【正文】 金屬化（ 8） ? Cu阻擋層金屬要求（ Ta適合作為 Cu的阻擋層） ? 阻止銅擴散 ? 低薄膜電阻 ? 對介質(zhì)材料和銅都有很好的附著 ? 與化學(xué)機械平坦化過程兼容 ? 很好的臺階覆蓋、高深寬比間隙填充 ? 硅化物 難熔金屬與硅在一起發(fā)生反應(yīng) ， 熔合形成硅化物 。 ?化學(xué)氣相淀積（ Chemical Vapor Deposition， CVD） 通過氣體混合的化學(xué)反應(yīng)在硅片表面淀積一層固體膜的工藝。金屬層通過在絕緣層上開的通孔來連接。 ?硅片上的氧化物可以通過熱生長或沉積的方法產(chǎn)生。 ? 光刻膠（ Photoresist） 一種光敏的化學(xué)物質(zhì)，它通過深紫外線曝光來印制掩膜版的圖像。 ? 第三代 IC CAD系統(tǒng) 技術(shù)特點： （ 1） 在用戶與設(shè)計者之間開發(fā)了一種虛擬環(huán)境 。 特征尺寸越小 ，芯片的集成度越高 、 速度越快 、 性能越好 。主要設(shè)備包括高溫擴散爐和濕法清洗設(shè)備。 集成電路工藝概況（ 5） ? 離子注入 將帶有要摻雜的雜質(zhì)氣體（如 As， P， B）在注入機中離化，采用高電壓和磁場來控制并加速離子。 氧化（ 5） ? 氧化物生長速率 ? 影響參數(shù)：溫度、壓力、氧化方式、摻雜水平和硅的晶向 ? 生長速率越快，熱預(yù)算越少 氧化（ 6） ? 氧化物生長模型（ Deal， Grove） ?氧化物有 2個生成階段： 線性階段 : 反應(yīng)速率控制 （ 0150197。半導(dǎo)體制造中，這層膜可以是導(dǎo)體、絕緣體或者半導(dǎo)體。這個 加熱烘烤過程也被稱為低溫退火或燒結(jié) 。在蒸發(fā)器中通過保持高真空環(huán)境，蒸汽分子的平均自由程增加，并在真空腔里以直線形式運動，直到它撞到表面凝結(jié)形成薄膜。 ? 各項異性刻蝕 (Anisotropic Etching) 刻蝕只在垂直于硅片表面的方向進行，只有很少的橫向刻蝕。 刻蝕（ 10） ? 化學(xué)干法等離子體刻蝕和物理干法等離子體刻蝕 刻蝕參數(shù) 物理刻蝕 （ RF電場垂直與 Si片表面） 物理刻蝕 （ RF電場平行與Si片表面） 化學(xué)刻蝕 物理和化學(xué)刻蝕 刻蝕機理 物理離子濺射 等離子中的活性基與硅片表面反應(yīng) 液體中的活性基與硅片表面反應(yīng) 在干法刻蝕中，刻蝕包括離子濺射和火星元素與硅片表面的反應(yīng) 側(cè)壁剖面 各向異性 各向同性 各向同性 各向同性至各向異性 選擇比 差 /難以提高（ 1： 1） 一般 /好（ 5： 1至 100： 1） 高、很高（高于 500： 1） 一般 /高（ 5： 1至100： 1） 刻蝕速率 快 適中 慢 適中 線寬控制 一般 /好 差 非常差 好 /非常好 摻雜（ 1） ? 摻雜（ Doping） 指把雜質(zhì)引入半導(dǎo)體材料的晶體結(jié)構(gòu)中，以改變它的電學(xué)性能的一種方法。 摻雜（ 4） ? 擴散工藝 (1) 進行質(zhì)量測試以保證工具滿足生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) （ 2）使用批控制系統(tǒng)，驗證硅片的特性 （ 3）下載包含所需擴散參數(shù)的工藝菜單 （ 4）開啟擴散爐，包括溫度分布 （ 5）清洗硅片并浸泡 HF，去除自然氧化層 （ 6）預(yù)淀積：把硅片裝入擴散爐，擴散雜質(zhì) （ 7）推進：升高爐溫，推進并激活雜質(zhì)，然后撤出硅片 (8) 測量、評價、記錄結(jié)深和電阻 摻雜（ 5） ? 