高纯氧气电浆对多孔隙低介电系数材料的影响

　　高纯氧气是氧元素常见的单质形态。高纯氧气是空气的组分之一，无色、无嗅、无味。高纯氧气被广泛运用于各个行业，如医疗、化工、航天等。高纯氧气电浆处理对多孔隙低介电系数材料之影响，主要可分成以下五个部分。

　　第 一 部分、为分析不同低介电系数材料(low-k)经过高纯氧气电浆处理后的退化情形，其介电系数(k)范围为2.5~3.0，经过高纯氧气电浆处理后的低介电系数材料因为Si-OH键结的形成，使其介电系数上升，当掺杂有机高分子(Porogen)的低介电系数材料经过高纯氧气电浆处理，会形成更多Si-OH键结，使其电性及可靠度变差，而低介电系数材料掺杂有机高分子再经过紫外光(UV)照射处理虽有更低的介电系数，但其电性及可靠度却会变差；然而，经过He/H2遥控电浆处理的低介电系数材料因为减少了电浆中离子轰击的影响，使其表面较緻密，因此可以有效降低高纯氧气电浆的破坏。

　　第二部分、主要研究多孔隙低介电系数材料经过不同射频功率、处理时间及气体流量的高纯氧气电浆处理后，其对薄膜特性、电性以及可靠度之影响。实验结果显示，经过电浆製程后，会在薄膜表面形成一层表面改质层，当提高射频功率及处理时间时，表面改质层的厚度比较高，而当气体流量减少时，表面改质层的厚度也比较高，这表示高纯氧气电浆处理对多孔隙低介电系数材料之破坏会随著射频功率及处理时间的增加而增加，随著气体流量增加而减少；高纯氧气电浆中离子轰击将脆弱的键结打断并形成与水气有关之Si-OH键结，而其本身的低极性Si-CH3键结会减少，造成薄膜由疏水性变为亲水性，介电系数也因而上升，薄膜机械强度和电性以及可靠度皆变差，且变化幅度会随著射频功率及处理时间的增加而增加，随著气体流量增加而减少。

　　第三部、分则利用一个特殊设计的幂罩结构来探讨电浆中离子、光子及自由基对低介电系数薄膜的退化影响程度；实验结果显示，电浆中所有成分皆会造成低介电系数薄膜电性及可靠度的退化，而离子会造成严重的破坏；再者，自由基、光子及离子共同造成的破坏会更加严重。

　　第四部、分为探讨内连线镶嵌沟槽结构中侧壁(Sidewall)及底层(Bottom)之low-k 薄膜在高纯氧气电浆製程中受到之影响，我们便设计一简单沟槽结构来模拟实际的沟槽结构。实验结果指出，经过高纯氧气电浆处理后，沟槽结构中Sidewall薄膜及Bottom薄膜的电性与可靠度皆会变差，且沟槽结构中Sidewall薄膜所受到的破坏比Bottom薄膜少。同时，当沟槽的宽度下降时，高纯氧气电浆对Sidewall薄膜及Bottom薄膜的破坏皆会减少，因为有较低流量的高纯氧气电浆成分通过。因此，在相同电浆处理及low-k薄膜的条件下，当沟槽结构宽度微缩时，不会对薄膜造成更多的退化。

　　第五部、分为利用HF溶液将薄膜之表面改质层去除，并分析此表面改质层的影响。实验结果显示，经过高纯氧气电浆处理之薄膜所产生之表面改质层会使薄膜特性变差，但是当表面改质层被完全蚀刻后，其薄膜特性、电性及可靠度皆会与未经过高纯氧气电浆处理之薄膜的特性相似。

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