低K介电薄膜的后处理制造技术

本发明专利技术提供一种在衬底上沉积低介电常数薄膜并后处理该低介电常数薄膜的方法。该后处理包括将该低介电常数薄膜快速加热至所需高温并接着将该低介电常数薄膜快速冷却，从而使该低介电常数薄膜暴露在该所需高温约５秒或更少。在实施方案中，该后处理还包括将该低介电常数薄膜暴露在电子束处理和／或ＵＶ辐射中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式涉及集成电路的制造。更明确而言，本专利技术的实施方式涉及用于沉积及后处理低介电常数薄膜的工序。
技术介绍
从数十年前半导体组件首次提出以来，半导体组件几何结构在尺寸上已显著地降低。从当时起，集成电路大致依循着两年/尺寸减半的准则(常称为摩尔定律)，其表示每过两年芯片上的组件数目便会倍数增加。现今制造设备可固定地生产具0.13μm甚至0.1μm特征尺寸的组件，而未来设备很快将可生产出几何结构更小的组件。为进一步缩小集成电路上的组件尺寸，现已需要使用低电阻的导电材料以及低介电常数(k)的绝缘体以降低邻近金属线间的电容耦合。近来在低介电常数绝缘薄膜的发展已将重心放在将硅(Si)、碳(C)及氧(O)原子混入薄膜中。此领域的一大挑战是开发出含Si、C及O原子的薄膜，从而使该膜薄膜具有低k值并展现所需的热及机械特性。通常含Si、C及O原子且具有所需介电常数的薄膜的机械强度较差，且于随后工序期间容易受到蚀刻化学物及等离子暴露的的损伤，使集成电路失效。热及等离子退火工序已开发出可改善低介电常数薄膜的特性。热及等离子退火工序通常在约低于400℃的温度下实施，以避免损伤沉积有低介电常数薄膜的衬底或器件件上的其它元件。现已发现热及等离子退火工序可密化(densify)含Si、C及O原子的低介电常数薄膜。然而，前述退火工序通常实施约30分钟至2小时，且因此会明显增加衬底处理时间。同样的，业界仍持续需要对低介电常数薄膜的机械及介电特性的改善。因此，需要低介电常数薄膜的后处理方法，以期能改善低介电常数薄膜的特性。
技术实现思路
本专利技术的实施方式涉及一种处理衬底的方法，包括在RF电源下在衬底上沉积包含硅及碳的低介电常数薄膜，并通过下述工序后处理该经沉积的低介电常数薄膜，所述工序包括以至少约10℃/秒的速率将该低介电常数薄膜加热到至少约600℃的所需温度，其中该低介电常数薄膜维持在该所需温度约5秒或更少，以及以至少约10℃/秒的速率冷却该低介电常数薄膜。在一实施方式中，该低介电常数薄膜在约0.5分钟至约5分钟之时间段内进行加热及冷却。在一实施方式中，该低介电常数薄膜从在约25℃至约250℃之间的温度加热至在约600℃至约1000℃之间的所需温度，其中该低介电常数薄膜在该所需温度下加热约5秒或更少，并然后从该所需温度进行冷却，其中该低介电常数薄膜在约0.5分钟至约5分钟的时间段内进行加热及冷却。本专利技术的另一实施方式包括通过以至少约10℃/秒的速率将该低介电常数薄膜加热至所需温度以后处理低介电常数薄膜，其中该低介电常数薄膜维持在该所需温度约5秒或更少，并以至少约10℃/秒的速率冷却该低介电常数薄膜，并以选自电子束处理及UV辐射处理的一个或多个工序处理该低介电常数薄膜。附图说明通过本专利技术上述简述的详细、明确的叙述并参照实施方式及附图所示可以理解本专利技术前述的特征。然而应注意的是，附图所示仅为本专利技术的一般实施方式，因此不应视为限制本专利技术的范围，本专利技术范围不包括其它等效实施方式。图1所示示例性CVD反应器的截面图，其配置为根据本文所述实施方式使用；图2所示根据本专利技术一实施方式的快速热处理(RTP)腔室的一部份的示意性垂直截面图；以及图3所示为根据本专利技术实施方式的电子束腔室。具体实施例方式本专利技术的一或多个实施方式提供一种方法，其包含在衬底上沉积低介电常数薄膜以及通过至少包含快速加热该低介电常数薄膜至所需高温(例如从约600℃至约1000℃)并接着快速冷却该低介电常数薄膜使之暴露在该所需高温约5秒或更少的工序对该低介电常数薄膜进行后处理。优选的，该低介电常数薄膜暴露在该所需高温约1秒或更少。在一实施例中，该快速加热及快速冷却该低介电常数薄膜的工序是一瞬间(spike)退火工序。沉积低介电常数薄膜该低介电常数薄膜的介电常数约小于4，且包含硅及碳，较佳则包含氧。