无中间层双大马士革中FSG刻蚀技术的研究

论文摘要

随着超大规模集成技术的发展,芯片尺寸的日益缩小,铜作为连接材料的优越性日益显现。由于铜的反应生成物不具有挥发性,刻蚀很难实现。只有先在硅片上作好双大马士革结构,然后填入铜来实现铜互连。本文研究无中间层双大马士革中FSG刻蚀技术。由于没有额外的中间层,其总体的介电系数降低,有效地减少互连延迟的问题,优化器件的性能。刻蚀过程被细分为四步实施:VIA通孔刻蚀,BARC刻蚀,Trench沟槽刻蚀和Nitride阻挡层刻蚀(Nitride Remove)。通过大量的实验,参考电子显微镜照片,分析刻蚀结果,针对刻蚀过程中出现的主要问题,如BARC高度控制、CD控制、沟槽刻蚀的造型优化等加以改进,以达到选择比、侧壁保护、整体造型等要求,最后顺利完成无中间层双大马士革结构。实验中遇到的具体问题和解决方法,对于提高大规模集成电路的制造工艺有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 双大马士革工艺简介
• 1.1 等离子刻蚀简介
• 1.2 双大马士革工艺简介
• 1.2.1 自对准双大马士革SADD （Self aligned Dual Damascene）
• 1.2.2 沟槽刻蚀优先双大马士革（Trench First Dual Damascene）
• 1.2.3 通孔刻蚀优先双大马士革（VIA First Dual Damascene）
• 1.3 无中间层的双大马士革
• 2 VIA 通孔刻蚀
• 2.1 VIA 通孔刻蚀前的薄膜结构
• 2.1.1 对VIA 通孔刻蚀的要求
• 2.1.2 VIA 通孔刻蚀存在的问题和初步解决方案
• 2.1.3 F/C 比对电介质刻蚀的影响
• 2.2 VIA 通孔刻蚀实验
• 2.3 VIA 通孔刻蚀小结
• 3 BARC 刻蚀
• 3.1 BARC 刻蚀前的薄膜结构
• 3.1.1 对BARC Etch 的要求
• 3.1.2 BARC 刻蚀存在的问题和初步解决方案
• 3.2 BARC 刻蚀实验
• 3.3 BARC 刻蚀小结
• 4 Trench 沟槽刻蚀
• 4.1 Trench 沟槽刻蚀前的薄膜结构
• 4.1.1 对Trench Etch 的要求
• 4.1.2 Trench Etch 存在的问题和初步解决方案
• 4.2 Trench 沟槽刻蚀实验
• 4.3 Trench 沟槽刻蚀小结
• 5 Nitride Remove 刻蚀
• 5.1 Nitride Remove 刻蚀前的薄膜结构
• 5.1.1 对Nitride Remove 刻蚀的要求
• 5.1.2 Nitride Remove 存在的问题和初步解决方案
• 5.2 Nitride Remove 刻蚀实验
• 5.3 Nitride Remove 刻蚀小结
• 6 实验总结与展望
• 6.1 实验分析与总结
• 6.1.1 VIA 通孔刻蚀分析
• 6.1.2 Trench 沟槽刻蚀分析
• 6.2 讨论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文