IE726 – Processos de Filmes IE726 – Processos de Filmes FinosFinos

Capítulo 7 – Filmes Capítulo 7 – Filmes Finos Finos Condutores Condutores

Prof. Ioshiaki DoiFEEC-UNICAMP05/04/2003

•MetalizaçãoMetalização

Processos de deposição de Processos de deposição de filmes finos de metais sobre a filmes finos de metais sobre a superfície do wafer.superfície do wafer.

•AplicaçõesAplicações

InterconexãoInterconexão Porta e eletrodosPorta e eletrodos

•CMOS – Metalização CMOS – Metalização PadrãoPadrão

Interconexão de Alumínio e plug de tungstênio

•Aplicações – Aplicações – Interconexão 1Interconexão 1

SEM de um circuito mostrando contatos e interconexões. Hierarquia de interconexões.

•Aplicações – Aplicações – Interconexões 2Interconexões 2

SEM de um circuito mostrando contatos e interconexões.

•Aplicações – Aplicações – Interconexão 2Interconexão 2

Domina os processos de metalizaçãoDomina os processos de metalização Liga Al-Cu é o mais usado comumenteLiga Al-Cu é o mais usado comumente Plug de W (tecnologia de 80 e 90)Plug de W (tecnologia de 80 e 90) Ti e TiN, camadas de barreira, adesão Ti e TiN, camadas de barreira, adesão

e ARC (anti-reflection coating)e ARC (anti-reflection coating) Futuro? .... Cu!Futuro? .... Cu!

•Metalização de CobreMetalização de Cobre

•Aplicações – Porta e Aplicações – Porta e EletrodosEletrodos

Porta de Al e eletrodoPorta de Al e eletrodo Silício policristalino substitui Al Silício policristalino substitui Al

como material de portacomo material de porta Silicetos:Silicetos:

– WSiWSi22, TiSi, TiSi22, CoSi, CoSi22, MoSi, MoSi22, TaSi, TaSi22, , NiSi, ...NiSi, ...

Pt, Au, ... como eletrodos para Pt, Au, ... como eletrodos para capacitores DRAM.capacitores DRAM.

•Filmes Finos Filmes Finos CondutoresCondutores

Silício policristalinoSilício policristalino SilicetosSilicetos Al e ligas de AlAl e ligas de Al Titânio e Nitreto de TitânioTitânio e Nitreto de Titânio TungstênioTungstênio CobreCobre TântaloTântalo

•Requisitos para Filmes Requisitos para Filmes Metálicos 1Metálicos 1

Baixa resistividadeBaixa resistividade– é essencial a redução da resistência do é essencial a redução da resistência do

metal para baixo consumo de potência e metal para baixo consumo de potência e circuitos rápidos.circuitos rápidos.

Baixa resistência de contatoBaixa resistência de contato– com redução das dimensões dos CIs, a com redução das dimensões dos CIs, a

resistência de contato torna fração cada resistência de contato torna fração cada vez maior da resistência total.vez maior da resistência total.

Resistência a eletromigraçãoResistência a eletromigração– efeitos da migração induzidos pela efeitos da migração induzidos pela

corrente piora com o decréscimo das corrente piora com o decréscimo das dimensões do metal, por causa da alta dimensões do metal, por causa da alta densidade de corrente. Para obter Chips de densidade de corrente. Para obter Chips de alta confiabilidade.alta confiabilidade.

•Requisitos para Filmes Requisitos para Filmes Metálicos 2Metálicos 2

Superfície de baixa rugosidadeSuperfície de baixa rugosidade– para processo litográfico de alta para processo litográfico de alta

resoluçãoresolução Baixo estresseBaixo estresse

– Para boa adesão com o substratoPara boa adesão com o substrato Existência do processo de Existência do processo de

deposição.deposição.

•Requisitos para Filmes Requisitos para Filmes Metálicos 3Metálicos 3

Estabilidade durante todo o Estabilidade durante todo o processamento:processamento:– Oxidação, sinterização, deposição de filmes Oxidação, sinterização, deposição de filmes

dielétricos subsequentes.dielétricos subsequentes.

