大马士革铜阻挡氮化硅薄膜沉积工艺的优化研究

作     者：邱振宇 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：程秀兰;高锋

授予年度：2008年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：铜互连 氮化硅 铜阻挡层 PE-CVD HDP-CVD 工艺优化 

摘      要：为了实现A公司“提高产能降低成本的目标,本文通过实验试图发现一种大规模生产中可以在沉积Si3N4薄膜工艺上取代HDP-CVD(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition,高密度等离子体化学气相沉积)的优化PE-CVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,等离子增强型化学气相沉积)工艺。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直接接触,通常人们使用HDP-CVD来沉积该SiN层。本文通过研究发现,传统PE-CVD工艺经过优化后从经济与性能综合考量更适合于在大规模生产中在沉积Si3N4薄膜工艺上取代HDP-CVD。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HDP-CVD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。