Abstract
For further scaling down of the silicon devices, the application of low dielectric constant materials instead of silicon oxide has been considered to reduce power consumption, crosstalk, and interconnection delay. In this paper, the effect of $O_2/SF_6$ plasma chemistry on the etching characteristics of polyimide-one of the promising low-k interlayer dielectrics-has been studied. The etch rate of polyimide decreases with the addition of $SF_6$ gas due to formation of nonvolatile fluorine compounds inhibiting reaction between oxygen and hydrocarbon polymer, while applying substrate bias enhances etching process through physical attack. However, addition of small amount of $SF_6$ is desirable for etching topography. $SiO_2$ hard mask for polyimide etching is effective under $O_2$plasma etching(selectivity~30), while $O_2/SF_6$ chemistry degrades etching selectivity down to 4. Based on the above results, $1-2\mu\textrm{m}$ L&S PI2610 patterns were successfully etched.
실리콘 소자가 더욱 미세화되면서, 발생되는 power consumption, crosstalk와 interconnection delay 등을 감소시키기 위해 $SiO_2$ 대신에 저유전 상수막의 적용이 고려되어진다. 본 논문에서는, 저유전 상수 층간 절연막 재료로 유망한 폴리이미드의 식각 특성에 $O_2/SF_6$ 가스가 미치는 영향을 연구하였다. 폴리이미드의 식각률을 SF(sub)6 가스의 첨가에 따라 산소와 hydrocarbon 폴리머 간의 반응을 억제하는 비휘발성 물질은 fluorine 화합물의 형성에 의해 감소되었다. 반면에, 기판 전극의 전압 증가는 물리적인 충격을 통해 식각 공정을 증가시켰다. 또한 작은 량의 SF(sub)6 가스 첨가는 식각 topography에 바람직하였다. 폴리이미드 식각을 위한 $SiO_2$ hard mask 사용은 산소 플라즈마 식각 하에서 효과적이었다(선택비-30). 반면에 $O_2SF_6$ 가스 조성은 식각 선택비를 4로 저하시키게 되었다. 이러한 결과를 기초로, $1-2\mu\textrm{m}$ 선폭을 가진 PI 2610의 식각을 원활히 수행할 수 있었다.
