65nm/45nm工艺及其相关技术

介绍了65nm/45nm工艺的研究成果、157nmF2stepper技术、高k绝缘层和低k绝缘层等技术。着重讨论了157nmF2stepper的F2激光器、透镜材料、光刻胶和掩模材料问题。     

铜互连及其相关工艺

介绍了铜互连、金属间低K绝缘层和CMP工艺。ITRS2001/1999对铜互连、金属间低K绝缘层和CMP工艺提出了具体的要求和进程。ITRS2001比ITRS1999整整提前了一年。铜互连和金属间低K绝缘层可解决布线RC延迟问题,CMP可解决晶圆表面不平整问题。IC特征尺寸、铜互连层厚度、金属间低K绝缘层厚度和Cu/低K鄄CMP所用研磨膏粒子尺寸都已步入纳米级,从而进一步提高了高端IC的密度和速度。     

Forouhi-Bloomer离散方程在低k材料光学表征上的应用

半导体工艺中对低k介质材料的精确表征是工艺监控的重要环节,传统方法如扫描电子显微镜和透射电子显微镜存在耗时长和破坏性等缺点。使用一种结合了Forouhi-Bloomer离散方程组和宽光谱分光光度法的新方法,对低k薄膜进行光学表征,得到薄膜的折射率n、消光系数k和膜厚d,并将结果与椭偏仪的测量进行比较,证明了使用F-B方程在半导体工艺中精确表征低k材料的能力和这种方法快速无损的优点。     

可实现铜及低k技术等离子去胶工艺的湿法清洗技术

用一种顺流微波等离子干法除胶设备开发出了一种享有专利的等离子工艺,该工艺可满足后道工序中铜及低k材料应用中密集和渗透性低k介电材料的抗蚀剂除胶要求。最终结果显示等离子各向同性除胶工艺与其他等离子化学方法相比,在很大程度上可对介电材料的损伤率降到最小,且能实现除胶后的湿法清洗。首先介绍并讨论了在涂覆抗蚀剂片子上得到的综合工艺特征数据。这些数据包括抗蚀剂去胶速率、低k膜厚度损失及折射指数变化、除胶选择性、k值变化、FTIR光谱以及FDS和SIMS分析结果。在有图形的片子上得到的扫描电镜检查结果显示了在等离子去胶和随后的湿法清洗后的清洁度、良好的图形轮廓和图形结构的关键尺寸保持情况。并介绍了评价器件性能的电性能测试和可靠性数据。此外还讨论了等离子工艺在铜表面清洗的有效性。     

低k材料的化学机械抛光研究

阐述了低k材料在IC电路中的作用及其性质,以SiO2、SiOF、SiOCSP、SiOCNSP、Si-OCSO五种材料为研究对象,分析了低k材料与Cu互连工艺的相互联系和作用。在Sikder和Kumar提供的声发射信号(AE)的在线监测图的基础上比较和分析了五种材料的硬度和模数值;根据Preston方程绘制九点测量数据图,发现前三种材料可满足抛光机理,而后两种的抛光行为更倾向于表面反应;根据五种材料抛光前后的实验数据表面形态图表,判断出抛光后材料粗糙度的走向。最后指出低k材料需要发展和完善的工艺及对抛光设备的进一步要求。     

高k绝缘层研究动态

介绍了ITRS2003对高k绝缘层材料的要求、高k绝缘层材料必须满足的要求、高k绝缘材料(尤其是HfSiON材料)研究成果以及研究中存在的问题。     

低k电介质及其设备

低k电介质、Cu互连和CMP已成为90/65/45nm芯片制造的标准工艺。90nm工艺要求k=3.0～2.9,65nm工艺要求k=2.8～2.7,45nm工艺要求k=2.6～2.5,大多采用2.5多孔的低k电介质,如TI、台积电。对于22nm工艺,可能采用碳纳米管(CNT)替代Cu互连。     

低k层间介质研究进展

介绍了低k介质材料的研究和发展状况,从制备方法和材料特性等不同角度对低k材料进行分类,并结合ULSI对低k材料的要求讨论了低k材料在ULSI中的应用前景。     

VLSI芯片制备中的多层互连新技术

在简要介绍多层互连材料的基础上,论述了若干种IC芯片制备中的多层互连技术,包括"Cu线 低k双大马士革"多层互连结构、平坦化技术、CMP工艺、"Cu 双大马士革 低k"技术、插塞和金属通孔填充工艺等,并提出了一些多层互连工艺中的关键技术措施.     

