书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：多孔低k湿刻蚀

编号：JFKJ-21-347

作者：炬丰科技

摘要

  在这项研究中，研究了“基于 HF 的”清洁与多孔低 k 集成和“孔隙封闭”方法的兼容性，并特别关注了超低 k 孔隙率的演变。我们还尝试证明，对于 65nm 和 45nm 设计规则，是否可以通过减薄图案沟槽壁（等离子体损坏层）中的改性表面层来实现“k 恢复”。

关键词： 湿法清洁、BEOL、多孔低 k、稀释的氢氟酸、孔隙密封。

简介

  对于 45 nm 及以上技术节点，介电常数低于 2.5 的多孔材料用作铜互连层的绝缘体，以改善信号传播。同时，超低 k (ULK) 绝缘体的孔隙率对集成的不同步骤提出了许多挑战。

关于 CVD 有机硅玻璃 (OSGs, SiOCH) 系列，一些问题首先突出显示为 90nm 和 65nm 节点的微孔低 k (k ~ 2.8-3)。然而，观察到多孔 ULK (k ~2.2–2.6) 极易受到工艺诱导的损坏，这主要是由于这些材料的孔隙率增加 [3]。特别是，结构图案化过程中使用的蚀刻和灰化等离子体引起的损坏得到了广泛的研究 ，最近，还指出了在阻挡沉积之前使用的反应性预清洁等离子体 (RPC) 引起的损坏 。所有这些表面的结构和化学修饰。

结果与讨论

  在稀释的 HF 溶液中，与厚热 SiO2 等参考材料相比，ULK 湿法蚀刻与工艺时间不是线性的。事实上，“沉积的”ULK 甚至更多等离子处理的材料都不是均质的。等离子处理的材料表现出从顶面到本体的成分和孔隙率梯度，而在原始 ULK 中，可能存在一些局部结构变化，例如交联和网络结构、悬垂键、带有羰基、氢或羟基的末端，因此对反应性站点的访问也可能随处理时间而变化。

结论

  首先强调的是，毛孔封闭的概念不是绝对的，应该考虑到特定物种。事实上，在用于蚀刻、灰化和“孔隙密封”的等离子体处理后，表面孔隙率部分闭合或减少，但并未完全密封，并且大块材料的特性没有改变。此外，似乎溶剂吸附是由分子亲和力而不是分子大小驱动的，但已经证明了明确的“规则”，需要一些额外的工作。观察到非常稀释的 HF 溶液效果不佳。特别是，改性的顶层没有被完全蚀刻，表面层和体材料的孔隙率也没有改变。事实证明，对于 65 和 45 纳米设计规则，不可能实现“k 恢复”。事实上，改性层可能不会被完全去除，并且在 HF 预算方面观察到非常窄的工艺窗口，因此横向蚀刻不能增加太多。