氧等离子体处理对 SiCOH 薄膜介电性能的影响
随着对超低介电常数介质研究的深入,人们发现在介质中引入高密度的孔隙,虽然可以将介电常数降低至2.0以下,但是高密度孔隙的存在将导致其它一些问题,如材料力学
性能的降低、吸湿性能的增大、铜互连中 Cu离子向孔中扩散导致漏电流的增大、铜互连与多孔低k 介质界面散射增强导致铜互连电阻增大等等。因此,寻求薄膜的低介电常
数与优良的力学、电学、化学性能之间的平衡,成为纳电子器件中多孔超低k 材料研究近期关注的焦点。
SiCOH薄膜的介电常数值随 O2 表面处理功率的变化
SiCOH 薄膜的介电常数 k 随 O2 表面处理功率的变化如上图所示。未经过 O2表面处理薄膜的介电常数值为 2.90,而经过 O2等离子体表面处理后,薄膜的介电常数略有上
升,介于 3.4-4.2 之间。从图中可以看出,等离子清洗机处理时,在O2 处理功率较低时(300~400W),介电常数值为4.0 左右,随着处理功率升高至 500W,介电常数
值降低至 3.4 左右,而当处理功率的进一步增加,薄膜的介电常数又开始增大,当处理功率为 800W 时,薄膜的介电常数增大到4.2,这个数值已经接近了 SiO2 的介电常
数值有研究指出,采用 O2 等离子体对 HSQ(Hydrogen Silsesquioxane)薄膜进行表面处理过程中,薄膜表面的低极化Si-H键容易被打断,产生较多的Si-悬挂键,这些
Si悬挂键处在氧等离子体气氛中时很容易与 O 结合而形成 Si-OH 键,从而使薄膜的介电常数升高。另外,等离子体表面处理也会导致薄膜表面结构发生重组,使薄膜表面
变得更加致密,这样也会导致薄膜的介电常数上升。
PLUTO-T桌面型等离子清洗机
1、通过对 O2 等离子体处理前后薄膜漏电流的分析,我们发现 O2 等离子体表面处理
可以使薄膜的漏电流下降,尤其是对于镀 Cu 电极的薄膜来说,O2 等离子体表面处理可以使薄膜的漏电流大幅下降,绝缘性能改善。
2、O2 等离子体表面处理会使薄膜的表面键结构发生重组,在重组过程中,薄膜表面变得更加致密,因而使薄膜的介电常数有一定的增加。