature on electrophysical properties of nickel films on silicon. Doklady BGUIR. 2020;18(1):81–88. Russian. DOI: 10.35596/1729-7648-2020-18-1-81-88.
  12. Saladukha VA, Pilipenko VA, Komarov FF, Gorushko VA. Influence of time modes of thermal treatment on Pt – Si system microstructure. Doklady BGUIR. 2020;18(2):105–111. Russian. DOI: 10.35596/1729-7648-2020-18-2-105-111.
  13. Pilipenka UA, Komarov FF, Saladukha VA, Harushka VA. Structural-phase junctions in the system of Pt – Si during rapid thermal treatment. Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus. 2020;64(2):238–244. Russian. DOI: 10.29235/1561-8323-2020-64-2-238-244.
  14. Saladukha VA, Pilipenko VA, Komarov FF, Gorushko VA. Electron-microscope investigations of the Pt – Si system during its rapid thermal treatment. Doklady BGUIR. 2020;18(3):88–96. Russian. DOI: 10.35596/1729-7648-2020-18-3-88-96.
  15. Solovjov JaA, Pilipenko VA, Gaiduk PI. Structure and morphology of CrSi2 layers formed by rapid thermal treatment. Doklady BGUIR. 2020;18(4):71–79. Russian. DOI: 10.35596/1729-7648-2020-18-4-71-79.
  16. Solovjov JaA, Pilipenko VA, Gaiduk PI. Chromium disilicide formation during rapid thermal treatment in thermal balance regime. Proceedings of Francisk Skorina Gomel State University. 2020;3:179–185. Russian.
  17. Pilipenko VA, Solovjov JaA, Gaiduk PI. Nickel silicide formation with rapid thermal treatment in the heat balance mode. Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus. 2021;65(1):111–118. Russian. DOI: 0.29235/1561-8323-2021-65-1-111-118.
  18. Kuznetsova T, Lapitskaya V, Solovjov Ja, Chizhik S, Pilipenko V, Aizikovich S. Properties of CrSi2 layers obtained by rapid heat treatment of Cr film on silicon. Nanomaterials. 2021;11(7):1734. DOI: 10.3390/nano11071734.
  19. Dostanko AP, Avakov SM, Golosov DA, Emel’yanov VV, Zavadskii SM, Kolos VV, et al. Innovatsionnye tekhnologii i oborudovanie submikronnoi elektroniki [Innovative technologies and equipment of submicron electronics]. Dostanko AP, editor. Minsk: Belaruskaja navuka; 2020. 260 p. Russian.
  20. Pilipenko VA, Solodukha VA, Kovalchuk NS, Solovjov JaA, Shestovski DV, Zhyhulin DV. Thermal load influence during the formation of Al – Al contacts on the electrical parameters of the integrated circuits with aluminum – polysilicon contacts. Doklady BGUIR. 2022;20(7):20–27. Russian. DOI: 10.35596/1729-7648-2022-20-7-20-27.
Опубликован
2023-05-29
Ключевые слова: граница раздела алюминий – поликремний, омический контакт, быстрая термообработка, интегральная микросхема, растровая электронная микроскопия, энергодисперсионный микроанализ
Как цитировать
Пилипенко, В. А., Ковальчук, Н. С., Жигулин , Д. В., Шестовский, Д. В., Анищик, В. М., & Понарядов, В. В. (2023). Влияние длительной и быстрой термообработок на формирование границы раздела алюминий – поликремний. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2, 51-57. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/5603
Выпуск
№ 2 (2023): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика и техника полупроводников

Copyright (c) 2023 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).