頂層金屬工藝是指什么

頂層金屬工藝是指形成最后一層金屬互連線，頂層金屬互連線的目的是實現(xiàn)把第二層金屬連接起來。頂層金屬需要作為電源走線，連接很長的距離，需要比較低的電阻，需要很大的寬度以支持很大的電流。頂層金屬層也是三文治結構。

1）Ar 刻蝕。PVD 前用 Ar 離子濺射清潔表面。

2） 淀積 Ti/TiN層。利用PVD的方式淀積300A的Ti和500A的TiN。首先通入氣體Ar轟擊Ti靶材，淀積Ti薄膜。再通入氣體 Ar和N2轟擊Ti靶材，淀積TiN 薄膜。Ti作為料接層，TiN 是AI 的輔助層，TiN 也作為夾層防止Al與二氧化硅相互擴散，TiN 也可以改善AI的電遷移，TiN 中的Ti會與AI 反應生成 TiAl3，TiAl3是非常穩(wěn)定的物質，它可以有效抵御電遷移現(xiàn)象。TiN 除具有防止電遷移的作用外還作為 VIA 蝕刻的停止層。

3）淀積 AICu金屬層。使用的原料為鋁合金靶材，其成分為0.5%銅，1%硅及98.5%鋁。通過 PVD 的方式利用 Ar離子轟擊鋁靶材淀積 AICu金屬層，厚度8500A作為頂層金屬互連線。頂層金屬需要作為電源走線，需要比較厚的金屬從而得到較低的電阻，另外它也需要很大的線寬最終應許通過很大的電流。

4）淀積TiN層。通過PVD 的方式利用Ar 離子轟擊Ti靶材，Ti與N2反應生成TiN，淀積350A的TiN。TiN 隔離層可以防止 AI和氧化硅之間相互擴散，TiN 除具有改善電遷移的作用外，還作為PAD（鈍化層）窗口蝕刻的停止層和TM 光刻的抗反射層。圖4-130所示為淀積金屬層 Ti/TiN/AICu/TiN的剖面圖。

5） TM （Top Metal 頂層金屬）光刻處理。通過微影技術將TM 掩膜版上的圖形轉秘到晶圓上，形成 TM 光刻膠圖案，TM 區(qū)域上保留光刻膠。VIA2 作為 TM 光刻曝光對準。如圖4-131所示，是電路的版圖，與圖4-122比較，它多一層 TM，工藝的剖面圖是沿 AA'方向。圖4-132所示為 TM光刻的剖面圖，圖4-133所示為TM 顯影的剖面圖。

6）量測TM 光刻的關鍵尺寸。

7）量測TM 的套刻，收集曝光之后的 TM 光刻與VIA2 的套刻數(shù)據。

8）檢查顯影后曝光的圖形。

9）TM干法刻蝕。利用干法刻蝕去除沒有被光刻膠覆蓋的金屬，保留有光刻膠區(qū)域的金屬形成金屬互連線?？涛g的氣體是Cl2?？涛g最終停在氧化物上，終點偵查器會偵查到刻蝕氧化物的副產物。圖4-134所示為 TM 刻蝕的剖面圖。

10）去除光刻膠。除了前面提到的干法刻蝕利用氧氣形成等離子漿分解大部分光刻膠，還要通過濕法刻蝕利用有機溶劑去除金屬刻蝕殘留的氯離子，因為氯離子會與空氣接觸形成 HCI 腐蝕金屬。圖4-135 所示為去除光刻膠的剖面圖。

11）量測TM 刻蝕關鍵尺寸。

12）淀積SiO2。通過PECVD淀積一層厚度約為1000A 的SiO2。淀積的方式是利用TEOS 在400°C發(fā)生分解反應形成二氧化硅淀積層。SiO2可以保護金屬，防止后續(xù)的HDPCVD 工藝損傷金屬互連線。圖4-136所示為淀積SiO2的剖面圖。