薄膜知识介绍

薄膜区域常见工艺问题Q&A
为什么做产品前要运行假片？ 为什么做产品前要运行假片？ 原因是园片溅射的第一片会发雾，间隔时间越长或温度越高，发雾就越严重。这就是 “第一园片效应”。 为什么会有“第一园片效应”？ 为什么会有“第一园片效应” 第一，虽然靶是处在高真空度下，但腔体内多多少少含有氧，这样靶材表面就会被慢慢 氧化。如果腔体内温度较高，这种氧化会加快。 第二，溅第一片前，腔体内有被吸附的残气，溅第一片时，这些残气几乎会全部释放出 来，造成园片发雾。 为什么做反溅工艺？ 为什么做反溅工艺？ RF就是Radio Frequency。目的是在AL2工艺时，为了除去金属1表面上的氧化物，以提 高通孔的接触电阻和Polycide工艺时，在淀积多晶上淀积WSI前，去除表面的氧化物，增 加WSI和Poly的黏附性。 为什么做AL前清洗？ 为什么做 前清洗？ 前清洗 目的是除去表面一层自然氧化层，清洗表面油污、颗粒和杂质离子，改善表面状态。以 提高AL与SIO2表面的粘附性及接触电阻。 金属1前的清洗通常都是使用湿法清洗，清洗完后一般应在8小时内将产品做完，否则应 重新清洗。 金属2前的清洗通常都是使用RF清洗法，RF清洗工艺与金属2工艺应在真空下连续完成， 绝对不允许RF清洗完后脱离真空而暴露在空气中，如果是这样，金属2表面将会重新被氧 化。
PVD工艺运用 工艺运用
1、ALSI/ALSICU工艺：主要作内连线，ALSI主要用在1.0um以上的产品，ALSICU主要用在 1.0um以下的产品。 2、 TI/TIN工艺： 主要运用于：Barrier layer(Ti700 +HJRTA.3, Ti375+TIN600) & glue layer & arc(Tin350) A：700A的TI+RTA：1.0um以上的产品的阻挡层 B：TI373/TIN600+RTA： 1.0um以下的产品的阻挡层。 C：可用在Polycide及Silicide工艺。 D：350A的TIN：主要作1.0um以下产品的ARC。 3、WSI工艺：主要运用于：Polycide工艺；减低gate的方块电阻 4、@-SI：主要运用于cold 的Anti-reflective coating 5、101 Ti/Tin:运用于W的glue layer
D
E
F
A
H
P
I B R
PVD淀积镀膜的过程 淀积镀膜的过程
产生离子并导向靶
离子把靶表面的原子轰击出
被轰击出的原子向SI 被轰击出的原子向SI晶片运动 SI晶片运动
原子在SI晶片 原子在SI晶片表面沉积并形成薄膜 晶片表面沉积并形成薄膜
溅射腔Leabharlann Baidu基本结构
PVD的工艺条件 的工艺条件
溅射有许多工艺条件，控制好了工艺条件，就控制好膜的工艺参数性质。 1、工艺气体：Ar是最常用的，既便宜又可保证足够的离化率 。 2、工艺压力：By process 3、 真空度：一般≤5.0E-7Torr 4、 衬底温度：By process 5、 溅射功率：By process 6、 磁场：By process 7、 间距：指圆片到靶的距离一般为4 ~ 6cm
SOG平坦化工艺流程一般采用三明治结构，即由两层CVD法淀积的SiO2膜 包夹着SOG膜。
Centura 设备介绍
主要组成部件：（1）工艺腔体。（2）传片腔。（3）泵组等。 主要动力条件：（1）压空。（2）冷却水。（3）电源等。 主要工艺材料源： SiH4、WF6、AR、N2、H2、C2F6等 主要工艺：WCVD、SACVD
薄膜区域PM及工时 参考 及工时(参考 薄膜区域 及工时 参考)
定期PM是指：以固定时间为周期的设备维护项目（含天、10天、月、半月、季度、年度、半年度等） 不定期PM是指：无固定日期限制，以实际生产片数、耗材寿命为周期的设备维护项目。 PVD：换靶、换备件、跑假片 CVD：开腔清洗、换液态源TEOS、TMB、TMP
P5000设备 设备（多腔体设备） 设备
主要组成部件：（1）工艺腔体。（2）传片腔。（3）泵组等。 主要动力条件：（1）压空。（2）冷却水。（3）电源等。 主要工艺：PESiN，PETEOS，BPTEOS等。 主要工艺材料源：（1）SiH4、NH3、N2O 、N2。（2）TEOS、TMB、 TMP、O2。（3）CF4、C2F6、NF3等。
PVD 金属化工艺的作用
连接作用：将IC里的各元件连起来 接触作用：在栅区及有源区形成欧姆接触。 阻挡作用：阻挡AL与SI的互溶 ARC作用：降低AL表面反射率，有利于光刻 湿润作用：在热AL工艺中，室温TI有利于AL的流动以及在WCD工艺之前，要 COLLIMETOR溅TI+TIN。
薄膜区域设备使用材料
Thin film 薄膜
特点：淀积的膜的成分和靶的成分一致，颗粒少。
CVD 化学气相沉积(Chemical vapor deposition) 化学气相沉积
化学气相沉积法定义为化学气相反应物，经由化学反应，在基板表面形成 一非挥发性的固态薄膜。
设备类型
PVD
设备类型
CVD
设备类型
减薄区
薄 膜 区 域 工 艺 流 程
RTA 热预算低 单片式热处理 工艺时间短 测硅片温度 颗粒控制好
炉管 热预算高 多批同时热处理 工艺时间长 测炉内环境温度 颗粒控制较差
AST2000传片结构 传片结构
C
A&H: Sender Station; B&I: Receiver station F: Process station D&E: Cooling station P: Prealigner station C: Dummy wafer station
