Kaj je jedkanje aluminijaste podloge?

Aluminij in aluminijeve zlitine kot povezovalni materiali za čipe so se pogosto uporabljali pri izdelavi bakrenih povezav kot logičnega zalednega procesa. Aluminijasta blazinica je običajno debelejša, nad 1 μm ali celo do 6 μm, debelina fotorezista na zgornji plasti pa je običajno 1–1,5-krat večja od aluminija, velikost je večja in jedkanje je razmeroma preprosto. Struktura premaza pred- in naknadno-jedkanje aluminijaste blazinice vključuje fotorezist, aluminijasto plast in osnovni material, kar vključuje odstranitev aluminijaste plasti in ustvarjanje želenega vzorca.

Koraki in parametri postopka jedkanja

Jedkanje aluminijaste blazinice se običajno izvaja v komori LAM-2300-Versys-Metal, standardni plini za jedkanje pa vključujejo BCl₃ in polimerni plin CH4. Postopek jedkanja je v glavnem razdeljen na glavno jedkanje (ME) in prekomerno jedkanje (OE), čas glavnega koraka jedkanja pa nadzira končni način zaznavanja aluminijastega signala. Vrstična elektronska mikroskopija (SEM) se uporablja za spremljanje oblike aluminijastih linij in stranskih sten aluminijastih blazinic.

Poleg tega lahko jedkanje aluminijaste blazinice razdelimo na odprti korak trde maske (BT), glavni korak jedkanja (ME), prvi korak nad{0}}jedkanja (OE1) in drugi korak nad{2}}jedkanja (OE2). Moč vira, skupni pretok plina in procesni tlak vsakega koraka se povečajo. Korak BT uporablja veliko prednapetostno moč in višji delež BCl₃ za bombardiranje naravnega oksidnega sloja (Al₂O₃) na površini jedkanega aluminija. Korak ME v glavnem poveča hitrost jedkanja s povečanjem procesnega tlaka, skupnega pretoka plina in moči vira. Korak OE1 se uporablja za jedkanje preostalega aluminija in njegove spodnje plasti TiN; V koraku OE2 se povečata prednapetostna moč in pretočno razmerje BCl3, da se bombardira spodnja plast silicijevega oksida.

Izzivi in ​​učinki obremenitve pri jedkanju

Pri razvoju procesa 65nm/90nm logične tehnologije vozlišč predstavlja razlika v gostoti vzorca izziv za postopek jedkanja, predvsem zaradi obremenitev makro in mikro jedkanja. Makroskopska obremenitev je povezana z različnimi korozijskimi okni prepustnosti (TR) fotorezista pri post-jedkanju aluminijaste blazinice, medtem ko je mikroskopska obremenitev povezana z morfološko obremenitvijo med aluminijasto žico (gosta) in aluminijasto blazinico (redka). Nizka prepustnost ustvari več polimera pri jedkanju, ki ščiti aluminijasto stransko steno, vendar poslabša učinke mikroobremenitve, kar povzroči nedosledno odpornost na povezavo.

Prepustnost je močno linearno odvisna od končnega časa jedkanja in večja kot je prepustnost, daljši je končni čas jedkanja in resnejša je korozijska napaka. Ko je prepustnost nižja od 70 %, ni nobenih korozijskih napak, medtem ko je treba pretok CH₄ optimizirati, da se nadomesti pomanjkanje polimera v primeru visoke prepustnosti.

 

Optimizacija procesa in izbira plina

Za uravnoteženje učinkov makro in mikro obremenitve je treba optimizirati kombinacijo prepustnosti in pretoka CH₄. Povečanje stopnje pretoka CH₄ kompenzira manjkajoči polimer pri visoki prepustnosti, vendar lahko previsoka stopnja pretoka povzroči preveč stranskega polimera, ki absorbira klorid in vlago, kar povzroči korozijske napake. Eksperimenti kažejo, da pretok CH₄ T zadošča za prepustnost manj kot 70 %. V primeru 96,2-odstotne prepustnosti je pretok CH₄ optimiziran na 2,5T.

Pri učinku mikro{0}}obremenitve aluminijaste žice in aluminijaste podloge je na območju aluminijaste žice več polimerov, stranske stene pa so bolj zožene. Stranice aluminijastih blazinic so zaradi pomanjkanja polimerne zaščite nagnjene k koroziji. S prilagajanjem moči prednapetosti in plinskega razmerja BCl₃ je mogoče optimizirati pogoje nanašanja polimerov, kar ima za posledico bolj strme in ravne stranske stene aluminijaste žice ter zmanjšan ostanek.

Primerjava različnih zaščitnih plinov je pokazala, da so bile stranske stene hrapave, poškodovane in jih je lahko korodirati, ko sta bila uporabljena N₂ in CHF3. Pri uporabi CH₄ je morfologija korozije boljša, manj je napak in korozije.

Pogoste težave in rešitve

Pogoste težave z jedkanjem aluminijaste blazinice vključujejo grobe aluminijaste stranske stene in nenormalno travnato morfologijo na dnu po jedkanju. Hrapavost stranske stene je v glavnem posledica nečiste odstranitve polimera stranske stene ali neenakomernega kopičenja polimera med postopkom jedkanja, kar je mogoče rešiti s prilagoditvijo okolja za generiranje polimera stranske stene ali zmanjšanjem polimera, kot je dodajanje He v razredčitev med postopkom jedkanja ali povečanje stopnje pretoka Cl₂. Travi-podobna morfologija na dnu je večinoma posledica tega, da zgornji del aluminijevega oksida ni čisto vgraviran, kar igra vlogo pri zaščiti maske v procesu jedkanja aluminija, rešitev pa je na splošno povečati intenzivnost in čas postopnega jedkanja BT, da se popolnoma vreže naravna oksidna plast na površini.

Tehnologija jedkanja aluminijastih blazinic zahteva celovito regulacijo prepustnosti, hitrosti pretoka plina, parametrov moči in časovnega razporeda korakov, da se spoprime z izzivi obremenitve, ki jih povzročajo spremembe v gostoti vzorca, ter zagotavlja zaščito stranske stene in kakovost jedkanja. Z optimizacijo procesnih pogojev in izbiro plina je mogoče učinkovito zmanjšati napake ter izboljšati zanesljivost in doslednost proizvodnje čipov.