芯片微納制造技術(shù)PPT課件(PPT 100頁(yè))

1、微電子制造原理與技術(shù)第二部分 芯片制造原理與技術(shù)李 明材料科學(xué)與工程學(xué)院芯片發(fā)展歷程與莫爾定律晶體管結(jié)構(gòu)與作用芯片微納制造技術(shù).第1頁(yè)，共100頁(yè)。主要內(nèi)容薄膜技術(shù)光刻技術(shù)互連技術(shù)氧化與摻雜技術(shù).第2頁(yè)，共100頁(yè)。IC中的薄膜OxideNitrideUSGWP-waferN-wellP-wellBPSGp+p+n+n+USGWMetal 2, AlCuP-epiMetal 1, AlCu AlCuSTI淺槽隔離金屬前介質(zhì)層 or 層間介質(zhì)層1IMD or ILD2抗反射層PD1鈍化層2Sidewall spacerWCVDTiN CVD1. 薄膜技術(shù).第3頁(yè)，共100頁(yè)。外延Si介質(zhì)膜：場(chǎng)氧

2、化、柵氧化膜、USG、BPSG、PSG、層間介質(zhì)膜、鈍化膜、high k、low k、淺槽隔離金屬膜：Al、Ti 、Cu、Wu、Ta多晶硅金屬硅化物IC中的薄膜1. 薄膜技術(shù).第4頁(yè)，共100頁(yè)。作為MOS器件的絕緣柵介質(zhì)氧化膜的應(yīng)用例1. 薄膜技術(shù)SiDopantSiO2SiO2作為選擇性摻雜的掩蔽膜.第5頁(yè)，共100頁(yè)。Silicon nitrideSilicon SubstrateSi Oxide作為緩應(yīng)力沖層作為犧牲氧化層，消除硅表面缺陷1. 薄膜技術(shù)氧化膜的應(yīng)用例.第6頁(yè)，共100頁(yè)。半導(dǎo)體應(yīng)用典型的氧化物厚度（）柵氧（0.18m工藝）2060電容器的電介質(zhì)5100摻雜掩蔽的氧化物4

3、001200依賴于摻雜劑、注入能量、時(shí)間、溫度STI隔離氧化物150LOCOS墊氧200500場(chǎng)氧250015000STI潛槽隔離，LOCOS晶體管之間的電隔離，局部氧化墊氧為氮化硅提供應(yīng)力減小氧化膜的應(yīng)用例1. 薄膜技術(shù).第7頁(yè)，共100頁(yè)。薄膜材料及性能的要求厚度均勻性臺(tái)階覆蓋能力填充高的深寬比間隙的能力高純度和高密度化學(xué)劑量結(jié)構(gòu)完整性和低應(yīng)力好的電學(xué)特性對(duì)襯底材料或下層膜好的粘附性1. 薄膜技術(shù).第8頁(yè)，共100頁(yè)。各種成膜技術(shù)及材料熱氧化法蒸發(fā)法LP-CVD熱CVD法CVD法PVD法SiO2膜等離子CVD濺射法AP-CVDP-CVDHDP-CVDW膜、高溫氧化膜多結(jié)晶Si膜、Si3N4

4、膜有機(jī)膜、SiO2膜非晶態(tài)Si膜SiO2膜、氮化膜、有機(jī)膜SiO2氧化膜氧化膜、金屬膜等Al膜、Cu膜、Ti膜、TiN膜、W膜CVD ： Chemical Vapor Deposition AP-CVD ：Atmospheric Pressure CVDPVD ： Physical Vapor Deposition P-CVD ：Plasma CVDLP-CVD ：Low Pressure CVD HDP-CVD ：High Density Plasma CVD電沉積Cu膜、Ni膜、Au膜等1. 薄膜技術(shù).第9頁(yè)，共100頁(yè)。物理氣相沉積PVD蒸發(fā)法早期金屬層全由蒸發(fā)法制備現(xiàn)已逐漸被濺射法取代

