Significant Improvement of Copper Dry Etching Property of a High-Pressure Hydrogen-Based Plasma by Nitrogen Gas Addition
Significant Improvement of Copper Dry Etching Property of a High-Pressure Hydrogen-Based Plasma by Nitrogen Gas Addition
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添加氮气显着改善高压氢基等离子体的铜干蚀刻性能
DOI：
10.1021/acsomega.8b03163
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
4.1
通讯作者：
and Kiyoshi Yasutake
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hiromasa Ohmi;Jumpei Sato;Yoshiki Shirasu;Tatsuya Hirano;Hiroaki Kakiuchi;and Kiyoshi Yasutake
在13.3 kPa （100 Torr）产生的氢基等离子体中引入适量的氮气，可以显著改善铜（Cu）各向同性干刻蚀的特性。在H2mixture ratio （CH2）为0.9、输入功率为70 W的条件下，加入氮气时Cu的最大刻蚀速率为2.4 μm/min。最佳添加n2等离子体的腐蚀速率是纯h2等离子体的8倍。铜腐蚀速率随输入功率的增加而增加。在输入功率为100 W、ach2为0.9时，最大刻蚀速率达到3.1 μm/min。最佳的n2添加量降低了蚀刻铜的表面粗糙度。此外，n2的加入也提高了Cu和sio2之间的蚀刻选择性，选择性比达到190。最后，演示了用电镀铜层选择性蚀刻沟槽图案硅晶片。
The characteristics of copper (Cu) isotropic dry etching using a hydrogen-based plasma generated at 13.3 kPa (100 Torr) were improved dramatically by simply introducing a moderate amount of N2gas into the process atmosphere. A maximum Cu etch rate of 2.4 μm/min was obtained by nitrogen addition at a H2mixture ratio (CH2) of 0.9 and an input power of 70 W. The etch rate for the optimally N2-added plasma was 8 times higher than that for the pure H2plasma. The Cu etch rate increased with increasing input power. The maximum etch rate reached 3.1 μm/min at an input power of 100 W and aCH2of 0.9. The surface roughness of the etched copper decreased as a result of optimum N2addition. Furthermore, N2addition also improved the etch selectivity between Cu and SiO2such that the selectivity ratio reached 190. Finally, selective etching of a trench-patterned Si wafer with an electroplated Cu layer was demonstrated.
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