Surfactant-templated porous organosilicate glass low-k films have been deposited by using a tetraethoxysilane (TEOS) and methyltriethoxysilane (MTEOS) mixture with different ratios and Brij® 30 surfactant. The deposited films contain different concentrations of terminal methyl groups that are proportional to the MTEOS concentration. Increasing the methyl group concentration by changing the TEOS/MTEOS ratio decreases the open porosity, k-value, and Young's modulus and increases the mean pore radius, although the template concentration was kept constant. The plasma etch rate well correlates with the number of fluorine atoms penetrated into pores. Plasma damage by fluorine radicals depends on the carbon concentration in the films. It can be reduced by 60% when the carbon concentration in the films exceeds 10 at. % as measured by XPS (the films deposited with the TEOS/MTEOS ratio of 40/60). Damage to the dielectrics associated with exposure to vacuum ultraviolet photons is reduced by more than 70% for the same samples.
REFERENCES
1.
K.
Maex
, M. R.
Baklanov
, D.
Shamiryan
, F.
Iacopi
, S. H.
Brongersma
, and Z. S.
Yanovitskaya
, J. Appl. Phys.
93
, 8793
(2003
). 2.
M. R.
Baklanov
, P. S.
Ho
, and E.
Zschech
, Advanced Interconnects for ULSI Technology
(Wiley
, New York
, 2012
).3.
V.
Jousseaume
, O.
Gourhant
, P.
Gonon
, A.
Zenasni
, and L.
Favennec
, J. Electrochem. Soc.
159
, G49
(2012
). 4.
H.
Miyajima
, K.
Ishikawa
, M.
Sekine
, and M.
Hori
, Plasma Proc. Polym.
16
, e1900039
(2019
). 5.
A. S.
Valeev
, G. Ya.
Krasnikov
, V. A.
Gvozdev
, and P .I.
Kuznetsov
, RUS patent 2548523 (17 December 2013).6.
A.
Rezvanov
, I. V.
Matyushkin
, O. P.
Gushchin
, and E. S.
Gornev
, Russ. Microelectron.
47
, 415
(2018
). 7.
C. W.
Kaanta
et al., Proceedings of 8th International IEEE VLSI Multilevel Interconnection Conference
, Santa Clara, CA
, 11–12 June 1991 (IEEE
, New York
, 1991
), p. 144
.8.
A.
Grill
, J. Appl. Phys.
93
, 1785
(2003
). 9.
D. J.
Michalak
, J. M.
Blackwell
, J. M.
Torres
, A.
Sengupta
, L. E.
Kreno
, J. S.
Clarke
, and D.
Pantuso
, J. Mater. Res.
30
, 3363
(2015
). 10.
W.
Volksen
, R. D.
Miller
, and G.
Dubois
, Chem. Rev.
110
, 56
(2010
). 11.
T.
Asefa
, M. J.
MacLachlan
, N.
Coombs
, and G. A.
Ozin
, Nature
402
, 867
(1999
). 12.
Y. F.
Lu
et al., Nature
389
, 364
(1997
). 13.
A. S.
Vishnevskiy
, D. S.
Seregin
, K. A.
Vorotilov
, A. S.
Sigov
, K. P.
Mogilnikov
, and M. R.
Baklanov
, J. Sol-Gel Sci. Technol.
92
, 273
(2019
). 14.
M. A.
Worsley
, S. F.
Bent
, S. M.
Gates
, N. C. M.
Fuller
, W.
Volksen
, M.
Steen
, and T.
Dalton
, J. Vac. Sci. Technol. B
23
, 395
(2005
). 15.
T. V.
Rakhimova
, D. V.
Lopaev
, Yu. A
Mankelevich
, A. T.
Rakhimov
, S. M.
Zyryanov
, K. A.
Kurchikov
, N. N.
Novikova
, and M. R.
Baklanov
, J. Phys. D Appl. Phys.
48
, 175203
(2015
). 16.
A.
Rezvanov
, I. V.
Matyushkin
, O. P.
Gutshin
, and E. S.
Gornev
, Proc. SPIE
10224
, 102241X
(2016
).17.
J.
Lee
and D. B.
Graves
, J. Vac. Sci. Technol. A
31
, 041302
(2013
). 18.
T. V.
Rakhimova
et al., Appl. Phys. Lett.
