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金属电容(MIM)工艺
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2024-10-22 | 41 次浏览 | 分享到:

金属电容(Metal Insulator Metal, MIM)工艺是指淀积 MIM 介质层和 MIM 金属上极板,以及刻蚀 MIM 金属上极板的过程。

1)Ar刻蚀。PVD 前用Ar离子溅射清洁表面。

2) 淀积Ti/TiN层。利用PVD的方式淀积300A的Ti和500A的TiN。首先通入气体Ar轰击Ti靶材,淀积Ti薄膜。再通入气体Ar 和N2轰击Ti靶材,淀积TiN薄膜。Ti作为粘接层,TiN 是AI的辅助层,TiN 也作夹层防止 AI与二氧化硅相互扩散,TiN 也可以改善AI的电迁移,TiN 中的Ti会与Al反应生成TiAl3,TiAl3是非常稳定的物质,它可以有效地抵御电迁移现象。

3)淀积 AICu金属层。使用的原料为铝合金靶材,其成分为0.5%铜,1%硅及98.5%铝。通过 PVD的方式利用Ar 离子轰击铝靶材淀积 AICu金属层,厚度5500A作为第二层金属互连线。

4)淀积TiN层。通过 PVD 的方式利用 Ar 离子轰击Ti靶材,Ti与N2反应生成TiN,淀积350A的TiN。TiN 隔离层可以防止 AI 和氧化硅之间相互扩散,TiN 除具有改善电迁移的作用外,还作为VIA2蚀刻的停止层和光刻的防反射层。图4-105所示 淀积金属层 Ti/TiN/AICu/TiN的剖面图。

5)淀积 MIM (Metal Insulator Metal)介电层 SiO2。利用 PECVD 淀积一层很薄的 SiO2,作为MIM 的介电层。根据不同的单位电容值, SiO2的厚度会不一样。图4-106所示为淀积MIM 介电层 SiO2的剖面图。

6)淀积 AICu金属层。使用的原料为铝合金靶材,其成分为0.5%铜,1%硅及98.5%铝。通过 PVD 的方式利用 Ar 离子轰击铝靶材淀积 AICu金属层,厚度为1000A作为MIM 金属的上极板。

7)淀积TiN层。通过PVD的方式利用Ar离子轰击Ti靶材,Ti与N2反应生成TiN,淀积350A的TiN。TiN作为VIA2 蚀刻的停止层和光刻的防反射层。图4-107所示为淀积AICu 和TiN的剖面图。

8)MIM光刻处理。通过微影技术将 MIM 掩膜版上的图形转移到晶圆上,形成 MIM光刻胶图案,MIM区域上保留光刻胶。第零层作MIM 光刻曝光对准。图4-108所示为电路的版图,与图4-97比较,它多一层 MIM,工艺的剖面图是沿 AA'方向。图4-109所示为MIM光刻的剖面图,图4-110所示为 MIM 显影的剖面图。

9)量测 MIM 关键尺寸。

10)量测 MIM 的套刻,收集曝光之后的 MIM 光刻与第零层的套刻数据。

11)检查显影后曝光的图形。

12)MIM 干法刻蚀。利用干法刻蚀去除被光刻胶覆盖的金属刻蚀掉,保留有光刻胶区域的金属形成 MIM 的上极板。刻蚀的气体是Cl2。刻蚀停在氧化物上防止损伤 M2,终点侦查器会侦查到刻蚀氧化物的副产物。图4-111所示为 MIM 刻蚀的剖面图。

13)去除光刻胶。除了前面提到的干法刻蚀利用氧气形成等离子浆分解大部分光刻胶,还要通过湿法刻蚀利用有机溶剂去除金属刻蚀残留的氯离子,因为氯离子会与空气接触形成HCI 腐蚀金属。图4-112所示为去除光刻胶的剖面图。

14)量测 MIM 刻蚀的关键尺寸。