Methode waarbij sleuven in een isolatielaag worden geëtst, met metaal worden gevuld en overtollig metaal met CMP wordt verwijderd om bedrading te vormen. Wordt gebruikt voor Cu-bedrading.
Japanse benaming: ダマシン法
“Damascene-proces” komt voor in 4 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Interconnectprocessen.
Vakgebied: Interconnectprocessen
Aluminium interconnects werden subtractief gepatroneerd: een metaallaag deponeren en die vervolgens door een resistmasker droog etsen. Koper vormt bij praktische etstemperaturen geen vluchtige halogeniden en kan daarom niet op dezelfde manier met plasma worden geëtst. Het damascene-proces draait de volgorde om. Eerst wordt het patroon in de isolatielaag geëtst, koper vult de openingen en chemisch-mechanisch polijsten (CMP) verwijdert het overschot, zodat er alleen metaal achterblijft waar de sleuven waren. De naam komt van het inlegambacht dat met Damascus wordt geassocieerd, waarbij goud of zilver in groeven in metaal werd ingelegd.
Een typische koper-damascenevolgorde is: het interlaagdiëlektricum deponeren, vaak een low-k-laag; sleuven patroneren en etsen, en bij dual damascene ook via's; een barrière zoals Ta/TaN sputteren om diffusie van koper in het diëlektricum te voorkomen, gevolgd door een koperen seedlaag van enkele tot tientallen nm dik; koper galvaniseren om de structuren te vullen; annealen om de koperkorrels te laten groeien; en daarna het overtollige koper (overburden) en de barrière wegpolijsten met CMP. Bovenop wordt een diëlektrische cap gedeponeerd om het koper af te sluiten voordat het volgende niveau wordt opgebouwd.
Bij single damascene worden via's en lijnen in afzonderlijke cycli gevormd, elk met een eigen vulling en CMP. Dual damascene etst zowel de viagaten als de lijnsleuven in het diëlektricum en vult ze in één galvanisatie- en één CMP-stap, wat processtappen bespaart en een grensvlak tussen via en lijn wegneemt. Bottom-up-vulling tijdens het galvaniseren is voor beide essentieel: het galvanisatiebad bevat een suppressor, een accelerator en een leveler, die koper sneller op de bodem van de structuur laten groeien zodat er geen voids of naden achterblijven.
CMP verwijdert koper en diëlektricum met snelheden die afhangen van de patroondichtheid, zodat brede lijnen dishing kunnen vertonen en dichte arrays kunnen eroderen, waardoor de bedrading dunner wordt. Layoutregels schrijven een minimale en maximale metaaldichtheid voor, en dummy-fillvormen worden toegevoegd om die gelijk te trekken. Naarmate de lijnbreedte kleiner wordt, neemt de slecht geleidende barrière een groter deel van de doorsnede in, en elektronenverstrooiing aan oppervlakken en korrelgrenzen verhoogt de soortelijke weerstand van koper, zodat smalle lijnen onevenredig veel resistiever worden. Ook de betrouwbaarheid tegen elektromigratie hangt sterk af van de kwaliteit van het grensvlak met de cap.
Antwoord: B. Sleuven worden in een isolatiefilm gevormd, gevuld met Cu en het overtollige Cu wordt met CMP verwijderd
Bij het damascene-proces worden eerst sleuven in de vorm van de bedrading in een isolatiefilm gemaakt, daarna worden een barrièrelaag en een Cu-seedlaag door sputteren aangebracht en wordt Cu door elektrolytisch plateren ingevuld. Ten slotte verwijdert CMP het overtollige Cu en de barrière aan het oppervlak, zodat de bedrading alleen in de sleuven overblijft. De naam komt van het oude Damascener inlegwerk, waarbij goud of zilver in uitgesneden sleuven in metaal wordt gezet. De methode waarbij sleuf en via in één keer worden gevuld, heet dual damascene.
Koper vormt bij praktische temperaturen geen vluchtige etsproducten en kan daarom niet zoals aluminium met plasma-etsen worden gepatroneerd. Door het diëlektricum te etsen, met koper te vullen en het overschot weg te polijsten, hoeft koper helemaal niet te worden geëtst.
Single damascene vormt via's en lijnen in afzonderlijke vul- en CMP-cycli, terwijl dual damascene beide in het diëlektricum etst en ze in één galvanisatie- en CMP-stap met koper vult.
Een dunne barrière zoals Ta/TaN voorkomt dat koper in het diëlektricum en het silicium diffundeert, waar het lekstroom en uitval van devices zou veroorzaken, en verbetert bovendien de hechting.
Bij het damascene-proces worden eerst sleuven in de vorm van de bedrading in een isolatiefilm gemaakt, daarna worden een barrièrelaag en een Cu-seedlaag door sputteren aangebracht en wordt Cu door elektrolytisch plateren ingevuld.
Welke omschrijving van het damascene-proces, dat algemeen w…Cu vormt echter moeilijk vluchtige verbindingen, waardoor droog etsen lastig is, en diffundeert gemakkelijk in isolatiefilms; daarom wordt het met het damascene-proces gevormd en omgeven door barrièrelagen van onder meer Ta en TaN.
Wat is de belangrijkste reden waarom het bedradingsmateriaa…Bij het dual damascene-proces worden de bedradingssleuf en het via in één keer met Cu gevuld.
Welke omschrijving van een via in meerlaagse bedrading is j…Bij het dual damascene-proces worden in de isolatiefilm zowel viagaten als bedradingssleuven met lithografie en etsen gevormd, daarna in één keer gevuld met een barrièrelaag, seedlaag en Cu-plateren en met één CMP-stap afgewerkt.
Hoe heet de methode waarbij bedradingssleuven en vias gelij…Via Seedlaag CMP Sputteren Elektrolytisch plateren (ECP) Elektromigratie Droog etsen Meerlaagse bedrading Contact Opbrengst (yield)