硅基材上銅薄膜的圖案化研究.pdf

1、當(dāng)前硅基集成電路已經(jīng)發(fā)展到使用高導(dǎo)電率的銅來代替鋁作為金屬連線材料。盡管比起金屬鋁來,銅金屬材料在先天上有許多的優(yōu)勢(shì),但是將銅應(yīng)用在集成電路制程上仍然有許多問題要克服。其中比較重要的一點(diǎn)是銅的刻蝕問題。 本論文在自行設(shè)計(jì)、組建的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)系統(tǒng)上,以六氟乙酰丙酮合銅(Ⅱ)[Cu(Ⅱ)(hfac)2]為前驅(qū)物,氫氣為載氣和還原性反應(yīng)氣,分別以3-(巰基)-丙基-三甲氧基硅烷(MPTMS)和丙基-三甲氧基硅烷(

2、PTMS)自組裝單分子膜(SAMs)改性硅為基材,然后對(duì)這些改性基材進(jìn)行掩膜下的紫外光照,從而進(jìn)行曝光后的化學(xué)氣相沉積銅薄膜的相關(guān)研究。論文主要有以下兩個(gè)部分組成： 一、在MPTMS-SAMs改性硅基材上的選擇性化學(xué)氣相沉積銅薄膜的研究。研究表明：和照射到紫外光的區(qū)域相比,銅更容易在用掩膜遮住的區(qū)域上沉積,從而形成負(fù)圖案。這是因?yàn)榻?jīng)過紫外光照射后,MPTMS-SAMs的Si-C鍵被打斷,從而-SH基團(tuán)被剝離了基材表面,Si-OH

3、基團(tuán)在表面上生成。未照射區(qū)域上MPTMS-SAMs端基S-H的H的更容易給出以及Cu-S之間的強(qiáng)相互作用力的形成,導(dǎo)致了Cu選擇性地沉積在了未照射到紫外光的區(qū)域上。MPTMS-SAMs改性基材上化學(xué)氣相沉積銅薄膜的選擇性具有一定的溫度和時(shí)間范圍。此外,使用300～400nm的紫外光照射MPTMS-SAMs改性的基材,再進(jìn)行化學(xué)氣相沉積銅,同樣可以得到負(fù)圖案。 二、在PTMS-SAMs改性硅基材上的選擇性化學(xué)氣相沉積銅薄膜的研究。