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CMOS制作步骤(九):Via-1, Plug-1及Metal-1互连的形成

层间介质(ILD)充当了各层金属间以及第一层金属与硅之间的介质材料。层间介质上有许多小的通孔,这些层间介质上的细小开口为相邻的金属层之间提供了电学通道。通孔中有导电金属(通常是钨,称为钨塞)填充,钨塞放置在适当的位置,以形成金属层间的电学通路(见图1,图2)。第一层层间介质是下面将要介绍的一系列互连工艺的第一步。

  • Via-1形成的主要步骤

    via-1-formation
    Via-1形成的主要步骤
  1. 第一层ILD氧化物        在薄膜区利用CVD设备在硅片表面淀积一层氧化物。这层氧化物(第一层IDL)将充当介质材料,通孔就制作在这一层介质上
  2. 氧化物磨抛        用CMP的方法磨抛第一层ILD氧化物,清洗硅片除去抛光工艺中引入的颗粒
  3. 第十层掩膜,第一层ILD刻蚀        硅片先在光刻区刻印然后在刻蚀区刻蚀。直径不到0.25 um的小孔刻蚀在第一层ILD氧化物上。这一步要进行严格的CD、OL以及缺陷检测
  • Plug-1形成的主要步骤

    plug-1-formation
    Plug-1形成的主要步骤
  1. 金属淀积Ti阻挡层(PVD)        在薄膜区利用PVD设备在整个硅片表面淀积一薄层Ti。Ti衬垫于能孔的底部及侧壁上。Ti充当了将钨限制在通孔当中的粘合剂
  2. 淀积氮化钛(CVD)       在Ti的上表面淀积一薄层氮化钛。在下一步沉积中,氮化钛充当了钨的扩散阻挡层
  3. 淀积钨(CVD)       用另一台CVD设备在硅片上淀积钨。钨填满小的开口形成plug
  4. 磨抛钨        磨抛被钨涂覆的硅片直到第一层ILD的上表面
  • 第一层金属互连的形成

    metal-1-formation
    第一层金属互连的形成
  1. 金属钛阻挡层淀积(PVD)        与其它金属工艺一样,钛是淀积于整个硅片上的第一层金属。它提供了Plug和下一层Metal之间的良好键合。同样它与ILD材料的结合也非常紧密,提高了金属叠加结构的稳定性
  2. 淀积铝铜合金(PVD)        在薄膜区利用PVD设备将铝铜合金溅射在有钛覆盖的硅片上。铝中加入1%的铜提高了铝的稳定性
  3. 淀积氮化钛(PVD)        在铝铜合金层上淀积一薄层氮化钛充当下一次光刻中的抗反射层
  4. 第十一层掩膜,金属刻蚀        先用光刻胶刻印硅片,然后用等离子体刻蚀机刻蚀sandwich结构
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