高純氧氣電漿對多孔隙低介電系數(shù)材料的影響
發(fā)布時間：2020-03-23來源：洛陽華普高純氣體點擊：3496
高純氧氣電漿對多孔隙低介電系數(shù)材料的影響
高純氧氣是氧元素常見的單質(zhì)形態(tài)。高純氧氣是空氣的組分之一,，無色,、無嗅、無味,。高純氧氣被廣泛運用于各個行業(yè),，如醫(yī)療、化工,、航天等,。高純氧氣電漿處理對多孔隙低介電系數(shù)材料之影響，主要可分成以下五個部分,。
第 一 部分,、為分析不同低介電系數(shù)材料(low-k)經(jīng)過高純氧氣電漿處理后的退化情形,，其介電系數(shù)(k)范圍為2.5~3.0,，經(jīng)過高純氧氣電漿處理后的低介電系數(shù)材料因為Si-OH鍵結(jié)的形成，使其介電系數(shù)上升,，當摻雜有機高分子(Porogen)的低介電系數(shù)材料經(jīng)過高純氧氣電漿處理,，會形成更多Si-OH鍵結(jié)，使其電性及可靠度變差,，而低介電系數(shù)材料摻雜有機高分子再經(jīng)過紫外光(UV)照射處理雖有更低的介電系數(shù),，但其電性及可靠度卻會變差；然而,，經(jīng)過He/H2遙控電漿處理的低介電系數(shù)材料因為減少了電漿中離子轟擊的影響,，使其表面較緻密，因此可以有效降低高純氧氣電漿的破壞,。
第二部分,、主要研究多孔隙低介電系數(shù)材料經(jīng)過不同射頻功率、處理時間及氣體流量的高純氧氣電漿處理后,，其對薄膜特性,、電性以及可靠度之影響。實驗結(jié)果顯示,，經(jīng)過電漿製程后,，會在薄膜表面形成一層表面改質(zhì)層,，當提高射頻功率及處理時間時，表面改質(zhì)層的厚度比較高,，而當氣體流量減少時,，表面改質(zhì)層的厚度也比較高，這表示高純氧氣電漿處理對多孔隙低介電系數(shù)材料之破壞會隨著射頻功率及處理時間的增加而增加,，隨著氣體流量增加而減少,；高純氧氣電漿中離子轟擊將脆弱的鍵結(jié)打斷并形成與水氣有關(guān)之Si-OH鍵結(jié)，而其本身的低極性Si-CH3鍵結(jié)會減少,，造成薄膜由疏水性變?yōu)橛H水性,，介電系數(shù)也因而上升，薄膜機械強度和電性以及可靠度皆變差,，且變化幅度會隨著射頻功率及處理時間的增加而增加,，隨著氣體流量增加而減少。
第三部,、分則利用一個特殊設(shè)計的冪罩結(jié)構(gòu)來探討電漿中離子,、光子及自由基對低介電系數(shù)薄膜的退化影響程度；實驗結(jié)果顯示,，電漿中所有成分皆會造成低介電系數(shù)薄膜電性及可靠度的退化,，而離子會造成嚴重的破壞；再者,，自由基,、光子及離子共同造成的破壞會更加嚴重。
第四部,、分為探討內(nèi)連線鑲嵌溝槽結(jié)構(gòu)中側(cè)壁(Sidewall)及底層(Bottom)之low-k 薄膜在高純氧氣電漿製程中受到之影響,，我們便設(shè)計一簡單溝槽結(jié)構(gòu)來模擬實際的溝槽結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果指出,，經(jīng)過高純氧氣電漿處理后,，溝槽結(jié)構(gòu)中Sidewall薄膜及Bottom薄膜的電性與可靠度皆會變差，且溝槽結(jié)構(gòu)中Sidewall薄膜所受到的破壞比Bottom薄膜少,。同時,，當溝槽的寬度下降時，高純氧氣電漿對Sidewall薄膜及Bottom薄膜的破壞皆會減少,，因為有較低流量的高純氧氣電漿成分通過,。因此，在相同電漿處理及l(fā)ow-k薄膜的條件下,，當溝槽結(jié)構(gòu)寬度微縮時,，不會對薄膜造成更多的退化。
第五部,、分為利用HF溶液將薄膜之表面改質(zhì)層去除,，并分析此表面改質(zhì)層的影響,。實驗結(jié)果顯示，經(jīng)過高純氧氣電漿處理之薄膜所產(chǎn)生之表面改質(zhì)層會使薄膜特性變差,，但是當表面改質(zhì)層被完全蝕刻后,，其薄膜特性、電性及可靠度皆會與未經(jīng)過高純氧氣電漿處理之薄膜的特性相似,。
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