160nm逻辑产品TiN残余缺陷研究与改进

从1958年世界上第一块集成电路诞生至今的50年中，集成电路技术与产业飞速发展。它的发展过程一直遵循着著名的“摩尔定律”和“按比例缩小定理”，随着集成度的提高和电路规模的增大，关键尺寸不断缩小，从而对各个工艺步骤的要求也越来越高。但由于某些原因可能会造成硅片存在缺陷，例如刻蚀机器的刻蚀速率不稳定或悬浮颗粒的存在。尽可能地降低缺陷，甚至达到零缺陷一直是集成电路制造业追寻的目标。<br> 本文主要以引脚接点(PAD)的刻蚀工艺为研究对象，对160纳米逻辑产品所用到的引脚接点的刻蚀工艺进行了研究，建立了相应的引脚接点刻蚀工艺程式。针对如何控制引脚接点刻蚀工艺过程中TiN残余缺陷的主要问题，对TiN残余缺陷进行研究分析，最终得出TiN残余缺陷形成是副产物氟化铝导致的，高沸点的氟化铝不易被分子泵排出制程腔体，从而在制程腔体内壁上聚集，聚集一定程度就会在制程工艺过程中掉落到晶圆表面，阻挡等离子体的刻蚀，形成氟化铝阻挡下的TiN残余缺陷。<br> 针对TiN残余缺陷形成的原因，为了避免TiN残余缺陷，从三个方面进行实验和验证：第一：通过增强制程腔体副产物，是氟化铝更加致密吸附在制程腔体内壁上，阻止氟化铝在制程工艺过程中掉落到晶圆表面；第二：通过加强制程腔体实时清洁工艺，充分地清除氟化铝，防止氟化铝的聚集；第三：针对氟化铝沸点高，难排出易聚集的特性，把氟化铝转化成沸点低，易排出的氯化铝，避免了氟化铝副产物在制程腔体的聚集。通过对以上三个方面进行验证和分析，第三种方案效果最佳，几乎实现了零TiN残余缺陷。同时为了实施第三种方案引入氯气到工艺设备，改进了设备的气体供应系统和尾气处理系统。<br> 零TiN残余缺陷的达成并应用于中芯国际的160nm工艺逻辑集成电路的生产线上，大幅提高了设备的利用率和产率。