5、無(wú)化學(xué)反應(yīng)peq.vap. = 10-3 Torr,臺(tái)階覆蓋能力差合金金屬成分難以控制擴(kuò)散泵、冷泵P 1mTorr可有4個(gè)坩鍋，裝入24片圓片1. 薄膜技術(shù).第10頁(yè)，共100頁(yè)。1852年第1次發(fā)現(xiàn)濺射現(xiàn)象濺射的臺(tái)階覆蓋比蒸發(fā)好輻射缺陷遠(yuǎn)少于電子束蒸發(fā)制作復(fù)合膜和合金時(shí)性能更好是目前金屬膜沉積的主要方法物理氣相沉積PVD濺射法1. 薄膜技術(shù)高能粒子（Ar離子）撞擊具有高純度的靶材料固體平板，撞擊出原子。這些原子再穿過(guò)真空，淀積在硅片上凝聚形成薄膜。陰極靶材.第11頁(yè)，共100頁(yè)。優(yōu)點(diǎn)： 具有保持復(fù)雜合金原組分的能力 能夠沉積難熔金屬；能夠在大尺寸硅片上形成均勻薄膜；可多腔集成，有清除表面與氧

6、化層能力；有良好臺(tái)階覆蓋和間隙填充能力 。1. 薄膜技術(shù)物理氣相沉積PVD濺射法.第12頁(yè)，共100頁(yè)?；瘜W(xué)氣相沉積CVD通過(guò)化學(xué)氣相反應(yīng)形成薄膜的一種方法1. 薄膜技術(shù).第13頁(yè)，共100頁(yè)。1. 薄膜技術(shù)例：外延硅、多晶硅、非晶硅化學(xué)氣相沉積CVD.第14頁(yè)，共100頁(yè)。TiN化學(xué)氣相沉積CVD1. 薄膜技術(shù)Ti.第15頁(yè)，共100頁(yè)。硅膜外延硅、多晶硅、非晶硅介質(zhì)膜氧化硅氮化硅氮氧化硅磷硅玻璃PSG、BPSG金屬膜W、Cu、Ti、TiN化學(xué)氣相沉積CVD1. 薄膜技術(shù)適用范圍廣泛（絕緣膜、半導(dǎo)體膜等），是外延生長(zhǎng)的基礎(chǔ).第16頁(yè)，共100頁(yè)。CVD制備的薄膜及采用的前驅(qū)體1. 薄膜技術(shù)化

7、學(xué)氣相沉積CVD.第17頁(yè)，共100頁(yè)。最早的CVD工藝、反應(yīng)器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單APCVD發(fā)生在質(zhì)量輸運(yùn)限制區(qū)域允許高的淀積速度, 1000Amin，一般用于厚膜沉積APCVD的主要缺點(diǎn)是顆粒的形成化學(xué)氣相沉積AP-CVD1. 薄膜技術(shù)AP-CVD ：常壓化學(xué)氣相沉積（Atmospheric Pressure CVD）.第18頁(yè)，共100頁(yè)。產(chǎn)量高、均勻性好，可用于大尺寸硅片主要用于沉積SiO2和摻雜的SiO2氣體消耗高，需要經(jīng)常清潔反應(yīng)腔沉積膜通常臺(tái)階覆蓋能力差。 Canon APT 4800 APCVD tools 化學(xué)氣相沉積AP-CVD1. 薄膜技術(shù).第19頁(yè)，共100頁(yè)。連續(xù)加工的APCVD

8、系統(tǒng)化學(xué)氣相沉積AP-CVD1. 薄膜技術(shù).第20頁(yè)，共100頁(yè)?；瘜W(xué)氣相沉積LP-CVDLP-CVD ：低壓化學(xué)氣相沉積（Low Pressure CVD）1. 薄膜技術(shù).第21頁(yè)，共100頁(yè)。SiO2：做層間介質(zhì)、淺槽隔離的填充物和側(cè)墻氮化硅：做鈍化保護(hù)層或掩膜材料多晶硅：做柵電極或電阻氧化氮化硅：兼有氧化硅和氮化硅的優(yōu)點(diǎn)，改善了熱穩(wěn)定性、抗斷裂能力、降低膜應(yīng)力1. 薄膜技術(shù)化學(xué)氣相沉積LP-CVD.第22頁(yè)，共100頁(yè)。更低的工藝溫度（250450） 對(duì)高的深寬比間隙有好的填充能力優(yōu)良的粘附能力 高的淀積速率 少的針孔和空洞，高的膜密度主要用于淀積絕緣層， RF頻率通常低于1MHz1.

