SiCOH低k薄膜溝槽的C2F6-O2-Ar雙頻等離子體刻蝕研究.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RC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SiCOH低介電常數(shù)(低k)薄膜材料得到人們高度關(guān)注。

2、>　　 在SiCOH低k薄膜材料應用于超大規(guī)模集成電路時，圖形刻蝕是關(guān)鍵的工藝之一。與傳統(tǒng)的SiO2介質(zhì)刻蝕相比較，由于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，從而導致溝槽刻蝕的粗糙度增加、分枝結(jié)構(gòu)的形成、刻蝕深度的改變，結(jié)果使溝槽的刻蝕變得難以精確控制。由于SiCOH低k薄膜材料中除了Si、O外，還包含了C、H，為了有效地控制溝槽刻蝕的粗糙度，需要在刻蝕Si的同時，使C保持同比例的刻蝕，因此，在碳氟等離子

3、體添加O2成為刻蝕低粗糙度溝槽的可能途徑。但是，由于O等離子體對光刻膠具有清洗作用，從而嚴重影響刻蝕的選擇性，因此，如何利用O2/碳氟等離子體在SiCOH低k薄膜中刻蝕低粗糙度溝槽成為一個重要的問題。
　　 本論文以實現(xiàn)SiCOH薄膜的槽形可控刻蝕為目標，采用C2F6/O2/Ar混合氣體的60MHz/2MHz雙頻電容耦合等離子體(DF-CCP)，在介電常數(shù)k=2.88的多孔SiCOH低k材料中，開展了線寬為0.25μm溝槽的刻蝕

4、研究。通過研究O2的添加量、低頻功率對刻蝕槽形的影響，獲得了刻蝕低粗糙度溝槽的可能途徑。通過對溝槽形貌的掃描電鏡(SEM)觀察、原子力顯微鏡(AFM)分析以及對溝槽成份的x射線光電子能譜(XPS)分析，發(fā)現(xiàn)在60MHz高頻功率為165W、2MHz低頻功率為20-30W、O2流量為2sccm、C2F6的流量為20sccm、工作氣壓為50Pa時，經(jīng)4min刻蝕的樣品呈現(xiàn)很好的槽形，溝槽表面無C：F殘留，槽形陡直，底部平整，槽底部的粗糙度為3