Boa resistência a corrosãoBoa resistência a corrosão Possibilidade de etchingPossibilidade de etching

– Formação de compostos voláteis durante a Formação de compostos voláteis durante a corrosão sêcacorrosão sêca

Boa cobertura de degrauBoa cobertura de degrau– Para assegurar contato elétrico apropriado Para assegurar contato elétrico apropriado

entre os níveis metálicos.entre os níveis metálicos.

•Exemplo de cobertura de Exemplo de cobertura de degrau: WSidegrau: WSi22

Processo A Processo B

• Requisitos de Filmes Requisitos de Filmes Metálicos: resistividade vs. Metálicos: resistividade vs.

espessuraespessura

Impurezas e contornos de grãos adicionam contribuições significativas para o espalhamento de eletrons.

•Alumínio vs. CobreAlumínio vs. Cobre

CobreCobre– resistividade mais baixa que o Alumínio.resistividade mais baixa que o Alumínio.– Problemas de adesão, difusão e dificuldade Problemas de adesão, difusão e dificuldade

para a corrosão sêca para a corrosão sêca dificultou a dificultou a aplicação do cobre nos CIs por muito aplicação do cobre nos CIs por muito tempo.tempo.

AlumínioAlumínio– interconexão de Al dominou aplicações de interconexão de Al dominou aplicações de

metalização desde o início da indústria de metalização desde o início da indústria de semicondutores.semicondutores.

– nos anos 60 e 70, interconexões de Al ou nos anos 60 e 70, interconexões de Al ou liga Al-Cu.liga Al-Cu.

•Alumínio vs. Cobre 2Alumínio vs. Cobre 2

Anos 80Anos 80– redução das dimensões redução das dimensões uso de multi- uso de multi-

camadas de interconexão.camadas de interconexão.– c/aumento da densidade de c/aumento da densidade de

dispositivos, contatos tipo tap largos dispositivos, contatos tipo tap largos tornou-se indesejável devido deixar a tornou-se indesejável devido deixar a topografia da superfície bastante topografia da superfície bastante áspero.áspero.

– dificuldade na litografia e deposição de dificuldade na litografia e deposição de outra camada de filme fino.outra camada de filme fino.

•Alumínio vs. Cobre 3Alumínio vs. Cobre 3

- para aumentar a densidade de para aumentar a densidade de empacotamento, surgiu a necessidade de empacotamento, surgiu a necessidade de contatos e vias verticais. Muito estreito contatos e vias verticais. Muito estreito para preenchimento por liga de Al PVD sem para preenchimento por liga de Al PVD sem buracos. buracos.

- W tem sido usado para preenchimento de W tem sido usado para preenchimento de vias e contatos que serve como plug para vias e contatos que serve como plug para conexão entre diferentes camadas de conexão entre diferentes camadas de metais. Requer camada de adesão e metais. Requer camada de adesão e barreira (Ti/TiN).barreira (Ti/TiN).

•Silício PolicristalinoSilício Policristalino

Portas e interconexão localPortas e interconexão local Substitui Al desde meio de 70Substitui Al desde meio de 70 Estável a alta temperaturaEstável a alta temperatura Permite S/D auto-alinhadoPermite S/D auto-alinhado Porta de Al não permite formar Porta de Al não permite formar

S/D auto-alinhadoS/D auto-alinhado Pode ser altamente dopadoPode ser altamente dopado LPCVDLPCVD

•S/D Auto-AlinhadoS/D Auto-Alinhado

Desalinhamento de Porta

Alinhado Desalinhado A porta era superdimensionada para

assegurar cobertura completa da porta sobre as regiões de fonte e dreno.

•S/D Auto-Alinhado 2S/D Auto-Alinhado 2

S/D auto alinhado com porta de si-poli.

Porta de Al não permite S/D auto-alinhado. Não suporta recozimento pos-ímplantação de 900-1000 ºC.

•SilicetosSilicetos

Resistividade mais baixo que Resistividade mais baixo que o Si-polio Si-poli

TiSiTiSi22, WSi, WSi22 e CoSi e CoSi22 mais mais comumente usado.comumente usado.

