通孔2工艺是指在IMD2介质层上形成金属层2与金属层3的连接通道。通孔的填充材料也是金属钨(W),它利用CVD 进行淀积,可以实现优良的台阶覆盖率和高深宽比接触通孔无间隙的填充。
1)VIA2光刻处理。通过微影技术将VIA2 掩膜版上的图形转移到晶圆上,形成VIA2的光刻胶图案,非VIA2区域上保留光刻胶。M2作为VIA2 光刻曝光对准。图4-122 所示为电路的版图,与图4-113比较,它多一层VIA2,工艺的剖面图是沿 AA'方向。图4-123所示为VIA2光刻的剖面图,图4-124所示为 VIA2显影的剖面图。
2)量测 VIA2光刻的关键尺寸。
3)量测VIA2光刻套刻,收集曝光之后的VIA2光刻与 M2 的套刻数据。
4)检查显影后曝光的图形。
5)VIA2 刻蚀。利用干法刻蚀去除无光刻胶覆盖区域的氧化物,获得垂直的侧墙形成VIA2,提供金属层2和金属层3的连接。刻蚀的气体是 CHF3和CF4。TiN 作为刻蚀的停止层,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TiN 上面。图4-125 所示为VIA2 刻蚀的剖面图。
6)去除光刻胶。除了前面提到的干法刻蚀利用氧气形成等离子浆分解大部分光刻胶,再通过湿法刻蚀利用有机溶剂进行清洗。图4-126所示为去除光刻胶的剖面图。
7)量测VIA2 刻蚀关键尺寸。
8)Ar 刻蚀。PVD 前用Ar离子溅射清洁表面。
9)淀积Ti/TiN层。利用PVD的方式淀积200A的Ti和500A的TiN。首先通入气体Ar轰击Ti靶材,淀积Ti薄膜。再通入气体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,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4-127所示为淀积 Ti/TiN 的剖面图。
10)淀积钨层。利用CVD的方式淀积钨层,填充通孔,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 WF6和H2淀积大量的钨。钨生长是各向同性,生长的厚度不小于 VIA2的半径。图4-128所示为淀积钨层的剖面图。
11)钨CMP。利用CMP 除去表面的钨和 TiN,防止不同区域的VIA2 短路,留下钨塞填充VIA2。氧化物是CMP的停止层,CMP终点侦察器侦查到IMD2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。图4-129所示钨CMP的剖面图。
12)清洗。利用酸槽清洗晶圆纯净水清洗,得到清洁的表面。