0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

TiN硬掩模湿法去除工艺的介绍

华林科纳半导体设备制造 来源:华林科纳半导体设备制造 作者:华林科纳半导体设 2022-06-15 16:28 次阅读

介绍

TiN硬掩模(TiN-HM)集成方案已广泛用于BEOL图案化,以避免等离子体灰化过程中的超低k (ULK)损伤。随着技术节点的进步,新的集成方案必须被用于利用193 nm浸没光刻来图案化80 nm间距以下的特征。特别是,为了确保自对准通孔(SAV)集成,需要更厚的TiN-HM,以解决由光刻-蚀刻-光刻-蚀刻(LELE)未对准引起的通孔-金属产量不足和TDDB问题。由于结构的高纵横比,如果不去除厚的TiN,则Cu填充工艺明显更加困难。此外,使用TiN硬掩模时,在线蚀刻和金属沉积之间可能会形成时间相关的晶体生长(TiCOF)残留物,这也会阻碍铜填充。在线蚀刻之后的蚀刻后处理是该问题的一个解决方案,但是N2等离子体不足以有效地完全抑制残留物,并且中提出的CH4处理可能难以对14 nm节点实施,因此有效的湿法剥离和清洁提供了更好的解决方案。

我们华林科纳开发了利用无铜暴露的SiCN保留方案去除厚TiN-HM的方法,并显示出良好的电气和可靠性性能,但仍有降低工业挑战成本的空间。在本文中,我们通过使用一体化湿法方案图1作为解决这些问题的替代方法,展示了厚锡-HM去除工艺,重点关注实现大规模生产的以下标准(如表1所示)。

结果和讨论

首先,为了达到目标值(> 200/min),研究了每种产品的锡蚀刻速率的温度依赖性。图2显示了锡蚀刻速率和从每个斜率计算的活化能(Ea)的结果。发现产品A和B分别需要超过55℃和65℃才能达到目标。活化能Ea(A)和Ea(B)分别表现出0.81eV (= 78.2 kJ/mol)和0.68eV (= 65.6 kJ/mol),对于10 C,锡蚀刻速率上升约2.4和2.0倍一般情况下,温度从50°C上升到60°C。由于两种产品的活化能相似,这无法解释观察到的蚀刻速率差异。应该考虑其他参数,例如反应物和副产物的浓度、静电效应和在锡表面的吸附/解吸机制。

随后,研究了作为温度函数的TEOS和铜蚀刻速率,以确认蚀刻选择性,如图3所示。对目标内的TEOS或铜蚀刻速率没有影响(< 2ω/min)。图4示出了在晶片处理后没有化学回收的情况下,锡和铜的蚀刻速率作为浴寿命的函数(仅混合槽再循环回路)。产品A和B都没有显示出蚀刻速率随浴寿命的显著变化,这表明了良好的热稳定性。

决定TiN-HM去除率的因素包括TiN薄膜性质(特别是Ti:N:O比率)、可用氧化剂、与其他配方成分(腐蚀抑制剂、蚀刻剂等)的相互作用、温度和pH值。TiN的溶解需要氧化剂将Ti3+转化为Ti4+以及Ti4+络合剂来克服表面氧化物/氮氧化物钝化膜[7]。本研究中考虑的两种配方都利用碱性pH值和添加氧化剂H2O2来驱动TiN-HM溶解反应,此处显示了其中的一个示例:

ti3 ++ 3/2h2o 2+4oh-[TiO 2(OH)3]-+2 H2O(1)

对于产品A,氧化剂以高比例(9:1)加入,这提供了过量的过氧化氢,有助于保持Ti4+以络合物如[Ti(O2)(OH)3]形式的溶解度。为了在具有高H2O2浓度的混合物中保持高的锡蚀刻速率和TEOS/铜相容性,配方的pH值必须在整个浴寿命中保持相对稳定,并且保护金属和电介质表面的抗氧化组分是必不可少的。产品A就是这样设计的。蚀刻剂是同类中最热稳定抗氧化的,在特殊添加剂中,一种通过电子耗尽结构防止氧化,而另一种通过最可能的氧化分解机理中活化络合物的应变构象保护。

