chap9-10解析.ppt

1、第一、第九章金属化和多层互连，微电子游乐园形成后，各游乐园通过金属膜线适当地连接到筹码表面，实现了仪器的功能。对金属薄膜进行精细加工，徐璐隔离的每个零件连接工艺称为接线。一旦布线形成。装置具有完整的集成电路，完整的功能，包括金属化和平面化两个茄子概念。2，所谓的“平坦化”，是指在筹码表面平坦起伏的油田层的工艺技术。平坦的介质层没有太大的差别，所以下一次制造双层金属内部引线时，它很容易做到，传送的导线图案更准确。所谓的“金属化”是牙齿金属膜线。如上所述，金属膜可以通过真空蒸发或溅射等形成。然后通过光刻，刻划，绘出金属膜的连接线是组件功能的关键。3，根据集成电路中金属的功能，可分为3茄子类别：MO

2、SFET栅电极材料：MOSFET器件的一部分，对器件的性能起着重要作用。互连材料：将同一筹码中的各个零件连接到具有特定功能的电路模块。接触材料：直接接触连接点的材料，提供与半导体材料和外部的连接。金属材料：除了一般的AL、CU、Pt、W等外，还包括多晶硅、金属硅化金属合金等金属材料。对4，9.1集成电路金属化材料特性的要求，(1)金属和半导体低电阻接触(2)低电阻互连(3)下氧化层或与其他介质层的粘合性(4)楼梯覆盖良好，(5)结构稳定，电迁移和腐蚀现象(6)不会牙齿发生IC金属化系统晶格结构和外延生长特性的影响影响单晶膜生长的主要因素：生长理想单晶膜的最佳方法是外延生长。2.传记特性金属材料

3、在集成电路内应用时需要考虑的电气性能主要包括电阻率、电阻率的温度系数()、协函数接触半导体的肖特基势基高。3.机械特性、热力学特性和化学反应特性；6，相互连接的导电材料；金属：low resistivity多晶硅(polysi): medium resistivity(中硅化物)(metal al金属化系统故障现象Al的电迁移)铝的集成电路技术应用，9，金属铝膜的制备方法真空蒸发方法：电阻加热蒸发源或电子束蒸发法、溅射法。/Si接触的多个物理现象(1)Al-Si相图(2)Si AL薄膜扩散系数比结晶Al容易产生40倍(3)AL和二氧化硅反应。2)在退火温度下，Al膜中的Si扩散系数比薄膜晶粒间

4、的扩散系数大40倍。3) Al和SiO2反应。与4Al3SiO2Al2O3 3SiAL牙齿SI接触时，AL会电阻“吃掉”SI表面的天然SiO2层(1 nm)接触。可以提高Al和SiO2的粘合力。SiO2厚度不均匀，可能会发生严重的尖锐楔形现象。11，铝的尖头楔形SEM照片，3。AL/Si接触中的尖楔现象AL在某些接触点像尖钉一样在Si衬底上楔入PN结失效。，12，4。改善AL/Si接触(1)在铝中加入少量Si(1%)，以接触和互连材料取代AL(2)铝掺杂多晶硅双层金属化结构(3)扩散阻断层(Diffusion)利用500 C稳定性在铝和硅之间积累薄金属层，从而使铝和硅之间13，5。铝的电迁移现

5、象和改进方法，高密度电流通过金属膜时具有大动量的导电电子与金属原子交换动量，使金属原子沿着电子移动的现象称为金属电迁移电迁移。阴极中金属空位的积累形成了孔，从而理解电路开放，14，15，(1)电迁移现象的物理机制，(2)中值失效时间概念，(3)电迁移改进方法结构的影响和“竹状”结构的选择Al-Cu合金(Al加0.54的Cu，就能做出决定)但同时阻力增加！)和AL-Si-Cu合金；三层三明治结构。16，9.3铜和低K介质是减少互连延迟的重要方法之一。使用铜作为互连材质，使用低K材质作为介质层。1.互连前置时间延迟RC=l2/tmtox 2。将Cu用作互连材料的工艺过程，17，铜互连技术，铜/低双

6、精度(DD)大马士革双镶嵌工艺，18，3角特性，(3)低K介质蚀刻工艺要求，(4)蚀刻后工艺清洗，110势壁垒材料技术两个茄子：介质势壁垒和导电势壁垒功能要求5。金属Cu的沉积技术包括传记电镀方法CVD方法6。低K介质和Cu互连集成技术中的可靠问题：电迁移、应力移动、热循环稳定性、遗传应力、热导率等问题、21 1。多晶硅栅技术2。多晶硅薄膜制备方法：LPCVD 3 .多晶硅互连及其局限性4。多晶硅的氧化5。难熔金属硅化物的应用取决于硅化物要求：11:00，22，栅极结构和自对准技术，最初作为SiO2金属栅极(Al栅极)的集成图，例如，n-poly可能将VT降低为1.1 V，这是传统行业中常用的

