制造材料結(jié)構(gòu)與理論-文庫吧
2025-04-23 17:10 本頁面
【正文】 性等 。 或用于形成特定的肖特基勢壘 。 例如 ,在 Al中多加 1%的 Si即可使 Al導(dǎo)線上的缺陷減至最少 ， 而在 Al中加入少量 Cu， 則可使 電子遷移率提高 10?1000倍； ? 通過金屬之間或與 Si的互相摻雜可以增強(qiáng) 熱穩(wěn)定性 。 11 銅 (Cu) ? 因為銅的電阻率為 ???cm,比鋁 ???cm的電阻率低 , 以銅代鋁將成為半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的趨勢 . ? IBM公司最早推出銅布線的 CMOS工藝 , 實(shí)現(xiàn)了400MHz Power PC芯片 . ? ?m的 CMOS工藝中幾乎都引入了銅連線工藝 . 12 金與金合金 ? 應(yīng)用領(lǐng)域要求 IC所用金屬具有高穩(wěn)定性和可靠性 ? 受離子注入技術(shù)最大摻雜濃度限制 ， 不能用金屬與高摻雜的半導(dǎo)體形成歐姆接觸，在 GaAs及 InP芯片中采用 金合金 （摻雜濃度低）作為接觸和連接材料。 ? 制作 N型 GaAs歐姆接觸時采用 金與鍺 (合金 )形成的低共熔混合物。第一第二層金屬必須和金鍺歐姆接觸相容，有許多金合金系統(tǒng)得到應(yīng)用。 ? 基于金的金屬化工藝和半絕緣襯底及多層布線系統(tǒng)的組合有一個優(yōu)點(diǎn)，即芯片上傳輸線和電感有更高的 Q值。 ? 在大部分 GaAs IC工藝中有一個標(biāo)準(zhǔn)的工序：即把第一層金屬布線與形成肖特基勢壘與柵極形成結(jié)合起來。（ MESFET) 13 不同材料之間的互連 ? 半導(dǎo)體表面制作了金屬層后 ， 根據(jù)金屬的種類及半導(dǎo)體摻雜濃度的不同 ， 可形成 – 肖特基型接觸： 金屬和摻雜濃度較低半導(dǎo)體結(jié)合面形成 。 類似 PN結(jié) – 歐姆接觸： 如果半導(dǎo)體摻雜濃度足夠高 ， 隧道效應(yīng)抵消勢壘的影響 ， 形成了雙向低歐姆電阻值 。 ? 器件互連材料包括 金屬 ， 合金 ， 多晶硅 ， 金屬硅化物 14 兩層與多層金屬布線 ? VLSI至少采用兩層金屬布線。 – 第一層金屬主要用于器件各個極的接觸點(diǎn)及器件間的部分連線，這層金屬通常較薄，較窄，間距較小。 – 第二層主要用于器件間及器件與焊盤間的互聯(lián)，并形成傳輸線。寄生電容大部分由兩層金屬及其間的隔離層形成。 ? 多數(shù) VLSI工藝中使用 3層以上的金屬。最上面一層通常用于供電及形成牢固的接地。其它較高的幾層用于提高密度及方便自動化布線。 15 CMOS工藝的多層互聯(lián)線 16 IC設(shè)計與金屬布線 ? 多數(shù)情況下， IC特別是 VLSI版圖 設(shè)計者的基本任務(wù)是完成金屬布線。因為基本器件其它各層的版圖通常已經(jīng)事先做好，存放在元件庫中。門陣列電路中，單元電路內(nèi)的布線也已經(jīng)完成。 ? 對于電路設(shè)計者而言，布線的技巧包含合理使用金屬層，減少寄生電容或在可能的情況下合理利用寄生電容等。 17 多晶硅 ? 多晶硅與單晶硅都是硅原子的集合體 。 ? 多晶硅特性隨結(jié)晶度與雜質(zhì)原子而改變 。 非摻雜的多晶硅薄層實(shí)質(zhì)上是半絕緣的 ， 電阻率為300 ?cm 。 通過不同雜質(zhì)的組合 ， 多晶硅的電阻率可被控制在500— ?cm ? 多晶硅被廣泛用于電子工業(yè) 。 在 MOS及雙極器件中 ， 多晶硅用制作柵極 、 形成源極與漏極 （ 或雙極器件的基區(qū)與發(fā)射區(qū) ） 的歐姆接觸 、 基本連線 、 薄 PN結(jié)的擴(kuò)散源 、高值電阻等 。 18 多晶硅的制造技術(shù) ? 多晶硅層可用濺射法，蒸發(fā)或 CVD外延生長技術(shù)沉淀。 ? 多晶硅可用擴(kuò)散法 、 注入法摻雜 ， 也可在沉淀多晶硅的同時通入雜質(zhì)氣
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