浅谈12吋晶圆集成电路芯片制程后端

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1、浅谈12吋晶集成电路芯片制程《工艺与工序〉后端BEOL本文前面衔接《浅谈12吋晶圆集成电路芯片制程（工艺与工序〉前端FEOL之二》8）多层金属互联与铜双大马士革工艺8.1局部互联二氧化硅介质制作：用LPCVD淀积一层氮化硅作为阻挡层（保护有源区使之与硼磷硅玻璃淀积层隔离）。8.2LPCVD淀积二氧化硅同时轻掺杂硼和磷，形成硼磷硅玻璃。（掺磷防止钠离子等可动电荷沾污，掺硼是玻璃层在较低温度具有流动性增加平坦性）之后再淀积不掺杂的二氧化硅。之后RTP使玻璃层更平坦。为实現多层金屈i［联布线，需要淀枳、表ifn平坦化以便光

2、刻用形.品関表面淀枳掺磷（防止创离子等沾污）和硼（降低软化流动温度）的二氧化硅号度必須超过表面虽大台阶高度.然廿cmp平坦化.26去除光刻胶之后•采用LPCVD匸艺淀积一层保形的二犢化硅层8.3化学机械抛光CMP之后，氧化层保留o.8um.工艺过程流到这里陆续经过氧化层生长、淀积多层薄膜、光刻刻蚀等，晶圆表面出现大量高低不平的“地形”，而光刻机的景深有限，形成高分辨率精细线条受到威胁。此外金属布线在台阶处会变薄甚至断裂。导致失效或可靠性低。为此晶圆要在图26之后面进行CMP平坦化加工。接下来光刻确定第一层金属布线与下

3、层在硅衬底上制作的器件电极（源、栅、漏、接地、电源等）处接触孔位置（窗口）枳的二緘化此实现硅汕圆片农面的平坦化8.4利用第12块光刻版光刻，确定出第一层金属布线需要与下层器件连接接触层（硅化钛）所需的接触孔位置。光刻后等离子体刻蚀二氧化硅接触孔（垂直方向）。严格控制套准精度0L和关键尺寸CD.详见图28说明28竹先在片［直涂心丸刻胶.然后科用第"块比割権棋扁定按■仇的位■.*«»!惶淀枳的二H化徒层•由it打开金■巾线"询仆井线之间的謝【18.5去胶清洗后，溅射或CVD淀积一薄层（几十nm）Ti/TiN双层复合结构，

4、增强上层金属与下层硅化物的粘附性，增加通孔侧壁与钩的附着性。氮化钛层还具有上层金属与下层有源器件局部互联引线之间有效阻挡层的作用。（鹄的扩散阻挡层）。之后利用CVD法在晶圆表面淀积一层餌。WF6+3H2二W+6HF.鹄能够无孔洞地填充，形成餌塞（plug）o8.6CMP平坦化，将晶圆上接触孔之外的餌和氮化钛全部去除。钩具有良好的抛磨特性，餌被磨抛到局部互联介质层的上表面。钩被用作第一层金属与漏/源区的接触，克服了铜沾污硅（铜中毒）的问题。多层金属布线中第二层及以上所有其他金属连线和通孔都用铜。L5淀积铸之后，CMP磨

5、平晶圆，使金属W仅留在接触孔/通孔中。这种填入式连接孔即钩栓塞（W-plug）o清洗晶圆后，以CVD法淀积一层厚一氧化硅，光刻腐蚀后在一氧化硅表面形成第一层布线用的沟槽状图案。再淀积隔离层溅射铜种子层之后电镀一层厚铜膜。P30采用CMP研磨抛光的方法将硅晶圆片上接触孔之外各处的金属餡和氮化钛层去除，以便形成一个可用于淀积第一层金属布线的平坦表面9）第一层金属互联:9.1清洗后用CVD法淀积一层厚二氧化硅，用第13块光刻版涂胶光刻，在这层二氧化硅表面形成第一层金属布线用的沟槽和通孔图案。通过对层间介质二氧化硅的刻蚀，孑

6、L（垂直方向）和槽（水平面上）形成第一层金属层，产生通孔和引线的立体镶嵌框架图案。9.2淀积阻挡层：因为铜会很快地扩散进二氧化硅和硅，如果没有阻挡会造成器件失效。所以铜需要有一层薄膜阻挡层完全密封起来，用以加固附着并有效地阻止铜扩散。铝和氮化铝都能作为铜的阻挡层材料。为了不影响具有高深宽比通孔的电阻率，扩散阻挡层应很薄（7nm左右）。在磁控溅射机里面用PVD方法溅射淀积理和氮化铉扩散阻挡层。9.3淀积铜种子层：在整个晶圆淀积铜种子层，为了制作良好的接触。以便电镀厚铜层形成介质层间良好的金属互联线和通孔、过孔（充实的填

7、充）。需要在电镀前用CVD法淀积铜种子层到理扩散阻挡层的顶部。厚度约50^1OOnm.种子层沿着侧壁和底部是连续的，没有针孔和空洞。9.4用电镀方法在晶圆整面电镀厚铜层，无空洞和无缝隙地连接鹄栓塞。厚的銅膜（Cu）SiO2单镇政碱铜9.5CMP抛光表面的铜层，形成埋在沟槽结构内的铜布线。即单镶嵌结构（通孔为餌栓插入结构，布线为铜镶嵌结构）。铜填充满通孔窗口和沟槽，使要作为连线和通孔连接的部位紧密充满铜。形成第一层金属互联。10）第二层金属布线：双镶嵌结构（双大马士革工艺）通孔、布线都用铜连接。10.1淀积SiO2：C

8、MP后彻底清洗。用PECVD设备淀积一层二氧化硅。在第一层铜布线的基础上进行第二层铜布线。佈線溝通孔10.2淀积SiN刻蚀阻挡层。在HDPCVD设备中淀积厚25nm氮化硅，氮化硅需要致密，没有针孔10.3涂胶光刻（用第14块光刻版）以确定通孔图形，等离子刻蚀掉氮化硅。之后去胶清洗烘干。10.4淀积保留层间介质（形成布线沟槽用），送入PECVD再