金属化半导体制造技术创新.pptVIP

DC二极溅镀系统之简单平行板 抽出 e- e- e- DC二极溅镀机 基板 1)电场形成Ar 离子 2)高能Ar 离子撞击金属靶 3)金属原子从 靶材移出 阳极 阴极 氩原子 电场 金属靶 电浆 5)基板上沉积金属 6)过多的物质藉由真空帮浦从反应室中移出 4)金属原子往基板移动 气体传送 + + + + + 图 12.16 从溅镀靶材表面移出金属原子 + 0 高能?Ar 离子 被溅击出之金属原子 金属原子 阴极 (－) 反弹之氩离子和自由电子结合以形成中性原子 图 12.17 溅镀产额和下列条件有关系 1.轰击离子的入射角。 靶材的组成及几何形状 轰击离子的质量。 轰击离子的能量。 落于基板上之不同物质 阳极(+) 阴极(－) 电场 金属靶 源自辉光电浆之光子 溅击出之原子 基板 高能电子 中性原子 ＋离子包含杂质 源自靶轰击之X射线 －离子 – e- 图 12.18 3种溅镀系统形式 RF(射频) 磁控 IMP(离子化金属电浆) RF溅镀系统 氩气 气体流量控制器 涡轮帮浦 RF产生器 匹配之网络 微控制器 操作接口 抽出 平盘 电极 靶材 基板 电容 粗抽帮浦 压力控制器 气体盘 图 12.19 磁控溅镀 DC功率供应 热晶圆平盘 磁铁 氩气进入 真空帮浦 靶材 阴极 图 12.20 准直管溅镀 介质孔之溅镀薄膜覆盖之横切面 Ar 靶材 准直管 准直管溅镀系统 图 12.21 离子化金属电浆 基板 电极 电极 钛靶材 + + RF场 高能＋Ar 离子 ＋Ti离子 溅击出之Ti原子 e- e- 电浆 DC供应 RF产生器 DC场 DC偏压供应 图 12.22 感应线圈 金属CVD 钨CVD 有优异的阶梯覆盖及填沟 抗电迁移性佳 铜CVD 优越的均匀性 用Ti/TiN阻障层金属之毯覆性钨CVD Ti 2.平行式Ti沈积覆 于介质孔之底部 填沟介电质 铝 介质孔 PECVD SiO2 1.层间介质孔蚀刻 3. CVD TiN均匀沈积 TiN 4.CVD钨沈积 钨充填 介质孔 5.钨平坦化 钨插塞 图 12.23 PVD群集机台 照片 12.3 (Photo courtesy of Applied Materials, Inc.) 铜电镀 阴极(-) +铜阳极 基板 电铜溶液 Inlet 出口 出口 铜离子 铜原子附于晶圆上 + + 图 12.24 铜电镀机台 (Photo courtesy of Novellus) 照片 12.4 照片 12.4 毯覆性铝蚀刻 (Micrograph courtesy of Integrated Circuit Engineering) 插塞 多晶硅闸极 使用双镶嵌之铜金属化 制程步骤 : SiO2沈积 说明 : 以PECVD法沈积ILD氧化层至介质孔所需的厚度。填沟并不是很关键，因此PECVD法是可接受使用。 . SiO2 表 12.5.1 制程步骤 : SiN蚀刻停止层之沈积 说明 : 在ILD氧化层上沈积薄的 (250?) SiN蚀刻停止层。此SiN必须是稠密且无针孔，因此，可使用HDPCVD法。 SiN 使用双镶嵌之铜金属化 表 12.5.2 使用双镶嵌之铜金属化 制程步骤 : 介质孔图案化及蚀刻 说明 : 以光学微影形成图案并以干蚀刻在SiN形成介质孔。蚀刻结束后去除光阻。 SiN 表 12.5.3 使用双镶嵌之铜金属化 制程步骤 : 再沈积SiO2 说明 : 于ILD氧化层上沈积PECVD氧化层。 SiO2 表 12.5.4 使用双镶嵌之铜金属化 制程步骤 : 内联机图案化 说明 : 微影以光阻形成SiO2沟渠图案。前面的介质孔开口位于沟渠中。 光阻 表 12.5.5 使用双镶嵌之铜金属化 制程步骤 : 内联机用之沟渠蚀刻及介质孔用之孔洞 说明 : 于ILD氧化层中干蚀刻至SiN层上成沟渠。继续蚀刻经由SiN开口形成介质孔。 表 12.5.6 使用双镶嵌之铜金属化 制程步骤 : 沈积阻障层金属 说明 : 以离子化PVD在沟渠及介质孔的底部及侧壁沈积Ta或TaN扩散层。 阻障层金属 表 12.5.7 使用双镶嵌之铜金属化 制程步骤 : 沈积Cu晶种层 说明 : 沈积连续的Cu晶种层，此层必须是均匀的且无针孔。 Cu晶种层 表 12.5.8 使用双镶嵌之铜金属化 制程步骤 : 沈积Cu充填 说明 : 以电化学沈积 (ECD) 方法沈积Cu，以充填介质孔开口及沟渠。