改善低介电常数材料的破裂临界值及机械特性的方法技术

本发明专利技术的一实施例是一种用于沉积低ｋ值介电薄膜的方法，其包括下列步骤（ａ）以ＣＶＤ法沉积一低ｋ值介电薄膜；以及（ｂ）以等离子体处理该ＣＶＤ沉积的低ｋ值介电薄膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的一或多个实施例是关于改善低介电常数(或称低k值)材料(用于制作集成电路(IC)组件)的一或多种特性的方法及设备。
技术介绍
集成组件(ICs)的制造(以非作为限制的举例来说，如半导体集成电路)已相当复杂，但是由于更高组件速度的需求增加了组件设计的要求，使得制造更趋复杂。目前的制造设备仍惯常生产0.13μm特征尺寸的组件，然而未来将很快会开始制造更小的特征尺寸组件。此外，集成电路是以厚度更小的绝缘层堆栈或放置于各电路层之间。在生产具有0.13μm或更小特征尺寸的高级集成电路时，阻容延迟(RC delay)、电源消耗以及干扰的情况会变得明显。例如，组件速度会因阻容延迟而部分受限，而阻容延迟是通过用于内联机结构中的金属电阻、以及该用于金属内联机间绝缘介电材料的介电常数来判定。此外，随着几何规格及组件尺寸的降低，半导体工业已尝试避免该集成电路中不当的绝缘层所引起的寄生电容及干扰噪声。一种达到所要的低阻容延迟及组件集成电路中较高效能表现的方法包括在低介电常数(低k值材料)的绝缘层中使用介电材料。用于降低材料介电常数的制程步骤必须也能改善该介电材料的一或多种破裂临界值及机械特性。
技术实现思路
本专利技术的一或多种实施例可有效的满足上述公知领域的一或多种需求。特别是，本专利技术的一实施例是一种用于沉积低k值介电薄膜的方法，其至少包括下列步骤(a)以CVD法沉积一低k值介电薄膜；以及(b)以等离子体处理该CVD沉积的低k值介电薄膜。附图说明图1是一依据所述实施例所使用的一示范性CVD反应器的截面概要图。具体实施例方式在符合本专利技术的一或多个实施例中，一CVD沉积的低k值介电薄膜的破裂临界值及机械特性是通过等离子体处理来改善。一般相信前述改善目标均能达成的原因在于等离子体处理可增加更多Si-H键，从而增加薄膜的硬度及杨式系数。在符合本专利技术的一或多种实施例里，在制造一具有经改善的破裂临界值及机械特性的低k值介电薄膜的方法的第一步骤中，一低k值介电薄膜是利用一CVD沉积制程(其详细方法将描述于下文)进行沉积。此外，在符合本专利技术的上述一或多个实施例里，在制造一具有经改善的破裂临界值及机械特性的低k值介电薄膜的方法的第二步骤中，可在CVD沉积薄膜上执行一等离子体处理(亦可选择性包括同时加热该薄膜)。沉积一低k值介电薄膜的该第一步骤的一或多种实施例包含沉积一含有硅、氧和碳的低k值介电薄膜。在符合前述一或多个实施例中，该沉积包含使用一由一或多种环状有机硅基化合物的前提。此外，这种实施例包含混合一或多种环状有机硅基化合物及一或多种非环状有机硅基化合物。在前述一实施例的一方面中，一非环状有机硅以及一碳氢化合物与一氧化气体反应，其是在一足以形成一低k值介电薄膜(k值小于或约等于2.5)的条件下进行。该环状有机硅化物包括至少一硅碳键结。该非环状有机硅化物包括(此为举例并非限制)一硅氢键或一硅氧键。该碳氢化合物可为直链或环状，且可包括一双碳键或三碳键。在符合本专利技术的一或多个实施例中，若至少一有机硅气体含有氧，则可不需氧化气体。上述CVD沉积的低k值薄膜含有一Si-O-Si环状结构的网状结构，其是与一或多种直链有机化合物交联。由于此交联，所得反应性较稳定的网状结构在该等环状结构间将具有较大的间隔，并因此该沉积薄膜与公知CVD沉积薄膜相较下将具有更大程度的孔隙率。前述CVD沉积的低k值薄膜也包括一碳含量介于约10和约30的原子百分比(不含氢原子时)，且较佳是介于约10及约20的原子百分比。前述CVD沉积的低k值薄膜的碳含量可参照该薄膜结构(其一般未含足够数量的未键结碳氢化合物)的原子分析。该碳含量是以该沉积薄膜中的碳原子百分比表示(排除难以量化的氢原子)。例如，一平均含有一硅原子、一氧原子、一碳原子以及两个氢原子的薄膜中即有原子百分比为20的碳含量(按五个原子一碳原子计算)，或排除氢原子时即有原子百分比为33的碳含量(按三个原子一碳原子计算)。该环状有机硅化物可包括一具有三个(或以上)的硅原子的环状结构，且该环状结构更可包括一或多个氧原子。市面上所销售的环状有机硅化物包括数个硅和氧原子交替的环，其中所述硅原子与一或两个烷基相键结。例如，该环状有机硅化物可包括下列一或多种化合物 该非环状有机硅化物包括直链或分支(即非环状)有机硅化物，其具有一或多个硅原子及一或多个碳原子，且直链或分支碳氢化合物具有至少一不饱和碳键。所述结构可进一步含有氢。市面上销售的非环状有机硅化物包括硅原子及有机硅氧烷间不含有氧的有机硅烷，其是在两个或多个硅原子间含有氧。例如，该非环状有机硅化物可包括下列一或多种化合物 该直链或具分支的碳氢化合物包括介于约1至约20个邻接的碳原子。该碳氢化合物可包括任何以单键、双键或三键键结的邻接碳原子。