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引言
在硅襯底上制造電子芯片或集成電路需要大量的基本操作，例如離子注入， 本研究將涉及光刻，介質(zhì)和金屬薄層沉積，機(jī)械化學(xué)拋光，熱處理（退火或氧化）和“濕”處理。
表面準(zhǔn)備和清潔是這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)有點(diǎn)吃力不討好的方面，因?yàn)樗鼈兪?/span>“看不見的”: 它們包括去除污染物和控制界面，然而，在需要處理的層是納米級的時(shí)候，我們注意到與這些方面有關(guān)的研究變得至關(guān)重要，并對“專門知識”作出了重大貢獻(xiàn)，而“專門知識”有時(shí)很難得到重視。
一些選擇性蝕刻是通過濕法（在溶液中）進(jìn)行的，具有很高的精度，厚度變化從幾埃到幾微米。 “表面準(zhǔn)備”處理允許 本備忘錄中討論的兩個(gè)主題更具體地涉及集成電路互連電平的清潔: 首先，將介紹低或極低介電常數(shù)介電材料在清潔溶液中的行為研究。 特別是，我們研究了這些材料的穩(wěn)定性或溶解性，以及液相中的污染現(xiàn)象（胺，有機(jī)化合物和來自清潔溶液的表面活性劑的吸附），這些現(xiàn)象導(dǎo)致電介質(zhì)的相對介電常數(shù)的不期望的變化。 研究了它們的孔隙率隨清潔處理（含氫氟酸的溶液）中使用的等離子體處理的變化。 在這一部分中使用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)主要是橢圓偏振法，橢圓孔隙率法，紅外光譜法（透射法，全衰減法和多重反射法），X射線反射法，TOF SIMS以及接觸角和允許性測量。
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性能競賽
在微電子領(lǐng)域，金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)類型的硅襯底上的集成電路的技術(shù)發(fā)展被描述為“Neud technologique”，該“Neud technologique”對應(yīng)于所制造的最小晶體管的柵極尺寸。 因此，提高集成電路性能的兩個(gè)主要研究因素是晶體管的開關(guān)速度， 另一方面，電路功能的增加與電路中集成的晶體管數(shù)量的增加有關(guān)。 性能競賽導(dǎo)致了電路小型化競賽，由一個(gè)由工業(yè)和學(xué)術(shù)專家組成的國際委員會制定的規(guī)范嚴(yán)格控制，并以國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖(ITRS)的名義公布。 這些規(guī)范定期審查和更新，以考慮到 真正的進(jìn)步和仍然存在的困難。
同時(shí)，硅襯底尺寸從4英寸逐漸增大到12英寸（300mm），使該工藝在很大程度上有利可圖，每片可實(shí)現(xiàn)多達(dá)200個(gè)芯片，并說明了在硅錠生長中獲得的控制。 然而，由于不同尺寸的基材的生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展，也出現(xiàn)了新的技術(shù)和工業(yè)問題。
簡單地說，集成電路由兩個(gè)主要部分組成（圖1）: 有源部分，也稱為線前端(FEOL)，對于在硅襯底中制造的晶體管。 互連級，或BEOL，用于將晶體管連接在一起。 它們由金屬線組成，通過圓柱形“通孔”相互連接，并嵌入絕緣材料中。 今天達(dá)到的晶體管密度需要能夠使連接它們的線交叉，這導(dǎo)致互連水平成倍增加。 例如，為65nm技術(shù)制造了7個(gè)金屬能級。
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圖1電路集成的表示方案