102
, 111902
(2013
). 19.
J.
Shoeb
, M. M.
Wang
, and M. J.
Kushner
, J. Vac. Sci. Technol. A
30
, 041303
(2012
). 20.
C.
Wu
, Y.
Li
, M. R.
Baklanov
, and K.
Croes
, ECS J. Solid State Sci. Technol.
4
, N3065
(2015
). 21.
J. L.
Lauer
, H.
Sinha
, M. T.
Nichols
, G. A.
Antonelli
, Y.
Nishi
, and J. L.
Shohet
, J. Electrochem. Soc.
157
, G177
(2010
). 22.
M. R.
Baklanov
, V.
Jousseaume
, T. V.
Rakhimova
, D. V.
Lopaev
, Yu. A
Mankelevich
, V. V.
Afanas’ev
, J. L.
Shohet
, S. W.
King
, and E. T.
Ryan
, Appl. Phys. Rev.
6
, 011301
(2019
). 23.
V.
Jousseaume
, A.
Zenasni
, L.
Favennec
, G.
Gerbaud
, M.
Bardet
, J. P.
Simon
, and A.
Humbert
, J. Electrochem. Soc.
154
, G103
(2007
). 24.
L.
Prager
et al., Microelectron. Eng.
85
, 2094
(2008
). 25.
A.
Zotovich
, O.
Proshina
, Z.
el Otell
, D.
Lopaev
, T. V.
Rakhimova
, A. T.
Rakhimov
, J.-F.
de Marneffe
, and M. R.
Baklanov
, Plasma Sources Sci. Technol.
25
, 055001
(2016
). 26.
J. R.
Woodworth
, M. E.
Riley
, V. A.
Amatucci
, T. W.
Hamilton
, and B. P.
Aragon
, J. Vac. Sci. Technol. A
19
, 45
(2001
). 27.
Z.
el Otell
, V.
Samara
, A.
Zotovich
, T.
Hansen
, J.-F.
de Marneffe
, and M. R.
Baklanov
, J. Phys. D Appl. Phys.
48
, 395202
(2015
). 28.
Y.
Ichihashi
, Y.
Ishikawa
, R.
Shimizu
, and S.
Samukawa
, J. Vac. Sci. Technol. B
28
, 577
(2010
). 29.
A.
Zotovich
et al., J. Phys. D Appl. Phys.
51
, 325202
(2018
). 30.
M.
Krishtab
, J.-F.
de Marneffe
, S.
De Gendt
, and M. R.
Baklanov
, Appl. Phys. Lett.
110
, 013105
(2017
). 31.
E. T.
Ryan
et al., J. Appl. Phys.
104
, 094109
(2008
). 32.
T.
Frot
, W.
Volksen
, S.
Purushothaman
, R. L.
Bruce
, T.
Magbitang
, D. C.
Miller
, V. R.
Deline
, and G.
Dubois
, Adv. Funct. Mater.
22
, 3043
(2012
). 33.
L.
Zhang
et al., J. Phys. D Appl. Phys.
49
, 505105
(2016
). 34.
L.
Zhang
, R.
Ljazouli
, P.
Lefaucheux
, T.
Tillocher
, R.
Dussart
, Yu. A
Mankelevich
, J.-F.
de Marneffe
, S.
De Gendt
, and M. R.
Baklanov
, ECS Solid State Lett.
2
, N5
(2012
). 35.
L.
Zhang
et al., J. Phys. D Appl. Phys.
49
, 175203
(2016
). 36.
A.
Rezvanov
, O. P.
Gutschin
, G. Ya
Krasnikov
, K. P.
Mogilnikov
, L.
Chang
, J.-F.
de Marneffe
, C.
Dussarrat
, and M. R.
Baklanov
, Elect. Eng. Ser. 3. Microelectron.
157
, 49
(2015
).37.
A.
Grill
, S. M.
Gates
, E. T.
Ryan
, S. V.
Nguyen
, and D.
Priyadarshini
, Appl. Phys. Rev.
1
, 011306
(2014
). 38.
K. A.
Vorotilov
, V. I.
Petrovsky
, V. A.
Vasiljev
, and M. V.
Sobolevsky
, J. Sol-Gel Sci. Technol.
8
, 581
(1997
).39.
H.
Schmidt
, J. Non-Cryst. Solids
73
, 681
(1985
). 40.
