芯片制造中自对准接触技术介绍

文章来源：半导体与物理

原文作者：jjfly686

本文主要讲述芯片制造中自对准接触技术。

但当芯片做到22纳米时，工程师遇到了大麻烦——用光刻机画接触孔时，稍有一点偏差就会导致芯片报废。自对准接触技术（SAC），完美解决了这个难题。

为什么接触孔要对得这么准？

现代FinFET晶体管核心结构包括：金属栅极：控制电流的开关间隔层：栅极两侧的绝缘保护层接触孔：连接晶体管的金属插头

传统工艺中，工程师需要先用光刻机在间隔层旁边精确“打孔”，再把金属填进去。但在22纳米节点，接触孔和栅极的距离只有15纳米。光刻机就像手抖的画家，最大偏差可能达到5纳米——相当于要求人在10米外射箭，箭靶却只有硬币大小。

一旦接触孔打偏：偏移超过5纳米：可能戳穿栅极，导致芯片短路；偏移不足5纳米：接触电阻飙升，信号延迟增加

自对准接触技术（SAC）

挖槽

先用刻蚀技术把栅极顶端挖出一个凹槽（深度约50纳米），就像在栅极顶部刻出一道环形山。

埋入刹车层

在凹槽里填入氮化硅（一种坚硬的材料），这种材料遇到特定气体时刻蚀会自动停止，相当于埋入隐形防护栏。

放心打孔

刻蚀接触孔时，刻蚀剂向下腐蚀，遇到氮化硅层就自动停止。无论光刻机画的孔位置如何偏移，接触孔底部都会精准停在间隔层外侧。

填金属抛光

最后填入钨金属，抛光平整，完成接触孔制作。