电化学行为后的蚀刻清洗

摘要

清洁是在 32 nm 及以下技术的微电子设备中集成自对准势垒 (SAB) 的关键步骤之一。因此，研究不同清洗液对 SAB 金属成分的影响非常重要，主要涉及它们的表面稳定性。在这个意义上，铜和钴的电化学行为在动电位条件下在不同的乙醇酸 (GA) 水溶液中进行了研究，有和没有苯并三唑 (BTA) 抑制剂。

据观察，乙醇酸的存在会导致铜腐蚀单调增加，而钴腐蚀则略有减少。尽管如此，钴溶解仍然非常活跃，并显示出受氧还原反应的控制。众所周知，添加 BTA 是一种众所周知的铜腐蚀抑制剂，在 Co 表面的情况下也很有效，其固有的 Co 腐蚀电流密度降低了约 15 倍。

两种金属之间电偶耦合的可能性，应该是增强 Co 溶解，也已经定性研究，似乎不是这些条件下的决定因素。

介绍

铜镶嵌工艺得到广泛应用，为半导体器件带来了更高的性能 [1]. 然而，由于不断缩小的设计规则和不断增加的电流密度，铜电迁移仍然是一个重要的挑战。为了克服这个问题，提出了用于 32 nm 技术的 CoWP 或 CoWB 自对准势垒 (SAB) 的集成.

这些新材料的集成意味着与用于互连层图案化的各种传统干法和湿法处理的兼容性研究。特别是，后通孔蚀刻清洁会由于腐蚀而严重影响 SAB 的完整性。在理想的集成方案中，蚀刻 SAB 以最小化过孔的电阻. 在这种配置中，通孔底部的铜与 SAB 接触，并且两者都暴露在清洁溶液中。

实验性

三电极池（体积 100 mL）使用大面积 Pt 箔作为对电极和 Ag/AgCl 参比电极。工作电极由安装在 Radiometer Analytical CTV 101 旋转圆盘电极 (RDE) 上的铜或钴圆柱棒（分别为 99.995% 和 99.990%）制成。铜的有效面积为 0.28 cm2，钴的有效面积为 0.196 cm2。电极表面依次用 800 和 1200 砂砾抛光砂纸和 6.0 至 0.1 lm 氧化铝悬浮液。然后在每次实验前用去离子水冲洗并用氮气干燥。

在 Co 的情况下，在空白溶液和含有机酸溶液中，腐蚀电流值远高于 Cu。即使腐蚀电流密度似乎随着乙醇酸的浓度而降低，但值仍然足够高以在乙醇酸存在下以及在空白溶液中引起钴的灾难性溶解。

电偶合

在所示的集成方案中，钴和铜在通孔中直接接触，物理接触和蚀刻后清洁期间使用的导电溶液都是如此。因此，这两种金属之间的电流耦合可以增强钴自对准势垒的溶解。

实际耦合电流的定量评估并非易事。借助零电阻电流表可以实现简单的测量。

结论

已经观察到乙醇酸的存在会导致铜腐蚀的增加和钴的轻微减少，这被解释为受限制的阴极反应动力学。尽管有这种轻微的下降，钴的溶解仍然很明显，似乎是由氧还原反应控制的。在蚀刻溶液中加入小浓度的苯并三唑表明，这种众所周知的铜抑制剂对钴也有效。

GA/BTA 混合物中关于 Cu 的 BTA 效率已被证明可能由于乙醇酸对 Cu-BTA 保护膜的蚀刻作用而降低，这似乎确保了 GA 在铜表面上所需的受控清洁效果. 同时，研究表明，在 BTA 存在下，钴的腐蚀速率比在纯乙醇酸溶液中低 10 倍。

　　审核编辑：汤梓红