超臨界CO2流體技術在極低介電常數材料與Cu導線製程整合之應用研究

Abstract

當積體電路複雜性提高時，金屬與金屬的間距及金屬導線的長度也隨著變窄及增長，如此造成嚴 重的訊號傳輸延遲(RC delay)，進而降低整個積體電路的操作速度。因此半導體製程技術開始利用銅 金屬及低介電常數材料來代替傳統的鋁金屬及二氧化矽介電層以降低半導體積體電路的時間延遲。然 而，根據ITRS 里程表進入0.65 μm 以下後，低介電常數材料的介電常數必須小於2.2，因此許多材 料提供廠商開始針對一些多孔隙低介電常數材料(porous low-k)產生濃厚的興趣。而在製程整合中多 孔隙低介電常數材料所面對最大的問題就是如何去除孔隙?水氣及在奈米線寬時的光阻去除技術。傳 統光阻去除是用氧氣電漿(O2 plasma)，這將會造成光阻殘餘和多孔隙性低介電常數材料的損害。而現 在所研發出的一項最新技術可克服此問題，即用超流體二氧化碳(Supercritical fluid CO2)來去除水 氣及光阻。因為超流體二氧化碳有著極高的擴散力（diffusivity）和極低的黏滯力（viscosity）、 張力（tension），所以有著極佳的傳輸特性，所以不會有以往光阻殘留和傷害介電層之問題，避免傳 統光阻去除過程對多孔隙極低介電層的劣化，同時可將多孔隙低介電常數材料中的水氣帶走以維持良 好的介電特性。此外，無毒、不易燃、無腐蝕性、不污染環境以及便宜等特性都是此技術的優點。在 半導體元件越趨於奈米線寬的未來，以超流體二氧化碳去除光阻的技術勢必將成為極需開發研究的一 個方向。本計劃將針對傳統跟SCCO2 技術做出詳細的系統研究。