書(shū)籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：多孔低k濕刻蝕

編號(hào)：JFKJ-21-347

作者：炬豐科技

摘要

? 在這項(xiàng)研究中，研究了“基于 HF 的”清潔與多孔低 k 集成和“孔隙封閉”方法的兼容性，并特別關(guān)注了超低 k 孔隙率的演變。我們還嘗試證明，對(duì)于 65nm 和 45nm 設(shè)計(jì)規(guī)則，是否可以通過(guò)減薄圖案溝槽壁（等離子體損壞層）中的改性表面層來(lái)實(shí)現(xiàn)“k 恢復(fù)”。

關(guān)鍵詞： 濕法清潔、BEOL、多孔低 k、稀釋的氫氟酸、孔隙密封。

簡(jiǎn)介

? 對(duì)于 45 nm 及以上技術(shù)節(jié)點(diǎn)，介電常數(shù)低于 2.5 的多孔材料用作銅互連層的絕緣體，以改善信號(hào)傳播。同時(shí)，超低 k (ULK) 絕緣體的孔隙率對(duì)集成的不同步驟提出了許多挑戰(zhàn)。

關(guān)于 CVD 有機(jī)硅玻璃 (OSGs, SiOCH) 系列，一些問(wèn)題首先突出顯示為 90nm 和 65nm 節(jié)點(diǎn)的微孔低 k (k ~ 2.8-3)。然而，觀察到多孔 ULK (k ~2.2–2.6) 極易受到工藝誘導(dǎo)的損壞，這主要是由于這些材料的孔隙率增加 [3]。特別是，結(jié)構(gòu)圖案化過(guò)程中使用的蝕刻和灰化等離子體引起的損壞得到了廣泛的研究 ，最近，還指出了在阻擋沉積之前使用的反應(yīng)性預(yù)清潔等離子體 (RPC) 引起的損壞 。所有這些表面的結(jié)構(gòu)和化學(xué)修飾。

結(jié)果與討論

? 在稀釋的 HF 溶液中，與厚熱 SiO2 等參考材料相比，ULK 濕法蝕刻與工藝時(shí)間不是線(xiàn)性的。事實(shí)上，“沉積的”ULK 甚至更多等離子處理的材料都不是均質(zhì)的。等離子處理的材料表現(xiàn)出從頂面到本體的成分和孔隙率梯度，而在原始 ULK 中，可能存在一些局部結(jié)構(gòu)變化，例如交聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、懸垂鍵、帶有羰基、氫或羥基的末端，因此對(duì)反應(yīng)性站點(diǎn)的訪問(wèn)也可能隨處理時(shí)間而變化。

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結(jié)論

? 首先強(qiáng)調(diào)的是，毛孔封閉的概念不是絕對(duì)的，應(yīng)該考慮到特定物種。事實(shí)上，在用于蝕刻、灰化和“孔隙密封”的等離子體處理后，表面孔隙率部分閉合或減少，但并未完全密封，并且大塊材料的特性沒(méi)有改變。此外，似乎溶劑吸附是由分子親和力而不是分子大小驅(qū)動(dòng)的，但已經(jīng)證明了明確的“規(guī)則”，需要一些額外的工作。觀察到非常稀釋的 HF 溶液效果不佳。特別是，改性的頂層沒(méi)有被完全蝕刻，表面層和體材料的孔隙率也沒(méi)有改變。事實(shí)證明，對(duì)于 65 和 45 納米設(shè)計(jì)規(guī)則，不可能實(shí)現(xiàn)“k 恢復(fù)”。事實(shí)上，改性層可能不會(huì)被完全去除，并且在 HF 預(yù)算方面觀察到非常窄的工藝窗口，因此橫向蝕刻不能增加太多。