電化學(xué)行為后的蝕刻清洗

摘要

清潔是在 32 nm 及以下技術(shù)的微電子設(shè)備中集成自對(duì)準(zhǔn)勢(shì)壘 (SAB) 的關(guān)鍵步驟之一。因此，研究不同清洗液對(duì) SAB 金屬成分的影響非常重要，主要涉及它們的表面穩(wěn)定性。在這個(gè)意義上，銅和鈷的電化學(xué)行為在動(dòng)電位條件下在不同的乙醇酸 (GA) 水溶液中進(jìn)行了研究，有和沒(méi)有苯并三唑 (BTA) 抑制劑。

據(jù)觀(guān)察，乙醇酸的存在會(huì)導(dǎo)致銅腐蝕單調(diào)增加，而鈷腐蝕則略有減少。盡管如此，鈷溶解仍然非?；钴S，并顯示出受氧還原反應(yīng)的控制。眾所周知，添加 BTA 是一種眾所周知的銅腐蝕抑制劑，在 Co 表面的情況下也很有效，其固有的 Co 腐蝕電流密度降低了約 15 倍。

兩種金屬之間電偶耦合的可能性，應(yīng)該是增強(qiáng) Co 溶解，也已經(jīng)定性研究，似乎不是這些條件下的決定因素。

介紹

銅鑲嵌工藝得到廣泛應(yīng)用，為半導(dǎo)體器件帶來(lái)了更高的性能 [1]. 然而，由于不斷縮小的設(shè)計(jì)規(guī)則和不斷增加的電流密度，銅電遷移仍然是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。為了克服這個(gè)問(wèn)題，提出了用于 32 nm 技術(shù)的 CoWP 或 CoWB 自對(duì)準(zhǔn)勢(shì)壘 (SAB) 的集成.

這些新材料的集成意味著與用于互連層圖案化的各種傳統(tǒng)干法和濕法處理的兼容性研究。特別是，后通孔蝕刻清潔會(huì)由于腐蝕而嚴(yán)重影響 SAB 的完整性。在理想的集成方案中，蝕刻 SAB 以最小化過(guò)孔的電阻. 在這種配置中，通孔底部的銅與 SAB 接觸，并且兩者都暴露在清潔溶液中。

實(shí)驗(yàn)性

三電極池（體積 100 mL）使用大面積 Pt 箔作為對(duì)電極和 Ag/AgCl 參比電極。工作電極由安裝在 Radiometer Analytical CTV 101 旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極 (RDE) 上的銅或鈷圓柱棒（分別為 99.995% 和 99.990%）制成。銅的有效面積為 0.28 cm2，鈷的有效面積為 0.196 cm2。電極表面依次用 800 和 1200 砂礫拋光砂紙和 6.0 至 0.1 lm 氧化鋁懸浮液。然后在每次實(shí)驗(yàn)前用去離子水沖洗并用氮?dú)飧稍铩?/p>

在 Co 的情況下，在空白溶液和含有機(jī)酸溶液中，腐蝕電流值遠(yuǎn)高于 Cu。即使腐蝕電流密度似乎隨著乙醇酸的濃度而降低，但值仍然足夠高以在乙醇酸存在下以及在空白溶液中引起鈷的災(zāi)難性溶解。

電偶合

在所示的集成方案中，鈷和銅在通孔中直接接觸，物理接觸和蝕刻后清潔期間使用的導(dǎo)電溶液都是如此。因此，這兩種金屬之間的電流耦合可以增強(qiáng)鈷自對(duì)準(zhǔn)勢(shì)壘的溶解。

實(shí)際耦合電流的定量評(píng)估并非易事。借助零電阻電流表可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的測(cè)量。

結(jié)論

已經(jīng)觀(guān)察到乙醇酸的存在會(huì)導(dǎo)致銅腐蝕的增加和鈷的輕微減少，這被解釋為受限制的陰極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。盡管有這種輕微的下降，鈷的溶解仍然很明顯，似乎是由氧還原反應(yīng)控制的。在蝕刻溶液中加入小濃度的苯并三唑表明，這種眾所周知的銅抑制劑對(duì)鈷也有效。

GA/BTA 混合物中關(guān)于 Cu 的 BTA 效率已被證明可能由于乙醇酸對(duì) Cu-BTA 保護(hù)膜的蝕刻作用而降低，這似乎確保了 GA 在銅表面上所需的受控清潔效果. 同時(shí)，研究表明，在 BTA 存在下，鈷的腐蝕速率比在純乙醇酸溶液中低 10 倍。

　　審核編輯：湯梓紅