chf_2c3_等离子体处理对sicoh薄膜性能的影响

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1、苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。研究生签名：冱理盈孳日期：214：生!!!学位论文使用授权声明苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或

2、其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保存期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权苏州大学学位办办理。研究生签名：碰鲲誓日期：竺12：生：鲨研究生签名：刨必日期：竺!Z：竺：鲨导师签名：CHF3等离了体处理对SiCOH薄膜性能的影响第一章绪论第一章绪论§1．1低介电常数材料的研究背景我们进入了信息时代，信息技术的发展使我们的世界发生着深刻的变化，从因特网到移动通信，从数字电视到移动电脑等等，作为信息技术的基础与核心，微电子技术的快速发展正影响着我们生活的方方面面。根据国际半导体技术发展规

3、划的预言，微电子器件按照莫尔定律发展，在2010年后，进入线宽为45．32nm以下的纳电子器件时代【11。电子器件的运行速度随器件尺寸的减小而不断提高，但同时随着器件的特征尺寸进一步减小，线宽变窄，随之而来的金属互连线之间的阻容(RC)耦合增大，将导致信号传送延时，干扰噪声增强和功率耗散增大等一系列问题【2】，器件频率受到抑Nf31。从而削弱了小尺寸的优势，限制了器件性能的提高。在多层互联系统中，RC延时f和功耗P决定于器件尺寸和材料性能，如下式所示【4J=f=RC=2pkto(4L2／P2+L2／T2)(1—1)P=CV2f=2(吒+G)矿2／=2七‰(2上丁／尸+三尸／2Z)矿2

4、f(1—2)式中，P为金属连线的电阻率、k为绝缘介质的相对介电常数、岛为真空介电常数、L为金属线长度、P为金属线厚度、T金属线间的距离、V为工作电压、厂为工作频率。由(1．1)、(1．2)式可以看出，降低RC常数和功耗可以采用以下三种方法：(1)使用低电阻P材料作为金属线；(2)使用低介电常数(低k材料)的介质材料作层问绝缘层；(3)改变金属互连线的布局和厚宽比。由于集成电路特征尺寸的不断下降，仅仅通过优化电路的设计和布局已经不能解决器件尺寸与工作性能之间的矛盾，因此必须采用新的金属连线和介质材料来取代目前集成电路所使用的AI／Si02材料架构。CHF3等离子体处理对SiCOH薄膜性

5、能的影响第一章绪论自1998年IBM公司首先推出铜互联技术以来，用Cu代替舢连线技术得到广泛关注H巧】。Cu凭借自身低电阻率、低功率耗散以及优越的抗电迁移性能成为新一代的金属布线材料。随着连线总电阻的降低，人类面临新的挑战，即如何降低互联架构中介质材料的介电常数。根据电介质理论，介质的极化主要来源于睁7】：(1)分子极化(极性分子受到电场作用，永久偶极子转向与外电场平行的方向使电矩和不再为零，这种极化即为偶极子取向极化。偶极子取向极化时间约为10。2～1酽s)；(2)离子极化(在电场作用下，正、负离子沿相反方向位移形成电荷分离。离子极化时间为10-1：N10。13s)；(3)电子极化

6、(在外电场作用下，电子云的移动使得电子云重心与原子核重心分离形成感应偶极矩。电子极化时间为10‘14N10‘15s)。一般来说，降低介电常数可以有两种方法：一是降低构成材料的极化率，即降低分子极化。在技术上，材料极化率的降低可以通过在材料中形成低极化率的键(如Si．C、Si．F、C-H等)来实现；二是降低单位体积内极化分子的密度。由于分子极化的降低是有限的，而降低单位体积中极化分子的数目则(即减小薄膜密度)可以将介电常数降到接近l的甚低值，因此减小薄膜密度对降低极化率的效应比减小分子极化的影响更强。在技术上，减小薄膜密度的重要途径就是在薄膜中引入孔隙。通常多孔介质被看作是双相材料，其

7、中一相是由基质构成的骨架，另一相是介电常数为l的空气隙，这样形成的多孔介质，其相对极化率s，直接取决于孔隙率【81：爱2卯蓦2卅喀芝2㈤3，占，+占l+、7占2+式中q、s：分别为孔隙和骨架材料的介电常数，P为薄膜孔隙率。当孔隙为空气时，P型：o，因此占l+2爱_(1棚爱(1-4)因此，多孔介质材料成为低介电常数材料研发的主要候选对象，得到全球化学家、物理学家、材料科学家和集成电路工程师们的高度民主关注。2CHF3等离了：体处理对SiCOH薄膜性能的影响第