下载文档原格式
授课主要内容或板书设计课堂教学安排表6-1硅和各种金属材料的熔点和电阻率(20°C)表6-1硅和各种金属材料的熔点和电阻率(20°C) 6.2.2铝图6-2由电迁徙引起的铝互连线断路与短路现象6.2.4铜1.铜的优点1)更低的电阻率图6-3多层铜互连技术阻挡层金属图6- 4阻挡层金属在半导体和金属之间有很好的附着能力。
抗电迁徙能力强。
保证在很薄和高温下具有很好的稳定性。
抗侵蚀和抗氧化性好。
图6-5铜的阻挡层金属6.2.6硅化物硅化物的形成原理图6- 6硅化物在半导体器件中的用途图6-7自对准形成硅化物的步骤自对准方法形成硅化物依次用有机溶液、稀释过的氢氟酸和去离子水除去硅片自然氧化层和表面杂质(也可使用氩离子溅射刻蚀去除)，接着干燥硅片。
将硅片置于金属淀积腔内，在硅片上淀积一层厚度为20~35nm的金属钛薄膜。
对硅片进行第一次快速热退火，退火温度为625~675℃。
通过氢氧化铵和过氧化氢的湿法化学去掉所有未参与反应的钛。
图6-9蒸发系统中的加热方式真空系统抽真空。
基片加热。
图6-10溅射工艺的设备示意图溅射工艺适用于淀积合金，而且具有保持复杂合金原组分的能力。
能获得良好的台阶覆盖。
形成的薄膜与硅片表面的粘附性比蒸发工艺更好。
能够淀积难熔金属。
具有多腔集成设备，能够在淀积金属前清除硅片表面沾污和本身的氧化图6-11射频溅射设备示意图直流溅射离化率低，射频溅射离化率有提高，但不显著。
多腔集成溅射装备典型溅射设备操作步骤溶液中水与HF缓冲液的体积比为90次。
图6-12铜电镀原理示意图图6-13沟槽中的三种添加剂和氯离子金属化流程传统金属化流程传统的互连金属是铝铜合金（99%铝，1%铜），并用SiO2介质隔离层。
以下是制备第二层金属的传统铝互连技术的工艺流程。
该过程中铝被淀积为薄膜，然后被刻蚀掉（减去）以形成电路。
图6-14第一层金属(金属1)的形成的形成图6-15形成通孔2图6-16形成钨塞图6-17淀积金属2 刻蚀出互连线图6-18刻蚀金属2图6-19层间介质淀积的线槽刻蚀图6-20刻蚀金属2的线槽金属层间通孔刻蚀图6-21刻蚀通孔淀积阻挡层金属图6-23淀积铜种子层铜电镀图6-24铜清除额外的铜图6-25化学机械抛光金属化质量控制反射率的测量金属膜厚的测量方块电阻估算导电膜厚度一种最实用的方法是测量方块电阻图6-26薄层导体示意图四探针法在半导体工厂中，广泛使用测量方块电阻的方法是四探针图6-27四探针仪示意图。
铜互连技术2008-2-18周江涛、周长聘、严玮俊、沈系蒙、陈龙摘要:在集成电路中采用双镶嵌工艺制备互连线，铜作为互连线的材料具有低电阻率和较好的抗电迁移能力等优点，同时存在新的缺陷模式如沟槽缺陷、气泡缺陷、金属缺失等，目前的工作主要是该工艺的完善。
本文将按如下次序介绍:Cu淀积(用于生长籽晶);铜图形化方法,,铜图形化有三种方法:镶嵌工艺(damascene), 剥离工艺 , 铜刻蚀;抛光(完成互连制备)。
铜互连工艺简介:Cu的互连工艺最早在1997年9月由IBM提出来的，被称为是镶嵌工艺(也称大马士革)。
并应用于制备微处理器、高性能存储器及数字信号处理器等等。
它采用对介电材料的腐蚀来代替对金属的腐蚀来确定连线的线宽和间距。
镶嵌工艺分为单镶嵌和双镶嵌。
它们的区别就是在于穿通孔和本曾的工艺连线是否是同时制备的。
2、铜籽晶层制备经过一系列布线刻槽和穿通孔加工完毕后，是Cu的淀积过程。
由于铜虽然电阻率和电迁移特性优于铝, 但是也有不如铝的方面。
铜对二氧化硅等材料的粘附性很弱,而且在二氧化硅中的扩散系数很大, 所以铜互连线外面需要有一层DBA P (diffuSion barrier and adheSion promoter) , 简称为阻挡层(barrier) , 阻挡层可为氮化硅(Si3N4 )、氮化钛(T iN )、氮化钨(WN )、钽(Ta) 等。
为了能更好地电度上Cu，需要先做上一层薄薄的Cu籽晶层,它对二氧化硅等材料的粘附性却很强，之后再电度Cu。
目前有多种途径来生长种籽层:(溅射法、化学气相淀积法、原子层淀积法)。
A、溅射法制备种籽层:溅射是物理气相淀积的形式之一，具有工艺简单，能够淀积2008-2-18高熔点的金属和原位溅射刻蚀等优点。
因此溅射是目前集成电路工业铜种籽层最主要的制备方法。
