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鋁等離子體蝕刻率的限制

jf_01960162 ? 來源:jf_01960162 ? 作者:jf_01960162 ? 2023-06-27 13:24 ? 次閱讀

引言

隨著集成電路互連線的寬度和間距接近3pm,鋁和鋁合金的等離子體蝕刻變得更有必要。為了防止蝕刻掩模下的橫向蝕刻,我們需要一個側壁鈍化機制。盡管AlCl和AlBr都具有可觀的蒸氣壓,但大多數鋁蝕刻的研究都使用Cl基蝕刻化學物質。當在等離子體放電中分解時,CCl為還原物質提供了來源,并用于去除表面氧化物和Cl,與下面的Al反應。

最近一項通過He-BC13-C12-CHC13的化學方法對鋁蝕刻的研究表明,鋁蝕刻速率隨著氯氣流的增加而增加,并且對施加的射頻功率不敏感。英思特利用BClr CI2、SiClr C12和He-SiClClcCl2的化學方法,研究了純Al薄膜的等離子體蝕刻率行為。

實驗與討論

本研究中使用的不銹鋼腔室直徑30厘米,高22厘米,蝕刻的切片位于較低的射頻供電電極上。兩個電極直徑15厘米,由6061硬質陽極氧化鋁構成。工藝氣體通過頂部“淋浴頭”模式的接地電極進入。電極間距為4 cm,電極溫度均保持在40℃。使用針閥調整流速,并從隔離室的壓力上升速率中確定。工藝壓力使用節流閥進行控制,并使用電容壓力計進行測量。

圖1中看到的鋁蝕刻速率和電壓(即離子能量)之間的密切相關性與等離子體實驗的結果形成對比,后者發現鋁蝕刻速率與離子轟擊能量無關。這種明顯不一致的原因在于是否存在蝕刻殘留物。等離子體束實驗使用純氯氣等離子體,不可能去除掩模殘余物。

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圖1:AI蝕刻率,射頻峰峰電壓,發展降壓與總壓碳化硅

我們發現,總氣體流量超過200sccm導致了鋁蝕刻過程中Cl2消耗的問題。假設氯氣在AI上的粘附系數統一,最大可能的蝕刻速率等于2/3 ,Cl通量與氯氣分壓成正比。對于P(CI2)= 30fl,我們計算出最大的鋁蝕刻率為5X105A/min。參見圖2顯示,測量的蝕刻速率僅為1.5X104A/min。最大可能的蝕刻速率和實際蝕刻速率之間的差異系數為30,這進一步證實了我們的假設,即實驗結果是無載荷蝕刻條件的特征。

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圖2

結論

英思特通過使用蝕刻化學物質實驗研究表明,Al的等離子體蝕刻速率由兩個因素決定:(1)蝕刻表面上形成的殘余物(例如si的濃度),(2)CI2的沖擊通量增加了離子的能量,從而在蝕刻表面減少了這些掩模殘留物的濃度,從而增加了蝕刻率。這些掩模殘留物的存在,被認為是實現可控蝕刻工藝的關鍵。

江蘇英思特半導體科技有限公司主要從事濕法制程設備,晶圓清潔設備,RCA清洗機,KOH腐殖清洗機等設備的設計、生產和維護。

審核編輯:湯梓紅

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