淀积FSG中气泡缺陷产生原因的分析与改善

摘要

随着半导体器件尺寸的不断缩小，互连层间材料的特性也需要不断提高从而满足高性能和高速度IC器件的需要。当器件持续缩小至深亚微米的范围时，需使用多层金属连线结构来减小因寄生电阻与寄生电容引起的RC延迟时间。这其中很大的一个挑战就是研究互连层的新型材料：低电阻的Cu和低介电常数(LowK)材料。Cu已经被用来替代Al-Cu合金连线和W塞，因为与铝相比，Cu有较高的导电率与较强的抗迁移能力。对于金属导线间的介电材质层(Intermetaldielectric)，简称IMD，有几种Low K材料可供选择，例如掺氟硅玻璃(fluorinated-silicate-glass，简称FSG)，氟化碳氢化合物，特氟隆-AF(聚四氟乙烯)等等。 其中以化学气相沉积法成长FSG被发展，并应用于集成电路后段制程的介电层上。FSG薄膜其成长方式就像硼磷硅酸玻璃(BPSG)的制程一样，只不过是在成长SiO2的同时，内部掺入(In-situ doping)含有氟的物质。所以，可说是现有集成电路制造技术的延伸，再加上，由于SiO2中氟的含量除了可以降低介电常数(大约为3.5)之外，还可以改善沉积薄膜时的间隙填充能力(Gap filling)，因此，FSG已逐渐地被应用于集成电路制造技术中。 FSG的物理特性取决与F的浓度，F的浓度越高，间隙填充和阶梯覆盖的能力就越强，提高F的浓度，介电常数也会相应降低。但是FSG层中F含量越高，也越不稳定，特别是当FSG暴露在比较潮湿的环境中会很不稳定，H2O会与FSG中的Si-F键反应，生成Si-O-H和HF，而F和HF在高温下的扩散会与Al线反应导致Al的腐蚀。 在实际的工厂生产中，FSG中自由F在高温中的扩散导致的气泡问题(bubbledefect)和对Al的腐蚀，对产品的良率影响很大。本课题研究主要深入分析了FSG的各项具体性质和缺陷产生的原因，以及在制程上的优化来抑制缺陷的产生。

目录

声明

摘要

前言

第一章.半导体制造工艺流程简介

1.1晶圆处理制程技术简介

1.2图形转换技术

1.3掺杂技术

1.4制膜技术

第二章.化学气相淀积制造流程简介

2.1 CVD原理和特点

2.2 CVD的分类介绍

2.3 CVD的应用介绍

第三章.FSG制程介绍

3.1 Low K材料简介

3.2 FSG简介

3.3 FSG制造过程介绍

3.4 FSG制造的缺陷描述

第四章.各项参数对FSG性能的影响

4.1沉积温度对FSG的影响

4.2后段热处理对FSG的影响

4.3阻挡层对FSG性能的影响

4.4 SRO对FSG性能的影响

第五章.Last IMD工艺改善总结

参考文献

致谢