9、薄膜技術(shù)化學(xué)氣相沉積PE-CVD、HDP-CVDPE-CVD ：等離子體增強(qiáng)CVDHDP-CVD ：高密度等離子體CVD.第23頁(yè)，共100頁(yè)。沉積金屬互連間的絕緣層SiO2：硅烷氧化劑沉積金屬W：WF6 + 3H2 = W + 6HF沉積銅阻擋層TiN：6TiCl4+8NH36TiN+24HCl化學(xué)氣相沉積PE-CVD、HDP-CVD應(yīng)用例 ：1. 薄膜技術(shù)W.第24頁(yè)，共100頁(yè)。2. 光刻技術(shù)是高精密圖形轉(zhuǎn)移的有效方法光刻光刻的基本過(guò)程對(duì)準(zhǔn)和曝光光學(xué)基礎(chǔ)光刻設(shè)備光學(xué)增強(qiáng)技術(shù)對(duì)準(zhǔn)先進(jìn)光刻技術(shù)刻蝕刻蝕工藝干法和濕法刻蝕的應(yīng)用.第25頁(yè)，共100頁(yè)。通過(guò)光刻技術(shù)進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)移的基本過(guò)程2. 光刻

10、技術(shù).第26頁(yè)，共100頁(yè)。2. 光刻技術(shù)是微電子制造的關(guān)鍵技術(shù)：最復(fù)雜、昂貴.第27頁(yè)，共100頁(yè)。2. 光刻技術(shù)電子束光刻機(jī)采用黃光的光刻室昂貴的光刻機(jī) 光刻機(jī): 產(chǎn)量為其成本的6倍才有利潤(rùn)：Intel掩膜版：$1million光刻區(qū)潔凈度要求最高、燈光昏黃占總工藝費(fèi)用的30，總工藝時(shí)間的40 50% .第28頁(yè)，共100頁(yè)。掩膜版的費(fèi)用呈指數(shù)式增長(zhǎng)Mask 自1995年開(kāi)始成為關(guān)鍵技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)亞波長(zhǎng)光刻，如248nm的光源用于130nm技術(shù)2. 光刻技術(shù).第29頁(yè)，共100頁(yè)。1973 : 投影光刻機(jī)（1X)，分辨率 4 m 波長(zhǎng)320-440 nm. 1976 ：采用G線的10倍縮小

11、步進(jìn)機(jī). 1980s：G線向I線轉(zhuǎn)變（注：G、I對(duì)應(yīng)高壓汞燈的不同特征譜線，G線436nm、I線365nm ）1995：深紫外應(yīng)用于0.25m技術(shù)，并延續(xù)了4代技術(shù)現(xiàn)在：193nm, 157nm ，EUV 尺寸縮小依賴于光刻技術(shù)的發(fā)展接觸式光刻機(jī)接近投影光刻機(jī)投影光刻機(jī)第1個(gè)G線步進(jìn)機(jī)先進(jìn)G線步進(jìn)機(jī)第1個(gè)I線步進(jìn)機(jī)先進(jìn)I線步進(jìn)機(jī)深紫外步進(jìn)機(jī)2. 光刻技術(shù).第30頁(yè)，共100頁(yè)。曝光光源與其解像度大致有如下關(guān)系365nm線能刻出 0.250.35nm線寬; 248nm線能刻出 0.130.18nm線寬;193nm線能刻出 0.100.13nm線寬; 157nm線能刻出 0.07nm線寬;13nm

