第九章_金属化与多层互连课件.ppt

集成电路制造技术第九章 金属化与多层互连;第九章 金属化与多层互连;互连材料－Interconnection;CMOS标准金属化;9.1 集成电路对金属化的基本要求;9.2 金属化材料及应用;1、多晶硅 －栅和局部互连， －70s中期后代替Al作为栅极， －高温稳定性：满足注入后退火的要求，Al不能自对准 －重掺杂，LPCVD淀积 2、硅化物 －电阻率比多晶硅更低， －常用TiSi2, WSi2和 CoSi2;自对准形成硅化钛;3、铝（Al） 最常用的金属 导电性第四好的金属 – 铝 2.65 μΩ-cm – 金 2.2 μΩ-cm – 银 1.6 μΩ-cm – 铜 1.7 μΩ-cm 1970s中期以前用作栅电极金属;4、钛Ti：硅化钛、氮化钛;5、钨W ? 接触孔和通孔中的金属塞 ? 接触孔变得越来越小和越窄 ? PVD Al合金: 台阶覆盖性差，产生空洞 ? CVD W: 出色的台阶覆盖性和空隙填充能力 ? CVD W：更高电阻率: 8.0-12 mW-cm PVD Al合金 (2.9 -3.3 mW-cm) ? W只用作局部互连和金属塞;接触工艺的演变;W钨 CVD;6、铜 ? Low resistivity (1.7 mW×cm), – lower power consumption and higher IC speed ? High electromigration resistance – better reliability ? Poor adhesion with silicon dioxide ? Highly diffusive, heavy metal contamination ? Very hard to dry etch – copper-halogen have very low volatility ;9.3 Al的性质及现象;9.2.2 Al/Si接触的物理现象;9.2.3 Al/Si接触的尖楔现象;尖楔机理：Si在Al中的溶解度及快速扩散，使Al像尖钉一样楔进Si衬底； 深度：超过1μm； 特点：111衬底：横向扩展 100 衬底：纵向扩展 MOS器件突出。 改善：Al中加1wt％-4wt％的过量Si;9.2.4 电迁移现象及改进;9.4 Cu及低K介质;9.4 Cu及低K介质;9.4.3 Cu互连工艺的关键;9.4.4 Cu互连工艺流程;9.4.5 Cu的淀积;铜金属化（Copper Metallization）;;9.5 多晶硅及硅化物;;9.6 VLSI与多层互连;互连引线面积与各种互连延迟;9.6.1 多层互连对VLSI的意义;平坦化的必要性;台阶的存在：如， 引线孔、通孔边缘； 影响：薄膜的覆盖效果； 改善： ①改进薄膜淀积的工艺： 行星旋转式真空蒸发装置； 溅射替代蒸发； ②PSG、BPSG回流； ③平坦化工艺;BPSG回流工艺;9.6.3 CMP工艺;CMP的基本构成： ①磨盘：聚亚胺酯薄片 ②磨???： a.反应剂：氧化剂； b.摩擦剂：SiO2 CMP的基本机理： ①金属被氧化，形成氧化物； ②SiO2磨掉氧化物。;;1）PECVD Nitride;5）Photoresist Coating;7）Etch USG, Stop on Nitride;10）Metal 1 Mask Exposure and Development;14）Deposit Copper