由于铜容易与其他材料发生反应，粘附系数高，因此在填充高宽比大的引线孔和沟槽时，往往会先将洞口上方堵塞，从而在引线孔和沟槽中留下孔洞，无法完全填充，这样势必会对器件造成很大影响。
金属化薄膜的厚度与方阻金属化薄膜是一种将金属材料制备成薄膜状的工艺，广泛应用于电子、光电子、光学、纳米科技等领域。
金属化薄膜的厚度对其性能和应用起着关键作用。
本文将从金属化薄膜的概念和制备方法入手，分析金属化薄膜的厚度与其方阻之间的关系，并探讨其应用前景。
一、金属化薄膜的概念和制备方法金属化薄膜是一种通过各种制备方法将金属材料制备成具有一定厚度和形状的薄膜。
金属化薄膜可以包括单层金属薄膜、多层金属薄膜、金属合金薄膜等。
制备金属化薄膜的方法主要有物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）、化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）、溅射法（Sputtering）、电子束蒸发（Electron Beam Evaporation）等。
其中，PVD是一种将固体材料在较高温度下蒸发或离子轰击的方式使其沉积在衬底上的方法；CVD是利用气相反应沉积出所需薄膜的方法；溅射法是一种通过电子束或离子轰击材料表面使其脱离并沉积的方法；电子束蒸发是利用电子束使固体材料蒸发并沉积在衬底上的方法。
二、金属化薄膜的厚度与方阻关系金属化薄膜的厚度是指金属材料在衬底上的垂直距离，一般以纳米或者微米为单位来表示。
金属化薄膜的厚度与其方阻之间存在着一定的关系。
方阻（Sheet Resistance）是指单位面积薄膜的电阻，用欧姆/□或者欧姆/□来表示。
通常情况下，金属化薄膜的方阻与其厚度成反比。
即当金属化薄膜的厚度增加时，其方阻会相应减小；反之，当金属化薄膜的厚度减小时，其方阻会相应增大。
这是因为金属化薄膜的方阻主要是由电流通过其表面而形成的，当金属化薄膜的厚度增加时，电流在金属化薄膜内传导的路径增加，从而降低了电阻；反之，当金属化薄膜的厚度减小时，电流在金属化薄膜内传导的路径减小，从而增加了电阻。
根据这个关系，可以通过控制金属化薄膜的厚度来调节其方阻，从而满足不同的应用需求。
Si集成电路工艺基础南开大学信息技术科学学院何炜瑜课程的主要内容本课程也是从事微电子相关领域（如太阳电池、半导体器件、激光器、LED和TFT等）的研究和工作的基础课程。
本课程学习的目的通过学习本课程，可以：了解并掌握常用的半导体工艺技术；能够简要叙述集成电路每一个工艺过程；了解基本的集成电路制备过程；能够从事半导体工艺相关的工作。
教材与参考书教材：关旭东，硅集成电路工艺基础，北京大学出版社，2003年10月。
参考书：•Michael Quirk , Julian Serda 著，韩郑生等译，半导体制造技术(Semiconductor Manufacturing Technology)，电子工业出版社，2004年1月(中英文版)•Stephen A. Campbell著，周润德译，微电子制造科学原理与工程技术（The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication），电子工业出版社，2004年1月（中/英文版均有）•张兴/黄如/刘晓彦，微电子学概论，北京大学出版社，2000年1月教学方式与成绩评定教学方式：课堂讲授为主，每周2学时。
成绩评定：期末考试：80%，考勤+作业：20 %。
前言集成电路发展的简要历史 集成电路产业的发展趋势 集成电路的基本工艺流程1947年12月16日贝尔实验室的WillianShockley 、John Bardeen 、WalterBrattain ，以Ge 为半导体材料，发明了用于替代真空管的固态晶体管，成功使用一个电接触型的“可变电阻”----即今天被称为三极管“Transistor”的器件得到放大倍数为100的放大电路。
第一个晶体管，美国Bell 实验室，1947年。
集成电路(IC)发展的简要历史第一个晶体管的发明者：Willian Shockley、John Bardeen、Walter Brattain1950年代——晶体管技术不断发展1952年，第一个单晶Ge晶体管。
