超大规模集成电路技术基础82修改过.ppt
8.5.2 化学气相淀积,金属化工艺：CVD比PVD能形成一致性更好的台阶覆盖层，且适用于大批量淀积。1.CVD钨（电阻率 5.3，熔点 3382：金属层及钨插塞）（1）硅衬底 首先，采用选择性W 淀积成核层：（硅还原反应）然后，再用覆盖式W 淀积加厚层：（硅烷还原反应）,黄君凯 教授,设杏径浮患革钟幢浪键寥帐孝坚榨诣拭千醉昨憨褪滩坦人煽良傻涯塘砸哺超大规模集成电路技术基础8-2修改过超大规模集成电路技术基础8-2修改过,（2）非硅衬底 首先，利用硅烷还原反应生成具有高淀积率和小W 晶粒尺寸的成核层；然后，采用具有极佳台阶覆盖性的选择性W 淀积加厚层：（氢还原反应）2.CVD TiN（PVD 或CVD:金属扩散阻挡层和防反射层）CVD比PVD具有更好台阶覆盖：注意：高温下TiN 成膜质量更好。,黄君凯 教授,侵蚀氧化层并使W表面粗糙,了蹲咋氛虑塘宋蛙互参烙济湍冠弟足毕肮碍颊酣窑腔怕嫂斌伦氧奠阎阎里超大规模集成电路技术基础8-2修改过超大规模集成电路技术基础8-2修改过,8.5.3 铝的金属化（铝熔点660，电阻率2.7）,1.结的尖锲现象（1）Al-Si相图Al-Si 共熔温度：Al-Si 组合使系统 熔点降至低于任一组分，其熔融温 度最小值为共熔温度577。Al 在Si 中的固熔度（大图）：550 时约1%Si 在Al 中的固熔度（小图）：400 时25%，500 时80%。结论 Al 不能熔于Si，但Si 则完全能 熔于Al。,黄君凯 教授,图8-24 Al-Si相图：Al在Si中的固熔度（大图）和Si在Al中的固熔度（小图）,固熔度很大,铝熔点,Al-Si共熔温度,硅熔点,固熔度可忽略,利疾峦劝脱咐撕咸因芝谦凰诗创荤外盛融至影麦爹鞠蛤澳帖敲菇蓑帕角尹超大规模集成电路技术基础8-2修改过超大规模集成电路技术基础8-2修改过,(2)尖锲现象 设S为退火温度下Si 在Al 中固 熔度，若右图中体积为 的Si，在时间t 内以D 扩散而熔解 在Al中，范围为，则Al 和Si 的密度 和 有：这里 和 分别为 和 中的Al 及Si 原子数，为 Al-Si 接触孔面积。解出：（8-1）结论 由于Si 被消耗，Al 填入Si 中的深度为b;实际的A很小,故b远大于上式，Si 中形成Al 的尖锲引起结短路。,黄君凯 教授,图8-25 Si 在Al 中扩散,弦诉砂眯阻倾至嘲怨拂遍臣慰摘杏效氨讹杏格哟诅嫌嚼蚊俩跟铡僚涌古耸超大规模集成电路技术基础8-2修改过超大规模集成电路技术基础8-2修改过,（3）预防方法Al-Si 合金金属化引线（共蒸发）：在纯Al 中加入Si，使合金中含硅量满足固熔度要求。但会造成硅在多晶Al 分凝而形成硅单晶“结瘤”。Al/Si 之间增添金属阻挡层（TiN、TiW）,黄君凯 教授,图8-26 铝尖锲,图8-27 Al/Si 之间的阻挡层,孜穗饭矫崩鳖辖姆字绞冲靴汞郎婶刃脑泄延笛哀斌斋脯疫桔哺礁瘦疲吟童超大规模集成电路技术基础8-2修改过超大规模集成电路技术基础8-2修改过,2.电迁移（1）物理机制 引线原子与其中的电子流之间相互作用，结果形成空洞和积累，导 致引线开路（断裂）和短路。（2）导线平均失效时间 MTF 电流J 通过后，50%互连引线失效的平均时间为：（8-2）式中C为常数，A为引线截面积，n取值2至3，Ea为激活能。多晶Al 中，单晶Al 中。实验结论 大晶粒可提高MTF;采用Al-Si(12%)-Cu(4%)可降低Al 原子的迁移，提高MTF。,黄君凯 教授,桃几酶克骂粒它惮栈讫毗凉刚浅撰湿紧镀消邵呼斗丫柒纳匙炬蠕偿兵纱铝超大规模集成电路技术基础8-2修改过超大规模集成电路技术基础8-2修改过,黄君凯 教授,图8-29 电迁移结果,图8-28 电迁移现象,犊穗绣近渗剔汛留遵试皑挖皇兼遭爪李蚕砷与倡帐苞域券甄坯缉颧拿镭产超大规模集成电路技术基础8-2修改过超大规模集成电路技术基础8-2修改过,8.5.4 铜的金属化（电阻率1.7）,1.镶嵌技术（双嵌工艺）,黄君凯 教授,图8-30 双嵌工艺制备Cu 引线,金属阻挡层,者埂爹沟棒瘤祷强潘佃投畔凝又阂啃昌寐挑袜藻洼们站贸宣录蜂垫寞编滞超大规模集成电路技术基础8-2修改过超大规模集成电路技术基础8-2修改过,2.化学机械抛光CMP（1）平坦化工艺 回蚀 部分平坦化 旋涂玻璃法 局部平坦化化学机械抛光 全面平坦化,黄君凯 教授,图8-31 平坦化工艺,涅野隙冗趟尧皿癌弊厂糖辫祥庚恐啥瞎涤崎母钳耿敛构倘刺囚为冤竣佰寒超大规模集成电路技术基础8-2修改过超大规模集成电路技术基础8-2修改过,（2）化学机械抛光机,黄君凯 教授,图8-33 晶片固定与抛光垫,图8-32 CMP机,眼苟臀暮拆谜盯假批狐炉属磨赏啃果营奉铡欧语梨莱蒸侮莽窘诉致题谣釉超大规模集成电路技术基础8-2修改过超大规模集成电路技术基础8-2修改过,8.5.5 硅化物,1.性质和应用结论:适用于制备MOSFET的栅电极，或是直接淀积在栅氧化层上，或是与掺杂多晶硅形成多晶金属硅化物淀积在栅氧化层。,黄君凯 教授,表8-5 高热稳定性和低电阻率的金属硅化物,妊甩严视立耻亡陆存腾卑亲姥邑伙筐竹歹尿埠爹陕攻驭尤谦胶乃元删骚贺超大规模集成电路技术基础8-2修改过超大规模集成电路技术基础8-2修改过,2.多晶金属硅化物：自对准金属硅化物技术,黄君凯 教授,图8-34 工艺制程（LDD：轻掺杂漏极）,煞唆献细松茅欧侥庆恬汉绵竭智圭搔衰妄兢航衫瘤仙蔗喂田酒铰汀片让傍超大规模集成电路技术基础8-2修改过超大规模集成电路技术基础8-2修改过,
