等離子處理提高65nm邏輯器件可靠性

SiN廣泛地用于半導體技術中，使SiN成為重要電介質的主要特性是其漏電流低且擊穿電壓高。超大規(guī)模集成（ULSI）技術推進時，特征尺寸減少而芯片尺寸加大?；ミB線的阻容延遲在決定集成電路性能方面的作用越來越重要。Cu正在替代Al用于制造技術中的互連金屬，主要是因為其體電阻率較低，應力和電子遷移性能優(yōu)越。

雙大馬士革工藝中由具有嵌入銅線的低-k薄膜組成的多層互連結構已被確認為是下一代技術。但是，Cu雙大馬士革結構的一個重要問題是Cu和層間介質（ILD）界面的穩(wěn)定性。有報道說Cu會在Si襯底和SiO2中迅速擴散。Si內的Cu雜質能在Si禁帶帶隙中產(chǎn)生一些深能級能態(tài)，它們會起再生-復合中心的作用，引起使器件性能變壞的漏電流。此外，層間介質內存在的移動銅離子會引起場閾值電壓的改變，導致絕緣失效。因此，在Cu金屬化系統(tǒng)中需要擴散阻擋層，以防止Cu擴散進入Si襯底和層間介質。等離子增強化學氣相淀積（PECVD）薄SiN是擴散阻擋層的優(yōu)秀候選者。

另一個問題是，Cu暴露在常用的低溫（＜200℃）加工環(huán)境時很容易氧化，這會使器件的性能和可靠性變差。SiN淀積前采用等離子預處理是減少Cu表面形成氧化銅的好方法。

本文研究了改善擴散阻擋層性質的SiN薄膜和Cu-SiN界面的體薄膜特性。發(fā)現(xiàn)NH3預處理對于減少銅表面的污染是最適宜的，得到了最好的電學性能。還依據(jù)Si-H鍵合結構、應力和薄膜穩(wěn)定性系統(tǒng)地研究了SiN體薄膜性質。