CHF-,3-等離子體刻蝕SiCOH低k薄膜時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,導致阻容(RC)耦合的增大,進而使得信號傳輸延時增加、干擾噪聲增強和功率耗散增大。為了解決這些問題,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、度關注。
　　 在SiCOH低k薄膜材料應用于超大規(guī)模集成電路(ULSI)時,薄膜的刻蝕是關鍵的工藝之一。與傳統(tǒng)的SiO2介質(zhì)刻蝕相比較,因為SiCOH薄膜中存在孔隙,所以薄膜刻蝕率會隨著薄膜密度的降低而增加,從而導致薄膜粗糙度增加、側(cè)向微枝結(jié)構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用。但是,使用碳氟等離子體刻蝕SiCO

3、H薄膜時,在SiCOH薄膜的表面會沉積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。
　　 本論文以實現(xiàn)SiCOH薄膜的可控刻蝕為目標,研究了CHF3雙頻電容耦合等離子體(DF-CCP)刻蝕SiCOH薄膜時,C:F沉積對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,通過改變低頻信號的功率,控制SiCOH薄膜表面的C:

4、F沉積,研究了C:F沉積對SiCOH薄膜刻蝕行為的影響。通過刻蝕后SiCOH薄膜結(jié)構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,不能實現(xiàn)SiCOH薄膜的刻蝕；當C:F層呈多孔覆蓋層或填充SiCOH薄膜間隙時,