반도체공정 (Metallization)

소개글

반도체공정 레포트입니다.
대학원 생활동안 1년간 준비해온 반도체공정에 관한 총정리입니다.
이 레포트는 총 6 시리즈로 준비되어 있으니, 필요한 부분을 골라서
레포트를 쓸때나 전공공부하실때 유용하게 사용하시기 바랍니다.

목차

< Metal silicide의 형성과 특성 >

1. Silicide Material에 요구되는 property
2. Metal Silicide의 형성 방법
3. Resistivity
4. Metal Silicide에서의 Stress
5. Oxidation of Silicides
6. Sputtered Barrier Materials between Al and Si or Silicide
7. Self-Aligned Silicide (Salicide) technology

< Metallization >

1. Multilevel metallization 기술
(1) Multilevel metal schemes
(2) Local interconnect (LI) process
(3) Via-1 and plug-1 formation
(4) Metal-1 interconnect formation
(5) Copper Damascene Structure

2. 응용될 금속의 조건과 Al 박막의 성격
(1) 금속화 공정에 응용될 금속의 조건
(2) Al 박막의 성격

3. Metallization 에 있어서의 문제점
(1) Junction Spiking
(2) Electromigration
(3) Step coverage
(4) 예리한 모서리
(5) 접착 (Adhesion)
(6) Metallization Troubleshooting

4. Barrier Metals

본문내용

반도체 chip의 집적도가 증가함에 따라 dense, high performance device 제작을 위해 낮은 저항률의 interconnection path가 필수적이다.
◎ Metal-si의 경우 500℃ 이하에서의 subsequent process가 요구.
◎ Device의 electrical property를 degrade (reverse bias leakage current의 증가)
◎ Annealing 과정에서 si는 high diffusivity (~), high solubility (~0.5
w.t%) 로 인해 Al-Si contact부분에 전류가 흐를 때 si가 Al 내부로 녹아들어가 void에 Al이 채워져 spiking 현상 발생. 이는 shallow junction device에서 large leakage current를 발생시키고 심하면 short circuit까지 유발
◎ 일반적으로 metal-si에서 나타나는 단점들은 metal-silicide에 의해 cover되며 다른 우수한 property 도 많이 가지고 있다.

1. Silicide Material에 요구되는 property

◎ 낮은 전기적 저항률
◎ 형성의 용이함
◎ Line pattern transfer의 용이함
◎ 제어된 oxidation property와 oxidizing 반응물 안에서의 stability
◎ 고온에서의 stability
◎ Smooth surface feature
◎ Aluminum metallization까지의 안정된 contact 형성
◎ 뛰어난 adhesion 과 낮은 stress
◎ 낮은 ohmic 과 contact resistance

2. Metal Silicide의 형성 방법

기본적으로 3가지 technique에 의해 형성된다. 각각은 silicide 형성 후 thermal step이
수반되는 deposition이 포함된다.
◎ Silicon 위에 pure metal의 deposition
◎ 두개의 source로부터 refractory metal과 silicon의 동시적인 evaporation
(co-evaporation)
◎ Composit target에서 또는 co-sputtering 또는 layering에 의한 silicide의 sputter-depositing

참고 자료

(1) Introduction to microelectronic fabrication, Jaeger, Prentice Hall
(2) Silicon Processing for the VLSI Era 2nd edition, S. Wolf, Lattice Press