退火温度对OSG薄膜性能的影响

北方工业大学信息学院 王艳蓉 周晓森 曾 敏 张 静

随着集成电路特征尺寸的不断微缩，互连介质层性能成为限制集成电路发展的关键参数之一。长久以来研究人员近几年探索具有更低介电常数（k）且具有优异机械性能的介质材料成为研究热点之一。而纳米多孔有机硅酸盐玻璃(OSG)与SiO2结构相近且与传统CMOS工艺兼容而广受关注，但对其工艺性能优化方法尚不明确，需要更深入的探索研究。本研究针对退火温度对OSG薄膜的性能影响开展研究，研究分析了退火温度对OSG薄膜的化学组分，机械强度，薄膜厚度，疏水性及介电常数等性能的影响。

1 研究意义

随着集成电路器件特征尺寸的不断微缩，晶体管密度不断增加，多互连层中电阻和电容所产生的延迟效应越来越明显，为了减少该RC延迟，一方面可采用具有更低电阻率的金属，另一方面可采用比传统SiO2介电常数更低的绝缘材料。其中，纳米多孔有机硅酸盐玻璃(OSG)与SiO2结构相近且与传统CMOS工艺兼容而成为研究热点之一。但目前制备出性能优异，完全与传统CMOS兼容的OSG薄膜，仍存在一定的困难，因此本研究从退火温度对OSG薄膜性能的影响角度开展研究，探究使OSG薄膜机械性能和介电常数优化的工艺条件，获得具有优异性能的介电层薄膜。

2 OSG薄膜的制备

本研究采用溶胶-凝胶工艺制备薄膜，以原硅酸四乙酯（TEOS，99.999%，Sigma-Aldrich）和甲基三乙氧基硅烷（MTEOS，99%，Sigma-Aldrich）为前驱体（TEOS/MTEOS=2/8），再以四氢呋喃混合醇（C4H8O，99%；2-丙醇）为基底溶液，再室温下混合溶液，搅拌30min后，在酸性环境（HCl，0.37%）下催化反应30min。……