Wat is aluminiummatetsen?

Aluminium en aluminiumlegeringen, als verbindingsmaterialen voor chips, worden op grote schaal gebruikt bij de vervaardiging van koperen verbindingen als het logische backend-proces. Het aluminium kussen is meestal dikker, meer dan 1 μm of zelfs tot 6 μm, en de dikte van de fotoresist op de bovenste laag is over het algemeen 1 ~ 1,5 keer die van aluminium, en de maat is groter en het etsen is relatief eenvoudig. De pre- en post- coatingstructuur van het aluminium kussen omvat de fotoresist, de aluminiumlaag en het onderliggende materiaal, wat inhoudt dat de aluminiumlaag wordt verwijderd en het gewenste patroon wordt gecreëerd.

Etsprocesstappen en parameters

Het etsen van aluminium pads wordt doorgaans uitgevoerd in de LAM-2300-Versys-Metal-kamer, en standaard etsgassen omvatten BCl3 en polymeergas CH₄. Het etsproces is hoofdzakelijk verdeeld in hoofdetsen (ME) en overetsen (OE), en de tijd van de hoofdetsstap wordt bepaald door de eindmodus van het detecteren van het aluminiumsignaal. Rasterelektronenmicroscopie (SEM) wordt gebruikt om de vorm van de aluminium lijnen en de zijwanden van de aluminium pads te controleren.

Bovendien kan het etsen van aluminium pads worden onderverdeeld in een open stap met een hard masker (BT), een hoofdetsstap (ME), een over-ets eerste stap (OE1) en een over-ets tweede stap (OE2). Het bronvermogen, de totale gasstroom en de procesdruk van elke stap worden verhoogd. De BT-stap maakt gebruik van een groot voorspanningsvermogen en een hoger aandeel BCl3 om de natuurlijke oxidelaag (Al₂O3) op het oppervlak van geëtst aluminium te bombarderen. De ME-stap verhoogt voornamelijk de etssnelheid door de procesdruk, het totale gasdebiet en het bronvermogen te verhogen. De OE1-stap wordt gebruikt om het resterende aluminium en de onderste TiN-laag te etsen; In de OE2-stap worden het biasvermogen en de BCl3-stroomverhouding vergroot om de onderste laag siliciumoxide te bombarderen.

Uitdagingen en belastingseffecten bij het etsen

Bij de procesontwikkeling van 65 nm/90 nm nodelogica-technologie vormt het verschil in patroondichtheid een uitdaging voor het etsproces, voornamelijk als gevolg van macro- en micro-etsbelastingen. De macroscopische belasting houdt verband met de verschillende transmissie- (TR)-corrosievensters van de fotoresist bij het etsen van het -aluminiumkussen, terwijl de microscopische belasting verband houdt met de morfologische belasting tussen de aluminiumdraad (dicht) en het aluminiumkussen (dun). Een lage transmissie zorgt voor meer polymeer bij het etsen, waardoor de aluminium zijwand wordt beschermd, maar de microbelastingseffecten worden verergerd, wat resulteert in een inconsistente verbindingsweerstand.

De transmissie is sterk lineair afhankelijk van de eindtijd van het etsen, en hoe hoger de transmissie, hoe langer de eindtijd van het etsen en hoe ernstiger het corrosiedefect. Er zijn geen corrosiedefecten wanneer de transmissie lager is dan 70%, terwijl de CH₄-stroomsnelheid moet worden geoptimaliseerd om het gebrek aan polymeer te compenseren in het geval van hoge transmissie.

 

Procesoptimalisatie en gasselectie

Om macro- en microbelastingseffecten in evenwicht te brengen, moet de combinatie van transmissie en CH₄-debiet worden geoptimaliseerd. Het verhogen van de CH₄-stroomsnelheid compenseert het ontbrekende polymeer bij hoge transmissie, maar een te hoge stroomsnelheid kan leiden tot te veel zijwandpolymeer, waardoor chloride wordt geadsorbeerd en vocht wordt geabsorbeerd, waardoor corrosiedefecten ontstaan. Uit experimenten blijkt dat het CH4-debiet T voldoende is voor een transmissie van minder dan 70%. Voor een transmissie van 96,2% wordt het CH₄-debiet geoptimaliseerd tot 2,5T.

Door het micro-belastingseffect van aluminiumdraad en aluminium pad zijn er meer polymeren in het aluminiumdraadgebied en zijn de zijwanden tapser. De zijwanden van de aluminium remblokken zijn gevoelig voor corrosie vanwege het ontbreken van polymeerbescherming. Door het biasvermogen en de BCl3-gasverhouding aan te passen, kunnen de omstandigheden voor polymeerafzetting worden geoptimaliseerd, wat resulteert in steilere en rechtere zijwanden van aluminiumdraad en minder residu.

Uit de vergelijking van verschillende beschermgassen bleek dat de zijwanden ruw, defect en gemakkelijk te corroderen waren bij gebruik van N₂ en CHF3. Bij gebruik van CH₄ is ​​de corrosiemorfologie beter en zijn er minder defecten en corrosie.

Veelvoorkomende problemen en oplossingen

Veelvoorkomende problemen bij het etsen van aluminium pads zijn onder meer ruwe aluminium zijwanden en een abnormale grasachtige morfologie aan de onderkant na het etsen. De ruwheid van de zijwand wordt voornamelijk veroorzaakt door de onreine verwijdering van het zijwandpolymeer of de ongelijkmatige ophoping van polymeer tijdens het etsproces, wat kan worden opgelost door de omgeving voor het genereren van het zijwandpolymeer aan te passen of het polymeer te verminderen, zoals het toevoegen van He aan de verdunning tijdens het etsproces, of het verhogen van de Cl₂-stroomsnelheid. De gras{2}}-achtige morfologie aan de onderkant is grotendeels te wijten aan het feit dat het bovenste aluminiumoxide niet schoon wordt geëtst, wat een rol speelt bij de maskerbescherming bij het aluminiumetsproces. De oplossing is over het algemeen het verhogen van de intensiteit en tijd van BT-stapetsen om de natuurlijke oxidelaag op het oppervlak volledig te etsen.

De technologie voor het etsen van aluminium pads vereist een uitgebreide regeling van de transmissie, de gasstroomsnelheid, de vermogensparameters en de staptiming om het hoofd te bieden aan de belastingsuitdagingen veroorzaakt door veranderingen in de patroondichtheid, waardoor de zijwandbescherming en de etskwaliteit worden gegarandeerd. Door procesomstandigheden en gasselectie te optimaliseren, kunnen defecten effectief worden verminderd en kan de betrouwbaarheid en consistentie van de chipproductie worden verbeterd.