化學氣相沉積法晶元沉積研究

2022-10-08 22:45:08 字數 999 閱讀 5016

【摘要】利用化學氣相沉積實驗研究了不同的條件對沉積的金屬薄膜的特性進行了系統的研究。

【關鍵詞】化學氣相沉積;晶元;金屬薄膜

為了有效降低因元件尺寸愈作愈小所造成的金屬導線間訊號傳輸之遲滯效應,選擇低介電值的材料作為介電層或是改用低阻值的金屬作為導線,為未來晶元設計的主要方向。

各式各樣不論是無機或是有機的材料,已被大量的研究其應用於積體電路上的可行性。而在考慮低介電值、耐熱性、介電特性以及製程便利性等因素下,氟化非晶相碳膜因具有極低的介電值以及良好的穩定性,使其極具應用上的價值。本研究以電沉積輔助化學氣相沉積法,改變不同的製程引數,如氣體流量、製程壓力、溫度以及電沉積功率來沉積薄膜,以**各引數對沉積薄膜特性之影響。

結果發現製程壓力及電沉積功率愈大,沉積速率愈快,薄膜的熱穩定性愈佳。cf4/ch4 氣體流量比愈高,沉積速率會先增加後減少,此為氟離子的量已超過一定限度,使得薄膜反被蝕刻。至於其熱穩定性乃隨cf4量之增加而增加。

而基板溫度則與沉積速率成反比的關係。除此之外,並以ir、tds及xps等分析儀器來**薄膜回火前後之熱穩定性。

1.實驗

本實驗是以微波頻率為13.56mhz平行板式的電沉積輔助化學氣相沉積系統(pecvd)來沉積氟化非晶相碳膜。反應氣氛為以不同流量比混合為一的cf4和ch4氣體。

而關於改變製程引數,如成膜溫度、壓力及電沉積功率的實驗,則固定氣體流量比為9:1。熱穩定性評估實驗為將試片放入氮氣流量為20l/min的爐管中,在400°c下回火30min。

光學及膜厚特性是以bio-rad qs300傅利葉變換紅外線光譜儀來鑑定鍵結結構。黏著性測試是以3m scotch膠帶來評估。xps是以mg ka作為光源,偵測c 1s的光譜,由所得的光譜可清楚分辨其為c-f、c-f2、c-f3、c-(c,h)及c-cf等波峰所構成,並以高斯分布方式來fitting結果。

tds是以20°c/min的公升溫速率,從室溫加熱到600°c,所得質譜強度已對試樣重量做過校正。所有薄膜沉積於(100)6吋p型矽晶圓上,在1mhz頻率下,量測結構為al/a-c:f/p+-si的電容對電壓曲線,並藉此求出薄膜介電值。

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