应用材料公司金属沉积产品事业部接触和中段产品线全球经理 Jonathan Bakke

利用缝隙抑制型钨填充接触区工艺来降低良率损失

应用材料公司金属沉积产品事业部接触和中段产品线全球经理 Jonathan Bakke

在早先的技术节点中，由于器件尺寸较大，能采用成核及平整化化学气相沉积（CVD）技术进行钨（W）填充。如今，由于插塞处的超小开口很容易发生悬垂现象，因此薄膜表面均匀生长的共形阶段可能在填充完成前就关闭或夹断，从而留下孔洞。即使没有孔洞，由于填充物从侧壁生长，在共形沉积时必然会在中间形成中心缝隙问题。

这些属性使极细小的成核层在化学机械抛光（CMP）过程中容易被渗透，使CMP浆料进入，从而破坏钨插塞。这会导致高电阻产生，或使得负责传递晶体管信号的互连完全损坏。先进芯片设计中的高密度特征以及缺乏多余的通孔，意味着一个简单的孔洞就会造成器件完全损坏，从而带来严重的良率损失（见图1）。

图1无缝隙接触区填充示意图

图1中，y轴显示了器件的良率损失，x轴为通孔缺陷率。十亿分之一的缺陷就会导致20 nm节点的芯片产生15%以上的良率损失，而在更小节点的器件中这一情况会更为严重。

我们的新方法采用了独特的“选择性”抑制机制，可生成自下而上的填充，而不会产生缝隙和孔洞问题。对成核层的上部区域进行特殊的预处理可促成钨自下而上生长，从而尽可能减少因夹断而造成的孔洞或接触区缝隙的产生。

这一“缝隙抑制型钨填充工艺”（SSW）有效优化了钨的体积，可制成更牢固的成核表面，便于填充后续的集成工序。这样也可以降低对CMP和介质蚀刻工艺的要求，从而带来性能、产品设计和良率方面的改善。应用材料公司的Centura iSprint ALD/CVD SSW工艺见图2所示。

图2　应用材料公司的Centura®iSprintTMALD/CVD SSW工艺