【原】淺談現代集成電路28nm芯片制造工藝B(后端BEOL)

9. ILD是器件與第一層金屬之間的介質，完成ILD-1之后進行高k金屬柵替換臨時虛擬柵。接觸孔是器件與第一層金屬之間的連接通道，鎢栓填充接觸孔。   

9.1淀積二氧化硅ILD-1,

9.1.1，PECVD氦作用下硅烷與一氧化二氮反應（400℃）淀積氮氧化硅，（防止硼磷硅玻璃中B/P析出影響襯底器件）。

9.1.2.SACVD淀積TEOS-O3二氧化硅(400℃)淀積硼磷硅玻璃2000?，[TEOS-O3+B(OC2H2）+PO(OC2H5)加熱]之后660℃氮氣中回流，清洗去除析出的硼和磷。

9.1.3 SACVD淀積氧化層5000?。與下面的氧化硅，氮氧化硅包裹密封磷硅玻璃。

9.1.4拋光CMP，停止在多晶硅層，干法刻蝕去除多晶硅和濕法腐蝕臨時柵氧化層。見圖14.

9.1.5 預清洗，淀積界面氧化層（IL）和高K介質HfO2

9.1.6淀積覆蓋層TiN/TaN氮化鈦/氮化鉭.見圖15

9.1.7淀積p型功函數氮化鉭層約40?，見圖16

9.1.8光刻打開nmos濕法刻蝕上次淀積的p型功函數氮化鉭。

9.1.9淀積n型功函數鋁鈦（TiAlN）約30?.圖16

9.1.10光刻/淀積氮化鈦/鈦/鋁電極層，之后CMP平坦化拋光。

9.2 淀積第二層介質ILD-2。見圖17

9.2.1 SACVD二氧化硅5000?，隔離磷硅玻璃與上層金屬，避免析出硼、磷影響金屬布線質量。

9.2.2 PECVD淀積氮氧化硅200?，（抗反射層），

9.2.3制作接觸孔（連接器件與第一層金屬）。首先光刻/高密度等離子刻蝕接觸孔，然后PVD淀積鈦150?/氮化鈦50?，阻止硅與鎢化學反應。（鎢的阻擋層與粘結層）。

9.2.4速退火RTA 700℃，鈦/氮化鈦與硅合金化，降低接觸電阻。

9.2.5.鎢淀積：反應腔中通入氣體WF6+SiH4+H2.鎢淀積進入接觸孔和硅片表面。

9.2.6. CMP拋光鎢，拋光掉Ti/TiN層（氧化硅為停止層）。再多研磨一段時間防止接觸孔之間短路。圖17

10.第一層金屬布線,M1（將不同區域的接觸孔連接并連接上層通孔）。第一層金屬之間的隔離是超低k介質絕緣層IMD-1，材料是SiCOH。 見圖18

10.1淀積第一層金屬刻蝕停止層PECVD（SiCN）300?，—PECVD淀積SiCOH(3000?),—淀積二氧化硅250?（TEOS400℃）用于包裹密封覆蓋多孔超低K介質(SiCOH)，同時防止光刻工藝中氧自由基破壞超低k介質。

10.2  SiCOH淀積方法：DEMS（Di-甲基乙氧基硅烷）和CHO（氧化環乙烯或C₆H₁₀O）淀積具有CxHy的OSG有機復合膜，利用超紫外線（UV）和可見光處理排出有機體，最終形成多孔的SiCOH介質膜。

10.3淀積TiN硬掩膜300?（防反射層）

10.4. TiN上涂膠—光刻/刻蝕M-1第一層金屬的TiN硬掩膜—去膠—以硬掩膜為掩蔽刻蝕氧化層/SiCOH以SiCN為停止層-濕法腐蝕SiCN-—淀積Ta/TaN粘附/阻擋層和銅種子層—電鍍銅—CMP平坦化（以TiN下面的氧化層為停止層），形成金屬1（M-1）互聯布線. 見圖18圖19

