集成電路工藝原理(1)(參考版)
2025-05-03 18:17本頁面
【正文】 THE END 謝謝大家！ 。 5. 被濺射的原子在硅片表面凝聚并形成薄膜，與靶材料比較，薄膜具有與它基本相同的材料組分。 3. 離子通過物理過程從靶上撞擊出（濺射）原子，靶具有想要的材料組分。 金屬淀積系統(tǒng) 金屬淀積系統(tǒng) 濺射的步驟 1. 在高真空腔等離子體中產生正氬離子，并向具有負電勢的靶材料加速。 3. 能夠淀積高溫熔化和難熔金屬。 金屬淀積系統(tǒng) 濺射系統(tǒng) 金屬淀積系統(tǒng) 濺射的優(yōu)點 1. 具有淀積并保持復雜合金組分的能力。濺射方法是大規(guī)模集成電路生產中用來淀積不同金屬，包括鋁、鋁合金、鈦、鎢鈦合金和鎢的應用最為廣泛的技術。為了淀積有多種材料組成的合金，需要多個坩堝，這是由于不同材料的蒸氣壓不同而產生的問題。蒸發(fā)技術不能形成具有深寬比大于 10:1的連續(xù)薄膜。在蒸發(fā)系統(tǒng)中通過保持高真空環(huán)境，蒸氣分子的平均自由程增加，撞到硅片表面形成薄膜。對于銅，用鉭（ Ta） 作阻擋層金屬。解決這個問題的方法是在硅化物和金屬層之間淀積一層金屬阻擋層。 注意硅化物不是阻擋層金屬。 CoSi2的電阻之所以降低 ,是因為它的顆粒尺寸比 TiSi2的小了大約十倍。這種硅化物經退火處理以后 ,即使幾何尺寸降到 m或更低的深亞微米 ,它的接觸電阻值仍保持在一個比較低的水平（ 13到 19μΩ硅化物接觸層的電阻率隨著它的減薄而增加，因此 TiSi2不希望用做太薄的接觸層 。 TiSi2作為接觸硅化物，在亞 m 技術的應用中受到限制。它通常被稱為粘合劑，緊緊地把鎢和硅粘合在一起。 硅化物與硅最終形成一個非常好的冶金接觸。在硅片表面的其他區(qū)域 ,如表面是氧化硅 (SiO2)， 有很少或沒有硅化物形成。 然后把金屬淀積在硅片上 ,接著進行高溫退火處理以形成硅化物材料。鈦與多晶硅反應生成多晶硅化物，對減小連接多晶硅的串聯(lián)電阻是有益的。 多晶硅化物 硅化物 摻雜的多晶硅被用做柵電極，相對而言它有較高的電阻率 ( 約 500μΩ硅化物是一種具有熱穩(wěn)定性的金屬化合物，并且在硅 /阻擋層金屬的分界面具有低的電阻率 。這個擴散阻擋層很薄 ( 約 50 nm )。傳統(tǒng)的阻擋層金屬對銅來說阻擋作用不夠 , 銅需要由一層薄膜阻擋完全封裝起來，這層封裝薄膜的作用是加固附著并有效地阻止擴散。為了解決這個問題 ，在 TiN被淀積之前 ，先淀積一薄層鈦 ( 典型厚度為幾百?；蚋? )，這層 Ti 能與下層的硅反應從而降低它的電阻。 TiN 因其在鋁合金互連處理過程中的優(yōu)良阻擋特性，而被廣泛用于超大規(guī)模集成電路的制造。為了得到好的阻擋特性，要清除硅片上的自然氧化層和氧化物殘留。 6. 抗侵蝕和氧化 。 4. 抗電遷移 。 2. 高電導率 、 具有很低的歐姆接觸電阻 。阻擋金屬層的厚度在特征尺寸為 m 這一代器件中的典型值約100nm， 而在 μ m 一代器件中的厚度為 400 到 600nm， 阻擋金屬層厚度在 m 或更小的器件中計劃減到 23nm 或更少。 布線技術 金屬銅 概述 阻擋層金屬 提高歐姆接觸可靠性比較有效的方法是用阻擋層金屬，這種方法可消除諸如淺結材料擴散或結尖刺的問題。 布線技術 金屬銅 在硅片制造業(yè)中，與傳統(tǒng)的鋁互連工藝比較，雙大馬士革法具有減少工藝步驟 20% 到 30% 的 潛力。 布線技術 金屬銅 實驗顯示，完全采用濺射方法填充形成的通孔和溝槽中， Cu由于容易形成空洞，所以可靠性并不好，其發(fā)生電遷移的幾率遠遠大于電鍍或化學鍍方法。 布線技術 金屬銅 布線技術 金屬銅 目前采用的淀積方法是，首先利用 PVD技術中的濺射方法，淀積一薄的勢壘金屬層（阻擋層）和Cu的種子（籽晶層），然后利用電化學（電鍍或化學鍍）或 CVD的方法進行 Cu金屬的通孔和溝槽填充，經過約 400℃ 的退火后，進行 Cu的 CMP和清潔工藝。 10. 用 CMP 清除額外的銅 用化學機械平坦清除額外的銅，這一過程平坦化了表面并為下 道工序做了準備。穿過 Si3N4層中的開口繼續(xù)刻蝕形成通孔窗口。在確定圖形之前將通孔窗口放在槽里。 4. 淀積保留介質的 SiO2 為保留層間介質 ， PECVD 氧化硅淀積 。 Si3N4需要致密，沒有針孔。 2. Si3N4刻蝕阻擋層淀積 厚 250197。這節(jié)省了工藝步驟并且消除了通孔（或接觸孔）和金屬線之間的界面，大大提高銅的抗電遷移性。 布線技術 金屬銅 RIE技術中金屬的去除工序 大馬士革技術中金屬的去除工序 布線技術 金屬銅 大馬士革結構有兩種形式： 1)單大馬士革結構（ single damascene）； 2)雙大馬士革結構（ dual damascene）。一般來說，通常情況下，形成 Al的布線一般采用 RIE技術，形成銅的布線使
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