等离子表面活化处理等离子体刻蚀工艺去静电步骤的方式

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• 作者：等离子清洗机-CRF plasma等离子设备-等离子表面处理机厂家-诚峰智造
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• 发布时间：2021-04-06
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【概要描述】　　随着半导体制造技术的发展，工艺节点不断缩减，后段铜互连技术已被广泛应用。众所周知，铜互连技术的结构基础是大马士革结构，而大马士革结构的刻蚀在后段工艺中占据了重要的位置。后段刻蚀方式有很多类型，如先刻蚀通孔再刻蚀沟道、先刻蚀沟道再刻蚀通孔和通孔沟道同时刻蚀等。但无论哪种方式，刻蚀后晶片往往存在静电残余，而去静电的好坏直接影响了沟道和通孔的质量。 　　在后段等离子体电介质刻蚀之后的清洗工艺中，业界常用的一种做法是使用水溶性多组分有机混合物。后段等离子体刻蚀的污染和清洗技术，在“局部电介质层去除”步骤之后，可以用清洗工艺中的水溶性多组分有机主体混合物(溶液A)将通孔与沟道之中残存的硅、碳和铜元素等副产物去除。等离子体刻蚀后铜线表面存在部分电荷残存现象，这在后续溶液清洗过程中会造成严重的铜损耗。 　　清洗溶液的改变可以适当地调节晶圆静电残留，采用另一种清洗溶液(溶液B)(其主体为有机物电解液，且不易与铜金属发生氧化还原反应)与上述溶液对比清洗效果。使用溶液B清洗后铜金属层未出现大面积元素稀疏的情况，且因铜损耗造成的产品良率降低也未发生。这表明铜损耗的主要原因是晶片表面存有残存电荷，而溶液B不易与铜金属发生氧化还原反应。但因溶液B对硅、碳和铜元素残存物清洗能力较弱，且对金属层两侧电介质层有破坏性的工艺限制，导致介电常数(K)值升高，考虑到清洗残留以及清洗效果，改变清洗溶液的类型不能从根本，上解决残留电荷的问题。 　　等离子表面活化处理等离子体辅助去静电优化方法发现，在等离子体辅助去静电过程的程式优化，即对反应室压力、射频电源功率、温度和等离子体流量等变量的控制。等离子表面活化处理等离子体均匀性以及射频电源关闭方式的优化、辅助程式优化3种方式来减少晶片上的残存电荷。去静电过程中等离子体辅助晶片去静电的工艺步骤，并在采用业界常用的清洗溶液的前提下，降低了晶片电荷量，终一定程度上在刻蚀后段提高了产品良率。 　　去静电实验过程涉及射频电源、耦合电容器、吸附装置、抽气阀门和等离子体输入装置等。当射频电源与反应离子刻蚀中晶片相连接时，从统计学上说，电子撞击晶片的概率大于正离子，由于其具有很高的反应特性，电子更易于被晶片表面吸收，造成电荷累积。过高浓度的等离子表面活化处理等离子体与晶片表面形成局部静电场，抑制了等离子体辅助去静电的过程，发生电势突变。晶片总体电势变化幅度较大，偏离目标值，阻碍晶片脱离吸附装置。当采用射频电源随时间按比例减小到零的处理方式时，晶片总体电势变化幅度较小，去静电过程越稳定。 　　对等离子体辅助去静电过程进行了优化;并依靠对晶片残存电荷的检测和透射电子显微镜对金属层的分析，优化过程的可行性和有效性。优化过程应用范围广泛，可用于提高工艺可靠性和产品良率，但该优化方法也增加了工艺步骤及成本。可将等离子表面活化处理等离子体均匀性优化与电源关闭方式优化，同时利用DOE来得到优化，达到减少成本的目的。