半导体制程中金属钨插塞腐蚀问题的研究

摘要

在半导体的工艺制程中，半导体器件的栅极特征尺寸以摩尔定律成比例的缩小，所以随着晶体管的尺寸不断减小，单位面积上的晶体管的数量越来越多，而影响晶体管近一步减小的因素不仅仅是栅极的尺寸，后段的金属互连工艺反而处在一个更重要的地位。在半导体后段金属互连中，会发生铝导线没有完全覆盖插塞，有一部分的金属钨裸露在外面，在铝导线蚀刻的时候由于使用的是离子轰击的干蚀刻法以及氧离子灰化，会聚集大量的正电荷。而在铝蚀刻后的有有机物清洗中，发生了电腐蚀现象。这样就会造成整个电路的短路，在芯片测试中就会发生失效。
　　 本文重点介绍了半导体芯片后段制造的工艺流程，包括具体介绍半导体金属互连的各个制程步骤。分析得出造成插塞中钨腐蚀并不是某一单独步骤所造成的问题，而是一个整合问题。重点是在导线蚀刻的步骤，在特定的结构下，聚集了大量的正离子，造成了裸露的插塞中的金属钨处在一个高电势状态，而随后的有机物清洗溶液中，就造成了金属钨的腐蚀。
　　 本文详细分析发生电腐蚀的原理，并针对电腐蚀的原理来制订出防止其腐蚀的方法：⑴修正导线和插塞之间的对应关系；⑵减少或者释放掉聚集的正电荷；⑶更换光阻的清洗液为酸性溶液。针对前两种方法，我们设计实验，实验证明是可以有效的消除电腐蚀问题。

目录

文摘

英文文摘

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第一章半导体概述

1.1半导体工业发展

1.2半导体材料

1.3选题背景

1.4研究意义

1.5主要研究工作

第二章插塞中金属钨腐蚀现象

2.1插塞中金属钨腐蚀现象和带来的问题

2.2问题的分析

第三章半导体金属互连工艺介绍

3.1半导体后段制程工艺介绍

3.2铝导线的制程工艺

3.3钨插塞的制程工艺

3.4后段中缓冲层的制程工艺

3.5金属铝的干法蚀刻

3.6金属铝蚀刻后的灰化

3.7金属铝蚀刻后的清洗

3.8后段金属互连的流程

第四章插塞中金属钨的腐蚀原理

4.1钨插塞局部结构测试

4.2钨插塞腐蚀的原因

第五章插塞中金属钨腐蚀的预防

5.1列举钨插塞腐蚀的条件

5.2分析钨插塞腐蚀方法

第六章总结

参考文献

致谢