C.
Liu
et al., Jap. J. Appl. Phys.
57
, 07MC01
(2018
). 41.
M. R.
Baklanov
, K. P.
Mogilnikov
, V. G.
Polovinkin
, and F. N.
Dultsev
, J. Vac. Sci. Technol. B
18
, 1385
(2000
). 42.
H.
Konno
, Material Science and Engineering of Carbon
, edited by M.
Inagaki
and F.
Kang
(Materials Science and Engineering of Carbon
, Butterworth-Heinemann
, 2016
), pp. 153
–171
.43.
W. C.
Oliver
and G. M.
Pharr
, J. Mater. Res.
7
, 1564
(1992
). 44.
G.
Abowitz
and E.
Arnold
, Rev. Sci. Instrum.
38
, 564
(1967
). 45.
A. A.
Rezvanov
, “Influence of plasma etching on molecular structure and integral properties of ultralow-k dielectric films
,” Ph.D. dissertation (Moscow Institute of Physics and Technology, 2019
).46.
S.
Yu
, T.
Wong
, X.
Hu
, and K.
Pita
, J. Electrochem. Soc.
150
, F116
(2003
). 47.
J.
Proost
, M. R.
Baklanov
, K.
Maex
, and L.
Delaey
, J. Vac. Sci. Technol. B
18
, 303
(2000
). 48.
Y.
Li
, I.
Ciofi
, L.
Carbonell
, N.
Heylen
, J.
Van Aelst
, M. R.
Baklanov
, G.
Groeseneken
, K.
Maex
, and Z.
Tokei
, J. Appl. Phys.
104
, 034113
(2008
). 49.
J. H.
Wang
, W. J.
Chen
, T. C.
Chang
, P. T.
Liu
, S. L.
Cheng
, J. Y.
Lin
, and L. J.
Chen
, J. Electrochem. Soc.
150
, F141
(2003
). 50.
D. V.
Lopaev
, A. V.
Volynets
, S. M.
Zyryanov
, A.
Zotovich
, and A. T.
Rakhimov
, J. Phys. D Appl. Phys.
50
, 075202
(2017
). 51.
T. E. F. M.
Standaert
, P. J.
Matsuo
, S. D.
Allen
, G. S.
Orehlein
, and T. J.
Dalton
, J. Vac. Sci. Technol. A
17
, 741
(1999
). 52.
D. V.
Lopaev
, S. M.
Zyryanov
, A. I.
Zotovich
, T. V.
Rakhimova
, Yu. A.
Mankelevich
, A. T.
Rakhimov
, and M. R.
Baklanov
, Plasma Process. Polym.
15
, 1700213
(2018
). 53.
H. F.
Winters
and J. W.
Coburn
, Surf. Sci. Rep.
14
, 161
(1992
). 54.
D. L.
Flamm
, V. M.
Donnelly
, and J. A.
Mucha
, J. Appl. Phys.
52
, 3633
(1981
). 55.
Yu. A.
Mankelevich
, E. N.
Voronina
, T. V.
Rakhimova
, A. P.
Palov
, D. V.
Lopaev
, S. M.
Zyryanov
, and M. R.
Baklanov
, Eur. Phys. J. D
71
, 126
(2017
). 56.
T. V.
Rakhimova
, D. V.
Lopaev
, Yu. A
Mankelevich
, K. A.
Kurchikov
, S. M.
Zyryanov
, A. P.
Palov
, O. V.
Proshina
, K. I.
Maslakov
, and M. R.
Baklanov
, J. Phys. D Appl. Phys.
48
, 175204
(2015
). 57.
O. V.
Braginsky
et al., J. Appl. Phys.
108
, 073303
(2010
). 58.
A. P.
Palov
, E. N.
Voronina
, T. V.
Rakhimova
, D. V.
Lopaev
, S. M.
Zyryanov
, and Yu. A
Mankelevich
, J. Vac. Sci. Technol. B
34
, 041205
(2016
). 59.
P.
Marsik
, A. M.
Urbanowicz
, P.
Verdonck
, D.
De Roest
, H.
Sprey
, and M. R.
Baklanov
, Thin Solid Films
519
, 3619
(2011
). 60.
See supplementary material at https://doi.org/10.1116/1.5143417 for the detailed information about the FTIR spectra deconvolution.
© 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.
