《集成电路制造工艺与工程应用》第十八讲.pptxVIP

第十八讲：亚微米后段工艺制程技术;内容;金属层1工艺

IMD1和通孔1工艺;金属层1工艺：是指形成第一层金属互连线，目的是把不同的器件连接起来，形成电性连接。金属层是三文治结构，包括Ti、TiN和AlCu（铝铜合金）。

Ar刻蚀。PVD前用Ar离子溅射清洁表面。

淀积Ti/TiN层。利用PVD淀积300?Ti和500?TiN。首先通入气体Ar轰击Ti靶材，淀积Ti薄膜。再通入气体Ar和N2轰击Ti靶材，淀积TiN薄膜。Ti作为粘接层，TiN作为夹层改善Al的电迁移，TiN中的Ti会与Al反应生成TiAl3，TiAl3是非常稳定的物质，它可以有效的抵御电迁移现象。?;淀积AlCu金属层。通过PVD利用Ar离子轰击铝合金靶材淀积厚度为5500?AlCu层，作为第一层金属互连线。通常称金属溅镀时所使用的原料为铝合金靶材，其成份为0.5%铜，1%硅及98.5%铝。掺杂硅是为了改善铝穿刺现象，掺杂0.5%铜是为了降低金属电迁移。

淀积TiN层。通过PVD利用Ar离子轰击Ti靶材，Ti与N2反应生成TiN，淀积350?TiN。TiN除具有改善电迁移的作用外，还作为VIA蚀刻的停止层和光刻的防反射层（BARC）。;M1（Metal1第一层金属）光刻处理。通过微影技术将M1掩膜版上的图形转移到晶圆上，形成M1光刻胶图案，M1区域上保留光刻胶。CT作为M1光刻曝光对准。;量测M1光刻的关键尺寸。

量测M1的套刻。收集曝光之后的M1光刻与CT的套刻数据。

检查显影后曝光的图形。;M1干法刻蚀。利用干法刻蚀去除没有被光刻胶覆盖的金属，保留有光刻胶区域的金属形成金属互连线，刻蚀的气体是Cl2。刻蚀最终停在氧化物上，终点侦查器会侦查到刻蚀氧化物的副产物。

去除光刻胶。除了前面提到的干法刻蚀利用氧气形成等离子浆分解大部分光刻胶，还要通过湿法刻蚀利用有机溶剂去除金属刻蚀残留的氯离子，因为氯离子会与空气接触形成HCl腐蚀金属。

量测M1刻蚀的关键尺寸。;IMD1（InterMetalDielectric）工艺：是指在第一层金属与第二层金属之间形成的介质材料，形成电性隔离。IMD1的材料是SiO2。

淀积SiO2。通过PECVD淀积一层厚度约为1000?SiO2。利用TEOS在400℃发生分解反应形成SiO2。SiO2可以保护金属，防止后续的HDP工艺损伤金属互连线。;淀积USG。利用HDPCVD淀积一层厚度约为7000?SiO2。因为HDP台阶覆盖率非常好，可以有效的填充金属线之间的空隙。

淀积USG。利用PECVD淀积一层厚度约为8000?SiO2，。淀积的方式是利用TEOS在400℃发生分解反应形成SiO2层。因为PECVD的淀积速率比HDPCVD要高，可以提高产能。但是PECVD的空隙填充能力比HDPCVD差。;IMD1平坦化。利用CMP进行IMD1平坦化，有利于后续淀积金属和光刻工艺。因为IMD1CMP没有停止层，所以必须通过控制CMP工艺的时间来达到特定的IMD1厚度。

清洗。首先利用NH4OH和H2O清洗，再使用HF：H2O（100：1）清洗，最后用超纯净水清洗，得到清洁的表面。

量测IMD1厚度。收集CMP之后的IMD1厚度数据，检查是否符合产品规格。;淀积USG。利用PECVD淀积一层厚度约为2000?USG。利用TEOS在400℃发生分解反应形成SiO2层。修复CMP对表面的损伤。

淀积SiON。利用PECVD淀积一层厚度约200?~300?SiON层，利用硅烷（SiH4）、一氧化二氮（N2O）和He在400℃的温度下发生化学反应淀积SiON。SiON层作为光刻的底部抗反射层(BARC)。;接触孔工艺：是指在IMD1介质层上形成金属层1与金属层2连接通道。通孔的填充材料也是金属钨（W），它也可以实现优良的台阶覆盖率和高深宽比接触通孔无间隙的填充。

VIA1光刻处理。通过微影技术将VIA1掩膜版上的图形转移到晶圆上，形成VIA1的光刻胶图案，非VIA1区域上保留光刻胶。M1作为VIA1光刻曝光对准。;量测VIA1光刻的关键尺寸。

量测VIA1光刻套刻。收集曝光之后的VIA1光刻与M1的套刻数据。

检查显影后曝光的图形。;通孔1工艺;通孔1工艺;通孔1工艺;通孔1工艺;谢谢