•SalicideSalicide

TiSiTiSi22 e CoSi e CoSi22– Sputtering de Ar remove óxido nativoSputtering de Ar remove óxido nativo– Deposição de Ti ou CoDeposição de Ti ou Co– Processo de recozimento para formar Processo de recozimento para formar

o silicetoo siliceto– Ti ou Co não reage com SiOTi ou Co não reage com SiO22. O . O

siliceto é formado onde o silício tem siliceto é formado onde o silício tem contato com Ti ou Cocontato com Ti ou Co

– Remoção de Ti ou Co não reagidoRemoção de Ti ou Co não reagido– Segundo recozimento opcional para Segundo recozimento opcional para

aumentar a condutividadeaumentar a condutividade

Salicide: self-aligned silicide

•Formação de Siliceto de Formação de Siliceto de Titânio Auto-AlinhadoTitânio Auto-Alinhado

Deposição

de Ti

Recozimento para

Silicetação

Remoção de Ti

•Siliceto de TungstênioSiliceto de Tungstênio

Processo CVDProcesso CVD– WFWF66 como precursor de tungstênio como precursor de tungstênio

– SiHSiH44 como precursor de silício. como precursor de silício.

•AlumínioAlumínio Metal mais comumente usadoMetal mais comumente usado Quarto metal de melhor Quarto metal de melhor

condutividadecondutividadePrataPrata 1.6 1.6 -cm-cmCobreCobre 1.7 1.7 -cm-cmOuroOuro 2.2 2.2 -cm-cmAlumínioAlumínio 2.7 2.7 -cm-cm

Foi usado como material de Foi usado como material de porta até meio de 70.porta até meio de 70.

•Liga Alumínio-Silício (Al-Liga Alumínio-Silício (Al-Si)Si)

Al faz contato direto com Si em Al faz contato direto com Si em fonte/dreno (S/D)fonte/dreno (S/D)

Si dissolve no Al e Al difunde no Si.Si dissolve no Al e Al difunde no Si.

•Junction SpikeJunction Spike

Spike de Al perfura a junção dopada

Curto de S/D com o substrato.

•Solução para Junction Solução para Junction SpikeSpike

1% de Si em Al satura o filme1% de Si em Al satura o filme Recozimento térmico a 400 ºC Recozimento térmico a 400 ºC

forma a liga Si-Al na interface forma a liga Si-Al na interface silício-alumínio.silício-alumínio.

Uso de barreira para prevenir que Uso de barreira para prevenir que Al remova Si do siliceto ou do Al remova Si do siliceto ou do substrato.substrato.

Uma barreira típica é Uma barreira típica é 30 nm. 30 nm.

•Exemplo de Junction Exemplo de Junction SpikeSpike

Interpenetração de Al/Si. Al deposição por e-beam. Recozimento em H2 a 450 ºC por 30 minutos e alumínio removido. SEM da região central do contado. (a) contato típico que foi recoberta com Al. Observa-se partículas recristalizadas de Si dispersas aleatóriamente sobre o wafer. Em (b) e © pequenas estruturas e precipitados de Si.

•Eletromigração 1Eletromigração 1

Alumínio é um material Alumínio é um material policristalinopolicristalino

Muitos grãos mono-cristalinosMuitos grãos mono-cristalinos Corrente flui através da linha de AlCorrente flui através da linha de Al Eletrons bombardeiam Eletrons bombardeiam

constantemente os grãosconstantemente os grãos Grãos menores iniciam a se moverGrãos menores iniciam a se mover O efeito é chamado de O efeito é chamado de

eletromigração.eletromigração.

•Processo de Processo de EletromigraçãoEletromigração

Eletromigração pode causar sérios problemas para linhas de alumínio.

•Eletromigração 2Eletromigração 2 Eletromigração divide a linha de Eletromigração divide a linha de

metal em partesmetal em partes A alta densidade de corrente que A alta densidade de corrente que

permanece na linha:permanece na linha:– Agrava o bombardeamento de eletronsAgrava o bombardeamento de eletrons– Causa migrações adicionais de grãos Causa migrações adicionais de grãos

de Alde Al– Por fim pode quebrar a linha metálica.Por fim pode quebrar a linha metálica.

Afeta a confiabilidade do chip de CI.Afeta a confiabilidade do chip de CI.