離子注入（ Implantation） 離子注入是通過高壓高能離子轟擊把雜質(zhì)引入硅片。 2%之間。 ? 離子是運動的，所以他們的能量是動能 (KE),常用單位是焦耳。 ? 核阻礙 由于雜質(zhì)原子與硅原子發(fā)生碰撞，造成硅原子的移位，這個過程可以形象化為 2個硬球之間的碰撞 摻雜（ 12） ? 退火（ Anneal） 離子注入會將原子撞擊出晶格結(jié)構(gòu)而損傷硅片晶格。 光刻（ 2） ? 光刻掩膜版（ Photomask） 它是一塊石英版，包含了對于整個硅片來說確定一工藝層所需的完整管芯陣列。 光刻（ 5） ? 光刻工藝的 8個基本步驟 (1)氣相成膜 (2)旋轉(zhuǎn)涂膠 (3)軟烘 (4)對準(zhǔn)和光刻 (5)曝光后烘培 (6)顯影 (7)堅膜烘培 (8)顯影檢查 光刻（ 6） ? 步驟 1：氣相成底膜處理 光刻的第一步是清洗、脫水和硅片表面成底膜處理，這些步驟的目的是增強硅片和光刻膠之間的粘附性。光能激活了光刻膠中的光敏成分 光刻（ 8） ? 步驟 5：曝光后烘培（ Optional） 對 DUV光刻膠在 100110℃ 的熱板上進行曝光后烘培是必要的。 2）旋轉(zhuǎn)鋪開：快速加速硅片的旋轉(zhuǎn)到一高速的轉(zhuǎn)速使光刻膠伸展到整個硅片表面。 ? 負(fù)膠（ Negative Photoresist） 負(fù)膠通過紫外線曝光發(fā)生交聯(lián) (crosslink)或變硬，使曝光的光刻膠變得在顯影液中不可溶解。 ? 雙 阱 工藝（ p阱的形成） （ 1）第二層掩膜， p阱注入；（ 4） n阱注入（高能）；（ 5）退火。 ? 增加估計精算的幾種方法 （ 1）計算電路中所有門輸出驅(qū)動的電容值； （ 2）在重復(fù)步驟 (1)的基礎(chǔ)上將電路切割成更小的部分； （ 3）用模擬軟件計算一個模擬過程中每一個節(jié)點上的每一個開關(guān)所轉(zhuǎn)換的總電容，最后將所有模擬所用時鐘周期數(shù)與電容結(jié)合得； （ 4）元件級時序模擬軟件估計功耗和電流波形。 ? 放電過程： （ 1） Rn的阻值隨放點的過程而變化； （ 2） N管在整個放點過程中的工作區(qū)域也在變化； CMOS門延遲（ 5） ? Cl的電壓從 VddVtn過程， n管工作在飽和區(qū) 根據(jù)放電電流的瞬態(tài)方程： 假設(shè) Vo從 VddVtn的時間為 Tf1，則有 CMOS門延遲（ 6） ? Cl的電壓從 VddVtn 下降到 ， n管工作在線性區(qū) 假設(shè) Vo從 VddVtn到 Tf2，則有 ? CMOS反相器下降時間為 CMOS門延遲（ 7） ? 上升時間 輸入端加上從 Vdd到 0V的階躍電壓時： P管： 柵源電壓 Vgs = Vdd， 導(dǎo)通 N管：柵源電壓 Vgs = 0， 截止 ? 充電電流的瞬態(tài)方程： 起初，因為 V0=0， Vi=0， P管的柵漏電壓為 0V，漏端夾斷，而源端開啟，所以 P管工作在線性區(qū)。 大電容負(fù)載驅(qū)動電路（ 3） ? 逐級放大法 在標(biāo)準(zhǔn)反相器 βR不變的前提下，逐級放大驅(qū)動管和負(fù)載管的寬長比，使每一級發(fā)達(dá)的比例因子 f相等。 ? 若 M個 N型晶體管 并聯(lián) 且 同時導(dǎo)通 ，則 下降時間 為 Tf/M， M個 P型晶體管 并聯(lián) 且 同時導(dǎo)通 ，則 上升時間 Tr為 Tr/M。 ? f 增大可使級數(shù) N減小，但 f 增大使總延遲時間和每級的延遲時間增大。 ? 對于較長的導(dǎo)線， 分布電阻 和 電容 是影響傳輸速度延遲的最大的2個因素。 ? 