等离子体去胶对低介电常数材料损伤的研究

论文摘要

随着芯片特征尺寸的降低,金属互连中的电阻和寄生电容成为限制芯片性能的一个主要因素。这使得半导体工业不得不放弃使用二氧化硅和金属铝互连的连线方式,转而使用铜金属和低介电常数材料的连线方式。铜和低介电常数材料的多层互连技术己经成为集成电路互连技术发展的必然趋势。本文介绍了铜镶嵌技术、低介电常数材料和等离子体刻蚀技术在半导体芯片中的应用;探讨了低介电常数材料在等离子体去胶中的存在的问题和面临的挑战,在对光刻胶去除的过程中,对于碳掺杂的低介电常数材料,等离子体会对碳键造成损伤,引起介电常数上升,或者芯片图形尺寸变形。本文研究了利用等离子体刻蚀设备进行去胶的原位去胶法,分析了原位等离子体去胶对低介电常数材料造成损伤的原因,并且提出减少等离子体去胶损伤的方法。通过气源优化比较,选择氧气作为原位等离子体去胶的气体。通过实验,分析了气体流量、反应腔压力和射频频率对低介电常数材料造成等离子体损伤的原因。通过对比去胶后样本经氢氟酸溶液清洗前后的电子显微镜照片,分析工艺结果,优化了氧气等离子体去胶对低介电常数材料的损伤,使其满足量产的要求。同时就反应腔的记忆效应对低介电常数材料的损伤和消除方法进行了研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 集成电路发展趋势
• 1.2 铜镶嵌工艺
• 1.3 低介电常数材料
• 1.3.1 化学气相沉积法制备的低介电常数材料
• 1.3.2 旋涂式制备的低介电常数材料
• 1.3.3 低介电常数材料国内外应用现状
• 1.4 等离子体刻蚀
• 1.4.1 什么是等离子体
• 1.4.2 等离子体刻蚀工艺
• 2 低介电常数材料的等离子体去胶工艺
• 2.1 等离子体去胶简介
• 2.2 低介电常数材料的去胶工艺简介
• 2.2.1 顺游式等离子体去胶
• 2.2.2 原位等离子体去胶
• 2.3 等离子体去胶对低介电常数材料的损伤测量方法
• 3 原位等离子体去胶对低介电常数材料损伤的优化
• 3.1 原位去胶气源选择
• 3.2 等离子体去胶对低介电常数材料损伤的实验方法
• 3.3 等离子体去胶对低介电常数材料损伤的分析
• 3.3.1 气体流量对低介电常数材料损伤的影响
• 3.3.2 气体压力对低介电常数材料损伤的影响
• 3.3.3 射频频率对低介电常数材料损伤的影响
• 3.4 本章小结
• 4 反应腔记忆效应的消除
• 4.1 引言
• 4.2 反应腔记忆效应的消除
• 4.3 本章小结
• 5 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文