Kas ir alumīnija matiņu kodināšana?

Alumīnijs un alumīnija sakausējumi kā mikroshēmu savienojošie materiāli ir plaši izmantoti vara starpsavienojumu ražošanā kā loģisks aizmugures process. Alumīnija spilventiņš parasti ir biezāks, virs 1 μm vai pat līdz 6 μm, un fotorezista biezums uz augšējā slāņa parasti ir 1–1,5 reizes lielāks nekā alumīnija, un izmērs ir lielāks, un kodināšana ir salīdzinoši vienkārša. Alumīnija paliktņa pirms- un pēc-gravēšanas pārklājuma struktūra ietver fotorezistu, alumīnija slāni un apakšējo materiālu, kas ietver alumīnija slāņa noņemšanu un vēlamā raksta izveidi.

Kodināšanas procesa soļi un parametri

Alumīnija spilventiņu kodināšana parasti tiek veikta LAM-2300-Versys-Metal kamerā, un standarta kodināšanas gāzes ietver BCl₃ un polimēru gāzi CH₄. Kodināšanas process galvenokārt ir sadalīts galvenajā kodināšanā (ME) un pārmērīgajā kodināšanā (OE), un galvenā kodināšanas posma laiku kontrolē alumīnija signāla noteikšanas beigu režīms. Skenējošo elektronu mikroskopiju (SEM) izmanto, lai uzraudzītu alumīnija līniju formu un alumīnija paliktņu sānu sienas.

Turklāt alumīnija spilventiņu kodināšanu var iedalīt cietās maskas atvēršanas solī (BT), galvenajā kodināšanas posmā (ME), virs-gravēšanas pirmajā solī (OE1) un virs-gravēšanas otrajā posmā (OE2). Katra posma avota jauda, ​​kopējā gāzes plūsma un procesa spiediens tiek palielināts. BT solī tiek izmantota liela nobīdes jauda un lielāka BCl₃ proporcija, lai bombardētu dabisko oksīda slāni (Al2O3) uz kodinātā alumīnija virsmas. ME solis galvenokārt palielina kodināšanas ātrumu, palielinot procesa spiedienu, kopējo gāzes plūsmas ātrumu un avota jaudu. OE1 soli izmanto atlikušā alumīnija un tā apakšējā TiN slāņa kodināšanai; OE2 solī tiek palielināta novirzes jauda un BCl₃ plūsmas attiecība, lai bombardētu apakšējo silīcija oksīda slāni.

Izaicinājumi un slodzes efekti kodināšanā

Izstrādājot 65 nm/90 nm mezglu loģikas tehnoloģiju, modeļa blīvuma atšķirības rada izaicinājumu kodināšanas procesam, galvenokārt no makro un mikro kodināšanas slodzēm. Makroskopiskā slodze ir saistīta ar fotorezista atšķirīgo caurlaidības (TR) korozijas logiem pēc-alumīnija paliktņa kodināšanas, savukārt mikroskopiskā slodze ir saistīta ar morfoloģisko slodzi starp alumīnija stiepli (blīvu) un alumīnija paliktni (reti). Zema caurlaidība rada vairāk polimēru kodināšanā, aizsargājot alumīnija sānu sienu, bet pastiprina mikroslodzes efektu, kā rezultātā savienojuma pretestība ir neviendabīga.

Caurlaidībai ir spēcīga lineāra atkarība no kodināšanas beigu laika, un jo augstāka ir caurlaidība, jo ilgāks ir kodināšanas beigu laiks un nopietnāks ir korozijas defekts. Ja caurlaidība ir mazāka par 70%, korozijas defektu nav, savukārt CH₄ plūsmas ātrums ir jāoptimizē, lai kompensētu polimēra trūkumu augstas caurlaidības gadījumā.

 

Procesa optimizācija un gāzes izvēle

Lai līdzsvarotu makro un mikro slodzes efektus, ir jāoptimizē caurlaidības un CH₄ plūsmas ātruma kombinācija. CH₄ plūsmas ātruma palielināšana kompensē trūkstošo polimēru ar augstu caurlaidību, bet pārāk liels plūsmas ātrums var izraisīt pārāk daudz sānu polimēra, adsorbējot hlorīdu un absorbējot mitrumu, izraisot korozijas defektus. Eksperimenti liecina, ka CH₄ plūsmas ātrums T ir pietiekams, ja caurlaidība ir mazāka par 70%. 96,2% caurlaidības gadījumā CH₄ plūsmas ātrums ir optimizēts līdz 2,5 T.

Alumīnija stieples un alumīnija paliktņa mikro-noslodzes efektā alumīnija stieples zonā ir vairāk polimēru, un sānu sienas ir konusākas. Alumīnija paliktņu sānu malas ir pakļautas korozijai polimēru aizsardzības trūkuma dēļ. Pielāgojot slīpo jaudu un BCl₃ gāzes attiecību, var optimizēt polimēru nogulsnēšanas apstākļus, kā rezultātā alumīnija stieples sānu malas ir stāvākas un taisnākas un samazinās atlikums.

Dažādu aizsarggāzu salīdzinājums parādīja, ka sānu sienas bija raupjas, bojātas un viegli korozijas, ja tika izmantotas N2 un CHF3. Lietojot CH₄, korozijas morfoloģija ir labāka, ir mazāk defektu un korozijas.

Kopīgas problēmas un risinājumi

Biežākās problēmas ar alumīnija spilventiņu kodināšanu ir raupjas alumīnija sānu sienas un neparasti zāļaina morfoloģija apakšā pēc kodināšanas. Sānu malas nelīdzenumu galvenokārt izraisa netīra sānu polimēra noņemšana vai nevienmērīga polimēra uzkrāšanās kodināšanas procesa laikā, ko var atrisināt, pielāgojot sānu polimēra ģenerēšanas vidi vai samazinot polimēru, piemēram, pievienojot He atšķaidījumam kodināšanas procesa laikā vai palielinot Cl₂ plūsmas ātrumu. Zālei līdzīgā morfoloģija apakšā galvenokārt ir saistīta ar to, ka augšējais alumīnija oksīds nav iegravēts tīrs, kam ir nozīme maskas aizsardzībā alumīnija kodināšanas procesā, un risinājums parasti ir palielināt BT pakāpju kodināšanas intensitāti un laiku, lai pilnībā iegravētu dabiskā oksīda slāni uz virsmas.

Alumīnija spilventiņu kodināšanas tehnoloģijai ir nepieciešama visaptveroša caurlaidības, gāzes plūsmas ātruma, jaudas parametru un soļu laika regulēšana, lai tiktu galā ar slodzes izaicinājumiem, ko izraisa modeļa blīvuma izmaiņas, nodrošinot sānu sienu aizsardzību un kodināšanas kvalitāti. Optimizējot procesa apstākļus un gāzes izvēli, var efektīvi samazināt defektus un uzlabot skaidu ražošanas uzticamību un konsekvenci.