接触孔工艺的制造流程

接触孔工艺是指在 ILD 介质层上形成很多细小的垂直通孔，它是器件与第一层金属层的连接通道。通孔的填充材料是金属钨（W），接触孔材料不能用Cu，因为 Cu 很容易在氧化硅和衬底硅中扩散，Cu扩散会造成器件短路。因为淀积钨的工艺是金属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 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4-230所示为电路的版图，工艺的剖面图是沿 AA'方向，图4-231所示为CT 光刻的剖面图，图4-232所示为CT 显影的剖面图。

2）测量 CT 光刻的关键尺寸。

3）测量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。干法刻蚀利用CHF3和CF4等气体形成等离子体轰击去除无光刻胶覆盖区域的氧化物，获得垂直的侧墙形成接触通孔，提供金属和底层器件的连接。SiON作为刻蚀的缓冲层，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4-233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4-234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） 测量 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淀积200A的Ti和500A的TiN。通入气体Ar轰击Ti靶材，淀积Ti薄膜。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，而且有助于后续的钙层附着在氧化层上，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4-235所示为淀积Ti/TiN的剖面图。

11）退火。利用快速热退火加热到700°C，在N2环境中，修复刻蚀造成的硅表面晶体损伤，同时 Ti/TiN 层与硅合金化。

12）淀积钨层。利用 WCVD的方式淀积钨层，填充接触孔，通人的气体是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 CT 的半径。图4-236所示为淀积钨层的剖面图。

13）钨CMP。利用CMP 除去表面的钨和Ti/TiN层，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4-237所示为钨CMP的剖面图。