Mi az alumínium matrac?

Az alumíniumot és az alumíniumötvözeteket, mint a forgácsok összekötő anyagát, széles körben használták a réz összekötő elemek gyártásában, mint logikai háttérfolyamatban. Az alumínium betét általában vastagabb, 1 μm feletti, vagy akár 6 μm-ig is, és a felső rétegen lévő fotoreziszt vastagsága általában 1-1,5-szerese az alumíniuménak, a méret pedig nagyobb, és a maratás viszonylag egyszerű. Az alumínium betét elő- és utó-maratott bevonatszerkezete tartalmazza a fotorezisztet, az alumíniumréteget és az alatta lévő anyagot, amely magában foglalja az alumíniumréteg eltávolítását és a kívánt minta létrehozását.

A maratási folyamat lépései és paraméterei

Az alumíniumpárna maratását általában a LAM-2300-Versys-Metal kamrában végzik, és a szabványos maratógázok közé tartozik a BCl3 és a CH4 polimergáz. A maratási folyamat főként fő maratásra (ME) és túlmarásra (OE) oszlik, és a fő maratási lépés idejét az alumínium jel észlelésének befejezési módja szabályozza. A pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM) az alumínium vonalak alakját és az alumínium betétek oldalfalait figyelik.

Ezenkívül az alumíniumbetét maratása felosztható keménymaszk nyitási lépésre (BT), fő maratási lépésre (ME), át-maratási első lépésre (OE1) és over-maratás második lépésére (OE2). Az egyes lépések forrásteljesítménye, teljes gázárama és folyamatnyomása megnövekszik. A BT lépés nagy előfeszítő teljesítményt és nagyobb arányú BCl3-t használ a maratott alumínium felületén lévő természetes oxidréteg (Al2O3) bombázására. Az ME lépés főként a maratási sebességet növeli a folyamatnyomás, a teljes gázáramlási sebesség és a forrásteljesítmény növelésével. Az OE1 lépést a maradék alumínium és az alsó TiN réteg maratására használják; Az OE2 lépésben az előfeszítési teljesítményt és a BCl3 áramlási arányt növeljük, hogy bombázzuk az alsó szilícium-oxid réteget.

Kihívások és terhelési hatások a rézkarcban

A 65 nm/90 nm-es csomóponti logikai technológia folyamatfejlesztése során a mintázatsűrűség különbsége kihívást jelent a maratási folyamat számára, elsősorban a makro- és mikromaratási terhelésekből. A makroszkopikus terhelés a fotoreziszt különböző áteresztőképességű (TR) korróziós ablakaival függ össze az utó-alumíniumpárna-maratással, míg a mikroszkopikus terhelés az alumíniumhuzal (sűrű) és az alumíniumpárna (ritka) közötti morfológiai terheléssel függ össze. Az alacsony áteresztőképesség több polimert hoz létre a maratáshoz, védve az alumínium oldalfalat, de fokozza a mikroterhelési hatásokat, ami inkonzisztens csatlakozási ellenállást eredményez.

Az áteresztőképesség erősen lineárisan függ a maratás befejezési idejétől, és minél nagyobb az áteresztőképesség, annál hosszabb a maratás befejezési ideje, és annál súlyosabb a korróziós hiba. Nincsenek korróziós hibák, ha az áteresztőképesség 70% alatt van, miközben a CH4 áramlási sebességét optimalizálni kell, hogy kompenzálja a polimer hiányát nagy áteresztőképesség esetén.

 

Folyamatoptimalizálás és gázválasztás

A makro- és mikroterhelési hatások kiegyensúlyozása érdekében az áteresztőképesség és a CH₄ áramlási sebesség kombinációját optimalizálni kell. A CH4 áramlási sebesség növelése kompenzálja a hiányzó polimert nagy áteresztőképesség mellett, de a túl nagy áramlási sebesség túl sok oldalfali polimerhez vezethet, ami adszorbeálja a kloridot és felszívja a nedvességet, ami korróziós hibákat okoz. A kísérletek azt mutatják, hogy a T CH4 áramlási sebesség elegendő a 70%-nál kisebb áteresztőképességhez. 96,2%-os áteresztőképesség esetén a CH4 áramlási sebesség 2,5T-ra van optimalizálva.

Az alumíniumhuzal és az alumínium betét mikro-terhelése miatt több polimer van az alumíniumhuzal területén, és az oldalfalak kúposabbak. Az alumínium betétek oldalfalai a polimer védelem hiánya miatt hajlamosak a korrózióra. Az előfeszítési teljesítmény és a BCl3 gázarány beállításával optimalizálhatók a polimer lerakódás körülményei, ami meredekebb és egyenesebb alumíniumhuzal oldalfalakat és kevesebb maradékot eredményez.

A különböző védőgázok összehasonlítása azt mutatta, hogy az oldalfalak érdesek, hibásak és könnyen korrodálódtak N2 és CHF3 használatakor. CH₄ használatakor jobb a korróziós morfológia, kevesebb a hiba és a korrózió.

Gyakori problémák és megoldások

Az alumíniumbetétes maratással kapcsolatos gyakori problémák közé tartozik a durva alumínium oldalfalak és a maratás utáni alul lévő rendellenes füves morfológia. Az oldalfal érdességét elsősorban az oldalfalú polimer tisztátalan eltávolítása vagy a maratási folyamat során fellépő polimer egyenetlen felhalmozódása okozza, ami megoldható az oldalfal polimergenerációs környezetének beállításával vagy a polimer csökkentésével, például a maratási folyamat során He hozzáadásával a hígításhoz, vagy a Cl2 áramlási sebesség növelésével. A fűszerű morfológia az alján többnyire annak tudható be, hogy a felső alumínium-oxid nem maratott tisztára, ami szerepet játszik a maszk védelmében az alumínium maratási folyamatában, és a megoldás általában az, hogy növeljük a BT lépéses maratás intenzitását és idejét, hogy a természetes oxidréteg teljesen maratható legyen a felületen.

Az alumíniumpárna maratási technológiája megköveteli az áteresztőképesség, a gázáramlási sebesség, a teljesítményparaméterek és a lépésidőzítés átfogó szabályozását, hogy megbirkózzon a mintázat sűrűségének változása okozta terhelési kihívásokkal, biztosítva az oldalfal védelmét és a maratási minőséget. A folyamatkörülmények és a gázválasztás optimalizálásával hatékonyan csökkenthetők a hibák, és javítható a forgácsgyártás megbízhatósága és konzisztenciája.