该低介电常数薄膜是在RF电源下由至少包含一种或多种有机硅化物的混合物所沉积。该一种或多种用于沉积低介电层的有机硅化物为有机硅烷(organosilane)、有机硅氧化物(organosiloxanes)或其结合物。此处所用的术语“有机硅化物(organosilicon compound)”意指为有机基团中含有碳原子的化合物，且其可为环状或链状。有机基团可包括烷基、烯基、环己烯基、以及除其功能性衍生物外的芳基。优选地，该有机硅化物包括一个或多个接于硅原子的碳原子，以使碳原子不会在适当工序条件下通过氧化而快速移除。该有机硅化物优选地也包括一个或多个氧原子。合适的环状有机硅化物包括具有三个或更多硅原子的环状结构，及选择性地包括一个或多个氧原子。商业可得的可用环状有机硅化物包括具有数个硅及氧原子交替的环，其中该硅原子与一或两个烷基相键结。一些示例性的环状有机硅化物包括2，4，6-硅代环己烷-(-SiH2CH2-)3- (环状)1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷(TMCTS)-(-SiHCH3-O-)4- (环状)八甲基环四硅氧烷(OMCTS) -(-Si(CH3)2-O-)4-(环状)1，3，5，7，9-五甲基环五硅氧烷-(-SiHCH3-O-)5- (环状)1，3，5，7-硅代-2，6-氧代环辛烷 -(-SiH2CH2-SiH2-O-)2-(环状)六甲基环三硅氧烷 -(-Si(CH3)2-O-)3- (环状)合适的直链有机硅化物包括具有直链或分支结构(具一或多个硅原子及一或多个碳原子)的脂肪族有机硅化物。该有机硅化物还可包含一个或多个氧原子。一些示例性的直链有机硅化物包括 甲基硅烷CH3-SiH3二甲基硅烷 (CH3)2-SiH2三甲基硅烷 (CH3)3-SiH乙基硅烷CH3-CH2-SiH3二硅烷基甲烷SiH3-CH2-SiH3双(甲基硅烷基)甲烷 CH3-SiH2-CH2-SiH2-CH31，2-二硅烷基乙烷 SiH3-CH2-CH2-SiH31，2-双(甲基硅烷基)乙烷 CH3-SiH2-CH2-CH2-SiH2-CH32，2-二硅烷基丙烷 SiH3-C(CH3)2-SiH3二乙基硅烷 (C2H5)2-SiH2丙基硅烷C3H7-SiH3乙烯基甲基硅烷 (CH2＝CH)-SiH2-CH31，1，2，2-四甲基二硅烷 (CH3)2-SiH-SiH-(CH3)2六甲基二硅烷CH3)3Si-Si-(CH3)31，1，2，2，3，3-六甲基三硅烷 (CH3)2-SiH-Si(CH3)2-SiH-(CH3)21，1，2，3，3-五甲基三硅烷 (CH3)2-SiH-SiH(CH3)-SiH-(CH3)21，3-双(甲基硅烷基)丙烷 CH3-SiH2-(CH2)3-SiH2-CH31，2-双(二甲基硅烷基)乙烷 (CH3)2-SiH-(CH2)2-SiH-(CH3)21，3-双(二甲基硅烷基)丙烷 (CH3)2-SiH-(CH2)3-SiH-(CH3)2二乙氧甲基硅烷基(DEMS) CH3-SiH-(O-CH2-CH3)21，3-二甲基二硅氧烷 CH3-SiH2-O-SiH2-CH31，1，3，3-四甲基二硅氧烷 (CH3)2-SiH-O-SiH-(CH3)2六甲基二硅氧烷(HMDS)(CH3)3-Si-O-Si-(CH3)3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理衬底的方法，包括：在射频电源下在衬底上沉积包含硅及碳的低介电常数薄膜；以及通过下述工序对该沉积的低介电常数薄膜进行后处理，该工序包括：将该低介电常数薄膜以至少约１０℃／秒的速率加热到至少约６００℃的所需温度， 其中该低介电常数薄膜维持在该所需温度约５秒或更少；以及以至少约１０℃／秒的速率冷却该低介电常数薄膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔振江，约瑟芬J常，亚历山德罗斯T迪莫斯，瑞泽阿扎维尼，德里克R威蒂，海伦R阿默，吉利士A迪克西特，希琴曼麦萨迪，
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]