•Exemplo de Exemplo de EletromigraçãoEletromigração

• SEM de falhas de eletromigração nas linhas de Al. Liga Al-Cu(0.5%) depositado por magnetron sputering (a) e por evaporação (b).

•Eletromigração - Eletromigração - PrevençãoPrevenção

Alguns % de Cu no Al, melhora a Alguns % de Cu no Al, melhora a resistência a eletromigração do Alresistência a eletromigração do Al

Cu atua como aderente dos grãos de Cu atua como aderente dos grãos de Al e previne da migração devida ao Al e previne da migração devida ao bombardeamento de eletronsbombardeamento de eletrons

É usado a liga Al-Si-CuÉ usado a liga Al-Si-Cu Al-Cu(0.5%) é bastante comum.Al-Cu(0.5%) é bastante comum. Uso de camadas shunt (Ti, TiN, TiW).Uso de camadas shunt (Ti, TiN, TiW).

para prover shunting elétrico e para para prover shunting elétrico e para melhorar a estrutura de Al.melhorar a estrutura de Al.

• Hillocks e Voids

• Hillocks e buracos (voids) são formados por causa do estresse e difusão nos filmes de Al.

• Aquecimento é realizado sob Al em compressão causa hillocks. O aquecimento gera no Al um estresse altamente compressivo, devido a tendência do Al de se expandir mais do que o Si. Para aliviar o stress, a porção do Al espremido, forma pequenas colinas (hills) ou hillocks.

• O resfriamento é realizado sob o Al em estado tensivo forma buracos. O Al procura encolher-se mais do que o Si. O hillock formado não é reversível. Si é mais rígido que o Al. O stress é aliviado pelo movimento de vacâncias e aglomeração no Al, formando os buracos.

MateriaMateriall

Thermal Thermal Expansion Expansion

Coefficient (Coefficient (CC-1-1 ) )

Elastic Elastic Modulus, Y/(1-Modulus, Y/(1-

) (MPa)) (MPa)

HardnesHardnesss

(kg-mm(kg-mm--

22))

Melting Melting Point Point ((C)C)

Al (111)Al (111)

TiTi

TiAlTiAl33Si (100)Si (100)

Si (111)Si (111)

SiOSiO2 2

23.1 x 1023.1 x 10-6-6

8.41 x 108.41 x 10-6-6

12.3 x 1012.3 x 10-6-6

2.6 x 102.6 x 10-6-6

2.6 x 102.6 x 10-6-6

0.55 x 100.55 x 10-6-6

1.143 x 101.143 x 1055

1.699 x 101.699 x 1055

--

1.805 x 101.805 x 1055

2.290 x 102.290 x 1055

0.83 x 100.83 x 1055

19-2219-22

81-14381-143

660-750660-750

--

--

--

660660

16601660

13401340

14171417

14171417

17001700

Propriedades Mecânicas de Materiais de Interconexão

• Formação de hillocks

• A formação de hillocks pode causar:

• Curto entre níveis de interconexão;

• Topografia da superfície rugosa. Dificulta litografia e etching.

• Adição de alguns at% de Cu estabiliza contornos de grãos e minimiza a formação de hillocks.

• A eletromigração também pode causar hillocks e voids na interconexão de alumínio.• Pode causar hillocks e voids e levar a um curto ou abrir circuitos.

• Eletromigração vs. Hillocks e Voids

• Os eletrons podem transferir quantidade suficiente de momentum para o Al e causar a sua difusão.

• A difusão é mais rápida nos contornos de grãos, causando o acúmulo de Al em algumas regiões, resultando em hillocks, e depleção em outras regiões, levando a formação de buracos. Hillock e

voids formados por eletromigração.

• Eletromigração vs. Hillocks e Voids 2

• Como a maioria dos átomos de Al e vacâncias difunde pelos contornos de grãos, a eletromigração é fortemente dependente da estrutura do grão, incluindo o tamanho e a orientação cristalográfica, além das camadas de cima e de baixo do Al, e da história de processamento da interconexão.

• Solução :

• Adicionar Cu (0.5-4 wt%) pode inibir a eletromigração. Acredita-se que o Cu inibe a difusão pelos contornos de grãos.