0.18μm以下低k介质材料上的低离子等离子体去胶工艺

本文论述了下游式等离子体在多种Cu／低k材料上去胶及去残留物的工艺应用，主要有3类低k材料的实验数据——有机类、掺氮氧化物和多孔性低k材料，同时论述了在这些对应低k材料上新的等离子体气氛：(1)中性等离子体；(2)无氧和还原性等离子体；(3)无氧和无氮等离子体。     

碱性抛光液在CMP过程中对低k介质的影响

以p型111硅片为衬底,经过旋涂固化制备低介电常数(低k)材料聚酰亚胺。经过化学机械抛光(CMP)过程,考察实验前后低k材料介电性能的变化。实验中分别使用阻挡层抛光液、Cu抛光液以及新型抛光液对低k材料进行抛光后,利用电参数仪对低k材料进行电性能测试。结果显示,低k材料介电常数经pH值为7.09新型抛光液抛光后,k值由2.8变为2.895,漏电流在3.35 pA以下,去除速率为59 nm/min。经新型抛光液抛光后的低k材料,在电学性能等方面均优于阻挡层抛光液和Cu抛光液,抛光后的低k材料的性能能够满足应用要求。     

Material and process challenges in 100 nm interconnects module technology and beyond

In order for ultra-large-integrated (ULSI) circuits manufacturing to minimize the Cost of Ownership (CoO) aspect in the wiring process and realize fabricating semiconductor devices over 100 nm node, several Cu/low-k wiring technologies have been proposed. The evidential criteria in choosing the most probable one are physical or material limitation and requirements from manufacturing. A development of module processes (e.g., processing from low-k dielectrics to metal CMP) with proven equipment and material is an appropriate approach and has a high potential in overcoming those difficulties. In this paper, an advantage of dual Damascene Cu wiring accompanied with low-k (dielectric constant ∼2.7) and prediction of 100 nm Cu wiring module will be discussed.     

当前IC制造的几种新工艺

2001《国际半导体技术指南(ITRS)》要求2004年IC芯片特征尺寸达90nm。为了实现这个规划,必须采用IC制造的多种新工艺,如铜互连、低k绝缘层、CMP、高k绝缘层、应变硅和SOI等。     

低压力Cu布线CMP速率的研究

采用低介电常数材料(低k介质)作为Cu布线中的介质层,已经成为集成电路技术发展的必然趋势.由于低k介质的低耐压性,加工的机械强度必须降低,这对传统化学机械抛光(CMP)工艺提出了挑战.通过对CMP过程的机理分析,提出了影响低机械强度下Cu布线CMP速率的主要因素,详细分析了CMP过程中磨料体积分数、氧化剂体积分数、FA/O螯合剂体积分数等参数对去除速率的影响.在4.33 kPa的低压下通过实验得出,在磨料体积分数为20%,氧化剂体积分数为3%,FA/O螯合剂体积分数为1.5%时可以获得最佳的去除速率及良好的速率一致性.     

300mm晶圆芯片制造技术的发展趋势

采取300mm晶圆是半导体生产发展的必然规律.300mm晶圆与90nm工艺是互动的.90nm新工艺主要包括193nm光刻技术、铜互连、低k绝缘层、CMP、高k绝缘层、应变硅和SOI等.本文着重讨论300mm晶圆芯片制造技术的发展趋势.     

低k介质与铜互连集成工艺

阐明了低k介质与铜互连集成工艺取代传统铝工艺在集成电路制造中所发挥的关键作用。依照工艺流程,介绍了如何具体实现IC制造多层互连工艺:嵌入式工艺、低k介质与平坦化、铜电镀工艺与平坦化;阐述了工艺应用现况与存在的难题,给出了国际上较先进的解决方法。     

新型铜互连方法——电化学机械抛光技术研究进展

多孔低介电常数的介质引入硅半导体器件给传统的化学机械抛光(CMP)技术带来了巨大的挑战,低k介质的脆弱性难以承受传统CMP技术所施加的机械力.一种结合了电化学和机械平坦化技术的新颖铜平坦化工艺--电化学机械抛光(ECMP)应运而生,ECMP在很低的压力下实现了对铜的平坦化,解决了多孔低介电常数介质的平坦化问题,被誉为未来半导体平坦化技术的发展趋势之一.主要综述了电化学机械抛光技术的产生、原理、研究进展和展望,对铜的ECMP技术进行了回顾和讨论.