Cos'è l'incisione su tappetino dell'alluminio?

L'alluminio e le leghe di alluminio, come materiali di collegamento per i chip, sono stati ampiamente utilizzati nella produzione di interconnessioni in rame come processo logico di backend. Il tampone di alluminio è solitamente più spesso, superiore a 1μm o addirittura fino a 6μm, e lo spessore del fotoresist sullo strato superiore è generalmente 1~1,5 volte quello dell'alluminio, la dimensione è maggiore e l'incisione è relativamente semplice. La struttura di rivestimento pre- e post-del rivestimento in alluminio comprende il fotoresist, lo strato di alluminio e il materiale sottostante, che prevede la rimozione dello strato di alluminio e la creazione del modello desiderato.

Fasi e parametri del processo di incisione

L'attacco del pad in alluminio viene generalmente eseguito all'interno della camera LAM-2300-Versys-Metal e i gas di attacco standard includono BCl₃ e gas polimerico CH₄. Il processo di incisione è principalmente suddiviso in incisione principale (ME) e sovraincisione (OE) e il tempo della fase di incisione principale è controllato dalla modalità finale di rilevamento del segnale dell'alluminio. La microscopia elettronica a scansione (SEM) viene utilizzata per monitorare la forma delle linee di alluminio e le pareti laterali dei cuscinetti di alluminio.

Inoltre, l'incisione del pad in alluminio può essere suddivisa in fase di apertura della maschera rigida (BT), fase di incisione principale (ME), prima fase di sovra{0}}incisione (OE1) e seconda fase di sovra{2}}incisione (OE2). La potenza della sorgente, il flusso totale di gas e la pressione di processo di ogni fase vengono aumentati. La fase BT utilizza un grande potere di polarizzazione e una percentuale maggiore di BCl₃ per bombardare lo strato di ossido naturale (Al₂O₃) sulla superficie dell'alluminio inciso. La fase ME aumenta principalmente la velocità di attacco aumentando la pressione di processo, la portata totale del gas e la potenza della sorgente. La fase OE1 viene utilizzata per incidere l'alluminio residuo e il suo strato inferiore di TiN; Nella fase OE2, la potenza di polarizzazione e il rapporto di flusso di BCl3 vengono aumentati per bombardare lo strato inferiore di ossido di silicio.

Sfide ed effetti di carico nell'acquaforte

Nello sviluppo del processo della tecnologia logica dei nodi da 65 nm/90 nm, la differenza nella densità del modello rappresenta una sfida per il processo di incisione, principalmente da carichi di macro e micro incisione. Il carico macroscopico è legato alle diverse finestre di corrosione della trasmittanza (TR) del fotoresist nel post-attacco del tampone di alluminio, mentre il carico microscopico è legato al carico morfologico tra il filo di alluminio (denso) e il tampone di alluminio (raso). Una bassa trasmittanza crea più polimero nell'incisione, proteggendo la parete laterale in alluminio ma esacerbando gli effetti del microcarico, con conseguente resistenza della connessione incoerente.

La trasmittanza ha una forte dipendenza lineare dal tempo di fine dell'attacco e maggiore è la trasmittanza, più lungo è il tempo di fine dell'attacco e più grave è il difetto di corrosione. Non si verificano difetti di corrosione quando la trasmittanza è inferiore al 70%, mentre la portata di CH₄ deve essere ottimizzata per compensare la mancanza di polimero in caso di trasmittanza elevata.

 

Ottimizzazione del processo e selezione del gas

Per bilanciare gli effetti del macro e micro carico, è necessario ottimizzare la combinazione di trasmittanza e portata di CH₄. L’aumento della portata di CH₄ compensa la mancanza di polimero a trasmittanza elevata, ma una portata troppo elevata può portare a una quantità eccessiva di polimero sulle pareti laterali, che assorbe cloruro e umidità, causando difetti di corrosione. Gli esperimenti dimostrano che la portata di CH₄ T è sufficiente per una trasmittanza inferiore al 70%. Per il caso di trasmittanza del 96,2%, la portata del CH₄ è ottimizzata a 2,5T.

Nell'effetto di micro-carico del filo di alluminio e del cuscinetto di alluminio, sono presenti più polimeri nell'area del filo di alluminio e le pareti laterali sono più rastremate. Le pareti laterali dei cuscinetti in alluminio sono soggette a corrosione a causa della mancanza di protezione polimerica. Regolando la potenza di polarizzazione e il rapporto del gas BCl₃, è possibile ottimizzare le condizioni di deposizione del polimero, ottenendo pareti laterali del filo di alluminio più ripide e più diritte e residui ridotti.

Il confronto di diversi gas di protezione ha mostrato che le pareti laterali erano ruvide, difettose e facili da corrodere quando venivano utilizzati N₂ e CHF₃. Quando si utilizza CH₄, la morfologia della corrosione è migliore e ci sono meno difetti e corrosione.

Problemi comuni e soluzioni

Problemi comuni con l'incisione dei cuscinetti in alluminio includono pareti laterali in alluminio ruvide e morfologia erbosa anomala sul fondo dopo l'incisione. La rugosità della parete laterale è causata principalmente dalla rimozione sporca del polimero della parete laterale o dall'accumulo irregolare di polimero durante il processo di attacco, che può essere risolto regolando l'ambiente di generazione del polimero della parete laterale o riducendo il polimero, ad esempio aggiungendo He alla diluizione durante il processo di attacco o aumentando la portata di Cl₂. La morfologia simile all'erba- nella parte inferiore è dovuta principalmente al fatto che l'allumina superiore non viene incisa in modo pulito, il che svolge un ruolo nella protezione della maschera nel processo di incisione dell'alluminio e la soluzione è generalmente quella di aumentare l'intensità e il tempo dell'incisione della fase BT per incidere completamente lo strato di ossido naturale sulla superficie.

La tecnologia di incisione del tampone in alluminio richiede una regolazione completa della trasmittanza, della portata del gas, dei parametri di potenza e della temporizzazione delle fasi per far fronte alle sfide di carico causate dai cambiamenti nella densità del modello, garantendo la protezione delle pareti laterali e la qualità dell'incisione. Ottimizzando le condizioni di processo e la selezione del gas, è possibile ridurre efficacemente i difetti e migliorare l'affidabilità e la coerenza della produzione dei chip.