12、線能刻出 0.05nm線寬; X光能刻出 0.10nm以下線寬;電子束能刻出 0.10.2nm線寬; 離子束能刻出 0.08nm左右線寬。2. 光刻技術(shù).第31頁(yè)，共100頁(yè)。圖形轉(zhuǎn)移光刻工藝的8個(gè)基本步驟1）氣相成底膜處理2）旋轉(zhuǎn)涂膠3）軟烘4）對(duì)準(zhǔn)和曝光5）曝光后烘焙6）顯影7）堅(jiān)膜烘焙7）顯影后檢查2. 光刻技術(shù).第32頁(yè)，共100頁(yè)。底膜涂覆脫水烘焙Wafer處理腔Primer Layer1）氣相成底膜處理WaferHot PlateHot PlateHMDS Vapor增強(qiáng)硅片和光刻膠之間的粘附性2. 光刻技術(shù).第33頁(yè)，共100頁(yè)。將光刻膠均勻地涂敷在硅片表面膜厚符合設(shè)計(jì)要求（1m

13、)，膜厚均勻(25nm)，膠面上看不到干涉花紋；膠層內(nèi)無(wú)點(diǎn)缺陷（針孔等）；涂層表面無(wú)塵埃，碎屑等；膜厚：T1/1/2, 為轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分鐘。2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠P-WellUSGSTIPolysiliconPhotoresistPrimer.第34頁(yè)，共100頁(yè)。SpindlePR dispenser nozzleChuckWaferTo vacuum pump2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠.第35頁(yè)，共100頁(yè)。SpindleTo vacuum pumpPR dispenser nozzleChuckPR suck backWafer2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠.第36頁(yè)，共100頁(yè)。Spin

14、dleTo vacuum pumpPR dispenser nozzleChuckPR suck backWafer2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠.第37頁(yè)，共100頁(yè)。SpindleTo vacuum pumpPR dispenser nozzleChuckPR suck backWafer2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠.第38頁(yè)，共100頁(yè)。SpindleTo vacuum pumpPR dispenser nozzleChuckPR suck backWafer2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠.第39頁(yè)，共100頁(yè)。SpindleTo vacuum pumpPR dispenser nozzleChu

15、ckPR suck backWafer2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠.第40頁(yè)，共100頁(yè)。SpindleTo vacuum pumpPR dispenser nozzleChuckPR suck backWafer2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠.第41頁(yè)，共100頁(yè)。SpindleTo vacuum pumpPR dispenser nozzleChuckPR suck backWafer2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠.第42頁(yè)，共100頁(yè)。SpindleTo vacuum pumpPR dispenser nozzleChuckPR suck backWafer2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠.第43頁(yè)，共

16、100頁(yè)。SpindleTo vacuum pumpPR dispenser nozzleChuckPR suck backWafer2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠.第44頁(yè)，共100頁(yè)。SpindleTo vacuum pumpPR dispenser nozzleChuckPR suck backWafer2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠.第45頁(yè)，共100頁(yè)。邊圈：光刻膠在硅片邊緣和背面的隆起干燥時(shí)，邊圈將剝落，產(chǎn)生顆粒旋轉(zhuǎn)涂膠器配置了邊圈去除裝置（EBR）在旋轉(zhuǎn)的硅片底部噴出少量溶劑丙烯乙二醇一甲胺以太醋酸鹽，或乙烯乙二醇一甲胺以太醋酸鹽去除邊圈WaferEdge Bead2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)

17、涂膠.第46頁(yè)，共100頁(yè)。SpindleTo vacuum pumpChuckWaferSolvent去除邊圈2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠.第47頁(yè)，共100頁(yè)。SpindleTo vacuum pumpChuckWaferSolvent去除邊圈2. 光刻技術(shù)2）旋轉(zhuǎn)涂膠.第48頁(yè)，共100頁(yè)。P-WellUSGSTIPolysiliconPhotoresist去除光刻膠中的溶劑，提高粘附性，提高均勻性2. 光刻技術(shù)3）軟烘.第49頁(yè)，共100頁(yè)。P-WellUSGSTIPolysiliconPhotoresistGate Mask最關(guān)鍵的工序，它直接關(guān)系到光刻的分辨率2. 光刻技術(shù)4）對(duì)準(zhǔn)和

