CMOS制作步骤（九）：Via-1, Plug-1及Metal-1互连的形成

层间介质（ILD）充当了各层金属间以及第一层金属与硅之间的介质材料。层间介质上有许多小的通孔，这些层间介质上的细小开口为相邻的金属层之间提供了电学通道。通孔中有导电金属（通常是钨，称为钨塞）填充，钨塞放置在适当的位置，以形成金属层间的电学通路（见图1，图2）。第一层层间介质是下面将要介绍的一系列互连工艺的第一步。

• Via-1形成的主要步骤

  

1. 第一层ILD氧化物        在薄膜区利用CVD设备在硅片表面淀积一层氧化物。这层氧化物（第一层IDL）将充当介质材料，通孔就制作在这一层介质上
2. 氧化物磨抛        用CMP的方法磨抛第一层ILD氧化物，清洗硅片除去抛光工艺中引入的颗粒
3. 第十层掩膜，第一层ILD刻蚀        硅片先在光刻区刻印然后在刻蚀区刻蚀。直径不到0.25 um的小孔刻蚀在第一层ILD氧化物上。这一步要进行严格的CD、OL以及缺陷检测

• Plug-1形成的主要步骤

  

1. 金属淀积Ti阻挡层（PVD）        在薄膜区利用PVD设备在整个硅片表面淀积一薄层Ti。Ti衬垫于能孔的底部及侧壁上。Ti充当了将钨限制在通孔当中的粘合剂
2. 淀积氮化钛（CVD)       在Ti的上表面淀积一薄层氮化钛。在下一步沉积中，氮化钛充当了钨的扩散阻挡层
3. 淀积钨（CVD）       用另一台CVD设备在硅片上淀积钨。钨填满小的开口形成plug
4. 磨抛钨        磨抛被钨涂覆的硅片直到第一层ILD的上表面

• 第一层金属互连的形成

  

1. 金属钛阻挡层淀积（PVD）        与其它金属工艺一样，钛是淀积于整个硅片上的第一层金属。它提供了Plug和下一层Metal之间的良好键合。同样它与ILD材料的结合也非常紧密，提高了金属叠加结构的稳定性
2. 淀积铝铜合金（PVD）        在薄膜区利用PVD设备将铝铜合金溅射在有钛覆盖的硅片上。铝中加入1%的铜提高了铝的稳定性
3. 淀积氮化钛（PVD）        在铝铜合金层上淀积一薄层氮化钛充当下一次光刻中的抗反射层
4. 第十一层掩膜，金属刻蚀        先用光刻胶刻印硅片，然后用等离子体刻蚀机刻蚀sandwich结构

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