《集成电路制造工艺与工程应用》第二十九讲.pptxVIP

第二十九讲：纳米工艺制程技术;内容;通孔1和金属层2工艺

IMD3工艺

;通孔1和金属层2工艺;通孔1工艺：是指形成第一层金属和第二层金属的通孔连接互连线。

金属层2工艺：是指形成第二层金属互连线，第二层金属互连线的目的是实现把不同区域的通孔1连起来，以及把不同区域的通孔2连起来。

通孔1和金属层2是都是大马士革的铜结构，先在介质层上挖出一部分通孔1的沟槽，然后再在通孔1沟槽的基础上挖出金属层2的沟槽，最后利用ECP在沟槽里填充Cu。

M2光刻处理。通过微影技术将M2掩膜版上的图形转移到晶圆上，形成M2光刻胶图案，M2区域上保留光刻胶。M1作为M2光刻曝光对准。;测量M2光刻的关键尺寸

测量M2套刻数据。收集曝光之后的M2光刻图形与M1对准图形的套刻数据。

检查显影后曝光的图形。;M2硬掩膜干法刻蚀。利用干法刻蚀去除没有光刻胶覆盖的TiN区域。

去除光刻胶。通过干法刻蚀和湿法刻蚀去除光刻胶。;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光刻胶图案，VIA1区域上保留光刻胶。M1作为VIA1光刻曝光对准。

测量VIA1光刻的关键尺寸

测量VIA1套刻数据。收集曝光之后的VIA1光刻图形与M1对准图形的套刻数据。

检查显影后曝光的图形。;测量VIA1光刻的关键尺寸

测量VIA1套刻数据。收集曝光之后的VIA1光刻图形与M1对准图形的套刻数据。

检查显影后曝光的图形。

VIA1干法刻蚀。干法刻蚀利用CF4，CHF3和CO等混合气体产生等离子电浆刻蚀SiCOH层，SiCN作为停止层。

去除ESLSiCN层。利用湿法刻蚀去除SiCN层。

;去除光刻胶。通过干法刻蚀和湿法刻蚀去除光刻胶。;M2干法刻蚀。干法刻蚀利用CF4，CHF3和CO等混合气体产生等离子电浆刻蚀SiCOH层，SiCN作为停止层。

去除ESLSiCN层。利用湿法刻蚀去除SiCN层。;淀积Ta/TaN。利用PVD淀积Ta/TaN。预淀积一层Ta/TaN有助于后续的Cu附着在氧化层上，因为Cu与氧化物之间的粘附性很差，如果没有Ta/TaN的辅助，Cu层很容易脱落。另外Cu在氧化物中很容易扩散，Ta/TaN层作为阻挡层可以有效的防止Cu扩散。

淀积Cu薄籽晶层。利用PVD淀积一层Cu薄籽晶层。预淀积一层厚??约500?Cu薄籽晶层，Cu薄籽晶层作为电镀的阴极。;电镀淀积铜。利用ECP电镀淀积一层铜作为金属连接层，化学溶液是H2SO4，CuSO4和H2O。;CuCMP。利用CMP去除表面多余的铜，防止不同区域的金属线短路，留下Cu填充金属互连线区域。氧化层作为CMP的停止层。CMP终点侦察器侦查到IMD2硅玻璃的信号，但还要考虑工艺的容忍度，防止有Cu残留造成短路，所以侦查到终点时，还要进行一定时间的工艺。

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。;IMD3工艺;IMD3工艺：它包括IMD3a工艺和IMD3b工艺，IMD3a工艺是形成VIA2的介质隔离材料，同时IMD3a会隔离第二层金属和第三层金属，IMD3b工艺是形成第三层金属的介质隔离材料。IMD3的材料也是ULKSiCOH材料。

淀积SiCN刻蚀停止层。利用PECVD淀积一层厚度约为600?SiCN，SiCN作为刻蚀停止层和M1的覆盖层，SiCN可以防止Cu扩散。这样Ta/TaN和SiCN就形成一个容器包裹着Cu，防止Cu向外扩散。

;淀积IMD2aSiCOH层。利用PECVD淀积一层厚度为4500?SiCOH。利用DEMS（Di-甲基乙氧基硅烷）和CHO（氧化环乙烯或C6H10O），可以淀积具有CxHy的OSG有机复合膜。利用超紫外（UV）和可见光处理排除有机气体，最终形成多孔的SiCOH介质薄膜。SiCOH作为内部金属氧化物隔离层，可以有效的减小金属层之间的寄生电容。

淀积SiCN刻蚀停止层。利用PECVD淀积一层厚度约为600?SiCN，SiCN作为刻蚀停止层和M1的覆盖层，SiCN可以防止Cu扩散。这样Ta/TaN和SiCN就形成一个容器包裹着Cu，防止Cu向外扩散。

;淀积IMD2bSiCOH层。利用PECVD淀积一层厚度为6000?SiCOH。利用DEMS（Di-甲基乙氧基硅烷）和CHO（氧化环乙烯或C6H10O）