Kas yra aliuminio kilimėlio ėsdinimas?

Aliuminis ir aliuminio lydiniai, kaip lustų jungiamosios medžiagos, buvo plačiai naudojami vario jungčių gamyboje kaip logiškas užpakalinis procesas. Aliuminio padėklas paprastai yra storesnis, didesnis nei 1 μm arba net iki 6 μm, o viršutinio sluoksnio fotorezisto storis paprastai yra 1–1,5 karto didesnis nei aliuminio, o dydis yra didesnis, o ėsdinimas yra gana paprastas. Aliuminio trinkelės išankstinio- ir po-graviravimo dangos struktūra apima fotorezistą, aliuminio sluoksnį ir pagrindinę medžiagą, kuri apima aliuminio sluoksnio pašalinimą ir norimo rašto sukūrimą.

Odinimo proceso žingsniai ir parametrai

Aliuminio trinkelių ėsdinimas paprastai atliekamas LAM-2300-Versys-Metal kameroje, o standartinės ėsdinimo dujos apima BCl3 ir polimerines dujas CH4. ėsdinimo procesas daugiausia skirstomas į pagrindinį ėsdinimą (ME) ir per didelį ėsdinimą (OE), o pagrindinio ėsdinimo etapo laikas yra valdomas aliuminio signalo aptikimo pabaigos režimu. Skenuojanti elektroninė mikroskopija (SEM) naudojama aliuminio linijų formai ir aliuminio trinkelių šoninėms sienelėms stebėti.

Be to, aliuminio padėklo ėsdinimas gali būti suskirstytas į kietosios kaukės atidarymo etapą (BT), pagrindinį ėsdinimo etapą (ME), per{0}}pirmą ėsdinimo etapą (OE1) ir per-antrą ėsdinimo etapą (OE2). Kiekviename etape padidinama šaltinio galia, bendras dujų srautas ir proceso slėgis. BT žingsnyje naudojama didelė poslinkio galia ir didesnė BCl3 dalis, kad bombarduotų natūralų oksido sluoksnį (Al2O3) ant išgraviruoto aliuminio paviršiaus. ME žingsnis daugiausia padidina ėsdinimo greitį padidindamas proceso slėgį, bendrą dujų srautą ir šaltinio galią. OE1 pakopa naudojamas aliuminio likučiui ir jo apatiniam TiN sluoksniui išgraviruoti; OE2 etape poslinkio galia ir BCl3 srauto santykis padidinamas, kad būtų bombarduojamas apatinis silicio oksido sluoksnis.

Iššūkiai ir apkrovos efektai ėsdinant

Kuriant 65 nm/90 nm mazgo logikos technologiją, rašto tankio skirtumas kelia iššūkį ėsdinimo procesui, daugiausia dėl makro ir mikro ėsdinimo apkrovų. Makroskopinė apkrova yra susijusi su skirtingais fotorezisto pralaidumo (TR) korozijos langeliais po-aliuminio trinkelės ėsdinimo metu, o mikroskopinė apkrova yra susijusi su morfologine apkrova tarp aliuminio vielos (tankios) ir aliuminio trinkelės (reta). Dėl mažo pralaidumo ėsdinant susidaro daugiau polimerų, apsaugančių aliuminio šoninę sienelę, tačiau sustiprėja mikroapkrovos efektai, todėl jungties atsparumas yra nenuoseklus.

Pralaidumas turi stiprią tiesinę priklausomybę nuo ėsdinimo pabaigos laiko, ir kuo didesnis pralaidumas, tuo ilgesnis ėsdinimo pabaigos laikas ir tuo rimtesnis korozijos defektas. Korozijos defektų nėra, kai pralaidumas mažesnis nei 70%, o CH₄ srautą reikia optimizuoti, kad kompensuotų polimero trūkumą esant dideliam pralaidumui.

 

Proceso optimizavimas ir dujų parinkimas

Norint subalansuoti makro ir mikro apkrovos efektus, reikia optimizuoti pralaidumo ir CH₄ srauto derinį. Padidinus CH₄ srautą, kompensuojamas trūkstamas polimeras esant dideliam pralaidumui, tačiau dėl per didelio srauto gali susidaryti per daug šoninės sienelės polimero, kuris adsorbuoja chloridą ir sugeria drėgmę, sukeldamas korozijos defektus. Eksperimentai rodo, kad CH₄ srauto T pakanka, kai pralaidumas mažesnis nei 70%. 96,2 % pralaidumo atveju CH₄ srautas optimizuotas iki 2,5 T.

Aliuminio vielos ir aliuminio trinkelės mikro-apkrovos efekto atveju aliuminio vielos srityje yra daugiau polimerų, o šoninės sienelės yra siauresnės. Aliuminio trinkelių šoninės sienelės yra linkusios į koroziją, nes trūksta polimerinės apsaugos. Reguliuojant poslinkio galią ir BCl₃ dujų santykį, polimero nusodinimo sąlygas galima optimizuoti, todėl aliuminio vielos šoninės sienelės yra statesnės ir tiesesnės, o likučių kiekis sumažėja.

Palyginus skirtingas apsaugines dujas, paaiškėjo, kad naudojant N₂ ir CHF3 šoninės sienelės buvo šiurkščios, sugedusios ir lengvai rūdijančios. Naudojant CH₄, korozijos morfologija yra geresnė, atsiranda mažiau defektų ir korozijos.

Dažnos problemos ir sprendimai

Įprastos aliuminio trinkelių ėsdinimo problemos yra šiurkščios aliuminio šoninės sienelės ir nenormali žolės morfologija apačioje po ėsdinimo. Šoninės sienelės šiurkštumą daugiausia lemia nešvarus polimero pašalinimas iš šoninės sienelės arba netolygus polimero kaupimasis ėsdinimo proceso metu, o tai galima išspręsti pakoreguojant šoninės sienelės polimero susidarymo aplinką arba sumažinant polimerą, pvz., pridedant He į skiedimą ėsdinimo proceso metu arba padidinus Cl₂ srautą. Žolę{2}}panaši morfologija apačioje dažniausiai atsiranda dėl to, kad viršutinis aliuminio oksidas nėra išgraviruotas, o tai atlieka kaukės apsaugą aliuminio ėsdinimo procese, o sprendimas paprastai yra padidinti BT žingsninio ėsdinimo intensyvumą ir laiką, kad paviršiuje būtų visiškai išgraviruotas natūralus oksido sluoksnis.

Aliuminio trinkelių ėsdinimo technologija reikalauja visapusiško pralaidumo, dujų srauto, galios parametrų ir žingsnių laiko reguliavimo, kad būtų galima susidoroti su apkrovos iššūkiais, kuriuos sukelia modelio tankio pokyčiai, užtikrinant šoninių sienelių apsaugą ir ėsdinimo kokybę. Optimizavus proceso sąlygas ir dujų parinkimą, galima efektyviai sumažinti defektus ir pagerinti lustų gamybos patikimumą bei nuoseklumą.