頂層金屬 AI工藝是指形成頂層金屬 AI 互連線。因?yàn)?Cu很容易在空氣中氧化，形成疏松的氧化銅，而且不會(huì)形成保護(hù)層防止銅進(jìn)一步氧化，另外，Cu 是軟金屬，不能作綁定的金屬，所以必須利用AL 金屬作為頂層金屬。頂層金屬 AI 工藝還包括TMV 工藝，TMV 工藝是指形成第三層金屬和頂層金屬 AI的通孔連接互連線。

1）TMV光刻處理。通過微影技術(shù)將 TMV 掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到晶圓上，形成 TMV 光刻膠圖案，非TMV 區(qū)域上保留光刻膠。M3作為TMV 光刻曝光對(duì)準(zhǔn)。圖4-285所示為電路的版圖，工藝的剖面圖是沿 AA'方向，圖4-286 所示TMV光刻的剖面圖。圖4-287所示為TMV顯影的剖面圖。

2）量測(cè) TMV光刻的關(guān)鍵尺寸。

3）量測(cè)TMV的套刻，收集曝光之后的TMV 光刻與M3的套刻數(shù)據(jù)。

4）檢查顯影后曝光的圖形。

5）TMV 干法刻蝕。干法刻蝕利用 CF4和CHF3等混合氣體產(chǎn)生等離子電漿刻蝕 USG和SiON層，SiCN作為停止層。圖4-288所示為TMV 刻蝕的剖面圖。

6）去除ESL SiCN層。利用濕法刻蝕去除SiCN層。

7）去除光刻膠。通過干法刻蝕和濕法刻蝕去除光刻膠。圖4-289所示為去除光刻膠的剖面圖。

8）Ar 刻蝕。PVD 前用Ar 離子濺射清潔表面。

9）淀積Ti/TiN 層。利用PVD 的方式淀積300A的Ti和500A的TiN。通入氣體Ar轟擊Ti 靶材，淀積Ti薄膜。通入氣體Ar 和N2轟擊Ti靶材，淀積TiN 薄膜。Ti作為粘接層，TiN是AI 的輔助層，TiN也作為夾層防止 AI 與二氧化硅相互擴(kuò)散，TiN也可以改善 AI的電遷移，TiN 中的Ti會(huì)與Al反應(yīng)生成 TiAl3，TiAl3是非常穩(wěn)定的物質(zhì)，它可以有效地抵御電遷移現(xiàn)象。

10）淀積 AICu金屬層。使用的原料為鋁合金靶材，其成分為0.5%的Cu，1%的Si及98.5%的Al通過 PVD的方式利用 Ar 離子轟擊錯(cuò)靶材淀積AICu 金屬層，厚度為8500A 作為頂層金屬互連線。頂層金屬需要作為電源走線，需要比較厚的金屬從而得到較低的電阻，另外它也需要很大的線寬最終應(yīng)允許通過很大的電流。

11）淀積 TiN層。通過 PVD的方式利用Ar 離子轟擊Ti靶材，Ti與N2反應(yīng)生成TiN，淀積350A的TiN。TiN 隔離層可以防止 AI 和氧化硅之間相互擴(kuò)散，TiN 除具有防止電遷移的作用外，還作為PAD窗口蝕刻的停止層和 TM光刻的抗反射層。圖4-290所示為淀積金屬層Ti/TiN/AICu/TiN 的剖面圖。

12）TM 頂層金屬光刻處理。通過微影技術(shù)將 TM 掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到晶圓上，形成TM 光刻膠圖案，TM 區(qū)域上保留光刻膠。TMV作為TM光刻曝光對(duì)準(zhǔn)。圖4-291所示為電路的版圖，工藝的剖面圖是沿 AA'方向，圖4-292 所示，是 TM光刻的剖面圖，圖4-293所示為TM顯影的剖面圖。

13） 量測(cè)TM光刻的關(guān)鍵尺寸。

14） 量測(cè)TM的套刻，收集曝光之后的TM 光刻與TMV的套刻數(shù)據(jù)。

15） 檢查顯影后曝光的圖形。

16） TM干法刻蝕。利用干法刻蝕去除沒有被光刻膠覆蓋的金屬，保留有光刻膠區(qū)域的金屬形成金屬互連線。刻蝕的氣體是Cl2。刻蝕最終停在氧化物上，終點(diǎn)偵查器會(huì)偵查到刻蝕氧化物的副產(chǎn)物。圖4-294所示為TM 刻蝕的剖面圖。

17）去除光刻膠。干法刻蝕利用氧氣形成等離子漿分解大部分光刻膠，再通過濕法刻蝕利用有機(jī)溶劑去除金屬刻蝕殘留的氯離子，因?yàn)槁入x子會(huì)與空氣接觸形成HCI 腐蝕金屬。如圖4-295所示，是去除光刻膠的剖面圖。

18）量測(cè)TM 刻蝕關(guān)鍵尺寸。

19）淀積SiO2。通過PECVD 淀積一層厚度約為1000A的SiO2。淀積的方式是利用TEOS在400°C發(fā)生分解反應(yīng)形成二氧化硅淀積層。SiO2可以保護(hù)金屬，防止后續(xù)的 HDP CVD 工藝損傷金屬互連線。圖4-296所示為淀積SiO2的剖面圖。