引言

隨著尺寸變得越來越小以及使用k值< 3.0的多孔電介質，后端(BEOL)應用中的圖案化變得越來越具有挑戰性。等離子體化學干法蝕刻變得越來越復雜，并因此對多孔材料產生損傷。在基于金屬硬掩模(MHM)開口的低k圖案化中，觀察到兩個主要問題。首先，MHM開口后的干剝離等離子體對暴露的低k材料以及MHM下面的低k材料造成一些損傷。受損低k是非常易碎的材料，不應該被去除，否則將獲得一些不良的輪廓結構。其次，連續的含氟低k蝕刻等離子體導致聚合物的形成(圖1)。這些聚合物已通過X射線光電子能譜(XPS) 進行了表征，并被發現是碳氟聚合物，很難去除。然而，在不去除受損的低k值的情況下，良好地去除這些聚合物對于獲得高產結構是至關重要的。蝕刻后等離子體處理可以去除聚合物，但是通常會導致電介質的k值增加。在不去除受損低k材料的情況下去除聚合物的另一種方法是使用濕法清洗溶液，這一主題將是本文的重點。

結果和討論

含水酸化學物質

所有相容性結果總結在圖2中。虛線表示測量誤差(厚度為2nm，折射率為0.005，

k值為0.100)。含水酸化學物質似乎與低k材料相容，因為沒有觀察到重大變化。測定項目A和C產生的k值超出誤差線。這些變化可能是一個親戚的指示不相容，或者也可能是化學成分仍然處于低k值。脫氣實驗可能會證實這一假設。此外，對于化學物質A(高含量的蝕刻添加劑)，觀察到折射率略有降低，這表明結構發生了變化(孔隙率增加)。然而，FTIR(圖3)分析沒有揭示任何結構變化。化學折光率的變化可能是由于測量中的波動。所有含水酸化學物質的FTIR光譜非常相似。

圖案化晶片上的清洗效率也用含水酸化學物質進行評估。HF裝飾步驟前后的結果總結在圖4中。有趣的是，我們可以觀察到蝕刻添加劑的量和清潔性能之間的相關性。如果蝕刻添加劑的量較低，(化學成分C)聚合物的面紗會剝離。這一觀察清楚地表明，基于化學的少量蝕刻添加劑是無效的。另一方面，當蝕刻添加劑的量達到中等或高時，在裝飾步驟后沒有觀察到聚合物面紗剝離。這表明聚合物殘余物被充分去除。然而，在這種情況下，受損的低k材料(圖4，左下)也被去除。

有機溶劑混合物

如前所述，已經對聚合物殘留物進行了表征，并發現其為碳氟聚合物。有機溶劑混合物將比含水化學物質具有更好的潤濕性能，并且應該能夠溶解聚合物。圖5總結了等離子體處理的毯式晶片的相容性測試(厚度和折射率)。在橢圓偏振測量中沒有觀察到大的變化。折射率在測量誤差范圍內(0.005)。與未經清洗的等離子體處理的晶片相比，觀察到厚度略有增加，k值顯著增加(+0.3)。清潔之前和之后的覆蓋等離子體處理的晶片的FTIR光譜(未示出)沒有顯示任何結構變化。

蝕刻側壁后，可以容易地識別聚合物(圖7左圖)。使用有機溶劑混合物進行清潔測試，不使用兆頻超聲波功率(圖7，中間圖片)。在沒有兆頻超聲波的溶劑清洗之后，獲得了一些聚合物的去除，但是也觀察到了殘留物的再沉積。最后，當有機溶劑混合物與兆聲一起使用時，觀察到聚合物殘余物的部分溶解(圖7右圖)。目前，正在進行更徹底的篩選，以完全清除井壁聚合物。

然而，如圖8所示，部分聚合物的去除已經對產出的器件產生了顯著的影響。當有機溶劑混合物與記錄過程(POR，僅蝕刻)相比時，觀察到明顯的改善。當使用有機溶劑混合物時，在單鑲嵌90 nm間距器件上獲得超過95%的產率。

結論

我們華林科納對含水酸化學物質進行了廣泛的研究，并證明了所研究的含水酸化學物質對于蝕刻后殘留物的去除并不完全成功。一些聚合物殘留物可以被去除。然而，這種去除總是與被破壞的低k的去除相關聯。當使用具有少量蝕刻添加劑的含水酸化學物質時，沒有聚合物可以被去除。另一方面，純有機溶劑更有前途。相容性測試是成功，且k值可以通過額外的烘焙步驟來提高。最初的結果令人鼓舞，由于較好的潤濕性能，觀察到部分溶解。如果使用兆聲功率，可以避免聚合物的再沉積。最后，當用有機溶劑混合物進行清洗時，電結果明顯改善。

審核編輯：符乾江