CVD W一般是用来做W塞，用于连接衬底和第一层金属或连接多层金属。在做W塞时，我们一般 是先长W然后采取ETCH BACK的办法把表面的W去掉，这样就只有接触孔或者通孔里的W被留下 而形成W塞。
Capacity ——PVD
COOL AL、HOTAL、TI+TIN之间 存在共用设备，计算capacity时，需根据实际的产品结构进行产 能分配。 对于一台设备可以多种工艺的，优先满足主工艺需求，再安排次工艺。
Gas： (1) Ar气： A) 工艺气体； B) 加热； C) 冷却； (2) N2 A）反应气体 B）保护气体 Target： 1、ALSI(1%的Si) 2、ALSICU(0.75%Si,0.5%Cu) 3、Ti 4、Wsi 5、@-SI 6、ALCU 7、CO-TI
薄膜区域生产类常用材料(参考 薄膜区域生产类常用材料 参考) 参考
① ⑨
CASSETTE A CASSETTE B
RTA快速热退火 快速热退火
快速热退火（Rapid Thermal Annealing，简称RTA） 工艺与传统式炉管不同，它的反应室周围均为加热器（一般为灯管）所包围，当热 处理进行时，这些灯管能以每秒100℃以上的速度升温，于数秒内将RTA反应室内 的硅片加热到所需温度，待热处理阶段完成后，RTA又能于数秒内从高温降回原来 温度。因此，称其为快速热退火。
Cold Al process: Ti700+HJRTA.3+AL10000A+@-si（AL+TIN） Hot Al process; Ti375+TiN600+Ti500(50c)+Alsicu8000A+TIN350A
Collimator
COLLIMATOR是COHERENT PROCESSING中的硬件，是一个过滤器，被用于减小原子从 WAFER到靶的分布角度。COHERENT PROCESSING用硬件减小沉积时到达WAFER面的角 度。结果是沉积到WAFER面时，无论是通孔还是直孔的底部沉积的薄膜正常，而侧壁的沉积膜 减少。使用COLLIMATOR后，大多数原子以正常的角度来到WAFER的表面，结果是使底部的台 阶覆盖率良好。原子以低角度沉积到WAFER面的会被排除。COLLIMATOR被置于WAFER和靶 之间。 优点 传统溅射最大的局限性，就是无法提供一个台阶覆盖率良好的沉积薄膜，会出现填充不良的现 象，使用COLLIMATOR的溅射技术，提高对孔底部的沉积能力，使得金属溅射向下延续到0.35 微米。 缺点 1）淀积速度低； 2）和通常的TI靶、磁场不一样； 3）费用大
THE END
薄膜区域工艺流程_DMOS产品 产品 薄膜区域工艺流程
DMOS产品有背面金属工艺，主要步骤为背面蒸发与背面减薄。在流通中需使用专用片盒片架和 戴专用指套操作。
ENDURA5500 腔体结构
LLA，LLB：上料腔 ， ： CHE，CHF：理平边 ， ： CHA：反溅 ： CHB：冷却 ： CH1，CH2，CH3，CH4：PVD 工艺腔体 ， ， ， ： Buffer chamber, transfer chamber：公共的传输腔体 ：
Capacity ——CVD
BP/PE/PESIN等P5K设备计算产能时，机台数量是根据1台3腔配置所折算的。 当BPTEOS与PETEOS loading不均衡时，部分BPTEOS设备可以进行BP/PE的工艺转换。 当同一CAPAGROUP的设备类型不一至时，需要对各机型产能分别计算或根据SPT进行相应的折算。
薄膜知识介绍
2008-01-08
Summary
定义； 设备类型； 基本流程； 腔体结构； 工艺原理； 常用材料； Capacity；
定义
PVD 物理气相沉积(Physical vapor deposition) 物理气相沉积
PVD沉积技术有蒸镀（Evaporation Deposition） 和溅镀（Sputtering Deposition)二种，前者通过被蒸镀物体加热，利用被蒸镀物在高温（接近 其熔点）时的饱和蒸气压，来进行薄膜沉积的；后者是利用等离子体中的 离子Ar在一定电场、压力的作用下，辉光放电，离化的Ar离子在电场的作 用下，获得能量对被溅镀物体电极（即：靶材）轰击，使靶原子脱离靶材 运动到圆片表面沉积成膜。 用高能粒子对某种物质表面轰击出原子的物 理过程就叫溅射。
SOG
SOG是SPIN ON GLASS的简写。它是一种由溶剂与介电质混合而成的液态 介电质。因为含有SiO2或接近SiO2结构的材料，再加上本身是以旋涂的方 式来涂布在晶片的表面，因此称这种液态介质为“旋涂玻璃”。
SOG工艺过程，分为旋涂，热板烘焙，退火三个步骤。SOG薄膜的厚度和 均匀性与旋转器的转速有密切的关系。转速越大，膜厚越薄。热板烘焙一般 三分钟，目的是初步的把SOG里的溶剂蒸除，并开始让SOG里的Si-O键进 行键结。一般用三块热板，每块热板温度分别80C，150C，250C。退火温 度一般是425C。这是最后的固化，以便使大多数的SOG转换成低溶剂含量 的固态SiO2。经固化后的SOG厚度将缩小成原来的5%到15%左右。
PVD -3290平面结构 平面结构
PVD腔体对照表 腔体对照表
ENDURA传片过程 传片过程
CH2 TI
⑥ ⑤
TRANSFER CHAMBER
CH3 TIN
CH 1 ALSICU
CH4 WSI
④
COOL A CLEAN C
⑦
COOL B
⑧ ③ ②
FLAT E
BUFFER CHAMBER
FLAT F