接触窗薄膜工艺主要的问题-----------纳米集成电路制造工艺 张汝京等 编著

接触窗（contact window）由两部分构成，一部分是作黏合层的 Ti/TiN（glue layer），另一部分是接触孔的填充物钨栓（W plug）。主要目标是在不出现填洞问题的前提下，RC尽可能低。本节介绍业界在提高填洞能力和降低RC方面的历史、现状和未来的发展。针对 glue layer，主要介绍提高台阶覆盖率（step coverage），侧重机台（tool）在硬件（hardware）的演变对 step coverage 的影响，同时介绍在不同的世代（generation）对 contact 环节（loop）的要求以及在工艺整合上的调整。对于W，除了介绍填洞方面所做的努力，还会介绍在工艺方面所做的工作，以减少形核层（nucleation layer）厚度和增大体层（bulk layer）W 晶粒大小为主。

Glue layer 是黏合层，增加 W 与基体（substrate）材料—主要是氧化硅（SiO₂）的结合力。glue layer又分为 Ti和 TiN 两层。其中 Ti起到黏合作用，同时也有一定的清洁（gettering）作用，在高温下能与SiO₂反应，生成含Ti的硅氧化物降低阻值。只有Ti不行，因为在沉积 W时，是CVD制程，会用到WF₆。WF₆有很强的氧化性，会与Ti反应，生成一种称为火山口（volcano）的缺陷，造成整个 contact 与 substrate 的剥离（peeling），需要有一层隔离层。TiN 就起到阻挡层的作用，它能阻止WF₆和Ti的扩散与接触，从而避免了volcano的形成。只有TiN 也不行，因为 TiN 的应力非常大，容易从 substrate 上剥离，需要Ti 作为缓和层（buffer layer）来提高接合力。

为了保证 Ti/TiN 起到黏合和阻挡作用，需要一定的厚度，特别是在侧壁（sidewall）。但是 glue layer 太厚，会有两个问题。一是 glue layer 远比W高，在有限的 contact 空间，glue layer 占的比例越大的话，RC 就会越大。另一方面，glue layer 越厚的话，越容易在contact 顶部形成 overhang，给随后的W CVD 制程带来困难。Overhang 严重时，W 在contact 低部还未填充完全情况下，顶部已封口，在contact 中央形成缝隙（seam）。如果seam 的位置处于 W CMP 拋磨区，CMP磨到 Seam 时，在 contact 顶部形成开口。Seam 的存在不仅增加了 RC，而且会影响到随后的金属互联-铜的电镀（ECP）以及器件的抗电迁移能力。

对于 W CVD，也存在因填洞引起的seam问题。在W 沉积过程中，由于W CVD 是接近扩散控制的反应，contact 顶部相较底部会先接触和多接触反应气体，因此生长会比底部要快，而且 W 的生长是由侧壁向中心方向生长，因此如果不能很好的控制反应速度的话，顶部先封口也会形成 seam，严重时形成空洞（void）。除了填洞能力外，因为W是 contact 主要填充金属，W 的另一个挑战是如何降低p以降低RC。