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(shù)中，使SiN成為重要電介質(zhì)的主要特性是其漏電流低且擊穿電壓高。超大規模集成（ULSI）技術(shù)推進(jìn)時(shí)，特征尺寸減少而芯片尺寸加大?；ミB線(xiàn)的阻容延遲在決定集成電路性能方面的作用越來(lái)越重要。Cu正在替代Al用于制造技術(shù)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(xiàn)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(shù)。但是，Cu雙大馬士革結構的一個(gè)重要問(wèn)題是Cu和層間介質(zhì)（ILD）界面的穩定性。有報道說(shuō)Cu會(huì )在Si襯底和SiO2中迅速擴散。Si內的Cu雜質(zhì)能在Si禁帶帶隙中產(chǎn)生一些深能級能態(tài)，它們會(huì )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(zhì)內存在的移動(dòng)銅離子會(huì )引起場(chǎng)閾值電壓的改變，導致絕緣失效。因此，在Cu金屬化系統中需要擴散阻擋層，以防止Cu擴散進(jìn)入Si襯底和層間介質(zhì)。等離子增強化學(xué)氣相淀積（PECVD）薄SiN是擴散阻擋層的優(yōu)秀候選者。

另一個(gè)問(wèn)題是，Cu暴露在常用的低溫（＜200℃）加工環(huán)境時(shí)很容易氧化，這會(huì )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(zhì)的SiN薄膜和Cu-SiN界面的體薄膜特性。發(fā)現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(xué)性能。還依據Si-H鍵合結構、應力和薄膜穩定性系統地研究了SiN體薄膜性質(zhì)。