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接触孔工艺
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2024-10-16 | 217 次浏览 | 分享到:

接触孔工艺是指在ILD介质层上形成很多细小的垂直通孔,它是晶体管与金属层1连接通道。通孔的填充材料是金属钨(W),因为淀积的工艺是金属CVD,金属 CVD 具有优良的台阶覆盖率以及对高深宽比接触通孔无间隙的填充。

1) CT (Contact 接触孔)光刻处理。通过微影技术将 CT掩膜版上的图形转移到晶圆上,形成CT的光刻胶图案,非CT 区域上保留光刻胶。AA作为CT 光刻曝光对准。图4-79所示为电路的版图,与图4-58比较,它多一层 CT,工艺的剖面图是沿 AA'方向。图4-80所示为CT 光刻的剖面图,图4-81所示为CT显影的剖面图。

2) 量测CT光刻的关键尺寸。

3)量测CT光刻套刻,收集曝光之后的CT光刻与 AA的套刻数据。

4) 检查显影后曝光的图形。

5)CT 干法刻蚀。利用干法刻蚀去除无光刻胶覆盖区域的氧化物,获得垂直的侧墻形成接触通孔,提供金属和底层器件的连接。刻蚀的气体是CHF3CF4。SiON 作刻蚀的缓冲层,终点侦查器会侦查到刻蚀氧化物的副产物锐减,刻蚀最终停在硅上面。图4-82所示为CT 刻蚀的剖面图。

6)去除光刻胶。通过干法刻蚀和湿法刻蚀去除光刻胶。图4-83所示为去除光刻胶的剖面图。

7)清洗。将晶圆放入清洗槽中清洗,得到清洁的表面。

8)量测 CT刻蚀关键尺寸。

9)Ar刻蚀。PVD 前用 Ar离子溅射清洁表面。

10)淀积Ti/TiN层。利用PVD的方式淀积200A的Ti和500A的TiN。首先通人气体Ar轰击Ti靶材,淀积Ti 薄膜。再通人气体Ar和 N2轰击Ti靶材,淀积TiN 薄膜。Ti/TiN 层可以防止钨与硅反应形成低阻的欧姆接触,而且有助于后续的钨层附着在氧化层上,因为钨与氧化物之间的粘附性很差,如果没有 Ti/TiN 的辅助,钨层很容易脱落。图4-84所示为淀积Ti/TiN 的剖面图。

11)退火。用快速热退火在800°C的H2环境中,修复刻蚀造成的硅表面晶体损伤。

12)淀积钨层。利用CVD的方式淀积钨层,填充接触孔,通入的气体是WF6、SiH4 和H2。淀积分两个过程:首先是利用 WF6和 SiH4淀积一层成核的钨籽晶层,再利用WF6H2淀积大量的钨。钨生长是各向同性,生长的要度不小于CT的半径。淀积钨层的剖面图如图4-85所示。

13)钨CMP。利用 CMP 除去表面的钨和Ti/TiN,防止不同区域的接触孔短路,留下钨塞填充接触孔。氧化物是 CMP的停止层,CMP 终点侦察器侦查到 ILD硅玻璃反射回来的信号,但还要考虑工艺的容忍度,防止有钨残留造成短路,所以侦查到终点时,还要进行一定时间的工艺。钨CMP 的剖面图如图4-86所示。