VLSI制造中物理气相淀积工艺的优化及其相关研究

摘要

物理气相淀积是半导体芯片制程后端众所周知的金属布线技术。其中，接触、通孔和互连线是布线中的三种主要结构。随着半导体芯片所需金属层数愈来愈多，后段金属镀膜的比重也愈形重要，估计将来甚至可达到一半以上。因而物理气相淀积法，在半导体制程上，扮演着举足轻重的角色。 本文系统的研究了溅射工艺中由于硬件设备使用不当和硬件设备配置不当而引起的杂质颗粒增加的现象。在实际试验中，对由硬件设备而引起的电弧放电现象进行了模拟试验，用IEMS监测系统对反应腔体内的电弧放电现象进行了跟踪。由此发现了电弧放电现象对杂质颗粒数的影响。 其次从研究靶材晶粒参数的角度出发，对于溅射过程中所采用的靶材料的制备、制备过程中运用到的烧结理论基础，以及实验中采用的溅射系统及其应用技术都做了相应的研究和介绍：着重探讨了溅射过程中晶粒参数的改变对薄膜生长性质，主要是淀积薄膜的均匀度以及淀积速度的影响。并通过对不同晶粒尺寸A¨﹪Si靶材溅射而得到的薄膜参数的对比分析，得出了铝合金靶材的晶粒大小和淀积薄膜的均匀度、淀积薄膜的速度之间的关系曲线。 目前，20um晶粒尺寸的铝合金靶材已被应用于上海先进半导体制造有限公司的铝合金薄膜溅射工艺中，提高了薄膜的均匀度和淀积速度，也提高了集成电路的合格率和可靠性，同时降低了产品的成本。

目录

论文独创性声明和论文使用授权声明

摘要

第一章引言

1.1溅射技术在现代微电子技术中的作用

1.2物理气相淀积设备概况

1.3本论文的主要工作

第二章物理气相淀积工艺过程中杂质颗粒的产生和工艺改进

2.1物理气相淀积的工作原理

2.2硬件引起的杂质颗粒和改进方法

2.3由于靶材的表面局部粗糙性引起的杂质颗粒和改进方法

2.4靶材晶粒的大小引起的杂质颗粒和改进方法

2.5靶材形状对钛薄膜工艺杂质颗粒的影响

第三章物理气相淀积所使用的靶材的制备

3.1晶粒的测试方法

3.2靶材的制备过程

第四章晶粒的大小对薄膜工艺的性能的影响

4.1晶粒的大小对薄膜工艺的淀积速率的影响

4.2晶粒的大小对薄膜工艺的均匀度的影响

第五章结论

参考文献

致谢