光電之平坦化2光電之平坦化為什么要實(shí)現(xiàn)芯片的平坦化？

為了能夠在有限的圓晶片表面上有足夠的金屬內(nèi)連線，以配合日趨精密且復(fù)雜的集成電路的發(fā)展需求，在晶片上制作兩層以上的金屬層，早已成為半導(dǎo)體工藝發(fā)展的一種趨勢(shì)(尤其是在VLSI邏輯產(chǎn)品上更顯得重要)。為了使兩層金屬線之間有良好的隔離效果，在制作第二層金屬層之前，必須先把用來(lái)隔離這兩層導(dǎo)線的介電層做好才行。但是，因?yàn)檫@層以CVD法所沉積的介電層會(huì)受到第一層金屬層的輪廓的影響，因此必須加以平坦化，以利于第二層金屬的光刻。平坦化以后，就可以沉積第二層金屬了。3用於晶圓平坦化的術(shù)語(yǔ)表18.1

4平坦化之定性定義e)全面平坦化a)未平坦化b)平滑化c)部分平坦化d)局部平坦化圖18.2

5平坦化技術(shù)局部平坦化的特點(diǎn)是在一定范圍的硅片表面上實(shí)現(xiàn)平坦化，主要技術(shù)為旋涂玻璃（SOG）法。SOG是一種相當(dāng)于SiO2的液相絕緣材料，通過(guò)類似涂膠的工藝，將其有效地填滿凹槽以實(shí)現(xiàn)局部平坦化。全局平坦化則主要通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光法（CMP）來(lái)實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)是整個(gè)硅片表面上介質(zhì)層是平整的。

61旋涂玻璃法旋涂玻璃法(SOG:Spin-On-Glass）SOG基本原理：把一種溶于溶劑內(nèi)的介電材料以旋涂的方式涂在晶片上。介電材料可以隨著溶劑在晶片表面流動(dòng)，填入凹槽內(nèi)。SOG的優(yōu)點(diǎn)：液態(tài)溶液覆蓋，填充能力好。SOG的缺點(diǎn)：

(1)易造成微粒，主要來(lái)自SOG殘留物，可以通過(guò)工藝和設(shè)備改善來(lái)減少。

(2)有龜裂及剝離的現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)SOG材料本身與工藝的改進(jìn)來(lái)避免

(3)有殘余溶劑“釋放”的問(wèn)題7SOG的制造過(guò)程可以分為涂布與固化兩個(gè)階段涂布是將SOG以旋涂的方式覆蓋在晶片的表面固化以熱處理的方法,在高溫下把SOG內(nèi)剩余的溶劑趕出,使SOG的密度增加,并固化為近似于SiO2的結(jié)構(gòu)SOG在實(shí)際應(yīng)用上,主要是采用所謂的三明治結(jié)構(gòu):以SOG為主的平坦化內(nèi)連線的介電層,事實(shí)上是由兩層以CVD法沉積的SiO2和SOG法所覆蓋的SiO2等三層介電層所構(gòu)成的,SOG被兩層CVD-SiO2所包夾制作這種介電層主要有“有回蝕”及“無(wú)回蝕”兩種方法8下圖是實(shí)際應(yīng)用采用的結(jié)構(gòu)，這一技術(shù)可以進(jìn)行制程線寬到0.5μ的溝填（GapFill）與平坦化。列有兩種主要的SOG的平坦化流程。制程啟始于晶片已完成第一層金屬層的蝕刻；

以PECVD法沉積第一層SiO2

進(jìn)行SOG的涂布與固化。

9緊接著，SOG的制程將分為有/無(wú)回蝕兩種方式

在有回蝕的SOG制程中，上完SOG的晶片，將進(jìn)行電漿干蝕刻，以去除部分的SOG

然后再沉積第二層PECVDSiO2，而完成整個(gè)制作流程

至于“無(wú)加蝕”的SOG制程，則在晶片上完SOG之后，直接進(jìn)行第二層PECVDSiO2的沉積。

10銅不適合用干法刻蝕，為了形成銅互連金屬線，應(yīng)用雙大馬士革方法以避免銅的刻蝕。在大馬士革過(guò)程中，不需要金屬刻蝕確定線寬和間隔，而需介質(zhì)刻蝕通過(guò)在層間介質(zhì)刻蝕孔和槽，既為每一金屬層產(chǎn)生通孔又產(chǎn)生引線，然后淀積銅進(jìn)入刻蝕好的圖形，再用CMP去掉額外的銅11雙大馬士革工藝12銅鑲嵌布線ILDILDM1CuSiNCu通孔和金屬層的銅填充同時(shí)進(jìn)行，節(jié)省了工藝步驟并消除了通孔和金屬線之間的界面13傳統(tǒng)互連流程氧化硅通孔2刻蝕

鎢淀積+CMP金屬2淀積+刻蝕覆蓋ILD層和CMP雙大馬士革流程覆蓋ILD層和CMP氮化硅刻蝕終止層

(