數(shù)字電路中，延遲的構(gòu)成 （ 1）門延遲 （ 2）連線延遲 （ 3）扇出延遲 （ 4）大電容負(fù)載延遲 CMOS門延遲（ 1） ? 定義： 門延遲指的是信號從邏輯門輸入端到其輸出端的延遲時間。 實際中，因 SiO2存在各種各樣缺陷和污染，其最大耐壓降低，尤其是由于 MOS器件電容結(jié)構(gòu)和柵介質(zhì) SiO2有很高的絕緣性能，很小的電量就能產(chǎn)生很高的電壓，從而擊穿柵介質(zhì)。 光刻（ 19） ? 顯影方法 (1) 連續(xù)噴霧顯影 (continuous spray) (2) 旋覆浸沒顯影 (puddle) 光刻（ 7） ? 堅膜（ Hard Bake） 顯影后的熱烘培稱為堅膜烘培，目的是蒸發(fā)掉剩余的溶劑使光刻膠變硬。 光刻（ 12） ? 旋轉(zhuǎn)涂膠參數(shù) 靜止滴膠后，硅片首先低速旋轉(zhuǎn)，使光刻膠均勻鋪開，一旦光刻膠到達(dá)硅片邊緣，轉(zhuǎn)速被加速到設(shè)定的旋轉(zhuǎn)速度。光刻膠上可溶解區(qū)域被化學(xué)顯影劑溶解，將可見的島或者圖形留在硅片表面。 ? 步驟 2：旋轉(zhuǎn)涂膠 硅片固定在真空載片臺上，將一定容量的液體光刻膠滴在硅片上，然后硅片旋轉(zhuǎn)得到一層均勻的光刻膠涂層。 光刻（ 3） ? 光刻包括 2種基本的工藝類型：負(fù)性光刻和正性光刻 ? 負(fù)性光刻 基本特征：當(dāng)曝光后，光刻膠會因為交聯(lián)而變得不可溶解，并會硬化。高溫退火能夠加熱被注入硅片， 修復(fù)晶格缺陷 ；還能使雜質(zhì)原子移動到晶格點，將其 激活 。 KE = nV 其中， KE=能量，單位是是電子伏特（ eV） n=離子的電荷狀態(tài) V=電勢差，單位是伏特 ? 諸如及的能量越高，意味著雜質(zhì)原子能穿入硅片越深，射程越大。高真空保證最少沾污。雜質(zhì)的濃度和深度的可控性和重復(fù)性是離子注入的最大優(yōu)點。雜質(zhì)僅進入了硅片中很薄的一層，且其表面濃度恒定。 刻蝕偏差 =WbWa Wb=刻蝕前光刻膠的線寬 Wa=光刻膠去掉后被刻蝕的線寬 ? 橫向鉆蝕 當(dāng)刻蝕中要去除掩膜下過量的材料時，會引起被刻蝕材料的上表面向光刻膠邊緣凹進去，從而產(chǎn)生橫向鉆蝕。 ? 濺射的優(yōu)點 ? 具有淀積并保持復(fù)雜合金原組分的能力 ? 能夠淀積高溫熔化和難熔金屬 ? 能夠在直徑為 200mm或更大的硅片上控制淀積均勻薄膜 ? 具有多腔集成設(shè)備，能夠在淀積金屬前清除硅片表面沾污和本身的氧化層 金屬化（ 12） ? 濺射基本步驟 （ 1）在高真空腔等離子體中產(chǎn)生正 Ar離子，并向具有負(fù)電勢的靶材加速 （ 2）在加速過程中離子獲得動量并轟擊靶材 （ 3）離子通過物理過程從靶材上撞擊（濺射）原子，靶具有想要的材料組分 （ 4）被撞擊出（濺射）的原子遷移到硅片表面 （ 5）被濺射的原子在硅片表面凝聚形成薄膜 （ 6）額外材料由真空泵抽走 刻蝕（ 1） ? 刻蝕（ Etch） 用化學(xué)或物理方法有選擇地去除淀積在硅片表面的不需要的材料的工藝過程 。 ? 電遷移 結(jié)穿通 金屬化（ 6） ? 銅（ Copper， Cu） ? 電阻率的減小 ? 減少功耗 ? 更高的集成密度 ? 良好的抗電遷移性能 ? 更少的工藝步驟 特性 /工藝 鋁 銅 電阻率（ umcm） 扛電遷徙 低 高 空氣中抗侵蝕 高 低 刻蝕工藝 可以 不可以 化學(xué)機械平坦化工藝 可以 可以 挑戰(zhàn)： (1)Cu很快擴散進氧化硅和硅 (2)Cu無法應(yīng)用常規(guī)的等離子刻蝕工藝形成圖形 (3)低溫空氣中很容易氧化，切不會形成保護層阻止進一步氧化 金屬化（ 7） ?阻擋層金屬（ Barri