第9章-现代CMOS工艺基本流程.ppt

1知识回顾工艺集成工艺集成工艺的选择一、集成电路中器件的隔离LOCOS隔离LOCOS隔离工艺LOCOS隔离工艺10112.1、集成电路对金属化材料特性的要求13Al/Si接触中的几个物理现象(2)Al与SiO2的反应Al与SiO2反应对于Al在集成电路中的应用十分重要：Al与Si接触时，可以“吃”掉Si表面的自然氧化层，使Al/Si的欧姆接触电阻降低；Al与SiO2的作用改善了集成电路中Al引线与下面SiO2的黏附性。Al/Si接触中的尖楔现象1、Al-Si合金金属化引线为了解决Al的尖楔问题，在纯Al中加入硅至饱和，形成Al-Si合金，代替纯Al作为接触和互连材料。但是，在较高合金退火温度时溶解在Al中的硅，冷却过程中又从Al中析出。硅从Al-Si合金薄膜中析出是Al-Si合金在集成电路中应用的主要限制:2、铝-掺杂多晶硅双层金属化结构淀积铝薄膜之前，先淀积一层重磷或重砷掺杂的多晶硅薄膜，构成Al-重磷(砷)掺杂多晶硅双层金属化结构。Al-掺杂多晶硅双层金属化结构已成功地应用于nMOS工艺中。3、铝-阻挡层结构在铝与硅之间淀积一个薄金属层，替代重磷掺杂多晶硅层，阻止铝与硅之间的作用，从而抑制Al尖楔现象。这层金属称为阻挡层。为了形成好的欧姆接触，一般采用双层结构，硅化物作为欧姆接触，TiN、TaN或WN作为阻挡层。2.2.2Cu作为互连材料利用溅射和CVD方法对沟槽和通孔进行金属Cu的填充淀积时，容易形成孔洞，抗电迁移能力差。因此在Cu互连集成工艺中，向通孔和沟槽中填充Cu的工艺，目前普遍采用的是具有良好台阶覆盖性、高淀积速率的电镀或化学镀的方法。电镀法在电镀法填充Cu的工艺中，一般是采用CuSO4与H2SiO4的混合溶液作为电镀液，硅片与外电源的负极相接，通电后电镀液中的Cu2+由于受到负电极的作用被Cu籽晶层吸引，从而实现了Cu在籽晶层上的淀积。为了保证高可靠性、高产率及低电阻的通孔淀积，通孔的预清洁工艺、势垒层和籽晶层的淀积工艺，通常需要在不中断真空的条件下、在同一个淀积系统中完成。化学镀与电镀工艺不同的是无需外接电源，它是通过金属离子、还原剂、复合剂、pH调节剂等在需要淀积的表面进行电化学反应实现Cu的淀积。Cu-CVD工艺尽管利用CVD方法向通孔和沟槽中填充Cu，可靠性比较差，但与电镀或化学镀工艺相比，采用CVD方法与CMOS工艺有更好的工艺兼容性。因此，优化Cu-CVD工艺，发展无空洞的厚膜淀积工艺，是Cu-CVD工艺的一个重要研究内容。三、平坦化23图(a)是没有平坦化图形；图(b)是第一类平坦化技术，只是使锐利的台阶改变为平滑，台阶高度没有减小；图(c)是第二类平坦化技术，可以使锐利的台阶变为平滑，同时台阶高度减小。通过再淀积一层半平坦化的介质层作为覆盖层，即可达到这种效果，如在多晶硅上淀积BPSG；图(d)是第三类平坦化技术，是使局域达到完全平坦化，使用牺牲层技术可以实现局域完全平坦化；图(e)是第四类平坦化技术，是整个硅片表面平坦化，化学机械抛光(CMP)方法就是可实现整个硅片平坦化的方法。四、CMOS工艺27282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105实验一实验二光刻工艺（4学时）什么是MEMS各个国家不同的定义什么是微型机电系统MEMS中的核心元件一般包含两类：一个传感或致动元件和一个信号传输单元。下图说明了在传感器中两类元件的功能关系。为什么要学习MEMS？——主要特点MEMS与传统机械有什么区别？MEMS的国内外概况82年：美国U.C.Bekeley，表面牺牲层技术微型静电马达成功MEMS进入新纪元九十年代初ADI的气囊加速度计实现产业化90年代中：ICP的出现促进体硅工艺的快速发展九十年代末Sandia实验室5层多晶硅技术代表最高水平MEMS在军事领域的应用用于武器制导和个人导航的惯性导航组合用于超小型、超低功率无线通讯（RF微米/纳米和微系统）的机电信号处理用于军需跟踪、环境监控、安全勘察和无人值守分布式传感器用于小型分析仪器、推进和燃烧控制的集成流量系统武器安全、保险和引信用于有条件保养的嵌入式传感器和执行器用于高密度、低功耗的大量数据存储器件用于敌友识别系统、显示和光纤开关的集成微光学机械器件用于飞机分布式空气动力学控制和自适应光学的主动的、共型表面。惯性MEMS航空、航天FLUDICMEMS信息领域汽车工业MEMS的应用137138139140