硅基材上銅薄膜的圖案化研究.pdf

1、當前硅基集成電路已經發(fā)展到使用高導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,但是將銅應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是銅的刻蝕問題。 本論文在自行設計、組建的金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)系統(tǒng)上,以六氟乙酰丙酮合銅(Ⅱ)[Cu(Ⅱ)(hfac)2]為前驅物,氫氣為載氣和還原性反應氣,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,然后對這些改性基材進行掩膜下的紫外光照,從而進行曝光后的化學氣相沉積銅薄膜的相關研究。論文主要有以下兩個部分組成： 一、在MPTMS-SAMs改性硅基材上的選擇性化學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,從而形成負圖案。這是因為經過紫外光照射后,MPTMS-SAMs的Si-C鍵被打斷,從而-SH基團被剝離了基材表面,Si-OH

3、基團在表面上生成。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之間的強相互作用力的形成,導致了Cu選擇性地沉積在了未照射到紫外光的區(qū)域上。MPTMS-SAMs改性基材上化學氣相沉積銅薄膜的選擇性具有一定的溫度和時間范圍。此外,使用300～400nm的紫外光照射MPTMS-SAMs改性的基材,再進行化學氣相沉積銅,同樣可以得到負圖案。 二、在PTMS-SAMs改性硅基材上的選擇性化學氣相沉積銅薄膜的研究。