25、集成电路多层金属化制造与分析方法详解

集成电路多层金属化制造与分析方法详解

1. 多晶硅到金属或 ILDO 介质

1.1 介质要求

多晶硅到金属或 ILDO 介质（实际由“膜堆叠”组成）需满足以下要求：
- 无空隙地填充紧密排列的多晶硅布线之间的空间。
- 提供具有可靠绝缘性能的电介质。
- 尽可能进行平面化处理，以确保光刻过程中的良好聚焦。

该应用通常需要 700 - 850°C 的温度。较低温度可能无法实现“吸杂”效果，即无法通过 PSG 或 BPSG 的粘性流动实现平面化或激活掺杂剂；而较高温度可能会使浅结达到不期望的深度。

1.2 介质膜堆叠结构

典型的 CMOS 应用中使用的介质膜堆叠需要采用未掺杂/掺杂层结构，以避免对结进行不必要的掺杂。具体步骤如下：
1. 沉积掺杂层。
2. 进行退火处理，使掺杂膜致密化并流动，以获得平滑的拓扑结构。
3. 沉积未掺杂层，密封表面以防止环境影响，并为标准氧化物光刻做好准备。

这些操作通常需要多个工具，并且需要在工具之间转移晶圆。

1.3 行业标准掺杂电介质

行业标准的掺杂电介质是“BPSG”（硼磷硅玻璃），通常在 SiO₂ 基质中含有 4 - 5%（按重量计）的硼和磷。另一种较旧的选择是“PSG”（磷硅玻璃），通常磷含量上限为 5.5%，超过该含量表面会变得高度吸湿。由于 PSG 需要更高的温度才能流动，因此添加了硼。

1.4 沉积方法和化学物质

沉积这些膜的方法有多种，包括大气化学气相沉积（Atmospheric CVD）、亚大气化学气相沉积（subatm