氧等離子體處理對 SiCOH 薄膜介電性能的影響
隨著對超低介電常數(shù)介質(zhì)研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)在介質(zhì)中引入高密度的孔隙,雖然可以將介電常數(shù)降低至2.0以下,但是高密度孔隙的存在將導(dǎo)致其它一些問題,如材料力學(xué)
性能的降低、吸濕性能的增大、銅互連中 Cu離子向孔中擴散導(dǎo)致漏電流的增大、銅互連與多孔低k 介質(zhì)界面散射增強導(dǎo)致銅互連電阻增大等等。因此,尋求薄膜的低介電常
數(shù)與優(yōu)良的力學(xué)、電學(xué)、化學(xué)性能之間的平衡,成為納電子器件中多孔超低k 材料研究近期關(guān)注的焦點。
SiCOH薄膜的介電常數(shù)值隨 O2 表面處理功率的變化
SiCOH 薄膜的介電常數(shù) k 隨 O2 表面處理功率的變化如上圖所示。未經(jīng)過 O2表面處理薄膜的介電常數(shù)值為 2.90,而經(jīng)過 O2等離子體表面處理后,薄膜的介電常數(shù)略有上
升,介于 3.4-4.2 之間。從圖中可以看出,等離子清洗機處理時,在O2 處理功率較低時(300~400W),介電常數(shù)值為4.0 左右,隨著處理功率升高至 500W,介電常數(shù)
值降低至 3.4 左右,而當(dāng)處理功率的進(jìn)一步增加,薄膜的介電常數(shù)又開始增大,當(dāng)處理功率為 800W 時,薄膜的介電常數(shù)增大到4.2,這個數(shù)值已經(jīng)接近了 SiO2 的介電常
數(shù)值有研究指出,采用 O2 等離子體對 HSQ(Hydrogen Silsesquioxane)薄膜進(jìn)行表面處理過程中,薄膜表面的低極化Si-H鍵容易被打斷,產(chǎn)生較多的Si-懸掛鍵,這些
Si懸掛鍵處在氧等離子體氣氛中時很容易與 O 結(jié)合而形成 Si-OH 鍵,從而使薄膜的介電常數(shù)升高。另外,等離子體表面處理也會導(dǎo)致薄膜表面結(jié)構(gòu)發(fā)生重組,使薄膜表面
變得更加致密,這樣也會導(dǎo)致薄膜的介電常數(shù)上升。
PLUTO-T桌面型等離子清洗機
1、通過對 O2 等離子體處理前后薄膜漏電流的分析,我們發(fā)現(xiàn) O2 等離子體表面處理
可以使薄膜的漏電流下降,尤其是對于鍍 Cu 電極的薄膜來說,O2 等離子體表面處理可以使薄膜的漏電流大幅下降,絕緣性能改善。
2、O2 等離子體表面處理會使薄膜的表面鍵結(jié)構(gòu)發(fā)生重組,在重組過程中,薄膜表面變得更加致密,因而使薄膜的介電常數(shù)有一定的增加。