文档介绍：集成电路工艺原理
仇志军
******@fudan.
邯郸校区物理楼435室
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大纲
第一章前言
第二章晶体生长
第三章实验室净化及硅片清洗
第四章光刻
第五章热氧化
第六章热扩散
第七章离子注入
第八章薄膜淀积
第九章刻蚀
第十章接触与互连
第十一章后端工艺与集成
第十二章未来趋势与挑战
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后端工艺 backend of the line technology (BEOL) ——将器件连接成特定的电路结构:金属线及介质的制作,使得金属线在电学和物理上均被介质隔离。
全局互连
(Al)
局部互连(多晶硅, 硅化物, TiN)
(IMD)
接触(contact)—金属和硅的结合部
通孔(via)—用于连接不同层的金属连线
金属间介质(IMD)
钝化层(passivation)
(PMD)
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后端工艺越来越重要
占了工艺步骤中大部分
影响IC芯片的速度
多层金属互连增加了电路功能并使速度加快
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互连的速度限制可以作简单的估计
由全局互连造成的延迟可以表达为:
其中eox是介质的介电常数,K是边缘场效应的修正系数,r是金属线的电阻率
e
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对IC金属化系统的主要要求
(1) 金属和半导体形成低阻接触
(2) 低阻互连
(3) 与下面的氧化层或其它介质层的粘附性好
(4) 台阶覆盖好
(5) 结构稳定,不发生电迁移及腐蚀现象
(6) 易刻蚀
(7) 制备工艺简单
电学、机械、热学、热力学及化学
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可能形成互连的导电材料
金属(metal):low resistivity
多晶硅(poly–Si):Medium resistivity)
硅化物(metal silicides):介于以上二者之间
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Properties of Interconnect Materials
Material
Thin film resistivity (cm)
Melting point (oC)
Al
-
660
W
8-15
3410
Cu
-
1084
Ti
40-70
1670
PtSi
28-35
1229
C54 TiSi2
13-16
1540
WSi2
30-70
2165
CoSi2
15-20
1326
NiSi
12-20
992
TiN
50-150
2950
Ti30W70
75-200
2200
Heavily doped poly-Si
450-10000
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定义:零偏压附近电流密度随电压的变化率
比接触电阻c 的单位: Wcm2 或m2
接触电阻:
衡量欧姆接触质量的参数是比接触电阻c
重掺杂硅
金属线
接触面积A
金属-Si之间, c在10-5~10-9 Wcm2
金属-金属之间, c<10-8 Wcm2
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欧姆接触
整流接触
金半接触
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