金属一直有点乱。即使在过去的日子,当我们把金属线在崎岖的地形导致各层沉积和蚀刻步骤,步骤覆盖是一个问题,当金属不符合那些起伏。
当然,随着dual-damascene的发展过程与化学-机械抛光(CMP),我们已经取消了所有的地形,和金属一直一帆风顺。或多或少。(我知道,告诉收益率家伙…)
但那些日子即将结束节点的日益紧迫的维度低于28 nm。空洞开始再次抬起了头,应用材料(还)描述它。事实上,通过时,空洞已经取得了更宽容的问题通过使用冗余通过理论上——两个在一个可能做的。改善的机会,至少有一两个通过会好的,干净的金属层之间的连接。
你通过无效
问题是,收紧布局意味着没有足够的空间通过加倍。所以单通过更可靠。这就像小通过更难得到一个不错的,干净的金属填满。进一步理解还计划做什么,让我们先从一个快速提醒我们,今天通过了。
就好了,如果我们可以拍摄一些铜(铜),称之为好,但铜倾向玩忽职守,不应该出现。所以一个障碍是需要通过保持它。这种障碍通常是氮化钽(TaN)。问题是,铜不粘好晒,所以如果你想填满通过铜屏障后,你不会得到良好的附着力。
所以下一步是“衬”——这将遵循阻挡层和铜。这通常是钽(Ta)。这是钽的经由过程中出现短尺寸缩小。
我做了一个思想实验以及绘画,这是很容易想象为什么这是艰难的。下面的图1的顶部,你可以看到,当试图与钽线的两边和底部,只有紧密排列的原子范围有限的“攻击”能够得到通过的深处。但他们需要附着在两侧和底部,和双方尤其困难,因为陡峭的角度。棕褐色的事实已经沉积使开幕式更窄的比。
在我说明的例子中,我很难通过包含blob的金属得到附加到一边,然后块下面的一点——无效的底部可以达到只有通过一个狭窄的范围的角度,和顶部不可能达到。
图1所示。想象通过填补空洞会如何影响。
当然,这不是这个简单。一个特性,润湿,帮助,让金属分散的土地。左边的这团可能会变平,覆盖更多。,即使它没有,上面空白的一部分,不能直接到达,可以由下面的金属着陆,然后蔓延到覆盖整个空白。如果润湿是足够好的。
很明显,我的想象产生的右边空白后,铜是高度投机。但是希望可以很好地说明这一问题。
与更大的通过我们历史上有障碍和衬层可以更厚,厚层不太可能有空洞周围mooshing仅仅是因为有更多的材料。但较小的通过意味着薄钽薄膜,复合覆盖问题。
你的金属
司马义跳转到之前的具体解决方案,让我们来谈谈另一个金属空洞:金属线。有两个问题。一是增加沟边缘粗糙度,使良好的屏障和衬垫覆盖更加困难。就像通过在图1中,虽然我在这个数字还没有包括粗糙度。
但是第二个来源:金属线,不要让好,固体与上面的介质。高电流密度在薄金属线增加电迁移的风险,和铜不粘层上面可以移动,形成空洞的地方,抛弃了。这两个金属线的挑战是如图2所示。
图2。边缘粗糙度和介质粘附是挑战。(图片由应用材料)
处理粘附问题的方法之一是种子和另一个金属铜,锰和铝,在沉积。封顶介质时,这些原子倾向于向上迁移和绑定接口。他们显然也可以帮助填补空洞钽。挑战在于,一些合金原子留在铜——他们不迁移到边缘,这降低了电导率。
好的,所以,鉴于所有这些问题,应用材料提出一个解决方案,一个词可以概括:钴(Co)。有两个原因为什么他们认为这是一个好主意。首先,它湿胎更好;第二,最好遵循电介质。
换句话说,锡障碍沉积后,你通过与钴钽。由于更好的润湿特性,它可以更容易传播和提供更好的覆盖。这个地址的完整性通过和侧壁和底部金属战壕。
但他们也建议使用它作为一个CMP后金属线帽。这需要进一步检查。当战壕和通过充满了金属,铜是慷慨了一切,以确保良好的填充。离开,一切都会做空在整个模具由于铜层上的一切。铜CMP研磨,直到多余的消失,直到你研磨介质,只留下铜在战壕里。
到目前为止还好。但是现在,在这一步中,还提出铺设一层薄薄的钴帽。如果它是像铜,然后你会有这个完整的钴金属层在整个死,就像你以前铜CMP。事情是这样的,你现在不能使用CMP -你已经地面的铜冲洗介质,所以如果你地面钴到相同的水平,你会消除所有的钴。
另一种选择是使用掩蔽一步摆脱多余的钴—也就是说,确保它只遵循的金属线帽,至关重要的是,它从不桥梁两个金属线之间的介质。但这是另一个掩蔽步骤昂贵-和金属覆盖将确保关键蒙面保持完全的铜、钴离开没有铜的角落发现了,也没有多余的限速的钴介质由于轻微mis-registration钴面具和战壕之间的面具。
这里还声称有一个锦囊妙计——的细节我不知道。他们有选择性地沉积钴的方法。换句话说,有一些方法可以让整个晶圆表面钴在沉积-可能涉及到他们如何准备钴化合物或如何完成模具表面或两者——这意味着铜钴只能坚持。重要的是,它不会坚持介质。不需要面具/腐蚀。
这意味着,没有额外的屏蔽一步,,根据定义,完美的与底层铜和钴的对齐,据推测,一个完美的帽子。结合侧壁和底部屏障层,铜现在完全包围钴、触摸硅和海沟介质也不覆盖介质。
顺便说下,IBM所做的一些实验与钌(俄文)和钴。据报道,俄罗斯有更好的润湿,但波兰并不好——尤其是铜。所以钴点头。
进一步发展了宣布这种新的心血管疾病的功能,允许钴沉积在一个新的室连接到相同的模块,用于助教和谭当灌装通过沉积。CMP后选择性沉积是一个单独的步骤。这两个口供(每个金属层)是唯一的修改流程,减轻添加钴的额外成本的过程。
金属变化是一件大事;他们不经常发生。我们得看看这成为公认的解决方案在这些节点或者其他人提出不同的解决这些问题。如果你知道选择,一定要下面的评论。
更多信息:
IBM篇描述详细的实验(后付费)
你认为钴是正确的解决方案的通过,得到金属坚持绝缘帽吗?