Estrutura SALICIDE e Metalização Multinível

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FATEC-SP Faculdade de Tecnologia de São Paulo 
PFCE - Katsuhiro 
Estruturas de contato para dispositivos MOS-ULSI 
(Ultra Large Scale Integration) 
 
Estrutura SALICIDE (Self-Aligned Silicide) 
(siliceto auto-alinhado) 
 
 Nesta técnica é realizada a formação do siliceto de 
titânio nas regiões dos contatos e sobre a porta de Si-poli de 
forma auto-alinhada. 
 
a) obtenção da porta de Si-poli e definição de fonte e dreno. 
Si-p
LOCOS
Si-poli
n+
óxido de porta
n+
 
b) formação do espaçador de óxido. 
Si-p
LOCOS
Si-poli
n+
óxido espaçador
n+
 
c) deposição de titânio (sputtering) e primeiro recozimento 
térmico a baixa temperatura (600 ºC) para evitar crescimento 
lateral de siliceto sobre o óxido espaçador. Nessa temperatura, 
forma-se o TiSi2 fase C49 (ortorrômbica de base centrada) de 
alta resistividade (76 µΩ.cm). 
Si-p
LOCOS
TiSi2 (C49)
n+
Ti não
reagido
n+
 
d) remoção do titânio não reagido e segundo recozimento 
térmico a alta temperatura (800 ºC) para promover a mudança 
de fase para C54 de baixa resistividade (13 a 16 µΩ.cm). 
Si-p
LOCOS
TiSi2 (C54)
n+ n+
 
e) obtenção dos contatos de alumínio. 
Si-p
LOCOS
n+ n+
SiO2
Al
 
 
 O siliceto de titânio é, dentre os silicetos, o mais 
importante pois apresenta a mais baixa resistividade, como 
pode ser observado na tabela abaixo. 
 
siliceto TiSi2 CoSi2 PtSi Pd2Si NiSi2 
ρ (µΩ.cm) 13-16 16-18 28-30 30-35 50 
 
METALIZAÇÃO 
 
Interconexão multinível com alumínio 
 
 Como a corrosão a seco de alumínio pode ser realiza-
da sem problemas, a seguinte seqüência pode ser utilizada para 
a obtenção de interconexão multinível. 
 
a) abertura de contato na camada de óxido (ILD-1 - interlayer 
dielectric - dielétrico inter-camada). 
 
 
Si-p 
LOCOS 
n+ n+ 
ILD-1 
 
 
b) deposição de alumínio (Metal-1). 
 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Metal-1
 
 
c) corrosão de alumínio (definição do Metal-1). 
 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Metal-1
 
 
d) deposição de óxido (ILD-2). 
 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Metal-1
ILD-2
 
 
e) planarização do óxido (ILD-2) com CMP (chemical-
mechanical polishing). 
 
 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Metal-1
ILD-2
 
 
FATEC-SP Faculdade de Tecnologia de São Paulo 
PFCE - Katsuhiro 
f) abertura de contato na camada de óxido (ILD-2). 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Metal-1
ILD-2
 
g) deposição de alumínio (Metal-2). 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Metal-1
ILD-2
Metal-2
 
h) corrosão de alumínio (definição do Metal-2). 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Metal-1
ILD-2
Metal-2
 
i) deposição de óxido (ILD-3). 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Metal-1
ILD-2
Metal-2
ILD-3
 
j) planarização do óxido (ILD-3) com CMP. 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Metal-1
ILD-2
Metal-2
ILD-3
 
 
 E assim por diante, repetem-se as etapas (f) até (j) para 
tantos níveis quanto forem necessários. 
Interconexão multinível com cobre 
(Processo Damasceno Dual) 
 
 Como o cobre apresenta dificuldade na corrosão por 
plasma, deve-se utilizar a seqüência descrita a seguir, onde a 
planarização com o CMP é realizada na camada de cobre 
(Metal) e não na camada de dielétrico (ILD) como na 
seqüência apresentada anteriormente. 
 
a) deposição da camada de nitreto de silício (camada de etch-
stop) e deposição de camada de óxido (ILD-1) e planarização 
com CMP (somente desta vez). 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Si3N4
 
 
b) deposição da camada de nitreto de silício (camada de etch-
stop) e deposição de camada de óxido (ILD-2). 
 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Si3N4
Si3N4
ILD-2
 
 
c) corrosão das camadas de óxido (ILD-2 e ILD-1). 
 
 
Si-p 
LOCOS 
n+ n+ 
ILD-1 
Si3N4 
Si3N4 
ILD-2 
 
 
d) corrosão da camada de óxido (ILD-2). 
 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Si3N4
Si3N4
ILD-2
 
 
e) corrosão de nitreto de silício e deposição de filme fino de 
tântalo (Ta) ou nitreto de tântalo (TaN) – barreira de difusão. 
 
 
Si-p 
LOCOS 
n+ n+ 
ILD-1 
Si3N4 
Si3N4 
ILD-2 
Ta 
 
 
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PFCE - Katsuhiro 
f) deposição de filme fino de cobre com sputtering (camada 
semente – seed layer) e eletrodeposição de cobre. 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Si3N4
Si3N4
ILD-2
Ta
Metal-1
 
g) planarização da camada de cobre (Metal-1) com CMP e 
deposição de filme fino de nitreto de silício (camada de 
passivação). 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Si3N4
Si3N4
ILD-2Metal-1
Si3N4
 
h) deposição de camada de óxido (ILD-3), deposição da 
camada de nitreto de silício e deposição de camada de óxido 
(ILD-4). 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Si3N4
Si3N4
ILD-2Metal-1
Si3N4
ILD-3
Si3N4
ILD-4
 
i) corrosão das camadas de óxido (ILD-4 e ILD-3). 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Si3N4
Si3N4
ILD-2Metal-1
Si3N4
ILD-3
Si3N4
ILD-4
 
j) corrosão da camada de óxido (ILD-4). 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Si3N4
Si3N4
ILD-2Metal-1
Si3N4
ILD-3
Si3N4
ILD-4
 
k) corrosão de nitreto de silício e deposição de filme fino de 
tântalo (Ta) ou nitreto de tântalo (TaN). 
 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Si3N4
Si3N4
ILD-2Metal-1
Si3N4
ILD-3
Si3N4
ILD-4
Ta
 
 
l) deposição de filme fino de cobre com sputtering (camada 
semente – seed layer) e eletrodeposição de cobre. 
 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Si3N4
Si3N4
ILD-2Metal-1
Si3N4
ILD-3
Si3N4
ILD-4
Ta
Metal-2
 
 
m) planarização da camada de cobre (Metal-2) com CMP e 
deposição de filme fino de nitreto de silício (camada de 
passivação). 
 
Si-p
LOCOS
n+ n+
ILD-1
Si3N4
Si3N4
ILD-2Metal-1
Si3N4
ILD-3
Si3N4
ILD-4Metal-2
Si3N4
 
 
 
 E assim por diante, repetem-se as etapas (h) até (m) 
para tantos níveis quanto forem necessários.