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王英郎、 詹俊清、 鄧覺為、 簡宏儒
簡 介：
積體電路製程的精進微縮至深次微米世代，作為各電子元件間連接的鋁導線也變細且密，導致傳統使用化學氣象沉積術的氧化矽薄膜(作為鋁導線的絕緣與保護層)無法填入極細窄的導線間隙(約0.04個細菌寬度，參見圖1)，造成元件可靠性不佳的問題。
本發明主要是將半導體前段之 “淺溝渠隔離製程“ 所使用的高密度電漿化學氣象沉積法，經過全新設計的沉積方法，大幅降低沉積溫度且增加填洞能力，以作為鋁導線的絕緣保護層。由於高密度電漿沉積法的原理是以電漿轟擊沉積表面，去除凸出障礙物以增加填洞能力。然而，不斷的電漿轟擊卻會在沉積表面產生500°C以上的高熱，超過鋁的熔點，加上高溫沉積後產生的高應力，皆會使鋁導線嚴重變形而不堪使用，以至於無法使用於半導體後段鋁製程。
因此，本發明以分段式沉積方法，一開始先以較低之沉積/濺擊比且填洞能力佳之程式，並以黑體輻射原理所設計的晶片溫度測量方式，在偵測溫度高於導線所能承受的範圍前(約300°C)，即停止沉積，之後以靜電原理吸附住晶片，於晶片背面通入低溫的氬氣，以快速冷卻晶片至120°C。此時，已沉積的氧化矽已大幅降低孔隙的高寬比，並保護住鋁導線，因此，可以沉積/濺擊比較高之程式，完成後半段製程而不損傷鋁導線。此即為業界稱謂之低溫高密度電漿沉積技術(參見圖2、3)。
由於此新製程的發明，不但突破鋁導線護層製程的瓶頸，使護層製程得以延伸至0.25、0.22、0.18、0.15、0.14微米，而這些製程是近年來的主流製程，產值達數千億元。此外，本專利亦是台積電控告大陸中芯公司的重要專利之一(見商業周刊841期報導)。
發明人簡介：
王英郎
現為台積電副廠長，擁有百餘件專利，另外作者現旅居國外。
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發表於 2011-9-13 09:32:17
