Orientador : Jacobus W. Swart

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica

Resumo: Neste trabalho apresentamos o desenvolvimento de processos de "back-etch" para a formação de "plugs" e de processos para obter estruturas em tungstênio com paredes verticais. Ao mesmo tempo apresentamos o estudo dos mecanismos da corrosão de tungstênio por plasma. Neste trabalho usávamos...

Resumo: Neste trabalho apresentamos o desenvolvimento de processos de "back-etch" para a formação de "plugs" e de processos para obter estruturas em tungstênio com paredes verticais. Ao mesmo tempo apresentamos o estudo dos mecanismos da corrosão de tungstênio por plasma. Neste trabalho usávamos principalmente dois tipos de equipamentos de corrosão por plasma. O primeiro tem a potência aplicada a uma frequência de 25 kHz, ao invés da tradicional 13,56 MHz. O segundo é do tipo reator com confinamento magnético. Em ambos os sistemas é possível obter corrosão química e corrosão induzida por bombardeamento iônico. Conseguimos obter bons processos de IIback-etch" em ambos os equipamentos.
É possível obter estruturas de tungstênio com paredes verticais em ambos os equipamentos. Porém a seletividade de
tungstênio para fotorresiste é sempre baixa, tipicamente 1:1. Portanto precisar-se-ia de um tipo de máscara especial para a
corrosão de tungstênio quando este é usado como interconexão. A maioria dos mecanismos, como descritos na literatura foi
confirmada neste trabalho. Onde há contradições na literatura, conseguimos determinar qual mecanismo é valido,
como no caso de corrosão química, ou em quais circunstâncias qual mecanismo é válido, como no caso da formação e
influência do óxido de tungstênio. Podemos também concluir que para a grande maioria dos processos, o mecanismo que
limita a taxa de corrosão do tungstênio, é a chegada das espécies reativas na superfície da lâmina. Para os outros
processos, há fortes indicações que a interação plasmatungstênio- resiste causa fenômenos que limitam a taxa de
corrosão. As conclusões deste trabalho não são apenas válidas para os equipamentos estudados aqui, mas também para outros sistemas

Abstract: In this work, we present the development of processes to obtain a back etch process for plug formation in via holes
and of processes to obtain tungsten structures with vertical walls. At the same time, the mechanisms behind the tungsten
etching were studied. These studies were mainly...

Abstract: In this work, we present the development of processes to obtain a back etch process for plug formation in via holes
and of processes to obtain tungsten structures with vertical walls. At the same time, the mechanisms behind the tungsten
etching were studied. These studies were mainly performed in two different types of equipment. The first one is a system with power applied at 25 kHz, instead of the traditional 13.56 MHz. The second equipment is a magnetically confined reactor. In both systems it is possible to have chemical etching and bombardment enhanced etching. We were able to develop good back etch processes in both equipment. It is possible to obtain tungsten structures with vertical walls in both equipment, but the selectivity of the tungsten towards the resist is always low, typically 1:1. Therefore, one would need special mask structures or
materiaIs for this type of etching of tungsten when it is used as an interconnect material ( e.g. as metal 1 ). Most of the mechanisms of the tungsten etching as reported in the literature were confirmed in this work. Where there are contradictions, mainly about the possibility of chemical etching of tungsten and the formation and influence on the etching of the tungsten oxide, we were able to draw one conclusion, e.g. that chemical etching is possible, or indicate in which circurnstances one mechanism is valid and in which circurnstances another mechanism is valid, as in the case of the etch delaying role of tungsten oxide. We could also conclude that the arrival of the active species at the surface of the wafer is the etch rate limiting step most processes. For other processes, we have strong indications that the interaction plasma-tungsten-resist induces some phenomena which limit the etch rate. And for some other processes the removal of the etch product can be indicated as
the etch rate limiting step. These conclusions are not only valid for the systems studied in this work, but also for other types of equipment