CHF-,3-等離子體刻蝕SiCOH低k薄膜時(shí)C∶F沉積的影響與控制.pdf

1、隨著超大規(guī)模集成電路(ULSI)中器件密度不斷提高、特征線寬不斷減小,器件密度和連線密度的增加使得器件內(nèi)部金屬連線的電阻和絕緣介質(zhì)層的電容增大,導(dǎo)致阻容(RC)耦合的增大,進(jìn)而使得信號(hào)傳輸延時(shí)增加、干擾噪聲增強(qiáng)和功率耗散增大。為了解決這些問(wèn)題,用低介電常數(shù)(低k)和超低介電常數(shù)(k＜2)材料替代傳統(tǒng)的SiO2層間絕緣介質(zhì),降低絕緣介質(zhì)的介電常數(shù),成為可能的途徑。作為最有希望替代SiO2的材料,多孔(超)低k的SiCOH薄膜材料得到人們高

2、度關(guān)注。
　　 在SiCOH低k薄膜材料應(yīng)用于超大規(guī)模集成電路(ULSI)時(shí),薄膜的刻蝕是關(guān)鍵的工藝之一。與傳統(tǒng)的SiO2介質(zhì)刻蝕相比較,因?yàn)镾iCOH薄膜中存在孔隙,所以薄膜刻蝕率會(huì)隨著薄膜密度的降低而增加,從而導(dǎo)致薄膜粗糙度增加、側(cè)向微枝結(jié)構(gòu)的形成和刻蝕深度發(fā)生改變,這使得薄膜刻蝕變得難以精確控制。為了解決這些問(wèn)題,用雙頻電容耦合放電產(chǎn)生的碳氟等離子體,在SiCOH薄膜的刻蝕中得到重要應(yīng)用。但是,使用碳氟等離子體刻蝕SiCO

3、H薄膜時(shí),在SiCOH薄膜的表面會(huì)沉積C:F層,表面C:F層的存在抑制了有效刻蝕的活性基團(tuán)和能量向SiCOH薄膜表面的傳輸,從而影響SiCOH薄膜刻蝕性能。
　　 本論文以實(shí)現(xiàn)SiCOH薄膜的可控刻蝕為目標(biāo),研究了CHF3雙頻電容耦合等離子體(DF-CCP)刻蝕SiCOH薄膜時(shí),C:F沉積對(duì)SiCOH薄膜刻蝕的影響。本文采用60MHz/2MHz CHF3的雙頻電容耦合等離子體,通過(guò)改變低頻信號(hào)的功率,控制SiCOH薄膜表面的C:

4、F沉積,研究了C:F沉積對(duì)SiCOH薄膜刻蝕行為的影響。通過(guò)刻蝕后SiCOH薄膜結(jié)構(gòu)的傅立葉變換紅外光譜(FTIR)分析、表面成分的X射線光電子能譜分析、表面形貌的原子力顯微鏡(AFM)分析,發(fā)現(xiàn)通過(guò)提高低頻功率,SiCOH薄膜表面的C:F層發(fā)生了從致密覆蓋層,到多孔C:F層,進(jìn)而到填充SiCOH薄膜孔隙的C:F層的演變。在C:F層致密覆蓋SiCOH薄膜時(shí),不能實(shí)現(xiàn)SiCOH薄膜的刻蝕；當(dāng)C:F層呈多孔覆蓋層或填充SiCOH薄膜間隙時(shí),