18、曝光.第50頁(yè)，共100頁(yè)。Gate MaskP-WellUSGSTIPolysiliconPhotoresist2. 光刻技術(shù)4）對(duì)準(zhǔn)和曝光.第51頁(yè)，共100頁(yè)。P-WellUSGSTIPolysiliconPhotoresist減小駐波，減少剩余溶劑252. 光刻技術(shù)5）曝光后烘烤.第52頁(yè)，共100頁(yè)。P-WellUSGSTIPolysiliconPR2. 光刻技術(shù)6）顯影.第53頁(yè)，共100頁(yè)。VacuumDeveloperWaferChuckWater sleeveDrainDI water2. 光刻技術(shù)6）顯影.第54頁(yè)，共100頁(yè)。負(fù)膠：未曝光區(qū)域溶解圖形和掩膜版相反幾乎不需要

19、化學(xué)反應(yīng)，顯影液為有機(jī)溶劑清洗去除顯影液：丁基醋酸鹽、乙醇問(wèn)題：交聯(lián)光刻膠在顯影和清洗過(guò)程中吸收顯影液而膨脹變形，是負(fù)膠不能用于2微米以下光刻的主要原因2. 光刻技術(shù)6）顯影.第55頁(yè)，共100頁(yè)。正膠：曝光區(qū)域溶解圖形和掩膜版相同顯影液和光刻膠之間有化學(xué)反應(yīng)顯影液：稀釋的NaOH、KOH、四甲基氫氧化銨0.2-0.3g/l0.26當(dāng)量濃度成為顯影標(biāo)準(zhǔn)工藝2. 光刻技術(shù)6）顯影.第56頁(yè)，共100頁(yè)。P-WellUSGSTIPolysiliconPR2. 光刻技術(shù)7）Hard Bake堅(jiān)膜.第57頁(yè)，共100頁(yè)。P-WellUSGSTIPolysiliconPR此時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題還可以返工2. 光刻

20、技術(shù)8）先影后檢查.第58頁(yè)，共100頁(yè)。 刻蝕是用化學(xué)或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要的材料的過(guò)程。有圖形的光刻膠層在刻蝕中不受到腐蝕源顯著的侵蝕。選擇性地刻蝕掉未被保護(hù)的區(qū)域圖形從光刻膠轉(zhuǎn)移到晶圓上干法和濕法2. 光刻技術(shù)刻蝕技術(shù).第59頁(yè)，共100頁(yè)。刻蝕工藝干法刻蝕濕法刻蝕：應(yīng)用化學(xué)機(jī)械拋光去除光刻膠質(zhì)量檢測(cè)2. 光刻技術(shù)刻蝕技術(shù)的主要工藝濕法腐蝕：液體化學(xué)試劑（酸、堿和溶劑）以化學(xué)方式去除硅片表面的材料。用于大于3微米的刻蝕干法刻蝕：等離子體，亞微米以下的主要工藝.第60頁(yè)，共100頁(yè)。吸附擴(kuò)散到表面解吸附擴(kuò)散到對(duì)流層等離子體產(chǎn)生刻蝕物質(zhì)16523Film反應(yīng)邊界層副產(chǎn)物離子轟

21、擊4氣流2. 光刻技術(shù)干法刻蝕技術(shù)-等離子體刻蝕.第61頁(yè)，共100頁(yè)。在半導(dǎo)體生產(chǎn)中，干法刻蝕是最主要的用來(lái)去除表面材料的刻蝕方法。完整地把掩膜圖形復(fù)制到硅片表面上采用等離子體：中性、高能量、離子化的氣體包含中性原子或分子、帶電離子、自由電子、分離的原子或分子（基）2. 光刻技術(shù)干法刻蝕技術(shù)-等離子體刻蝕.第62頁(yè)，共100頁(yè)。干法刻蝕的優(yōu)點(diǎn)刻蝕剖面是各向異性，具有非常好的側(cè)壁剖面控制好的關(guān)鍵尺寸控制最小的光刻膠脫落或粘附問(wèn)題片內(nèi)、片間、批次間的刻蝕均勻性較低的化學(xué)制品使用和處理費(fèi)用干法刻蝕缺點(diǎn)對(duì)下層材料的差的刻蝕選擇比等離子體帶來(lái)的器件損傷昂貴的設(shè)備。2. 光刻技術(shù).第63頁(yè)，共100頁(yè)。

