Brevet FR2790768A1 — publié le 20000915

PROCEDE D'ATTAQUE CHIMIQUE DU CUIVRE POUR COMPOSANTS MICROELECTRONIQUES Domaine technique La présente invention concerne un procédé d'attaque chimique du cuivre présent en surface de composants microélectroniques. Ce procédé peut être notamment mis en oeuvre pour réaliser une gravure partielle d'une couche de cuivre ou pour nettoyer une surface contaminée par du cuivre et qui peut supporter des bandes de cuivre. Etat de la technique L'introduction récente du cuivre pour les niveaux d'interconnexions des circuits intégrés pose de nouveaux problèmes relatifs au nettoyage des traces de contamination de cuivre (particules de cuivre, ions cuivre, sel de cuivre, hydroxyde de cuivre, oxyde de cuivre) et relatifs à la gravure ménagée (c'est-à-dire partielle) de bandes conductrices en cuivre. De manière connue, l'attaque du cuivre et des métaux nobles en général peut être réalisée au moyen d'un bain chimique constitué d'un milieu acide auquel on a ajouté un ou plusieurs produits se présentant à température ambiante sous forme liquide ou solide et jouant le rôle d'agent oxydant. Le milieu acide est par exemple une solution d'HCl ou d'HSO04. L'agent oxydant peut être H202, HNO3 ou KMnO.I. L'utilisation d'un milieu faiblement acide permet d'obtenir la dissolution du cuivre ou du métal noble tout en évitant des réactions chimiques avec les autres matériaux qui composent l'empilement microélectro- nique: oxyde de silicium, titane, nitrure de titane, nitrure de silicium, SION, etc. Dans le cas des interconnexions en cuivre, il faut pouvoir oxyder le cuivre que l'on veut éliminer sans attaquer complètement les lignes conductrices en cuivre lorsqu'elles sont directement affleurantes à la surface ou sous-jacentes à cette surface mais que le matériau d'encapsulation censé les isoler ne présente par une intégrité suffisante. Il est alors important de pouvoir contrôler au mieux la cinétique de gravure du cuivre. Les bains de gravure actuellement utilisés ne permettent pas un contrôle satisfaisant de cette cinétique de gravure du cuivre. Exposé de l'invention La présente invention a été conçue dans le but d'obtenir un procédé d'attaque chimique du cuivre, pour composants microélectroniques, qui permet de contrôler le mieux possible la cinétique de gravure du cuivre. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'attaque chimique du cuivre présent en surface d'un composant microélectronique au moyen d'un bain constitué d'un milieu acide et contenant au moins un agent oxydant, caractérisé en ce que ledit agent oxydant est introduit sous forme de gaz dans le milieu acide pour y être dissous. Avantageusement, la concentration d'agent oxydant introduit sous forme de gaz dans le bain est ajustée en fonction de la cinétique d'attaque chimique désirée. Pendant l'attaque chimique, la concentration en agent oxydant peut être augmentée par injection d'agent oxydant gazeux dans le bain. Cette concentration en agent oxydant peut être diminuée par injection d'un gaz neutre choisi par exemple parmi l'azote et l'argon. De préférence, le milieu acide est constitué à partir d'au moins l'un des acides suivants: HF, H2S04, HCl et H3PO4. L'agent oxydant gazeux peut comprendre au moins 02 ou 03. Le procédé d'attaque chimique du cuivre selon l'invention s'applique en particulier au nettoyage d'une surface d'un composant microélectronique contaminée par des particules de cuivre et à la gravure d'une surface d'un composant microélectronique comportant des motifs en cuivre. Brève description du dessin L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée du dessin annexé qui est un diagramme représentant la vitesse d'attaque V d'une couche de cuivre déposée sur un composant microélectronique plongé dans un bain de gravure chimique en fonction de la concentration en oxygène dissous dans le bain, selon le procédé de l'invention. Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention Selon la présente invention, le bain d'attaque du cuivre est constitué d'un milieu faiblement acide dont on vérifie au préalable la compatibilité avec les matériaux du composant microélectrique qui seront au contact du bain. A titre d'exemple, pour nettoyer une surface contaminée par des particules de cuivre on peut utiliser de l'acide fluorhydrique à une concentration de l'ordre de 0,1%. On peut également utiliser de l'acide sulfurique ou de l'acide chlorhydrique à des concentrations de l'ordre de 0,01% à 10%. Le bain d'attaque comprend par exemple de l'eau et différents produits chimiques. Il possède naturellement une concentration en gaz dissous dont des gaz oxydants comme l'oxygène. Cette concentration peut être ajustée à la valeur désirée par exemple en faisant buller dans le bain d'attaque le gaz oxydant pour en augmenter la concentration ou, au contraire, en injectant un gaz neutre (azote ou argon) pour diminuer la concentration d'oxygène parmi les gaz dissous dans le bain d'attaque. Le diagramme représenté dans le dessin annexé montre, à titre d'exemple, l'évolution de la vitesse de gravure (en nm/min) d'un bain d'attaque comprenant 0,1% d'acide fluorhydrique en fonction de la quantité d'oxygène 02 (en ppm) dissous dans ce bain. Ce diagramme montre que l'ajustement de la concentration en oxygène dissous permet de contrôler parfaitement la cinétique de gravure du cuivre. Le procédé selon l'invention s'applique essentiellement à la gravure ménagée du cuivre déposé sur les circuits intégrés et le nettoyage des surfaces en présence ou non de bandes de cuivre. Le procédé peut être appliqué dans des équipements de procédé à bain ou à pulvérisation. Dans ce dernier cas, il peut être nécessaire d'injecter directement le gaz oxydant dans la chambre de l'équipement (phase gazeuse) à la place ou en supplément de l'injection dans la phase liquide. D'un point de vue pratique, l'homme de l'art devra d'abord établir la cinétique de gravure des matériaux présents à la surface du composant microélectronique à nettoyer ou à graver au moyen de courbes du type de celle représentée sur le dessin annexé. De telles courbes permettent de pouvoir choisir les durées de traitement nécessaires dans le cas d'une gravure ménagée ou acceptables dans le cas d'un nettoyage compte tenu des impératifs de modification des cotes dimensionnelles. Les gammes de fonctionnement du procédé selon l'invention vont de concentration en gaz oxydant dissous quasi nulles (niveau parties par million) jusqu'aux concentrations de sursaturation (niveau %). REVENDICATIONS 1. Procédé d'attaque chimique du cuivre présent en surface d'un composant microélectronique au moyen d'un bain constitué d'un milieu acide et contenant au moins un agent oxydant, caractérisé en ce que ledit agent oxydant est introduit sous forme de gaz dans le milieu acide pour y être dissous. 2. Procédé d'attaque chimique du cuivre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la concentration d'agent oxydant introduit sous forme de gaz dans le bain est ajustée en fonction de la cinétique d'attaque chimique désirée. 3. Procédé d'attaque chimique du cuivre selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pendant l'attaque chimique, la concentration en agent oxydant est augmentée par injection d'agent oxydant gazeux dans ledit bain. 4. Procédé d'attaque chimique du cuivre selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, pendant l'attaque chimique, la concentration en agent oxydant est diminuée par injection d'un gaz neutre. 5. Procédé d'attaque chimique du cuivre selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit gaz neutre est choisi parmi l'azote et l'argon. 6. Procédé d'attaque chimique du cuivre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le milieu acide est constitué à partir d'au moins l'un des acides suivants: HF, H2S04, HCl et H3P04. 7. Procédé d'attaque chimique du cuivre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'agent oxydant gazeux comprend au moins 02 ou 03. 8. Application du procédé d'attaque chimique du cuivre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 au nettoyage d'une surface d'un composant microélectronique contaminée par du cuivre. 9. Application du procédé d'attaque chimique du cuivre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 à la gravure d'une surface d'un composant microélectronique comportant des motifs réalisés en cuivre.