• Contudo Cu em excesso pode causar problemas com etching e corrosão da interconexão. Máximo 4 wt%.

• Razão pela qual o Al é normalmente depositado com 1-2 wt% de Si e 0.5-4 wt% de Cu.

• A adição desses elementos aumenta a resistividade de folha da interconexão de aproximadamente 35%.

•Eletromigração de Eletromigração de ContatoContato

(a)Cobertura de degrau pobre do Al pode causar alta densidade de corrente e aquecimento Joule.

(b)contato plug Al/W causa buraco no canto da interface Al/plug.

(c)vários caminhos de corrente oferecem diferentes resistências e a corrente tende a tomar o caminho menos resistivo, isto é, canto interno. As corrente concentram no canto interno do plug e linha de Al adjacente.

(d) com a camada de TiN, a concentração de corrente no canto interno pode ser reduzido, devido a alta resistência do TiN auxiliar na distribuição da corrente para maior área da linha de Al.

•Deposição da Liga de Deposição da Liga de AlAl

PVDPVD– SputteringSputtering– EvaporaçãoEvaporação

•térmicotérmico•e-beame-beam

CVDCVD– Hidreto dimetilalumínio [DMAH, Hidreto dimetilalumínio [DMAH,

Al(CHAl(CH33))22H]H]– Processo térmicoProcesso térmico

•PVD vs. CVD 1PVD vs. CVD 1 CVD: reação química sobre a CVD: reação química sobre a

superfíciesuperfície PVD: não há reação química sobre a PVD: não há reação química sobre a

superfície.superfície.

CVD: melhor cobertura de degrau CVD: melhor cobertura de degrau (50% a (50% a 100%) e capacidade de 100%) e capacidade de preenchimento de gaps e viaspreenchimento de gaps e vias

PVD: cobertura de degrau pobre (PVD: cobertura de degrau pobre ( 15%) e capacidade de preenchimento 15%) e capacidade de preenchimento de gaps e vias.de gaps e vias.

•PVD vs. CVD 2PVD vs. CVD 2

PVD: melhor qualidade, filme PVD: melhor qualidade, filme depositado mais puro, depositado mais puro, condutividade mais alta, fácil para condutividade mais alta, fácil para depositar ligas.depositar ligas.

CVD: sempre contém impurezas CVD: sempre contém impurezas no filme, condutividade mais no filme, condutividade mais baixa, difícil para depositar ligas.baixa, difícil para depositar ligas.

•TitânioTitânio AplicaçõesAplicações

Formação de silicetosFormação de silicetos Camadas de adesão, contatos e vias Camadas de adesão, contatos e vias

(precisa de barreira TiN).(precisa de barreira TiN). Boa adesão a outros materiais, habilidade Boa adesão a outros materiais, habilidade

para redução de óxidos nativos e boa para redução de óxidos nativos e boa propriedade elétrica de contato. propriedade elétrica de contato.

Deposição por PVD. Magnetron sputering Deposição por PVD. Magnetron sputering mais usual. Ou por sputering colimado ou mais usual. Ou por sputering colimado ou ionizado para boa cobertura de contato ionizado para boa cobertura de contato ou fundos de vias.ou fundos de vias.

Nitretação de titânio.Nitretação de titânio.

•Aplicações do TitânioAplicações do Titânio

•Aplicações do Nitreto de Aplicações do Nitreto de TitânioTitânio Camada de barreiraCamada de barreira

– Previne difusão de tungstênioPrevine difusão de tungstênio Camada de adesãoCamada de adesão

– Auxilia na adesão do tungstênio sobre a Auxilia na adesão do tungstênio sobre a superfície do óxido de silíciosuperfície do óxido de silício

Cobertura anti-reflexão (ARC)Cobertura anti-reflexão (ARC)– Reduz reflexão e melhora resolução da Reduz reflexão e melhora resolução da

fotoligrafia no processo com metaisfotoligrafia no processo com metais– Previne hillock e controla eletromigraçãoPrevine hillock e controla eletromigração

Interconexão local: dimensões Interconexão local: dimensões curtas.curtas.

Deposição por PVD e CVD.Deposição por PVD e CVD.

