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Metal腐蚀工艺介绍
目录:
简介
Metal结构、成分
Metal腐蚀工艺
常见异常介绍
IC结构:
金属在半导体器件中,主要起导线作用。
Al-1
Al-2
Al-5
STI
PMD
IMD-1
IMD-2
STI
RTO/CVD Nitride
CVD Oxide
CMP,
RPS Oxide/Nitride Strip
Spacer
(Oxide, Nitride)
LP CVD, PE CVD
Polycide Gate
Centura Poly Dep
Salicide
TiSi 2
PVD Ti / RTA
Gate Oxide (RTO)
n+
n+
p+
p+
P-Well
N-Well
Al-4
Al-3
IMD-3
IMD-4
PMD/CMP
SA BPSG/RTA-CMP
W Plug/CMP
WCVD + CMP
Al Stack
(PVD)
IMD/CMP
(PE / SA, HDP-CVD)
Planarized PVD Al, CVD Al
EPI
Passivation
Pad Etch
Metal Etch
Via Etch
Polycide Etch
Contact Etch
Spacer Etch
Implant
EPI
Si Trench Etch
Passivation (PE CVD)
AL 还有什么作用?
Metal结构:
根据工艺的不同,Metal结构也各有不同:
-- Al
-- AlCu
-- AlSiCu
-- Ti/TiN/AlCu/TiN
另外在一些工艺中, 使用:
-- W (Plug)
-- Cu (Cu制程)
-- Ta (barrier)
Metal成分:
一般AL的成分: Al-Si(%)、Al-Si(%)-Cu(%)、Al-Cu(%)
为什么要用AL?
电阻系数较低:µΩ-cm
容易淀积, 价格便宜
易腐蚀
与介质层附着良好
与衬底形成欧姆接触
与Cu相比呢?
铝膜中搀入Cu, Si的目的:防止电迁移(EM)、小丘(Hillock )、硅析出(Si Concrete)、铝刺(Al Spiking)
Metal腐蚀工艺介绍
(该培训只针对AL腐蚀工艺)
Metal腐蚀工艺包括湿法腐蚀和干法腐蚀,CD<3um一般通过干法等离子刻蚀完成的。
Metal干法腐蚀主要以各向异性腐蚀为主。
SUBSTRATE
MASK
FILM
ANISOTROPIC
ISOTROPIC
(a)
(b)
干法腐蚀
湿法腐蚀
等离子腐蚀:
等离子腐蚀是依靠高频辉光放电形成的化学活性游离基与被腐蚀材料发生化学反应的一种选择性腐蚀方法。气体中总存在微量的自由电子,在外电场的作用下,电子加速运动。当电子获得足够的能量后与气体分子发生碰撞,使气体分子电离发出二次电子,二次电子进一步与气体分子发生碰撞电离,产生更多的电子和离子。当电离与复合过程达到平衡时,出现稳定的辉光放电现象,形成稳定的等离子体(PLASMA)。等离子体中包括有电子、离子、还有处于激发态的分子,原子及各种原子团(统称游离基)。游离基具有高度的化学活性,正是游离基与被腐蚀材料的表面发生化学反应,形成挥发性的产物,使材料不断被腐蚀。
需要较多了解等离子体腐蚀原理的同事, 请自学以下附件:
干法腐蚀反应步骤:
STEP1:气体进入腔体,在高频电场的作用下,电子/分子碰撞产生反应基团
STEP2:反应基扩散到被腐蚀膜的表面
STEP3:反应基被吸附在表面
STEP4:发生化学反应
STEP5:反应生成物解吸附发生
STEP6:反应生成物扩散到反应残余气体中一起被PUMP 抽走
Metal腐蚀主要反应:
在Metal腐蚀中,主要工艺气体有:Cl2、BCl3、N2、CF4、CHF3、Ar
Metal腐蚀中主要用来与AL反应的物质是CL, 生成物ALCL3挥发性较好。(不同与poly、oxide腐蚀的主要反应物质是F,因为ALF3是一种低挥发性的物质,所以选择***化物)
Metal腐蚀的基本反应原理:
BCl3-->BCl2 + Cl*
BCl3-->BCl3+ +e
Cl2 -->Cl* + Cl*
CL* + AL*-->ALCL3
各种气体在反应中的作用:
CL2:
AL腐蚀主要反应气体,对于AL腐蚀速率有决定性的影响;
BCL3:
用于腐蚀AL表面的自然氧化层,主要是通过物理的轰击作用去除;
形成饱和的***炭化合物,附着在铝条侧壁,保护铝条形貌并实现各向异性腐蚀;
对于PR腐蚀速率影响较大,过多的BCL3会