摘要

本文主要研究了從接觸刻蝕、溝槽刻蝕到一體刻蝕的介質刻蝕工藝中的刻蝕后處理。優化正電子發射斷層掃描步驟，不僅可以有效地去除蝕刻過程中在接觸通孔的側壁底部形成的副產物，還可以消除包含特征的蝕刻金屬的表面腐蝕。此外，我們還利用聚對苯二甲酸乙二 醇酯(PET)通過將薄膜從親水改性為疏水來修復低k損傷和防止薄膜表面氧化膜的形成，特別是對于低k、超低k介電工藝。結果表明，聚酯在可靠性性能方面的實際效果高度依賴于特定的蝕刻配方、濕法清洗條件和生產線后端(BEOL)的襯底材料。我們還討論了預蝕刻處理，以有效降低接觸蝕刻中光刻膠浮渣的影響。簡而言之，基于等離子體的蝕刻處理對于延長收緊的工藝窗口余量是必要的。

介紹

先進的互補金屬氧化物半導體技術的持續擴展推動了BEOL對前端線(FEOL)NiSi和低k電介質/銅金屬化的需求，以減少RC延遲。NiSi被廣 泛用作65納米和40納米技術節點上器件的金屬觸點。與其他硅化物相比，NiSi具 有更低的電阻和更低的硅消耗。然而，NiSi更容易 被氧化。在接觸刻蝕過程中以及濕法刻蝕之前的排隊時間內，由于接觸孔暴露在空氣中，可能會在NiSi表面形成一層自然氧化層。這將導致更高的接觸電阻。同時，由于長時間暴露于空氣中的濕氣，接觸孔底部的蝕刻副產物變得太粘而不能用濕清潔法去除。盡管積極的濕法清洗I藝可以去除NiSi表面的氧化層，但它往往會影響接觸孔輪廓，從而降低可靠性性能。NiSi的氧化機理與接觸O+ 02或純02分子的NiSi表面完全不同。因此，我們提供了一個強大的解決方案，通過聚酯結合軟濕清潔工藝來去除蝕刻副產物，同時防止Nisi界面被氧化。

實驗和討論

A.接觸刻蝕工藝中刻蝕處理工藝的評估

濕法清潔工藝是傳統的硫酸加SC1工藝,用于聚合物去除和顆粒減少。成品率故障位計數被選擇作為評估等離子體蝕刻處理對干蝕刻和濕清潔工藝之間的排隊時間延遲的影響的標準。本節研究了聚酯的”氧化" 和“還原” 過程。低溫(< 50°C) CCP(電容耦合等離子體)反應器和高溫。分別采用(300°C)遠程等離子體ICP(電感耦合等離子體)反應器評價氧化和還原PET的影響。氧化聚對苯二甲酸乙二酯因其活性氧自由基能有效去除蝕刻副產物。然而，與O2遠程等離子體相比，CC02 PET提供了更好的故障位計數性能。圖2是上述性能差異的可能機制示意圖。到目前為止,氧化聚酯和還原聚酯在平衡聚合物去除和排隊時間的工藝窗口增強方面都有弱點。

B.超低介電常數介質制造中的刻蝕處理I藝評估

在這項工作中，金屬硬掩模為基礎的一體化低k蝕刻工藝進行了檢查。低k介電工藝中的濕法清洗始終是柔軟的，以避免對低k介電膜和/或銅的可能損壞。也就是說，從蝕刻副產物去除的角度來看，PET在低k基BEOL勢在必行，以彌補弱清潔的弱點。二氧化碳聚對苯二甲酸乙二 醇酯曾被泛用于低鉀材料的制造

圖6顯示，N2/H2條件僅比純N2PET條件稍差。原因是從干燥蝕刻-濕清潔到金屬化的排隊時間嚴格控制在1小時以內。如果我們故意使干蝕刻濕清潔和金屬化之間的隊列時間延遲超過3小時，純N2PET提供的性能比N2/H2PET提供的性能更好。

我們選擇N2 PET來檢查應力遷移可靠性性能。結果表明，與沒有聚醋性能的相同蝕刻相比，N2聚酯可以將SM可靠性提高30%。銅界面微結構質量是影響SM性能的關鍵因素。干法刻蝕工藝后，由溫和的濕法清洗，一些微小的刻蝕副產物殘留物總是殘留在界面上。 由于殘留物非常微小，我們用常溫WAT測試也找不到任何異常痕跡。然而，在較高的溫度SM和1 68小時烘烤過程中，微小的殘留物可能成為空位的種子。當然，CuO殘基也可以是空位種子。PVD反應清潔(氫基)也可以提高SM的可靠性。一旦種子空位形成，空位形成速度將變快。如何去除微小殘留物是SM可靠性的關鍵。與CO2和N2H2聚酯相比，純N2聚酯由于在等離子體中的分解速率較低，因此聚合物去除能力較弱。然而，N2不會氧化銅界面，也不會導致低k親水性(N2H2 PET)。因此，隨著N2聚酯工藝時間的延長，我們可以得到有希望的短消息可靠性結果。

結論

綜述了FEOL和BEOL工藝中的等離子體刻蝕處理。在接觸刻蝕工藝中，我們比較了CCP和微波等離子體反應器上“氧化”和“還原”PETs的性能。 結果表明，H2基聚酯與較高的溫度相結合，可以減少工藝和環境對鎳鈦表面的影響。此外，提出了IET工藝來顯著增強對干蝕刻和濕剝離之間的排隊時間延遲的工藝免疫力。在BEOL工藝中，純N2聚酯被證明比其他聚酯性能優越，因為純N2能抑制水分吸附，在超低k孔中形成硅氮碳氨氫鍵。Si-OH鍵的形成被認為是超低k降解的根本原因。