《集成电路制造工艺与工程应用》第十七讲.pptxVIP

第十七讲：亚微米后段工艺制程技术;内容;ILD工艺

接触孔工艺;亚微米CMOS后段工艺制程的特点：对于特征尺寸是亚微米的CMOS后段工艺制程，特征尺寸≥0.5u的工艺后段用局部平坦化工艺，因为平坦化较差，金属的层数只有2层?，特征尺寸≤0.35u的工艺后段用全局平坦化（CMP），金属的层数可以达到5层以上。这里仅仅介绍利用CMP做全局平坦化的工艺，采用钨作为通孔互连材料，把铝铜合金作为金属互连线材料，金属之间的介质材料是氧化硅。后段形成的器件是MIM。;ILD工艺：是指在晶体管与第一层金属之间形成的介质材料，形成介质电性隔离。ILD介质层可以有效的降低金属与衬底之间的寄生电容，改善金属横跨不同的区域而形成寄生的场效应晶体管。ILD的介质材料是氧化硅。

淀积USG。通过PECVD淀积一层厚度约为500~600?USG（Un-dopedSiliconGlass）。利用TEOS在400℃发生分解反应形成SiO2层。USG为不掺杂的SiO2，USG可以防止BPSG中析出的B和P扩散到衬底，造成衬底污染影响器件性能。;淀积BPSG。利用APCVD淀积一层厚度约为8000~9000?BPSG。利用O3、TEOS、B(OC2H5)3和PO(OC2H5)3在加热的条件下发生反应形成BPSG层。BPSG是含B和P的硅玻璃，它们的含量控制在3~5%。BPSG有利于平坦化，BPSG中掺B可以降低回流的温度，掺P可吸收钠离子和防潮。

BPSG回流。利用LPCVD使BPSG在800~900℃的温度下回流，从而实现局部平坦化，避免起球现象，有利于后续的CMP工艺。在回流的过程中，BPSG中的B和P会析出。

酸槽清洗去除B和P离子。将晶圆放入清洗槽中，清洗槽的溶液是一定比例的NH4OH、H2O2和H2O，利用酸槽将BPSG回流时析出的B和P清除。;淀积USG。利用HDPCVD淀积一层厚度约5000?SiO2。因为BPSG的研磨速率较慢和硬度过小，所以淀积一层USG。目的是隔离BPSG与上层金属，防止BPSG中析出的硼和磷扩散影响上层金属，避免BPSG被CMP划伤和提高效率。

ILDCMP。通过CMP实现ILD全局平坦化，有利于后续淀积金属互连线和光刻工艺。因为ILDCMP没有停止层，所以必须通过控制CMP工艺的时间来控制研磨的ILD厚度。

量测ILD厚度。收集CMP之后的ILD厚度数据，检查是否符合产品规格。

;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。

淀积USG。通过PECVD淀积一层厚度约5000?SiO2。利用TEOS在400℃发生分解反应形成SiO2层。目的是修复CMP对的损伤。

淀积SiON。利用PECVD淀积一层厚度约200?~300?SiON，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形成SiON。SiON层作为光刻的底部抗反射层(BARC)。

;接触孔工艺：是指在ILD介质层上形成很多细小的垂直通孔，它是器件与金属层1连接通道。通孔的填充材料是金属钨（W），因为淀积钨的工艺是金属CVD，金属CVD具有优良的台阶覆盖率以及对高深宽比接触通孔无间隙的填充。

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

量测CT光刻套刻。收集曝光之后的CT光刻与AA的套刻数据。

检查显影后曝光的图形。;CT干法刻蚀。利用干法刻蚀去除没有光刻胶覆盖区域的氧化物，获得垂直的侧墙形成接触通孔，提供金属和底层器件的连接。刻蚀的气体是CHF3和CF4。SiON作为刻蚀的缓冲层，终点侦查器会侦查到刻蚀氧化物的副产物锐减，刻蚀最终停在硅上面。

去除光刻胶。通过干法刻蚀和湿法刻蚀去除光刻胶。

清洗。将晶圆放入清洗槽中清洗，得到清洁的表面。

量测CT刻蚀关键尺寸。

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200?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/TiN层可以防止钨与硅反应，也会形成低阻的欧姆接触。Ti/TiN层