•Deposição do TiNDeposição do TiN

Deposição sobre Ti que possui Deposição sobre Ti que possui melhor propriedade de contato e de melhor propriedade de contato e de adesão.adesão.

Deposição por PVD sputtering Deposição por PVD sputtering usando gás reativo (Nusando gás reativo (N22).).

• Nitreto de Titânio PVDNitreto de Titânio PVD

Camada de barreira, adesão e ARCCamada de barreira, adesão e ARC Sputtering reativo de alvo de Ti Sputtering reativo de alvo de Ti

com Ar e Ncom Ar e N22

– Moléculas de NMoléculas de N22 dissocia no plasma dissocia no plasma– Radicais livres de nitrogênio (N)Radicais livres de nitrogênio (N)– N reage com Ti e forma camada de N reage com Ti e forma camada de

TiN sobre a superfície de TiTiN sobre a superfície de Ti– Ions de Ar sputter TiN e deposita Ions de Ar sputter TiN e deposita

sobre a superfície do wafer.sobre a superfície do wafer.

•Nitreto de Titânio CVDNitreto de Titânio CVD

Camada de barreira e adesãoCamada de barreira e adesão Melhor cobertura de degrau do que Melhor cobertura de degrau do que

PVDPVD Processo organo-metálico (MOCVD)Processo organo-metálico (MOCVD)

– 350 ºC350 ºC– Tetrakis-dimethyamino Titanium Tetrakis-dimethyamino Titanium

(TDMAT), Ti[N(CH(TDMAT), Ti[N(CH33))22]]44 – Tetrakis-diethyamino Titanium Tetrakis-diethyamino Titanium

(TDEAT).(TDEAT).– Aplicação em vias.Aplicação em vias.

•Nitretação de TitânioNitretação de Titânio

Titânio PVDTitânio PVD Nitretação da superfície de titânio Nitretação da superfície de titânio

com Nitrogênio ou Amôniacom Nitrogênio ou Amônia Processo térmico rápido (RTP) a T > Processo térmico rápido (RTP) a T >

600 ºC.600 ºC. Frequentemente feito juntamente Frequentemente feito juntamente

com a formação de siliceto. com a formação de siliceto. Forma TiSiForma TiSi22 na camada mais na camada mais

inferior, Ti na camada do meio e o inferior, Ti na camada do meio e o TiN no topo de Ti.TiN no topo de Ti.

•Nitretação de Titânio 2Nitretação de Titânio 2

NH3 + Ti TiN + 3/2 H2

•Ligas de Ti-WLigas de Ti-W Material de barreira para contatos e Material de barreira para contatos e

camadas ARC em interconexões.camadas ARC em interconexões. TiN é mais usado atualmente. Melhor TiN é mais usado atualmente. Melhor

qualidade do filme e propriedades de qualidade do filme e propriedades de barreira.barreira.

Deposição por PVD, magnetron Deposição por PVD, magnetron sputtering a partir de alvo 10% wt Ti – sputtering a partir de alvo 10% wt Ti – 90% wt W em ambiente de Ar/N90% wt W em ambiente de Ar/N22..

Resistividade, estresse, composição e Resistividade, estresse, composição e propriedades de barreira dependem propriedades de barreira dependem das condições de deposição (pressão, das condições de deposição (pressão, temperatura e taxa Ar/Ntemperatura e taxa Ar/N22).).

•TungstênioTungstênio Plug de metal em contato e viasPlug de metal em contato e vias Aberturas para contato tornam Aberturas para contato tornam

menores e estreitosmenores e estreitos Liga de Al PVD: cobertura de degrau Liga de Al PVD: cobertura de degrau

pobre e com buracospobre e com buracos W CVD: excelente cobertura de W CVD: excelente cobertura de

degrau e prenchimento de viasdegrau e prenchimento de vias Resistividade alta: 8.0 a 12 Resistividade alta: 8.0 a 12 -cm -cm

comparada a liga de Al PVD (2.9 a 3.3 comparada a liga de Al PVD (2.9 a 3.3 -cm)-cm)

Usado somente para plugs e Usado somente para plugs e interconexão local.interconexão local.

