第五章 研究結果之探討
5.1 SEM cross section、WAT 電性及 CP Yield 之表現
5.1.1 SEM cross section 表現
將產品分別使用舊程式(主要反應氣體為 SF6之配方)及新程式(本 研究所開發 C3F8 / O2之配方) 進行蝕刻，完成蝕刻後做接觸窗(Contact hole)與晶圓表面之頂視(Top view) 觀察，另外將產品進行切片做 W plug 剖面觀察，比較反應氣體為 SF6 及 C3F8 / O2之配方的蝕刻表現，
如圖 34 ~圖 37 所示。
圖 34. SEM Top View
在圖 34 中我們可以觀察到，接觸窗的部份兩者表現大致相同，
但在晶圓氮化鈦層表面部份可發現 C3F8 / O2 蝕刻後的情形比 SF6稍 差，因此看起來晶圓表面顯得較粗造(roughness)，不過此粗造的情形看 起來還是屬於可接受的範圍。
圖 35 所示為程式第二步驟蝕刻結果的 W plug 剖面 SEM 照片，
圖 35 的上半部代表晶圓中央部份之取樣；圖 35 的下半部則代表晶圓 邊緣部份之取樣，圖的左邊為 C3F8的蝕刻結果，而圖的右邊為 SF6的 蝕刻結果(後續圖 36 ~圖 374 的表示方式皆如此比照)，
圖 35. 程式第二步驟蝕刻之結果
因為此蝕刻步驟屬 Bulk Etch 功能，其目的是利用高蝕刻率的特 性將鎢金屬層大部分的厚度蝕刻掉，故在這個步驟中通常以時間模式 (Time Mode) 進行且只將鎢金屬層蝕刻掉 80% ~ 90%左右，所以在圖 5-2 裡可觀察到在氮化鈦層上尚有鎢金屬存在，由照片發現在這個步驟 C3F8 與 SF6 的蝕刻結果沒有明顯的差異。
圖 36 所示為程式第二步驟到第三步驟蝕刻結果的 W plug 剖面 SEM 照片:
圖 36. 程式第二步驟到第三步驟蝕刻之結果
程式的第三步驟為主蝕刻步驟 (Main Etch)，步驟目的是延續步驟 二將剩餘的鎢金屬蝕刻完，為考量蝕刻能精準的停在氮化鈦層上，所 以蝕刻模式改採 E.P mode 來進行蝕刻終止的控制。
由圖 36 我們可以觀察到 SF6 的蝕刻結果在氮化鈦層上鎢金屬的 殘留已經很少，但鎢金屬的凹陷(W Recessed) 似乎稍大於 C3F8的蝕刻 結果，而在 C3F8的蝕刻結果方面氮化鈦層上鎢金屬的殘留程度較 SF6 的 蝕刻結果稍多，但是鎢金屬的凹陷則不像 SF6 的蝕刻結果一般嚴重。
圖 37 所示為程式第二步驟到第四步驟蝕刻結果的 W plug 剖面 SEM 照片:
圖 37. 程式第二步驟到第四步驟蝕刻之結果
在此，多了程式的第四步驟過度蝕刻步驟 (Over Etch)，步驟的 目的是將步驟三蝕刻後殘留的鎢金屬蝕刻乾淨，故採用時間模式 (Time Mode) 來進行蝕刻終止的控制。
由圖 37 可觀察到，經第四步驟過度蝕刻步驟後 C3F8這組產品樣 本的鎢金屬殘留已蝕刻乾淨了，但似乎氮化鈦層有輕微的蝕刻痕跡這 也說明了在圖 34 我們從頂視圖看到了 C3F8這組產品樣本為什麼會比較 粗造的原因，在鎢金屬凹陷方面的表現與圖 36 比較則看有些許的凹 陷，但凹陷的程度跟 SF6這組產品樣本比起來卻小很多，SF6這組產品 樣本與圖 36 比較起來顯然又更深了！而且也可以看到 Key Hole width 也變大了！不過這組樣品在氮化鈦層並沒有發現蝕刻痕跡所以從圖 34 我們從頂視圖看到是比較平坦的。
從以上 SEM 的觀察，結論為:
1. 對氮化鈦層的蝕刻率上，使用 C3F8 / O2這組配方比使用 SF6這 組配方來得高。
2. 在鎢金屬凹陷方面的表現上，使用 C3F8 / O2這組配方比使用 SF6這組配方來得理想。
3. 在 Key Hole width 方面的表現上，使用 C3F8 / O2這組配方比使 用 SF6這組配方來得小。