22、深反應(yīng)離子刻蝕DRIE的應(yīng)用高選擇比各向異性化學(xué)反應(yīng)和物理離子轟擊離子不是主要的刻蝕物質(zhì)離子輔助刻蝕2. 光刻技術(shù).第64頁(yè)，共100頁(yè)?？涛g多晶硅形成柵極P-WellUSGSTIPolysiliconPR2. 光刻技術(shù)刻蝕在CMOS技術(shù)中的應(yīng)用.第65頁(yè)，共100頁(yè)。P-WellUSGSTIPRPRPolysilicon刻蝕多晶硅形成柵極2. 光刻技術(shù)刻蝕在CMOS技術(shù)中的應(yīng)用.第66頁(yè)，共100頁(yè)。P-WellUSGSTIGate OxidePolysiliconPR刻蝕多晶硅形成柵極2. 光刻技術(shù)刻蝕在CMOS技術(shù)中的應(yīng)用.第67頁(yè)，共100頁(yè)。P-WellUSGSTIGate Oxid

23、ePolysilicon刻蝕多晶硅形成柵極2. 光刻技術(shù)刻蝕在CMOS技術(shù)中的應(yīng)用.第68頁(yè)，共100頁(yè)。刻蝕技術(shù)的應(yīng)用化學(xué)機(jī)械拋光CMP全局平坦化，CMP最初用于互連平坦化，現(xiàn)在也用于器件隔離工藝，無(wú)劃傷、無(wú)玷污CMP沒(méi)有終點(diǎn)指示，必須開(kāi)發(fā)有高選擇比的工藝或達(dá)到高度重復(fù)的拋光速率 機(jī)械研磨、腐蝕劑、磨料2. 光刻技術(shù).第69頁(yè)，共100頁(yè)。金屬化？器件之間以及器件與外部之間的連接互連局域互連：柵極互連，多晶硅，硅化物層間互連：W塞plugs，通孔Vias等封裝級(jí)別互連：長(zhǎng)程互連Cu、Al、mm量級(jí)2. 互連技術(shù).第70頁(yè)，共100頁(yè)。CMOS中的金屬化P-waferN-WellP-WellS

24、TIn+n+USGp+p+Metal 1, AlCuBPSGWP-epiTiSi2TiN, ARCTi/TiN2. 互連技術(shù).第71頁(yè)，共100頁(yè)。銅互連P-EpiP-WaferN-WellP-Welln+STIp+p+USGWPSGWFSGn+M1CuCoSi2Ta or TaNTi/TiNSiNCuCuFSG2. 互連技術(shù).第72頁(yè)，共100頁(yè)。多層互連：層間介質(zhì)層隔離去除后的形貌2. 互連技術(shù).第73頁(yè)，共100頁(yè)。為什么要多層互連Cell size with 1 layer metal減小芯片尺寸！2. 互連技術(shù).第74頁(yè)，共100頁(yè)。金屬化的要求低電阻與器件的電學(xué)接觸：歐姆或肖特級(jí)接