最后,通过使用在最小成本条件下加工的产品A,在14 nm节点BEOL图案化晶片上证实了TiCOF晶体去除和Cu线填充效率。如图5所示,在50℃和55℃下观察到非常好的TiCOF晶体生长去除效率(100%)。此外,图6示出了通过锡去除工艺实现了优异的Cu线填充,并且可以实现优化的工艺(条件2)以完全防止在金属化步骤期间形成Cu空洞。

结论

针对14 nm BEOL技术节点开发了具有蚀刻后残留物清洗的厚TiN-HM湿法去除工艺,该工艺能够同时进行通孔/沟槽轮廓控制和通孔底部的铜聚合物去除,以改善铜填充。最佳候选产品能够实现工业化目标(高锡蚀刻速率、对金属和电介质的高选择性、高温下24小时的浴寿命)。除了优异的Cu线填充之外,通过使用14nm节点BEOL图案化结构,还实现了TiCOF晶体生长去除效率而没有CD损失。

pYYBAGKpmCCAJtXFAAB2vVppZPI966.jpg

poYBAGKpmCCAXS8mAABIbwvJLFQ311.jpg

审核编辑:符乾江

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 传感器
    +关注

    关注

    2548

    文章

    50642

    浏览量

    751718
  • 半导体
    +关注

    关注

    334

    文章

    26988

    浏览量

    216003
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    光刻胶清洗去除方法

    光刻胶作为掩模进行干法刻蚀或是湿法腐蚀后,一般都是需要及时的去除清洗,而一些高温或者其他操作往往会导致光刻胶碳化难以去除
    的头像 发表于 11-11 17:06 175次阅读
    光刻胶清洗<b class='flag-5'>去除</b>方法

    湿法蚀刻的发展

    蚀刻的历史方法是使用湿法蚀刻剂的浸泡技术。该程序类似于前氧化清洁冲洗干燥过程和沉浸显影。晶圆被浸入蚀刻剂罐中一段时间,转移到冲洗站去除酸,然后转移到最终冲洗和旋转干燥步骤。湿法蚀刻用于特征尺寸大于3微米的器件。在该水平以下,需要
    的头像 发表于 10-24 15:58 129次阅读
    <b class='flag-5'>湿法</b>蚀刻的发展

    PDMS湿法刻蚀与软刻蚀的区别

    原理、工艺和应用场景上有所不同。 湿法刻蚀 湿法刻蚀是利用化学溶液(如氢氧化钠、氢氟酸等)与PDMS发生化学反应,从而去除PDMS材料的一种方法。该方法通常在常温或加热条件下进行,刻蚀
    的头像 发表于 09-27 14:46 171次阅读

    详解不同晶圆级封装的工艺流程

    (Fan-Out WLCSP)、重新分配层(RDL)封装、倒片(Flip Chip)封装、及硅通孔(TSV)封装。此外,本文还将介绍应用于这些晶圆级封装的各项工艺,包括光刻(Photolithography)工艺、溅射(Sput
    的头像 发表于 08-21 15:10 1221次阅读
    详解不同晶圆级封装的<b class='flag-5'>工艺</b>流程

    线布线工艺有哪些要求

    在执行电气线路布局时,不论是采用硬质电线还是柔性电线,都必须遵循严格的技术规范。理解并应用这些关键要点对于确保电气设施的稳定运行和安全至关重要。 线布线工艺有哪些要求 设计应尽可能减少走线路
    的头像 发表于 08-15 10:24 331次阅读

