0.18μm无边距接触孔干法刻蚀工艺的开发

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1、摘要本论文开发了0．18微米技术无边距接触孔干法刻蚀工艺，特别是利用公司现有设备，在没有外来可参考技术的背境下，开发出满足产品要求的刻蚀工艺。论文根据O．18微米工艺对接触孔和多晶硅或有源区的边距只有0．01微米的特殊要求，指出了现有设备和现有工艺所遇到的问题，然后针对面临的主要问题，即因为刻蚀速率选择比不够高而造成的对金属硅化物的过刻蚀，既而造成电阻过大甚至器件漏电的问题，作了两方面的改进。通过改变层间膜(PMD)的结构来扩大工艺窗口，在金属硅化物形成后直接生长一层刻蚀阻挡层(etch—stoplay

2、er)，我们采用了氮氧化硅、利用高的刻蚀速率选择比(氧化硅／氮氧化硅)，可以使所有不同结构的接触孔(多晶硅上和有源区上)刻蚀都能够停在这层阻挡层上，然后再一起刻掉剩下的阻挡层。这可以消除不同结构的孔因为深度不同而造成的刻蚀量不一样问题，也可以消除因为前工序成膜厚度不均匀而对刻蚀造成的影响。利用现有工艺气体，通过调节主要刻蚀气体(C5F8和02)的组成比例来调试刻蚀程序，提高刻蚀速率选择比(氧化硅／氮氧化硅)，使孔能够停在阻挡层上。根据DOE实验数据还得到了氧化层刻蚀中止的工艺窗口，即(CsF8／02)的

3、比例在90％的边界线，还得到了因为低选择比而会把阻挡层刻穿的工艺窗口边界。进一步，我们把氧化膜刻蚀分成两步：第一步利用低选择比条件以防止氧化层刻蚀中止，第二步利用高选择比条件以防止刻蚀阻挡层刻穿。这样可以进一步扩大工艺窗口，提高工艺稳定性。最后我们通过电学测试结果和失效分析证明了新工艺开发的成功。关键词：于法刻蚀；无边距接触孔；刻蚀选择比；过刻蚀；刻蚀中止；刻蚀阻挡层AbstractThisthesismainlyfocusesonthedevelopmentofdryetchingprocessfor

4、0．1Sumborderlesscontact．Withoutanytransferredtechnologyreference，wesuccessfullydevelopednewetchprocessbytakinguseofourcompany’scurrentmachinesandlocalresource．Accordingtothespecialrequirementsofonly0．Olummarginbetweencontactandpolyordi髓sionin0．18umproces

5、sflOW,wediscoveredthedifficultiesandproblemsbasingonexistingmachinesandprocesstechnology．Themainproblemsarethehighelectricalresistanceanddeviceleakage，whicharemainlycausedbysilicideoveretchduetothepooretchselectivity．Sowedoimprovementsmainlyintwoapproach

6、esasfollows．Firstly,wedevelopedanewprocesswithanovelpre—metaldielectricmultilayerstructureandexpandedtheetchprocesswindoweffectively．Wedepositedanetch-stoplayerrightaftersaiicideformation．WechoseSioNastheetch-stoplayer，whichhashighetchrate(ER、selectivity

7、toSi02(Si02／SiON)，111eetchofvariedcontactstructurescanbestoppedontheetch-stoplayerafteroxideetching．Afterwardswecanetchofftheremainingetch—stoplayer．Tbismethodcanresolveetchlossvariationincontactstructureswithdifferentcontactdepths，inthemeanwhileitcanals

8、oreducethicknessvariationinfluencecausedbyfilmformationnon—uniformity．Secondly，byadjustingthegasflowratioofcsFgand02，wedevelopedanewetchrecipewhichhashighERselectivityofSi02toSiONsothattheetchcarlbesuccessfullystoppedonthe