大马士革铜阻挡氮化硅薄膜沉积工艺优化研究.pdf

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1、万方数据第s卷．第2期电子与封装总第58期VoI．8．No．2ELECTRONlCS&R～CKAGING2008年2月，：nrf、￡蕊、jr’、，7一，、厂?＼f一’一～j，一．’煎，≮曳)(壬j：鬻“造；‘髟(疆，：’I靠，f、、性J大马士革铜阻挡氮化硅薄膜沉积工艺优化研究邱振宇L2，程秀兰1(1．上海交通大学微电子学院，上海200030；2．阿尔卡特高真空技术上海有限公司。上海201203)摘要：在铜大马士革(Damascene)工艺中。为避免由于铜向FSG中扩散所致电迁移的问题，需要在铜表面沉积一层氮化硅作为隔离铜和随后的介电材料的

2、直接接触，通常人们使用HDPcVD来沉积该氮化硅层。但针对HDPCVD沉积速率快和工艺设备成本高等问题，文中研究了一种优化了的PECVD氮化硅沉积工艺采取代HDP_cVD氮化硅工艺。优化主要包含硬件改进和工艺参数调整。硬件改进主要通过引入锥形阴极盘面代替传统的直通形阴极盘面，以实现气体分子的更有效电离。在工艺参数上从RF功率、SiH4流量等方面也有所调整。优化后形成的氮化硅薄膜与HDPcVD氮化硅薄膜性能非常接近，完全符合大马士革工艺的要求。同时氮化硅薄膜的沉积速率也有明显提高，工艺成本随之降低。关键词：铜互连；氮化硅；PECVD；HDP

3、—CVD；工艺优化中图分类号：TN405．97文献标识码：A文章编号：168l—1070(2008)02—0029一04ResearchonPI?ocessoptimizationofCopperDiffhsionBarrierLayer(SiN)inCopperD岫l-Dama驰e鹏1Khnolo盯QIU刁圮n—Yhl．-，C脏NG)(iu-L御1(1．Sl}ln几g砌f肋D砀馏踟fw糟f

4、)，，跏口ng砌f200030，劬fM；。2．Af∞纪Z坛cH“m死幽加肠∥cD巾Dr口“Dn，L叻．，鼢增加f201203，o伽口)Abstrac

5、t：SincecopperinDamascenestnlctIlreeasilydiffuSesin幻lowKmaterial，whichdeterioratesthectlamc谢stic0ftIlem酏；rial如dmisetIleleakagec峨ntandleadst0tllebreal(do、Ⅷoft11edielectriclay％aSiNlayer雒copperdiffusionbarrierlayerisrequi同betWeenc叩perlayer觚dtlledielectriclater．Usually，m)P．CVD

6、，whichisaprocesswimlowdeposition眦觚dtlighequipnlentcostisusedtodepositthissiUconnitridelay盯．IIlordert0decrea∞Ⅱ圮p似：esscost'趴opti血zedPECVDprocessofsiliconnitridedepositionissttldiedto孔llievebettercombin撕onofperform卸ce锄deconomyinm雒sproductioniIItIlispaper．The叫面zationincludesm

7、odificationonbotIlh莉ware柚dprocessp猢eters．H砌wamr琢Ddificationist

8、Iereplacementoftllestandardcathodef缸eplatewiⅡlhoUowcatllodef缸印la晚whichaddStheefficiencyofg越Inoleculeion妇60n．ThemmpropeItiesofop血lizedPECVDrIitride淝Ve哆coⅡlparabIet0ⅡlatofⅢ)PCVDIIitride'whichweUmeetD锄弱ceneproces

9、srequhment．Keywords：copperiIlterconnection；siliconrli廿ide；PECVD；HDP-CVD；p嗽essoptiTTlization1前言对于大马士革铜工艺，氮化硅层通常会用作通孔(Via)下面Cu层扩散或氧化阻挡层．同时还用于后收稿日期：2007一08-28续通孔刻蚀的刻蚀终止层，它通常采用高密度等离子化学气相沉积(HighDensityPlasmaChemicalvaporDepositi伽．HDP—CVD)的方法获得，这主要是由于与普通的等离子增强化学气相沉积(Pl签maE1111锄

10、ccdCheⅡlicaIV却orDcpositi伽，PECVD)相比，HDPCVD．29．万方数据第8卷第2期电子与封装氮化硅薄膜具有成膜致密、含氢杂质较少的优点，从而对铜的扩散和氧化具有更好