在硅片制造业中 各种金属和金属合金可组成下列种类 铝 铝铜合金 铜 阻挡层金属 硅化物 ·金属填充塞 半导体制造技术 电信学院微电子教研室 by Michael Quirk and Julian Serda
半导体制造技术 电信学院微电子教研室 by Michael Quirk and Julian Serda 在硅片制造业中 各种金属和金属合金可组成下列种类 • 铝 • 铝铜合金 • 铜 • 阻挡层金属 • 硅化物 • 金属填充塞
金属铝 在半导体制造业中,最早的互连金属是铝, 目前在VLSI以下的工艺中仍然是最普通的互连金 属。在21世纪制造高性能IC工艺中,铜互连金属 有望取代铝。然而,由于基本工艺中铝互连金属 的普遍性,所以选择铝金属化的背景是有益的。 铝在20℃时具有265ucm的低电阻率,比铜 金及银的电阻率稍高。然而铜和银都比较容易 腐蚀,在硅和二氧化硅中有高的扩散率,这些都 阻止它们被用于半导体制造。另一方面,铝能够 很容易和二氧化硅反应,加热形成氧化铝 AL2O3),这促进了氧化硅和铝之间的附着。还 有铝容易淀积在硅片上。基于这些原因。铝仍然 作为首先的金属应用于金属化。 半导体制造技术 电信学院微电子教研室 by Michael Quirk and Julian Serda
半导体制造技术 电信学院微电子教研室 by Michael Quirk and Julian Serda 金 属 铝 在半导体制造业中，最早的互连金属是铝， 目前在VLSI以下的工艺中仍然是最普通的互连金 属。在21世纪制造高性能IC工艺中，铜互连金属 有望取代铝。然而，由于基本工艺中铝互连金属 的普遍性， 所以选择铝金属化的背景是有益的。 铝在20℃时具有2.65µΩ-cm的低电阻率，比铜 、金及银的电阻率稍高。然而铜和银都比较容易 腐蚀，在硅和二氧化硅中有高的扩散率，这些都 阻止它们被用于半导体制造。另一方面，铝能够 很容易和二氧 化硅反应 ，加热形成氧化铝 （ AL2O3），这促进了氧化硅和铝之间的附着。还 有铝容易淀积在硅片上。基于这些原因。铝仍然 作为首先的金属应用于金属化
铝互连 Bonding pad Metal-5 Top Nitride (Aluminum Metal-4 ILD-5 Via-4 MetaI-3 ILD-4 KAZ Metal-4 is preceded by other vias, interlayer dielectric, and metal layers 半导体制造技术 Figure 12.3 电信学院微电子教研室 by Michael Quirk and Julian Serda
半导体制造技术 电信学院微电子教研室 by Michael Quirk and Julian Serda 铝 互 连 ILD-4 ILD-5 ILD-6 Top Nitride Bonding pad Metal-5 (Aluminum) Metal-4 Via-4 Metal-4 is preceded by other vias, interlayer dielectric, and metal layers. Metal-3 Figure 12.3
欧姆接触 为了在金属和硅之间形成接触,可通过 加热完成。通常在惰性气体或还原的氢气环 境中,在400~500℃进行,此过程也被称为 低温退火或烧结。在硅上加热烘烤铝形成期 望的电接触界面,被称为欧姆接触(有很低 的电阻)。接触电阻与接触面积成反比,在 现代芯片设计中,欧姆接触用特殊的难熔金 属(以硅化物形式出现的钛),在硅表面作 为接触以减小电阻、增强附着(见下图) 在某些特殊的芯片上有上亿个接触点 为了获得良好的电性能,一个可靠的具有 低电阻和牢固附着的界面是非常重要的。 半导体制造技术 电信学院微电子教研室 by Michael Quirk and Julian Serda
半导体制造技术 电信学院微电子教研室 by Michael Quirk and Julian Serda 欧姆接触 为了在金属和硅之间形成接触，可通过 加热完成。通常在惰性气体或还原的氢气环 境中，在400～500℃进行，此过程也被称为 低温退火或烧结。在硅上加热烘烤铝形成期 望的电接触界面，被称为欧姆接触（有很低 的电阻）。接触电阻与接触面积成反比，在 现代芯片设计中，欧姆接触用特殊的难熔金 属（以硅化物形式出现的钛），在硅表面作 为接触以减小电阻、增强附着（见下图）。 在某些特殊的芯片上有上亿个接触点 ，为了获得良好的电性能，一个可靠的具有 低电阻和牢固附着的界面是非常重要的
欧姆接触结构 阻挡层金属 铝、钨、铜等 Oxide Gate为 Source Drai 欧姆接触 半导体制造技术 Figure 12 4 电信学院微电子教研室 by Michael Quirk and Julian Serda
半导体制造技术 电信学院微电子教研室 by Michael Quirk and Julian Serda 欧姆接触结构 Gate 阻挡层金属 欧姆接触 铝、钨、铜等 Source Drain Oxide Figure 12.4