Apa itu Etsa Mat Aluminium?

Aluminium dan paduan aluminium, sebagai bahan penghubung chip, telah banyak digunakan dalam pembuatan interkoneksi tembaga sebagai proses backend logis. Bantalan aluminium biasanya lebih tebal, di atas 1μm, atau bahkan hingga 6μm, dan ketebalan photoresist pada lapisan atas umumnya 1~1,5 kali lipat dari aluminium, dan ukurannya lebih besar, serta pengetsaannya relatif sederhana. Struktur pelapisan pra- dan pasca-etch pada bantalan aluminium mencakup ketahanan fotoresist, lapisan aluminium, dan material di bawahnya, yang melibatkan pelepasan lapisan aluminium dan pembuatan pola yang diinginkan.

Langkah-langkah dan parameter proses etsa

Pengetsaan bantalan aluminium biasanya dilakukan dalam ruang LAM-2300-Versys-Metal, dan gas pengetsaan standar mencakup BCl₃ dan gas polimer CH₄. Proses etsa terutama dibagi menjadi etsa utama (ME) dan etsa berlebih (OE), dan waktu langkah etsa utama dikontrol oleh mode akhir pendeteksian sinyal aluminium. Pemindaian mikroskop elektron (SEM) digunakan untuk memantau bentuk garis aluminium dan dinding samping bantalan aluminium.

Selain itu, pengetsaan bantalan aluminium dapat dibagi lagi menjadi langkah terbuka masker keras (BT), langkah pengetsaan utama (ME), penggoresan-langkah pertama (OE1), dan penggoresan-langkah kedua (OE2). Sumber daya, aliran gas total, dan tekanan proses pada setiap langkah ditingkatkan. Langkah BT menggunakan kekuatan bias yang besar dan proporsi BCl₃ yang lebih tinggi untuk membombardir lapisan oksida alami (Al₂O₃) pada permukaan aluminium yang tergores. Langkah ME terutama meningkatkan laju etsa dengan meningkatkan tekanan proses, laju aliran gas total, dan daya sumber. Langkah OE1 digunakan untuk mengetsa sisa aluminium dan lapisan TiN bagian bawahnya; Pada langkah OE2, daya bias dan rasio aliran BCl₃ ditingkatkan untuk membombardir lapisan bawah silikon oksida.

Tantangan dan efek beban dalam etsa

Dalam pengembangan proses teknologi logika node 65nm/90nm, perbedaan kepadatan pola menimbulkan tantangan pada proses etsa, terutama dari beban etsa makro dan mikro. Pembebanan makroskopis berkaitan dengan jendela korosi transmitansi (TR) yang berbeda dari photoresist pada pasca etsa bantalan aluminium, sedangkan pembebanan mikroskopis berkaitan dengan beban morfologi antara kawat aluminium (padat) dan bantalan aluminium (jarang). Transmitansi rendah menghasilkan lebih banyak polimer dalam etsa, melindungi dinding samping aluminium namun memperburuk efek microloading, yang mengakibatkan resistensi sambungan tidak konsisten.

Transmisi memiliki ketergantungan linier yang kuat pada waktu akhir pengetsaan, dan semakin tinggi transmisi, semakin lama waktu akhir pengetsaan, dan semakin serius cacat korosinya. Tidak ada cacat korosi ketika transmitansi di bawah 70%, sedangkan laju aliran CH₄ perlu dioptimalkan untuk mengkompensasi kekurangan polimer dalam kasus transmitansi tinggi.

 

Optimalisasi proses dan pemilihan gas

Untuk menyeimbangkan efek beban makro dan mikro, kombinasi transmisi dan laju aliran CH₄ perlu dioptimalkan. Meningkatkan laju aliran CH₄ mengkompensasi polimer yang hilang pada transmitansi tinggi, tetapi laju aliran yang terlalu tinggi dapat menyebabkan terlalu banyak polimer dinding samping, menyerap klorida dan menyerap kelembapan, sehingga menyebabkan cacat korosi. Eksperimen menunjukkan bahwa laju aliran CH₄ T cukup untuk transmisi kurang dari 70%. Untuk kasus transmitansi 96,2%, laju aliran CH₄ dioptimalkan hingga 2,5T.

Dalam efek-pemuatan mikro pada kawat aluminium dan bantalan aluminium, terdapat lebih banyak polimer di area kawat aluminium, dan dinding sampingnya lebih meruncing. Dinding samping bantalan aluminium rentan terhadap korosi karena kurangnya perlindungan polimer. Dengan menyesuaikan daya bias dan rasio gas BCl₃, kondisi pengendapan polimer dapat dioptimalkan, menghasilkan dinding samping kawat aluminium yang lebih curam dan lurus serta mengurangi residu.

Perbandingan gas pelindung yang berbeda menunjukkan bahwa dinding samping kasar, cacat dan mudah terkorosi ketika N₂ dan CHF₃ digunakan. Bila menggunakan CH₄, morfologi korosi lebih baik, cacat dan korosi lebih sedikit.

Masalah umum dan solusinya

Masalah umum pada pengetsaan bantalan aluminium meliputi dinding samping aluminium yang kasar dan morfologi berumput yang tidak normal di bagian bawah setelah pengetsaan. Kekasaran dinding samping terutama disebabkan oleh penghilangan polimer dinding samping yang tidak bersih atau akumulasi polimer yang tidak merata selama proses etsa, yang dapat diatasi dengan menyesuaikan lingkungan pembentukan polimer dinding samping atau mengurangi polimer, seperti menambahkan He ke pengenceran selama proses etsa, atau meningkatkan laju aliran Cl₂. Morfologi seperti rumput-di bagian bawah sebagian besar disebabkan oleh alumina bagian atas yang tidak tergores bersih, yang berperan dalam perlindungan masker dalam proses pengetsaan aluminium, dan solusinya umumnya adalah meningkatkan intensitas dan waktu langkah pengetsaan BT agar lapisan oksida alami di permukaan tergores sepenuhnya.

Teknologi etsa bantalan aluminium memerlukan pengaturan transmisi, laju aliran gas, parameter daya, dan waktu langkah yang komprehensif untuk mengatasi tantangan beban yang disebabkan oleh perubahan kepadatan pola, memastikan perlindungan dinding samping, dan kualitas etsa. Dengan mengoptimalkan kondisi proses dan pemilihan gas, cacat dapat dikurangi secara efektif dan keandalan serta konsistensi pembuatan chip dapat ditingkatkan.