    探秘镀工艺PCB板:卓越性能的背后秘密

    工艺是在PCB 板表面镀上一层硬度较高的金层。这一工艺的首要目的是增强 PCB 板的电接触性能。
    的头像 发表于 08-13 17:43 385次阅读

    光刻胶的烘烤技术

    和高温的结合的方法,使用深紫外坚膜工艺只能使得光刻胶表面发生交联。下面详细介绍这两种工艺,以及光刻胶在处理过程中的变化。 坚膜 坚膜(烘)是光刻胶显影后可选做的烘烤
    的头像 发表于 07-10 13:46 686次阅读
    光刻胶的<b class='flag-5'>硬</b>烘烤技术

    韩国将开始量产用于第6代OLED制造工艺的精细金属掩模

    在显示技术日新月异的今天,OLED(有机发光二极管)因其出色的色彩表现和超薄的设计,逐渐成为了高端显示市场的宠儿。然而,在这一领域的制造过程中,一个名为精细金属掩模板(FMM)的关键耗材,却长期由
    的头像 发表于 06-21 16:07 423次阅读

    解析光刻芯片掩模的核心作用与设计

    掩模在芯片制造中起到“底片”的作用,是一类不可或缺的晶圆制造材料,在芯片封装(构筑芯片的外壳和与外部的连接)、平板显示(TFT-LCD液晶屏和OLED屏〉、印刷电路板、微机电器件等用到光刻技术的领域也都能见到各种掩模的身影。
    发表于 01-18 10:25 1098次阅读
    解析光刻芯片<b class='flag-5'>掩模</b>的核心作用与设计

    半导体清洗工艺介绍

    根据清洗介质的不同,目前半导体清洗技术主要分为湿法清洗和干法清洗两种工艺路线
    的头像 发表于 01-12 23:14 2798次阅读
    半导体清洗<b class='flag-5'>工艺</b><b class='flag-5'>介绍</b>

    智程半导体完成股权融资,专注半导体湿法工艺设备研发

    智程半导体自2009年起致力于半导体湿法工艺设备研究、生产与销售事业,10余载研发历程,使得其已成为全球顶尖的半导体湿法设备供应商。业务范围包括清洗、去胶、湿法刻蚀、电镀、涂胶显影、金
    的头像 发表于 01-12 14:55 1706次阅读

    龙图光罩:致力于高端半导体掩模版国产化的先锋

    2020年-2023年上半年,应用于功率半导体领域的掩模版是龙图光罩最主要的收入来源,且营收和营收占比呈现逐年递增的趋势。龙图光罩指出,在功率半导体掩模版领域,公司的工艺节点已覆盖全球功率半导体主流制程的需求。
    的头像 发表于 01-12 10:18 976次阅读
    龙图光罩:致力于高端半导体<b class='flag-5'>掩模</b>版国产化的先锋

    一种锂电池内水去除工艺方法

    一种锂电池内水去除工艺方法
    的头像 发表于 01-04 10:23 455次阅读
    一种锂电池内水<b class='flag-5'>去除</b><b class='flag-5'>工艺</b>方法

    什么是掩模版?掩模版(光罩MASK)—半导体芯片的母板设计

    掩模版(Photomask)又称光罩、光掩模、光刻掩模版、掩膜版、掩膜板等,是光刻工艺中关键部件之一,是下游行业产品制造过程中的图形“底片”转移用的高精密工具
    的头像 发表于 12-25 11:41 4.7w次阅读
    什么是<b class='flag-5'>掩模</b>版?<b class='flag-5'>掩模</b>版(光罩MASK)—半导体芯片的母板设计

    湿法刻蚀液的种类与用途有哪些呢?湿法刻蚀用在哪些芯片制程中?

    湿法刻蚀由于成本低、操作简单和一些特殊应用,所以它依旧普遍。
    的头像 发表于 11-27 10:20 1641次阅读
    <b class='flag-5'>湿法</b>刻蚀液的种类与用途有哪些呢?<b class='flag-5'>湿法</b>刻蚀用在哪些芯片制程中?