•Evolução dos Processos de Evolução dos Processos de ContatosContatos

Abertura de contato largo em tap, preenchimento metal PVD.

Abertura de contato estreito, buraco com preenchimento metal PVD.

Abertura de contato estreito, W CVD para plug de tungstênio.

•Tungstênio CVDTungstênio CVD

WFWF66 como precursor de tungstênio como precursor de tungstênio

Reage com SiHReage com SiH44 para formar para formar camada de nucleaçãocamada de nucleação

Reage com HReage com H22 para deposição bulk para deposição bulk de tungstêniode tungstênio

Precisa de camada de TiN para Precisa de camada de TiN para adesão sobre óxido de silício.adesão sobre óxido de silício.

•Plug de W e Camada de Plug de W e Camada de Barreira /Adesão de TiN/TiBarreira /Adesão de TiN/Ti

•CobreCobre

Baixa resistividade (1.7 Baixa resistividade (1.7 -cm)-cm)– baixo consumo de potência e velocidade baixo consumo de potência e velocidade

mais alta do CImais alta do CI

Alta resistência a eletromigraçãoAlta resistência a eletromigração– melhor confiabilidademelhor confiabilidade

Aderência pobre com óxido de silícioAderência pobre com óxido de silício Alta difusão Alta difusão contaminação de metal contaminação de metal

pesadopesado Corrosão a sêco bastante difícil Corrosão a sêco bastante difícil

– Cobre-halogênio apresenta baixa Cobre-halogênio apresenta baixa volatilidade. volatilidade.

•Deposição de CobreDeposição de Cobre

Camada semente (seed layer) de Camada semente (seed layer) de PVDPVD

Camada bulk, ECP (electrochemical Camada bulk, ECP (electrochemical plating) ou CVDplating) ou CVD

Recozimento térmico após Recozimento térmico após deposição bulk de cobre:deposição bulk de cobre:– aumenta o tamanho de grãosaumenta o tamanho de grãos– melhora a condutividade.melhora a condutividade.

•TântaloTântalo

Camada de barreiraCamada de barreira Prevenir difusão de cobrePrevenir difusão de cobre Deposição por sputtering.Deposição por sputtering.

•CobaltoCobalto

Usado principalmente para Usado principalmente para siliceto de cobalto (CoSisiliceto de cobalto (CoSi22))

Normalmente depositado Normalmente depositado por sputtering.por sputtering.

•Siliceto de CobaltoSiliceto de Cobalto

Tamanho de grãos do siliceto de Tamanho de grãos do siliceto de titânio (TiSititânio (TiSi22): ): 0.2 0.2 mm

Não pode ser usado para porta de Não pode ser usado para porta de 0.180.18mm

CoSiCoSi22 substitui o TiSi substitui o TiSi22 em em tecnologias futuras tecnologias futuras

Resistividade: 13 Resistividade: 13 -cm-cm Processo salicide.Processo salicide.

•Siliceto de Cobalto - Siliceto de Cobalto - ProcessoProcesso

Limpeza pré-deposição por Limpeza pré-deposição por sputtering de Arsputtering de Ar

Deposição de Co por sputteringDeposição de Co por sputtering Primeira etapa de recozimento Primeira etapa de recozimento

por RTP a 600 ºCpor RTP a 600 ºC– Co + Si Co + Si CoSi CoSi

Remoção do Co não reagidoRemoção do Co não reagido Segunda etapa de RTP a 700 ºCSegunda etapa de RTP a 700 ºC

– Co + Si Co + Si CoSi CoSi22

•ResumoResumo Aplicação principal: interconexãoAplicação principal: interconexão CVD (W, Ti e TiN) e PVD (Al-Cu, Ti, TiN)CVD (W, Ti e TiN) e PVD (Al-Cu, Ti, TiN) Liga Al-Cu é ainda dominanteLiga Al-Cu é ainda dominante Precisa UHV para PVD de Al-CuPrecisa UHV para PVD de Al-Cu W usado como plugW usado como plug TiN: camada de barreira, adesão e ARCTiN: camada de barreira, adesão e ARC Futuro: Cu e Ta/TaN.Futuro: Cu e Ta/TaN.

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Referências :