集成电路制造工艺下.pptVIP

加入氨气可将生长温度降至450℃以下，淀积膜的电阻率下 降，因此可用于通孔填充。MOCVD的化学反应活化能很 低，是扩散限制的反应机制，镀膜速率与反应物扩散至 wafer表面的速率有关，所以当反应物扩散至通孔内壁时产 生反应成键，覆盖率较低。 针对MOCVD法淀积的氮化钛膜含C、O量过多的问 题，有一些方法加以改善：快速热退火、氮气等离子体法、 硅烷气体处理。 （2）钨CVD 钨在高电流密度下有很好的抗电迁移能力，不会形成小 丘导致线路短接，且低压下可与硅形成良好的欧姆接触，常 常用作接触窗以及介质窗的填充金属和扩散阻挡层。因其电 阻率较低，也常用于多层互连及局域互连。 钨CVD典型的被淀积成垫膜的形式，最常采用的是通过 与氢气反应生成钨 为了阻止钨的扩散、保证它能很好的粘附在下层材料 上，需要在淀积钨之前淀积一层氮化钛膜。而为了得到低的 接触电阻，又需要在淀积氮化钛之前淀积钛。所以，垫膜 CVD的第一步是采用物理气相淀积法制备钛膜，接着淀积 一层氮化钛膜，最后再进行钨的淀积与平坦化. （3）铜CVD 在合适的工艺条件下，CVD法淀积铜膜可实现选择性淀 积，铜膜只会淀积在金属表面，不会淀积到氧化物表面上。 因此，可先用金属和氧化物定义出需要的淀积图案。 CVD法淀积铜膜的速率是由表面的反应速度控制的过 程，淀积的铜膜平整均匀、表面非常光滑，而且台阶覆盖能 力和通孔填充能力都很强。化学气相淀积法制备铜膜，首先 必须选择合适的前驱物，目前，通常选择有机的铜化合物。 这类化合物经过化学反应生成的铜原子会淀积成膜。 2.铜电镀 传统的物理气相淀积法制备铜，成本高，而且很难填充 细小的孔洞。而电镀法制备铜具有成本低、工艺简单以及反 应温度低的优点，加之良好的孔洞填充能力和低的电阻率， 颇具应用潜力。 铜电镀的基本原理是将具有导电表面的wafer浸泡在硫 酸铜溶液中，溶液中包含需要被淀积的铜。Wafer作为带负 电荷的平板或阴极连接至外电源，固体铜块沉浸在溶液中构 成带正电荷的阳极。电流从wafer进入溶液到达铜 阴极，当电流流动时，铜离子与电子反应生成铜原子，反应 如下： 此反应发生在wafer表面，生成的铜原子在wafer表 面淀积成膜。控制电镀的是时间和电流。没有电流时，阳 极、阴极以及溶液之间相互平衡，加上电压时，阳极和阴极 之间产生电流，金属淀积在阴极，而且，电流越大，金属淀 积的越多。 电镀法具有较高的淀积速率和好的稳定性，是目前研究 的趋势。 平坦化 多层互连线引起了大的表面起伏，wafer表面变得不平 整。不平整的wafer表面会影响光传播的精确度，无法在其 上准确的进行图形制作。平坦化技术就是用来减小或最小化 由工艺所导致的表面不平整的问题。 1.传统的平坦化技术 传统的的平坦化技术有反刻法、玻璃回流法以及旋涂膜 层法等。 （1）反刻 反刻法是先淀积一层牺牲层来填充wafer表面的空洞和 凹槽，然后再用干法刻蚀技术刻蚀掉牺牲层，通过比低处图 形快的刻蚀速率刻蚀掉高处图形达到平坦化的效果。刻蚀直 到待刻材料达到最后的厚度，而且牺牲层材料仍然填充着 wafer表面的凹槽。反刻工艺有多种，由图形、金属层次等 决定。但反刻只能实现局部表面的平坦，不能实现整个表面 的平坦化。 （2）玻璃回流法 玻璃回流是在高温下对掺杂氧化硅加热，使其流动， 从而达到局部平坦化的效果。但这种方法不能满足深亚微米 集成电路中的多层金属布线技术的要求。 （3）旋涂膜层法 旋涂膜层是在wafer表面旋涂不同液体材料以获得平坦 化的一种技术，主要用于0.35μm及以上尺寸的器件平坦化 与缝隙填充。这种方法的平坦化效果与溶液的成分、分子重 量等因素都有关。旋涂的材料可以是光刻胶、掺杂二氧化硅 或各种树脂。旋涂后通过烘烤蒸发掉溶剂，留下氧化硅填充 低处的间隙，为了进一步填充表面的缝隙，可采用CVD法再 淀积一层氧化硅。 传统的平坦化方法都只是局部化的平坦，如果是整个平 面的介电层平坦则通常采用化学机械抛光法来完成。 2.化学机械平坦化（CMP） CMP是利用wafer和抛光头之间的运动来平坦化的，通过比去除低处图形快的速度去除高处图形来获得平坦的表面。抛光头与wafer之间有磨料，利用加压使得磨料与wafer表面相互作用达到平坦化的效果。CMP的抛光精度比较高，是目前使用最广泛的平坦化技术。 （1）抛光机理 氧化硅抛光是wafer制造中使用最早、