集成电路工艺接触与互连.ppt

* ①②③④⑤⑥⑦⑧⑧ * ①②③④⑤⑥⑦⑧⑧ * ①②③④⑤⑥⑦⑧⑧ * ①②③④⑤⑥⑦⑧⑧ * ①②③④⑤⑥⑦⑧⑧ 硅烷易燃气体 CVD淀积氮化钛（CVD-TiN）：TiN普遍用作金属扩散的阻挡层，其淀积方式包括溅射和CVD，在深亚微米中，CVD淀积的TiN台阶覆盖比PVD法好。 NH3还原形成TiN的温度在400-700℃；N2/H2还原形成TiN的温度则高于700℃。淀积温度越高，得到的薄膜品质越好，TiN膜中的氯气残留也越少（约5%）。 7.3 金属化的实现 多层布线技术（Multilevel-Multilayer Metallization） 器件制备 介质淀积 结束 金属化 平坦化 接触及通孔的形成 是否最后一层 钝化层淀积 是 否 7.4 互连技术 介质层（inter-metal dielectric）：SiO2－CVD（SiH4源)、PECVD SiO2（TEOS），SOG… 低介电常数材料必须满足诸多条件，例如： 足够的机械强度以支撑多层连线的架构 高杨氏系数 高击穿电压（4 MV/cm） 低漏电（10-9 A/cm2 at 1 MV/cm） 高热稳定性（450 oC ） 良好的粘合强度 低吸水性 低薄膜应力 高平坦化能力 低热涨系数以及与化学机械抛光工艺的兼容性等等 Low-k integration 7.4 互连技术 low k a-C:H 7.4 互连技术 Low k polymer 7.4 互连技术 近年来，CMP的发展对多层金属连线日趋重要，在于它是目前唯一可全局性平坦化（整个晶片表面变为一平坦表面）的技术。优点：对大小结构均可以得到较好的全面性平坦化、减少缺陷的密度及避免等离子体损伤。CMP的三种方法如下： 方式 晶片面 抛光平台运行方式 抛光液加入方式 旋转式CMP 朝下 平台旋转相对于旋转晶片 滴至抛光垫表面 轨道式CMP 朝下 轨道相对于旋转晶片 渗透抛光垫表面 线性CMP 朝下 线性相对于旋转晶片 滴至跑垫表面 7.5 化学机械抛光CMP 1）随着特征尺寸的减小，受到光刻分辨率的限制： R?，则l?和/或NA??DOF下降！！！ 例如：0.25 mm 技术节点时，DOF ? 208 nm；0.18 mm 技术节点时，DOF ? 150 nm ?0.25 mm 后，必须用CMP才能实现表面起伏度200 nm 必要性：单独只采用机械方式抛光，理论上也可达到平坦化的需求。但却会造成材料表面的机械损伤． 7.5 化学机械抛光CMP 2）可以减少金属在介质边墙处的减薄现象，改善金属互连性能 不平坦时的台阶覆盖问题 使用CMP之后 7.5 化学机械抛光CMP CMP工艺：要抛光的表面、抛光垫（将机械力转移到要抛光的表面）、抛光液（提供化学及机械两种效果）。 7.5 化学机械抛光CMP 具体来讲是在晶片与抛光垫(pad)之间加入抛光液(slurry)，并持续移动要平坦化的晶片面摩擦抛光垫．抛光液中具有研磨作用的颗粒会使晶片表面有机械损伤，这有利于在抛光液中进行化学反应，或使表面疏松破裂并在抛光液中分解而被带走．因为大部分化学反应是等向性的，所以CMP工艺必须量身订做，使其能对表面的突出点有较快的抛光速率，以达到平坦化的效果． 7.5 化学机械抛光CMP CMP 三个关键硬件： Polishing pad Wafer carrier Slurry dispenser 7.5 化学机械抛光CMP 7.5 化学机械抛光CMP 氧化膜与氧化膜下方(称之为停止层，Stop Layer)的去除速率分别为v及0.1v，去除1μm的氧化膜及0.01μm的停止层要5.5min。试求氧化膜的去除率。 解： 7.5 化学机械抛光CMP 接触和互连总结 金半接触类型 整流接触：n-Si－M 欧姆接触：p-Si－Al, n+-Si/p+-Si－M 硅化物接触：低阻、欧姆接触 掺Cu/Si 阻挡层：TiN， 金属硅化物 Al：电迁移、尖楔 平坦化技术： CMP 本章小结 1.金属薄膜的用途？金属化的作用? 2.列表比较常见金属的特性。 3.说明为什么铝作为通常使用的金属薄膜，说明铜作为新一代金属薄膜的原因。 4. VLSI对金属化的要求是什么？ 5. Al-Si接触的常见问题及解决办法？ 6.说明难熔金属在金属连线中的作用？ 7.金属化的实现方法有几种？请论述真空溅射方法。 8.说明金属CVD的优势和主要用途。 9．一电子束蒸发系统淀积铝以完成MOS电容的制作．若电容的平带电压因电子束辐射而变动0.5V，试计算有多少固定氧化电荷(氧化膜厚度为50nm)?试问如何将这些电荷去除? 10．一金属线长20μm，宽0.25μm，薄层电阻值为5Ω