25、觸臺(tái)階的覆蓋性刻蝕方法（刻蝕、CMP？）熱、機(jī)械穩(wěn)定性可靠性：電遷移2. 互連技術(shù)電路延時(shí)正比于互連線長(zhǎng)度的平方全局互連Al，Cu局部互連(短，電阻要求不高）多晶硅，10-4，可以經(jīng)受高溫，硅化物WSi2, TaSi2, MoSi2, TiSi。.第75頁(yè)，共100頁(yè)。Al互連130nm以上工藝濺射Al膜干法刻蝕鋁膜存在問(wèn)題Al釘電遷移電阻高2. 互連技術(shù).第76頁(yè)，共100頁(yè)。鋁釘現(xiàn)象450C，硅擴(kuò)散到Al中577C， 1.59at Al-Si共晶硅向鋁中擴(kuò)散，形成孔隙，退火時(shí)，形成鋁釘2. 互連技術(shù).第77頁(yè)，共100頁(yè)。電遷移電遷移：大電流密度下（IC中電流密度可達(dá)105A/cm2），金

26、屬在電子碰撞下發(fā)生遷移，正極附近聚集，負(fù)極附近出現(xiàn)空洞Al電遷移Al中加入14Cu減少Al中的晶粒邊界擴(kuò)散效應(yīng)加一層Ti， TiN，W減少電遷移W做一層互連金屬：局部互連2. 互連技術(shù)electronCathodeAnodeeFailureee電遷移測(cè)試結(jié)構(gòu).第78頁(yè)，共100頁(yè)。 電遷移使導(dǎo)線斷路或短路，從而引起IC失效。具體表現(xiàn)為： 在互連引線中形成空洞，增加了電阻 空洞長(zhǎng)大，最終貫穿互連引線，形成斷路 在互連引線中形成晶須，造成層間短路 晶須長(zhǎng)大，穿透鈍化層，產(chǎn)生腐蝕源(a) 小丘的生長(zhǎng)(b) 晶須的橋接(c) 物質(zhì)的堆積與耗散Al引線的電遷移現(xiàn)象2. 互連技術(shù).第79頁(yè)，共100頁(yè)?；?/p>

27、連和門(mén)延遲2. 互連技術(shù).第80頁(yè)，共100頁(yè)。銅互連Cu：電阻率低、抗電遷移強(qiáng)，130nm以下使用2. 互連技術(shù).第81頁(yè)，共100頁(yè)?？涛g困難只能采用Damance電鍍工藝與硅和SiO2反應(yīng)粘附性差需要阻擋層，WN， Ta， TaN。銅互連2. 互連技術(shù)芯片上Damance電鍍銅互連工藝示意圖.第82頁(yè)，共100頁(yè)。銅互連基本工藝FSGCuFSGCuSiNFSG1）刻蝕溝槽和通孔2. 互連技術(shù)在布線的地方挖好溝道.第83頁(yè)，共100頁(yè)。TaFSGCuCuCuFSGFSGSiN阻擋銅的擴(kuò)散，提高結(jié)合力：Ti, TiN, Ta, TaN, W, WNCu 種籽層： 500 2000 (PVD)

28、，電鍍成核位置2）阻擋層和種子層淀積銅互連基本工藝2. 互連技術(shù).第84頁(yè)，共100頁(yè)。FSGCuSiNTaFSGCuCuFSGBottom up生長(zhǎng)方式 3）電鍍銅銅互連基本工藝2. 互連技術(shù).第85頁(yè)，共100頁(yè)。抑制劑 S ： 抑制銅的生長(zhǎng)，主要在TSV孔表面與側(cè)壁吸附，加速劑 A： 加速銅的生長(zhǎng)，主要在TSV孔底吸附鍍銅填充的基本原理銅互連基本工藝2. 互連技術(shù).第86頁(yè)，共100頁(yè)。銅互連基本工藝2. 互連技術(shù)鍍銅填充的實(shí)際效果.第87頁(yè)，共100頁(yè)。FSGCuSiNTaFSGCuCuSiN4）化學(xué)機(jī)械研磨（CMP），CVD淀積鉭,氮化硅銅互連基本工藝2. 互連技術(shù).第88頁(yè)，共100頁(yè)。銅互連基本工藝2. 互連技術(shù)雙鑲嵌工藝：同時(shí)形成互連線和通孔填充N(xiāo)-WellP-WellP+P+N+N+IMD 1LinerIMD2 M2M1V1.第89頁(yè)，共100頁(yè)。提高硅的導(dǎo)電