10.5刻蝕方法：等離子刻蝕腔體通入CF4+CHF3+CO混合氣體，SiCN為停止層

11.制作IMD-2，通孔-1和金屬-2

11.1淀積二氧化硅IMD-2A,淀積第一層金屬刻蝕停止層PECVD（SiCN-2）600?，—PECVD淀積SiCOH(3500?),—淀積SiCN -1 ，600?作為第一次刻蝕停止層， 用于包裹密封覆蓋多孔超低K介質(SiCOH)，同時防止銅擴散。

11.2 再淀積SiCOH 3000?，

11.3 TEOS分解淀積二氧化硅500?。

11.4 淀積氮化鈦硬掩膜。

12.通孔1（連接第一層金屬與第二層金屬）和金屬層M2制作。

12.1光刻/刻蝕金屬層M2（銅布線槽）氮化鈦硬掩膜（暴露金屬布線區）—去膠。見圖20

12.2，涂膠光刻通孔（僅暴露通孔），等離子刻蝕通孔。SiCN-1為停止層，濕法去除SiCN。去膠。見圖21

12.3 以硬掩膜為掩蔽，繼續刻蝕金屬層M2和通孔。以SiCN-2為停止層。濕法去除SiCN-2。見圖22

12.4 淀積Ta/TaN作為粘附層和銅的阻擋層。

12.5. 淀積銅種子層，電鍍銅。

12.5拋光CMP銅。防止短路。清洗。見圖23

重復上述可制作多層布線。......

13.  頂層金屬之下介質隔離，隔離頂層鋁與下層布線

13.1淀積SiCN刻蝕停止層600?。

13.2在400℃淀積二氧化硅3000?。（低溫淀積硅氧化物）

13.3淀積氮化硅（400℃）300?。

14.  頂層金屬鋁互連線：因為銅易氧化且不能生成鈍化層，也不能制作壓焊盤，故鋁作為頂層金屬。

14.1光刻/刻蝕氮化硅，二氧化硅，停止在SiCN層。

14.2 去膠，去除SiCN。淀積Ti/TiN.阻擋層/粘附層，（阻擋鋁擴散，鈦與鋁形成TiAl3改善電遷徙，）

14.3 淀積鋁銅層（鋁合金中含銅0.5%，含硅1%，鋁98.5%）

PVD氬離子轟擊靶淀積AlCu層8500?。（頂層有大電流電源線，需要寬厚金屬層，）

14.4淀積鈦/氮化鈦350?作為焊盤鈍化層刻蝕停止層，隔離鋁與二氧化硅，且具有防反射作用。見圖24.

14.5. 光刻焊盤，鋁布線，通入氯氣Cl2等離子刻蝕焊盤。去膠，濕法去除參與氯離子。見圖25

14.6 淀積1000?二氧化硅。（400℃），

15.淀積氧化硅，氮化硅形成鈍化層，阻擋水蒸氣和可動離子擴散，保護芯片免于受潮，污染及劃傷。

15.1HDPCVD磷硅玻璃8000?（低溫），

15.2 400℃淀積氮化硅12000?

15.3  光刻壓焊盤（PAD）作為測試連接點和和封裝連線窗口。刻蝕停止在氮化鈦層。

15.4 去膠，退火，合金。（400℃通入氮氣和氫氣）30分鐘。合金再結晶，改善金屬與氧化層界面，使之更緊密（增密）減小接觸電阻，釋放金屬應力。見圖26

15.5測試晶圓，測試晶圓上下左右中間5點工藝控制檢測參數。及顯微鏡檢查。

*7.漏源用應變硅技術代替離子注入重摻雜工藝

*7.1用LPCVD淀積SiO₂（作為外延材料的阻擋層）

*7.2光刻/刻蝕掉nmos有源區域氧化層，選擇性刻蝕襯底硅，形成凹槽。見圖*7.1

*7.3經過多次淀積和多次濕法刻蝕，在n型有源區凹槽內外延生長單晶態SiC，同時進行磷摻雜。（漏源區形成凸起）見圖7.2

*7.4用LPCVD淀積SiO₂（作為外延SiGe應變材料的阻擋層）

*7.5光刻/刻蝕掉pmos有源區域氧化層，選擇性刻蝕襯底硅，形成凹槽.圖*7.3

*7.6經過多次淀積和多次濕法刻蝕，在p型有源區凹槽內外延生長單晶態SiGe應變材料，同時進行硼摻雜。（漏源區形成凸起）圖*7.4