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等离子体去胶对低介电常数材料损伤的研究

周旭升  
【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。


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