除了晶體管和互連線之外，還可以在FEOL部分或BEOL部分中找到諸如板載電容之類的元件，這取決于技術(shù)NUD。 此外，最近直接在硅襯底上的圖像傳感器的發(fā)展現(xiàn)在導(dǎo)致了系統(tǒng)的復(fù)雜性，以便在晶體管處集成光電二極管，在最后的鋁BEOL互連處集成濾色器和微透鏡，或者在襯底的背面上集成光電二極管。
互連水平:不同技術(shù)節(jié)點(diǎn)規(guī)格的演變，有兩個(gè)主要因素有助于電路的響應(yīng)時(shí)間，晶體管的開關(guān)時(shí)間和信號在互連中的傳播時(shí)間。
隨著晶體管和互連網(wǎng)絡(luò)的臨界尺寸的減小，對于使用鋁作為金屬和使用氧化硅作為金屬間絕緣體的技術(shù)，這兩種貢獻(xiàn)的相對重要性從Neud 250nm開始反轉(zhuǎn)（圖2），這是因?yàn)槌叽绲臏p小而且彼此越來越接近促進(jìn)了兩個(gè)相鄰線路之間的電容耦合。因此，減小與互連中的信號傳播相關(guān)的延遲迅速成為一個(gè)突出的問題。 在一階上，它取決于構(gòu)成導(dǎo)電線的金屬的電阻率和線間絕緣體的相對介電常數(shù)（或介電常數(shù)），銅和低介電常數(shù)（Low-K）電介質(zhì)從120納米技術(shù)NUD中被引入，以取代鋁和SiO2。
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結(jié)論和展望
整個(gè)工作證明了SiOCH型低介電常數(shù)介電材料在氣相中和在液相中與非極性有機(jī)分子和表面活性劑的高親和力。 從實(shí)際的角度來看，這導(dǎo)致了整合方案的修改，并將清潔化學(xué)物質(zhì)的選擇導(dǎo)向水溶液，該水溶液主要由稀釋的有機(jī)酸組成，作為基于稀釋的HF的方法的補(bǔ)充，該方法可以保存到Neud 40nm。
關(guān)于多孔介質(zhì)，我們進(jìn)一步證明: 在等離子體蝕刻處理之后，在材料的表面上形成更致密的5nm至10nm的層，具有減少的孔隙率，然而，該層對氣體擴(kuò)散不是密封的。 根據(jù)所使用的不同探針分子，該層的選擇性在一階上與氣體和固體之間的極性相互作用有關(guān)，而不是與分子的尺寸有關(guān)清潔處理和硅烷化類型的最終表面功能化。
蝕刻后清洗的挑戰(zhàn):蝕刻殘留物的特性
在實(shí)現(xiàn)集成電路互連水平時(shí)，最關(guān)鍵的清潔是那些底層的銅暴露在所使用的化學(xué)物質(zhì)中的清潔工作。（2）在實(shí)現(xiàn)集成電路互連水平時(shí)，最關(guān)鍵的清潔工作是那些底層的銅暴露在所使用的化學(xué)物質(zhì)中的清潔工作是那些底層的銅暴露在所使用的化學(xué)物質(zhì)中的清潔工作。 實(shí)際上，金屬的任何過度腐蝕都可能導(dǎo)致器件的電性能和可靠性的嚴(yán)重退化。 例如，在“鳥嘴”型缺陷的情況下（圖27），由于銅的溶解而在電介質(zhì)下方產(chǎn)生的真空將導(dǎo)致可靠性問題。
首先，通過俄歇效應(yīng)XPS和TOF SIMS光譜分析蝕刻O3圖案后留在銅表面的殘留物（圖28），先前的研究[31，32，3]表明，在使用氟碳等離子體蝕刻電介質(zhì)后，在圖案的側(cè)面上留下的殘留物主要由CFx（x=1-3），CH，Co鍵組成，并含有等離子體濺射銅。 在銅上檢測到CuFx物種。 與這項(xiàng)工作相一致的是，我們對大面積銅進(jìn)行的分析表明，碳，氟和氧含量很高，特別是XPS證實(shí)了CuO型氧化銅層的形成。
在清洗過程中去除這些殘留物對于確保兩個(gè)金屬層之間的良好導(dǎo)電是必不可少的。 由于它們的性質(zhì)，很難知道它們是否可以直接溶解在清潔溶液中，或者它們是否可以通過溶解氧化銅和可能的輕微蝕刻銅來去除，這有助于它們的脫落。對銅的腐蝕和氧化銅在清洗液中的溶解感興趣是非常重要的。 將特別注意通過限制金屬銅的溶解來快速溶解氧化物。