摘要

清潔是在 32 nm 及以下技術的微電子設備中集成自對準勢壘 (SAB) 的關鍵步驟之一。因此，研究不同清洗液對 SAB 金屬成分的影響非常重要，主要涉及它們的表面穩定性。在這個意義上，銅和鈷的電化學行為在動電位條件下在不同的乙醇酸 (GA) 水溶液中進行了研究，有和沒有苯并三唑 (BTA) 抑制劑。

據觀察，乙醇酸的存在會導致銅腐蝕單調增加，而鈷腐蝕則略有減少。盡管如此，鈷溶解仍然非常活躍，并顯示出受氧還原反應的控制。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，應該是增強 Co 溶解，也已經定性研究，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用，為半導體器件帶來了更高的性能 [1]. 然而，由于不斷縮小的設計規則和不斷增加的電流密度，銅電遷移仍然是一個重要的挑戰。為了克服這個問題，提出了用于 32 nm 技術的 CoWP 或 CoWB 自對準勢壘 (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干法和濕法處理的兼容性研究。特別是，后通孔蝕刻清潔會由于腐蝕而嚴重影響 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。

實驗性

三電極池（體積 100 mL）使用大面積 Pt 箔作為對電極和 Ag/AgCl 參比電極。工作電極由安裝在 Radiometer Analytical CTV 101 旋轉圓盤電極 (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。然后在每次實驗前用去離子水沖洗并用氮氣干燥。

在 Co 的情況下，在空白溶液和含有機酸溶液中，腐蝕電流值遠高于 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鈷自對準勢壘的溶解。

實際耦合電流的定量評估并非易事。借助零電阻電流表可以實現簡單的測量。

結論

已經觀察到乙醇酸的存在會導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動力學。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鈷也有效。

GA/BTA 混合物中關于 Cu 的 BTA 效率已被證明可能由于乙醇酸對 Cu-BTA 保護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，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