Gravure Du Metal

1 822 vues

Publié le

etching metal in TCP 9600Se

0 commentaire
0 j’aime
Statistiques
Remarques
  • Soyez le premier à commenter

  • Soyez le premier à aimer ceci

Aucun téléchargement
Vues
Nombre de vues
1 822
Sur SlideShare
0
Issues des intégrations
0
Intégrations
4
Actions
Partages
0
Téléchargements
8
Commentaires
0
J’aime
0
Intégrations 0
Aucune incorporation

Aucune remarque pour cette diapositive

Gravure Du Metal

  1. 1. 1 Gravure du Métal Zone Gravure sèche Naît bouda Abdelyamine
  2. 2. 2 Plan de travail Introduction les sources TCP Gravure du métal phénomène de corrosion et prévention conclusion
  3. 3. 3 Processsteps Parameters Comments Etch Oxide 1% HF (BPSG) Pre metal dip PVD Metal 1 15 nm Ti + 100 nm TiN 500 nm AlCu 50-70 nm TiN ARC Layer (if only Metal 1, 800 nm AlCu) Stuffing Option: soft sputter etch ARC layer only for second metal 10. mask (MEI) Metal 1 Interconnect Lithography HiPR 6517 2.0 µm DUV Resist Hardening RIE metal 1 including: resist partial rmoval corrosion passivation CF4/O2 H2O rinse Resist Removal/Clean O3 Fusion, Organic Stripper 1,0 µm CMOS- Process p+ -Substrate p- -Epi Layer n-Wellp-Well Procede CMOS du CDTA Métallisation TEOS ET BPSG Introduction
  4. 4. 4 REACTEUR TCP Densité d’ions importante à faible pression : 0.1 ~ 10mT
  5. 5. 5 Lam TCP 9400 US 6218309 FORMATION DE STRINCHE GRAVURE DU NITRURE
  6. 6. 6 Dans les source RIE (couplage capacitive) le flux d’ions et l’énergie sont relié au générateur RF de l’électrode inférieure Impossible de découplé la la densité et l’énergie des ions Le générateur RF source qui Le courant variable qui circule dans la bobine génère un champ magnétique variable qui génère a sont tour un champ électrique d’où une densité importante du plasma ( soutienne le plasma ) → contrôle du flux d’ions Dans les sources HDP(couplage inductive) (TCP ou ICP) la pression de travail et faible quelque mTorr→ MFP→ amélioré l’uniformité L’électrode inférieure polarisé par un deuxième générateur RF→ qui contrôle l’énergie des ions de bombardement )( 50 )( mTorrp cmMFP == λ
  7. 7. Source TCP La densité du plasma et l’énergie des ions sont découplé
  8. 8. 8 Gaz utilisé pour la gravure du métal •Les gaz fluoré utilisé pour la gravure du SiO2 ,Si et nitrure ne sont pas utilisé pour la gravure du métal ??? le produit de la réaction de gravure n’est pas volatile : ALF3 a 100 mTorr < 60° reste s a l’état solide Température d’ébullition est de 1291° 1 atm Alors que AlCl3 qui est volatile et a une température d’ébullition de 177.2° a 1 atm Les plasma chloré sont une alternative pour la gravure du métal Cl2 / BCl3 / CCl4 / CHCl3 / SiCl4. mais le chlore Cl2 ne grave pas la fine couche d’oxyde native d’aluminium Al2O3( de 30A°) des gaz aditif tel que Ar , N2 CF4 CHF3,SF6
  9. 9. 9 Aluminium + ~0.5% Cu + 0-1% Si Photoresist ARC Oxyde Barrier ARC (Antireflective Coating) →couche de TiN TiN= 100 a 200 nm Aluminium : AlCuSi =500 nm (1% Si et 2 à 4% de Cu ) NORMALEMENT 0.5% d’apres ibm Barrière : Ti =15 nm et TiN= 100nm ou TiW Configuration du métal dans le procédé CMOS TiN Ti/TiN AlCuSi
