氧等離子體處理對 SiCOH 薄膜介電性能的影響

隨著對超低介電常數(shù)介質(zhì)研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)在介質(zhì)中引入高密度的孔隙，雖然可以將介電常數(shù)降低至2.0以下，但是高密度孔隙的存在將導(dǎo)致其它一些問題，如材料力學(xué)

性能的降低、吸濕性能的增大、銅互連中 Cu離子向孔中擴(kuò)散導(dǎo)致漏電流的增大、銅互連與多孔低k 介質(zhì)界面散射增強(qiáng)導(dǎo)致銅互連電阻增大等等。因此，尋求薄膜的低介電常

數(shù)與優(yōu)良的力學(xué)、電學(xué)、化學(xué)性能之間的平衡，成為納電子器件中多孔超低k 材料研究近期關(guān)注的焦點(diǎn)。

SiCOH薄膜的介電常數(shù)值隨 O₂ 表面處理功率的變化

SiCOH 薄膜的介電常數(shù) k 隨 O₂ 表面處理功率的變化如上圖所示。未經(jīng)過 O₂表面處理薄膜的介電常數(shù)值為 2.90，而經(jīng)過 O₂等離子體表面處理后，薄膜的介電常數(shù)略有上

升，介于 3.4-4.2 之間。從圖中可以看出，等離子清洗機(jī)處理時，在O₂ 處理功率較低時（300～400W），介電常數(shù)值為4.0 左右，隨著處理功率升高至 500W，介電常數(shù)

值降低至 3.4 左右，而當(dāng)處理功率的進(jìn)一步增加，薄膜的介電常數(shù)又開始增大，當(dāng)處理功率為 800W 時，薄膜的介電常數(shù)增大到4.2，這個數(shù)值已經(jīng)接近了 SiO₂ 的介電常

數(shù)值有研究指出，采用 O₂ 等離子體對 HSQ（Hydrogen Silsesquioxane）薄膜進(jìn)行表面處理過程中，薄膜表面的低極化Si-H鍵容易被打斷，產(chǎn)生較多的Si-懸掛鍵，這些

Si懸掛鍵處在氧等離子體氣氛中時很容易與 O 結(jié)合而形成 Si-OH 鍵，從而使薄膜的介電常數(shù)升高。另外，等離子體表面處理也會導(dǎo)致薄膜表面結(jié)構(gòu)發(fā)生重組，使薄膜表面

變得更加致密，這樣也會導(dǎo)致薄膜的介電常數(shù)上升。

PLUTO-T桌面型等離子清洗機(jī)

1、通過對 O₂ 等離子體處理前后薄膜漏電流的分析，我們發(fā)現(xiàn) O₂ 等離子體表面處理

可以使薄膜的漏電流下降，尤其是對于鍍 Cu 電極的薄膜來說，O₂ 等離子體表面處理可以使薄膜的漏電流大幅下降，絕緣性能改善。 

2、O₂ 等離子體表面處理會使薄膜的表面鍵結(jié)構(gòu)發(fā)生重組，在重組過程中，薄膜表面變得更加致密，因而使薄膜的介電常數(shù)有一定的增加。