7、双多晶体栅极双聚(NP)工艺。多晶网格自对准技术可以进一步提高集成度。并且Al不适合于后期离子注入退火等高温铝格栅，来源-泄漏区域的串行电阻，23，多晶硅栅自对准技术，24，光掺杂Drain(LDD)Spacer多晶硅自对准技术，1)LDD注入，2)但是，LDD结构的导电沟两部分只有20纳米深，这相当于在源极和泄漏极的两端形成两个尖端，末端放电现象“静电放电(ESD)”在LDD结构中容易发生，从而降低了牙齿结构的抗静电能力。25，3)离子注入退火，TiSi2，CoSi2，NiSi，自对齐离子注入，26，Silicide，Salicide，Polycide三个名词对应于同一应用程序，即使用硅化物

8、减少聚合的连接电阻在这里，Siri cid是金属和硅通过物理化学反应形成的化合状态，导电特性在金属和硅之间，而poly sid和salicy did分别指形成Siri cid的徐璐不同的工艺过程。牙齿两个过程的区别如下。POLY seed:在普通制造的基础上继续生长多晶硅(POLY-SI)，然后继续生长POLY中的金属硅化物。通常是硅钨(WSi2)和硅钛(TiSi2)薄膜。SALICIDE:的创建相对复杂。首先完成浇口蚀刻和源漏注入，然后以溅射方式在涤纶中积累金属层(通常为TI、POLY或Ni)，然后进行第一次快速加热退火处理(RTA)，使多晶硅表面和累计金属发生反应，形成金属硅。根据退火温度

9、设置，不同绝缘层(Nitride或Oxide)上的沉积金属与绝缘层反应，从而阻止生成不需要的硅化物的自对齐过程。然后使用可选的湿蚀刻(NH4OH/H2O2/H20或H2SO4/H2O2的混合液)去除不必要的金属堆积层，留下需要浇口和其他硅化物的salicide。还可以通过多次退火形成低电阻硅连接。与POLYCIDE不同，SALICIDE可以同时形成源区域S/D接触中的硅，从而降低接触孔的欧姆电阻(ohm)，在亚洲深部微米设备中，可以减少尺寸减少引起的相对接触电阻上升。此外，在制作高多边形电阻时，必须特别设置一层，以避免在多边形上形成SALICIDE。否则阻力值不高。27，金属硅化物作为接触材料

10、，特性：金属，低电阻(0.01多晶硅)，高温稳定性，强电迁移电阻，硅工艺兼容性，常规接触和扩散阻止，28，6。硅化物沉积方法主要为5:球溅射7。硅化物形成机制8。硅化物结构四字晶系，六字晶系9。硅化物的电导率影响系数10。硅化物的氧化过程，方法11。硅化物肖特基势壁垒12。多晶硅/硅化物复合栅结构金属硅化物在ULSI技术中的应用，结构，29 2。材料的要求(1)金属材料(2)绝缘介质材料3。工艺流程，30，多层电缆技术，部件准备，31，4 (2)机械机械加工(CMP)化学机械抛光CMP的需要，1)根据特征尺寸的减少，受限于光刻分辨率：R、L或NADOF的减少！示例：0.25 mm技术节点、DO

11、F 208 nm 0.18 mm技术节点、DOF 150 nm、0.25 mm后，必须使用CMP实现表面起伏200 nm、32，33、2)。通孔：两个金属层之间的连接孔。(2)通孔分类(3)通孔设计原则，35，全球互连(Al)，本地互连(多晶硅，硅化物，锡)，(IMD)，接触(接触)多层金属互连具有电路功能37、互连的速度限制可以进行简单的估计。全局互连导致的延迟可以表示为：其中eox是介质的介电常数，K是边缘场效应的校正系数，R是金属线的电阻率。其中eox是介质的遗传常数，K是边缘场效应的校正系数，R是金属线。接触和互连摘要，金半接触类型：换向接触：n-SiM欧姆接触：p-SiAl，n -S

12、i/p -SiM硅化物接触：低电阻，om接触，Cu/Si混合1集成电路期间隔离()特征是PN节点隔离()局部现场氧化工艺，40，原则上MOS集成电路每个组件，部件之间不需要自我隔离。为了避免金属连接下的电晶体通过和漏电，现场仍有特殊要求。通常，当现场的开路电压远远高于电路内可能发生的最大电压(包括引导电路中可能的电压)时，可以进行有效隔离。41，一般方法是通过等平面工艺厚场区域的氧化层(比栅氧化层厚1020倍)离子注入，场掺杂比基板掺杂浓度高12数量级。对于CMOS电路(请参见互补金属氧化物半导体集成电路)，P沟和N沟两种茄子MOS电晶体都存在，因此必须创建特殊井(N井或P井)进行隔离。牙齿部分隔离实际上是PN接头隔离，因此可能会发生