  10. 10. 10 Introduire du Si dans aluminium au delà de sa valeur de solubilité limite Freinage de la diffusion du silicium dans Alu. Typiquement :  Alu + 2% Si la est de résistivité 2,9 µΩ.cm contre 2,7 µΩ.cm pour l’Aluminium pur. résistivité de l’Al+4%Cu : 3 µΩ.cm AlAl Al + 3 ClAl + 3 Cl Al + 3 ClAl + 3 Cl AlCl3 ou AlAlCl3 ou Al22ClCl66 dépend de la temperaturede la temperature AlCl3 et ALAlCl3 et AL22CLCL66 sont des produits vollatilessont des produits vollatiles CuCl3 volatile mais au-delà de → 200°C
  11. 11. 11
  12. 12. 12 duficulté de gravé alcu avec une concentration de cu grande Le cuivre aggrave le problème de la corrosion–par effet électrochimique
  13. 13. 13
  14. 14. 14 Gaz du lam TCP 9600 • Cl2 100 sccm • BCl3 100 sccm • SF6 100 sccm • N2 20 sccm • CHF3 50 sccm • Ar 100 sccm • Backside Cooling : He 50 sccm / • O2 500 sccm • CF4 200 sccm • H2O 500 sccm
  15. 15. 15 • Les gaz du process: Cl2: gaz de gravure principal du metal BCl3: gravé la couche native de Al2O3. Ar : les ion de bombardement toujours utilisé dans la premiere étape N2: Utilisé pour augmenter l’uniformité de la gravure et aussi utilisé pour la recette d’autoclen de la chambre de gravure CHCl3: gaz de gravure secondaire aussi utilisé pour formé les sidewall polymer. SF6: et CF4 pour la passivation de laluminium utilisé pour elimine les residu de l’aluminium O2: dans le DSQ pour resist stripping H2O avec N2:dans le passivation module le APM pour dilué les résidu d’aluminium
  16. 16. 16 Temperature: 25 °C Gases: BCl3 - 40 sccm Cl2 - 10 sccm Pressure: 30 mTorr Power: 125 W DC-bias: 250 V Etch Rate: 500-2000 Å/m
  17. 17. 17 Quels sont les paramètres favorisant l’anisotropie ? Passivation des parois Une re-déposition d’un matériau passivant à effectuer sur les parois CxClyAl Resist mask Plusieurs origines : La gravure partielle du masque. Les produits sont réinjectés dans le plasma et se redéposent sur les parois Condensation de certaines molécules ou atomes provenant du mélange de gaz Utilisation des gaz tel que : CHCl3 CCl4
  18. 18. 18 Densité des ions Densité ionique est le paramètre fondamental ⇒ Plus le taux R = flux d’ions / flux de neutres est importante, meilleure est l’anisotropie. Le flux d’ions dépend de la chimie du mélange gazeux mais aussi des paramètres électriques Compromis à faire : énergie des ions/densité des ions
  19. 19. 19
  20. 20. 20 AlSi etching using Cl2/BCl3 chemistry (on STS Multiplex ICP) • selectivity Al:RP ≈ 2:1, • ER: 0.2 to 0.5 um/min.
  21. 21. 21 1) Remove native oxide with BCl3 2) Etch Al with Cl-based plasma 3) Protect fresh Al surface with thin oxidation Les trois étapes de la gravure du métal
  22. 22. 22 Recette standar pour la gravure de l’aluminum avec le LAM 690   Step #1 Step #2 Step #3 PRESSURE [TORR] 250 250 250 RF TOP [WATTS] 0 250 250 BCl3 [SCCM] 50 50 50 N2 [SCCM] 50 50 50 Cl2 [SCCM] 30 30 20 CHCl3 [SCCM] 30 30 35 SF6 [SCCM] 0 0 0 COMPL [STABILITY OR TIME] [TIME & ENDPOIN T] [OVERETCH] MAX/WAIT [MIN:SEC] 00:30 3:00 50% Step #4 Step #5 0 0 0 0 0 0 100 0 0 0 0 0 0 0 [TIME] [RECIPE] 00:10 00:00
  23. 23. 23 Recette de Nettoyage de La Chambre LAM 690   Step #1 Step #2 PRESSURE [TORR] 250 0 RF TOP [WATTS] 250 0 BCl3 [SCCM] 0 0 N2 [SCCM] 100 0 Cl2 [SCCM] 0 0 CHCl3 [SCCM] 0 0 SF6 [SCCM] 0 0 COMPL [TIME] [RECIPE] MAX/WAIT [MIN:SEC] 10:00 00:00 Recette de gravure de la resine AVEC LE LAM 690   Step #1 Step #2 PRESSURE [TORR] 1 0 RF TOP [WATTS] 400 0 GAS1[SCCM] 0 0 GAS2 (CF4 ) [SCCM] 90 0 GAS3 (O2 ) [SCCM] 10 0 COMPL [TIME] [RECIPE] MAX/WAIT [MIN:SEC] 1:00 00:00