例如，该有机化合物可包括具两个至约20个碳原子的烯类，例如乙烯、丙烯、乙炔、丁二烯、第三丁基乙烯、1，1，3，3-四甲基丁基苯、第三丁基醚、甲基丙烯酸甲酯(MMA)以及糠基第三丁基醚(t-butylfurfurylether)。上述部分前提含有氧，因此可能不需额外的氧化剂。然而，在需要一或多种氧化气体或液体的情况下，它们可包括氧(O2)、臭氧(O3)、一氧化二氮(N2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、水(H2O)、过氧化氢(H2O2)、一含氧的有机化合物或其结合物。该氧化气体以氧气为佳。然而，当以臭氧作为氧化气体时，一臭氧产生器会将一氧气源中重量百分比由6％至20％(一般约为15％)的氧气转换为臭氧，而剩余者一般为氧。然而，该臭氧浓度可依据所需臭氧量以及所用的臭氧形成设备的种类作增加或减少。该一或多种臭氧气体可加入该反应气体混合物，藉以增加反应性及达到该沉积薄膜中的所需碳含量。沉积低k值介电薄膜可为连续或不连续的在一单一沉积处理室中进行。或者，该薄膜可相继沉积在两个或多个沉积处理室中，例如沉积于一群集设备内(如加州圣塔克拉拉市的美商应用材料公司所上市的ProducerTM设备)。图1是显示一平行板化学气相沉积(CVD)制程处理室10的垂直截面图，该处理室10具有一高真空区域15。制程处理室10含有气体散流歧管11，该歧管具有数个穿孔以用其散布制程气体至一衬底(未示出)。该衬底被置放于衬底支撑板或转座12上。转座12被安装在支撑杆13以将转座12连接至升举马达14。升举马达14可将转座12上升及下降于一制程位置及一较低的衬底装载位置之间，以使转座12(以及支撑在该转座12上表面的衬底)可控制地移动于一较低装载/卸载位置及一较高制程位置(其紧邻歧管11)之间。当位于一较高制程位置时，绝缘体17环绕转座12及衬底。在制程期间，引入歧管11的气体被均匀地通过一淋浴头放射分布于衬底表面。具有一节流阀的真空泵32可控制该等气体由处理室10经过歧管24的排出率。沉积气体及载气流经气体线18进入混合系统19并接着进入歧管11。一般而言，各制程气体供应线18包括(i)安全关闭阀门(未示出)，其可用于自动或手动的关闭制程气体流入处理室，以及(ii)质量流控制器(也未示出)，用以测量气流通过气体供应线18的流率。当有毒气体用于制程中，数个安全关闭阀门系以习知配置方式定位于各气体供应线18。在沉积期间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉积低ｋ值介电薄膜的方法，其至少包含下列步骤：以ＣＶＤ法沉积一低ｋ值介电薄膜；以及等离子体处理该ＣＶＤ沉积的低ｋ值介电薄膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-1-13 10/342,0851.一种沉积低k值介电薄膜的方法，其至少包含下列步骤以CVD法沉积一低k值介电薄膜；以及等离子体处理该CVD沉积的低k值介电薄膜。2.如权利要求1所述的方法，其中所述以CVD法沉积一低k值介电薄膜的步骤至少包含沉积一含有硅、氧及碳的低k值介电薄膜。3.如权利要求2所述的方法，其中沉积一含有硅、氧及碳的低k值介电薄膜的步骤至少包含使用一由一或多种环状有机硅化物组成的前提。4.如权利要求2所述的方法，其中沉积一含有硅、氧及碳的低k值介电薄膜的步骤至少包含使用一由一或多种环状有机硅化物及一或多种非环状有机硅化物组成的前提。5.如权利要求2所述的方法，其中沉积一含有硅、氧及碳的低k值介电薄膜的步骤至少包含使用一由一环状有机硅化物、一非环状有机硅化物、一碳氢化合物及一氧化物组成的前提。6.如权利要求5所述的方法，其中该环状有机硅化物包括至少一硅-碳键结。7.如权利要求5所述的方法，其中该非环状有机硅化物包括一硅-氢键结或一硅-氧键结。8.如权利要求5所述的方法，其中所述碳氢化合物为直链或环状。9.如权利要求1所述的方法，其中所述以CVD法沉积的低k值薄膜至少包含一排除氢原子时含碳量介约10及约30间的原子百分比者。10.如权利要求5所述的方法，其中所述氧化剂至少包含一或多种氧(O2)、臭氧(O3)、一氧化二氮(N2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、水(H2O)、过氧化氢(H2O2)、一含氧的有机化合物或任一前述的结合物。11.如权利要求1所述的方法，其中所述以CVD法沉积一低k值介电薄膜的步骤至少包含使用一包括一或多种环状有机硅化物及一或多种非环状有机硅化物的前提。12.如权利要求11所述的方法，其中所述以CVD法沉积的步骤至少包含使用一包括一或多种环状有机硅化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽华，黄子芳，胡安C罗奇阿尔瓦雷斯，夏立群，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]