种籽层

 

虽然可以使用溅射或CVD淀积淀积铜、电化学镀膜(ECP)已成为优选的淀积方法。用ECP生产均匀的、无空洞的铜薄膜要求在通孔/沟槽洞里有一一个起始的“种籽”(seed)层。使用PVD技术淀积在通孔中的铜种籽。正像在阻挡层/衬垫层淀积中一样,在一个非常大的深宽比通孔内产生一个均匀层是一个挑战。

 

电化学镀膜(ECP)

由于电镀的低温和低成本,它已成为产生铜淀积的方法如果用于低恧介质层,必须是低温。种籽层必须均匀地覆盖在通孔/沟槽的底部和侧面以确保铜金属导线的物理和电特性均匀。铜的电镀已成为印制电路板(PCB)主流工艺几十年了(参见下图)。将晶圆悬在含硫酸铜池中,并和阴极(负电极)相连。通过施加电流,池中的成分分离。铜镀在晶圆外面,同时氢气在阳极释放。一个关注点是晶圆整片的均匀性。在晶圆表面上的材料和结构的变化降低均匀的电流分布。其结果可能是不均匀的生长和密度。另一个关注点是在开口边缘处形成斜角。可通过淀积后分别的清洗步骤解决这一问题。大多数工艺还包括在CMP之前的ECP后使膜稳定。在品圆表面的不均匀区域在CMP工艺中将有不同的去除速率。生产级的ECP系统将包括晶员预清洗、电镀部分、斜角去除和退火。

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化学机械工艺

 

在半导体工艺中,有几步使用化学机械工艺(CMP)。在前面,描述了它在硅晶圆原材料平坦化的应用。在另外一期,我们描述了它在工艺中平坦化晶圆,其目的是为了光刻精度而获取平坦的表面。铜后CMP是一个类似的工艺,但是有不同的表面要被平整平坦。在铜电镀过程中,通孔/沟槽孔过度填充以取保沟槽被完全填充。在进行下一步工艺之前,必须通过去除溢出的铜将表面重新平整。工艺和细节已在前面讨论。

 

掺杂多晶硅

 

硅栅MOS技术出现将在芯片上淀积的多晶硅线条变成了导体。为了作为导体使用,多晶硅必须被掺杂以增加其导电性。一般,首选杂质是磷,由于它在硅中有高的固熔度。掺杂可以用扩散、离子注人或在LPCVD过程中原位掺杂。其差异与在晶粒结构方面的掺杂温度效应相关。温度越低,陷在多晶晶粒结构里的杂质量越大,在那里它们不能参与导电。这是离子注人所具有的情况。扩散掺杂导致最低的薄膜方阻率。由于晶界俘获,原位CVD掺杂有最低的杂质载流子迁移率。

 

掺杂多晶硅具有与硅晶圆好的欧姆接触的优势,并能被氧化形成绝缘层。多晶硅氧化膜的质量低于生长在单晶上热氧化膜的质量,这是因为生长在粗糙的多晶硅表面的氧化膜的不均匀性所致。

 

虽然多晶硅与硅有低的接触电阻,它依然展示出比金属材料高得多的电阻。可使多层金属堆叠在多晶硅和硅化物(如钛硅化物)上。这些被称为多晶硅化物(参见后面)。

金属薄膜的用途

 

MOS栅极和电容器极板

 

大多数的电器元件都依靠电流的流动来工作。然而电容器是一个例外。它(参见后面)由两个被绝缘电介质层隔开的电极板导电层所构成。在大多数的设计中,上部的电极板是导体金属系统的一部分。关于电容器参数关系的讨论己在前面有所说明。

 

MOS晶体管就是一个电容器的结构,其上部电极被称为栅极(gate),它在MOS集成电路中起着一个非常关键的作用。