  24. 24. 24 Step 1 2 3 4 5 Pressure 11 11 8 8 10 RF_Upper 0 800 400 400 400 RF_Lower 0 325 350 350 350 BCL3 (100) 64 64 35 35 23 O2 (200) 0 0 0 0 0 CL2 (200) 96 96 70 70 92 N2 (100) 0 0 0 0 0 SF6 (200) 0 0 0 0 0 Ar (100) 0 0 0 0 0 He 10 10 10 10 10 Completion Stab EndPnt EndPnt Time Time Time 30 145 60 5 27 1) ARC Etch / Main Etch 2) Barrier Etch 3) Overetch Recette de gravure du métal avec le LAM TCP 9600 vitesse de gravure de 600A°/mn
  25. 25. 25 0 3000 6000 9000 12000 15000 18000 21000 24000 27000 30000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Time Elapsed (seconds) SignalIntensity(counts) 0 1000 2000 3000 4000 5000 703 nm 261 nm ARC etch Main etch Overetch 261.8 nm - AlCl line Signal falls at aluminum endpoint, at Ti/TiN barrier endpoint 703 nm - Fluorine line and broad Continuum Signal Signal rises at aluminum endpoint, falls at Ti/TiN barrier endpoint Utilisation d’un photodetecteur a
  26. 26. 26 1) ARC Etch 2) Main Etch (Aluminium) 3) Barrier Etch 4) Overetch Photoresist ARC Barrier Oxide Aluminium Exemple du endpoint 1 2 3
  27. 27. 27 Problème de corrosion • Constitue un handicap majeur de la métallisation lorsque cette dernière est effectuée après l’emploi de chimies de gravure chloré. La corrosion est destructive pour les circuit intégrés puisqu’elle se traduit a la fois par des coupures de lignes et par des court circuits, qui représentent des dégradations irréversible. • La corrosion de l’aluminium est bien connue et se produit a la sortie des bâtis de gravure, lorsque les composés chlorés réagissent avec l’humidité présente dans l’air ambiant pour produire de l’acide chlorhydrique par hydrolyse
  28. 28. 28 Problème de corrosion la réaction de gravure L’aluminium : Al + Cl2 → AlCl3 la réaction de corrosion AlCl3 + 3H20 → Al (OH) 3 + 3HCl 2Al (OH) 3+6HCl+6H20→2Al (Cl3).6H20 → Al2O3+9H2O+6HCl Essentiellement le HCl agit comme catalyseur dans la corrosion
  29. 29. 29 Problème de corrosion Ref : silicon processing for the VLSI ERA volume1- process tecnnology page 563
  30. 30. 30 Prevention contre la corrosion L’Approche est d’enlever en maximum possible les résidus de chlore juste après la gravure Enlevé la résine immédiatement c’est a dire insitu,avec la gravure du métal. Lavé avec l’eau Le chlorure d’aluminium est très soluble, donc réagit avec l’eau ,Ce pendant H2O est utilise dans le plasma stripping pour enlevé les résidus de chlore. utilisation des plasma fluoré pour que les résidu du Cl et Cu réagissent avec le fluor et CF4 SF6 CHF3 Utilisation de l’oxygène pour reforme du Al203 qui est un oxyde →stop la corrosion Purge avec l’azote
  31. 31. 31 ER HI ER LOW UNI OOC PARTICLES RESIDUES CORROSION RESIST PROFILE CL FLOW XXX XXX X XX BCL3 FLOW X X X XXX XX RF POWER X X XX PRESSURE XX XX XX X WAF TEMP X X XX XXX XXX XX LINEAR WEAR XX XX XXX DC BIAS XXX SYS LEAKS X XX XXX XX XX XXX =HI EFFECT XX- MEDIUM X= LOW EFFECT
  32. 32. 32 Conclusion La gravure du métal est la gravure la plus difficile dans tout les procédés technologiques. Bien contrôlé le problème de corrosion . Enlevé les polymers par Le wet etch (EKC 265) Et surtout faire attention aux produit de la réaction de gravure , qui sont très dangereux.
  33. 33. 33
  34. 34. 34 750Torr (105 Pa) 25 mTorr (103 Pa ) 25 mTorr (103 Pa ) 75mTorr (10-1 Pa) 75mTorr (10-1Pa) 75 µTorr(10-4 Pa) 1 Pa =7.5mTorr P (mbar) P (Pa)
  35. 35. 35

×