超低介電常數奈米孔洞二氧化矽薄膜的應力研究

Abstract

本研究主要以超低介電常數的奈米孔洞二氧化矽薄膜，利用高密度電漿化學氣相沉積系統分別沉積氫化非晶相碳化矽、氮化矽與氧化矽等疊層，經HMDS處理，針對各階段製程的殘留應力行為作探討。 奈米孔洞二氧化矽薄膜的製備，係由於乾燥、烘烤階段溶劑的揮發，加諸□燒階段驅除薄膜內含的模板分子，使得薄膜的體積分別作不同程度的收縮，衍生張應力。 HMDS處理可使薄膜具有疏水化效果。殘留應力的行為，歸因於薄膜孔道中的巨大甲基分子所產生的回彈效應，導致薄膜作體積膨脹並對於奈米孔洞二氧化矽薄膜的張應力，可作有效的應力舒緩。 非晶相氫化碳化矽所呈現的強壓應力，具有隨沉積溫度上升而減弱的趨勢。試片的非晶相氫化碳化矽疊層可藉由應力補償與烷氧基化誘生的回彈效應，紓解奈米孔洞二氧化矽薄膜的應力。此外，HMDS處理可穿越150℃所沉積的非晶相氫化碳化矽疊層，並藉由回彈效應紓解應力，而350℃所沉積的非晶相氫化碳化矽，則以HMDS的凝結效應衍生的壓應力為主。 350℃所沉積的非晶相氮化矽疊層，可對奈米孔洞二氧化矽薄膜試片作應力補償；而HMDS前處理，可使沉積於奈米孔洞二氧化矽薄膜表面的非晶相氧化矽疊層呈現張應力。