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利用镶嵌技术布线---镶嵌制程源于金属镶嵌工艺
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2024-04-17 | 30 次浏览 | 分享到:

过去半导体主要是以铝(AI)做为布线材料。

一般来说,半导体的布线是以溅镀法长成铝的薄膜后,在上面以黄光微影技术形成布线的光阻图样,并以其为光罩,将铝以干式蚀刻加工即成。

然而随着半导体高度积体化以及精细加工技术的进展,布线线宽越来越窄。结果造成布线电阻增加,在布线内流动的电讯延迟,造成半导体运作速度限制,造成来自于称作“迁移”带来的可靠性相关问题日渐着。

迁移的代表性范例之一电迁移(EM),发生于铝布线中流动的高密度电流(电子风)导致铝原子被流到下风处,使得布线一部份的膜质变薄甚至断线,或是在下风处产生微小的凸起(hilock)。

从铝布线到铜布线

因此为了对应铝布线产生的问题,选择电阻较铝为低、耐电迁移特性较好的、更重的元素,故铜(Cu)受到了瞩目。

铜布线较铝布线拥有更理想的性质,但铜有非常难以利用干式蚀刻加工的缺点。

在此背景下开发出来的是,利用所谓镶嵌金属工艺“镶嵌制程”布线技术。镶嵌,特别是金属镶嵌,源自叙利亚的大马士革,在日本则利用于日本刀的护手制作,以及镜子或装饰品的制作。

如图3-3-1所示,镶嵌制程中,在布线基底材质的绝缘膜表面,形成布线图样的沟槽,并在上方以电镀形成相对较厚的铜膜后,再以CMP(化学机械研磨)将表面进行研磨,即能形成表面完全平坦、埋在沟槽构造内的铜布线。

很幸运的是,铜金属容易进行电镀成型。

经由这样的镶嵌制程,即能实现如图3-3-2所示,表面没有凹凸而平坦的多层布线构造。