在CF₄/O₂中蚀刻后,等离子聚合低介电常数膜的电气/机械性能发生变化 半导体多层互连的等离子₄/O₂

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 半导体制造业 半导体制造业
• 处理等离子体处理

背景情况:

• 低介电常数 (k ≤3.5) 的氧化碳 (SiCOH) 材料作为半导体芯片中的金属间介电材料 (IMD) 至关重要,以最大限度地减少电阻电容延迟.
• 血聚合四基 ((trimethylsilyoxy) (ppTTMSS) 是IMD应用的一个有前途的SiCOH前体.

研究的目的:

• 调查反应性离子蚀刻对ppTTMSS薄膜性能的影响.
• 为了评估蚀刻的ppTTMSS薄膜的机械和电气特性作为沉积等离子体功率的函数.

主要方法:

• ppTTMSS薄膜是使用等离子体增强化学蒸汽沉积 (PECVD) 制造的,具有不同等离子体功率 (2060 W).
• 随后,使用CF4/O2等离子体通过反应性离子蚀刻 (RIE) 来蚀刻膜.
• 使用里埃变换红外光谱 (FTIR),X射线光电子光谱 (XPS),以及折射率,介电常数,硬度,弹性模量和泄漏电流密度的测量,分析了材料性能.

主要成果:

• FTIR光谱表明,涂后的ppTTMSS薄膜没有显著的结构变化,折射率和介电常数保持稳定.
• 在XPS分析中,由于等离子体与表面的相互作用,在蚀刻后,氧气增加和碳度下降.
• 硬度和弹性模量随着沉积等离子体功率显著增加,分别达到8.56 GPa和52.45 GPa,超过了化学机械抛光 (CMP) 的要求.
• 作为沉积和蚀刻薄膜的泄漏电流密度在1 MV/cm时始终低于10^-6 A/cm^2,适合IMD应用.

结论:

• ppTTMSS薄膜在CF4/O2等离子蚀刻后表现出强大的介电和机械性能.
• 优化沉积等离子体功率对于实现半导体制造中CMP工艺所需的机械强度至关重要.
• 蚀刻的ppTTMSS薄膜具有出色的电绝缘性,使其适合于先进的金属间介电应用.