引言

我們?nèi)A林科納半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)了一種新的濕法清洗配方方法，其錫蝕刻速率在室溫下超過(guò)30/min，在50°c下超過(guò)100/min。該化學(xué)品與銅和低k材料兼容，適用于銅雙鑲嵌互連28 nm和更小的技術(shù)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用。該化學(xué)品提供了在單晶片工具應(yīng)用的清洗過(guò)程中原位控制錫拉回或者甚至完全去除錫掩模的途徑。這些化學(xué)品不含NH4OH或TMAH，因此非常方便用戶使用。

介紹

等離子干法蝕刻工藝通常用于制造銅(Cu) /低k雙鑲嵌器件的垂直側(cè)壁溝槽和各向異性互連通孔。隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)發(fā)展到45納米和更小，半導(dǎo)體器件尺寸的減小使得實(shí)現(xiàn)過(guò)孔和溝槽的關(guān)鍵輪廓控制更具挑戰(zhàn)性。IC公司正在研究使用金屬硬掩模來(lái)提高對(duì)低k材料的蝕刻選擇性，從而獲得更好的輪廓控制。為了獲得高產(chǎn)量和低電阻的互連，在下一個(gè)工藝步驟之前，必須去除側(cè)壁上的聚合物和在蝕刻過(guò)程中產(chǎn)生的通孔底部的顆粒/聚合物殘留物。如果清洗溶液還能夠蝕刻TiN硬掩模以形成拉回/圓角形態(tài)，這將是有益的。這將防止低k值的彎曲或硬掩模的底切，使得能夠可靠地沉積阻擋金屬、銅籽晶層和銅填充。將這一概念更進(jìn)一步，通過(guò)消除對(duì)阻擋層CMP的需要，完全去除金屬硬掩模可以為下游工藝，特別是CMP提供許多好處。為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目標(biāo)，清洗溶液必須與低k和Cu相容，同時(shí)能夠去除所有蝕刻副產(chǎn)物和殘留物。

已經(jīng)探索了許多去除這些蝕刻殘留物的方法。使用氫氧化銨-過(guò)氧化氫-水混合物和四甲基氫氧化銨(TMAH) -過(guò)氧化氫-水混合物進(jìn)行錫蝕刻的研究已經(jīng)進(jìn)行。還報(bào)道了錫對(duì)銅的蝕刻速率選擇性小于10。需要高于10的選擇性來(lái)實(shí)現(xiàn)錫拉回/圓角方案，同時(shí)保持與Cu的兼容性。在本文中，我們報(bào)告了最近開(kāi)發(fā)的一種新的濕法清洗配方方法。通過(guò)在我們的配方中加入新的銅腐蝕抑制劑和新的錫蝕刻增強(qiáng)化學(xué)品(本文中稱為“化合物A”)，我們能夠?qū)崿F(xiàn)(高的錫/銅蝕刻速率選擇性，完全除去蝕刻殘余物，與低k和銅的相容性，調(diào)節(jié)性能以提供錫拉回/圓角或完全除去錫的能力，以及適用于單晶片工具應(yīng)用。

結(jié)果和討論

圖1示出了在使用錫蝕刻掩模進(jìn)行干法蝕刻后具有殘留物的晶片。圖2顯示了在50℃下用HCX-T002C- A處理2分鐘后，蝕刻殘留物和錫蝕刻掩模的完全去除。如表1所示，錫蝕刻速率隨著工藝溫度的升高而增加。圖中顯示了HCX-T002C-A分別在30和40℃下2分鐘的錫回拉

3. 隨著錫蝕刻速率的增加(通過(guò)將工藝溫度從30℃增加到40℃)，錫掩模的拉回變得更加明顯。對(duì)于HCX-T002C-C，在圖4中可以看到相同的錫拉回形態(tài)；錫拉回在30°C時(shí)比在室溫時(shí)更顯著。表1強(qiáng)調(diào)了HCX-T002C對(duì)低k和TEOS電介質(zhì)的低影響。

引言

已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)了一系列配方，這些配方在銅和低介電常數(shù)上具有高選擇性地去除錫，并在Fab中進(jìn)行了全面測(cè)試。化合物A已經(jīng)顯示出與H2O2一起提高錫蝕刻速率。通過(guò)引入新型銅腐蝕抑制劑，可以防止H2O2對(duì)銅的氧化和隨后的腐蝕。對(duì)于給定的配方組分子集，已經(jīng)證明可以通過(guò)pH和/或工藝條件進(jìn)一步控制和調(diào)節(jié)錫和銅之間的蝕刻速率選擇性，同時(shí)仍然能夠保持與銅和低k的完全相容性。使用這些清洗溶液還實(shí)現(xiàn)了蝕刻后殘留物的完全去除。其中一種配方已經(jīng)通過(guò)了一家大型IC制造廠的28納米節(jié)點(diǎn)制造認(rèn)證。重要的是，這些配方還提供了一種在清洗過(guò)程中控制拉回甚至完全原位去除錫掩模的途徑。這進(jìn)而在隨后的金屬沉積過(guò)程中提供了潛在的好處，并且消除了對(duì)阻擋層CMP和隨后的后CMP清洗步驟的需要，從而提高了總的器件制造產(chǎn)量。

審核編輯：湯梓紅