Температурные эффекты и механизмы воздействия атомов O, N и F на SiOCH нанопористые диэлектрики

Понимание детальных механизмов воздействия активных радикалов на SiOCH нанопористые диэлектрики с низкой диэлектрической проницаемостью k, используемые в качестве межслойных SiOCH low-k-диэлектриков в новом поколении интегральных схем, важно для разработки рецептов уменьшения деградации low-k-диэлектриков в технологических процессах плазмохимической обработки. В данной работе экспериментально и теоретически исследованы особенности этих механизмов взаимодействия атомов фтора, азота и кислорода с low-k-диэлектриками с разными размерами пор и степенью пористости. Образцы при пониженных температурах обрабатывались атомами O, N и F в плазме вниз по потоку индуктивного разряда (ICP discharge downstream) в O2, N2 и SF6 газах соответственно. Понижение температуры приводило к различным (для разных атомов) замедлениям деградации поверхностных CH3-групп, обеспечивающих гидрофобность пористой среды и низкие значения k диэлектриков. Анализ полученных результатов с использованием DFT (density functional theory) расчетов и ab initio МД (молекулярная динамика) моделирования реакционных механизмов выявили разветвленные реакции атомов с поверхностными Si–СН3-группами и с другими последовательно образующимися группами.