本发明专利技术涉及使用含氮前体的介电阻挡层沉积。本发明专利技术提供了一种在集成电路衬底的介电薄膜和金属互连之间形成碳氮化硅阻挡介电薄膜的方法，包括步骤：提供具有介电薄膜的集成电路衬底；使所述衬底与含ＲｘＲ’ｙ（ＮＲ”Ｒ’”）ｚＳｉ的阻挡介电薄膜前体相接触，其中Ｒ、Ｒ’、Ｒ”和Ｒ’”各独立地选自氢、直链或支链的饱和或不饱和烷基或芳香基；其中ｘ＋ｙ＋ｚ＝４；ｚ＝１－３；但是Ｒ、Ｒ’不能同时为氢；在集成电路衬底上形成Ｃ／Ｓｉ比＞０．８和Ｎ／Ｓｉ比＞０．２的碳氮化硅阻挡介电薄膜。
【技术实现步骤摘要】
使用含氮前体的介电阻挡层沉积交叉引用本申请要求于2009年5月13日提交的序列号为61/177，821的美国临时申请的 优先权。
技术介绍
目前的低K(介电)阻挡膜不能满足全部的所需要求，特别是低K值、高密度、Cu扩散屏障性能、O2扩散屏障性能。在微电子工业中，图案密度收缩(pattern density shrink)已经使得可以取得显 著的性能提高，并根据摩尔定律将以可预期的2年周期持续发生。为了维持或改进装置的 运行，已经做出了晶体管和互连水平的改变。更特别地关注于互连结构(通常称为后段工 艺过程(back-end-of line)，BE0L)，空间上的收缩已导致铝到铜金属化的转变以维持可接 受的线路电阻。为了维持铜线之间足够的电容，还改变了围绕铜线的介电或绝缘膜以补偿 布线图案改变必要的集成改变。为了使绝缘膜的电容最小化，各电介质的介电常数理想地 应该连续地降低。对于层间电介质(“ILD”)而言，这一转变从二氧化硅到氟硅酸盐玻璃、 再到致密有机硅酸盐玻璃和最终到多孔有机硅酸盐玻璃持续地发生，它们分别具有4. 0、 3. 3-3. 7,2. 7-3. 1 和< 2. 6 的 k 值。通常，ILD绝缘膜可在电介质中保持水分和02。考虑到铜易于快速氧化(其引起可 靠性问题)，因此屏障电介质包含用作铜线与ILD膜之间的扩散屏障的部分电介质叠层，用 于防止水和O2从ILD扩散到铜表面上并防止铜扩散到ILD膜中。与ILD膜的趋势相反，屏 障电介质并未显著地缩放，这是由于电介质在互连结构内所起的可靠性功能造成的。但是， 考虑到ILD膜相对于屏障电介质的介电常数不成比例的缩放，屏障的电容对于互连结构的 整体电容的贡献目前比在以前的技术节点中更加重要。其他的半导体应用(例如光电和薄膜显示装置)也需要具有低k值的介电阻挡薄 膜。此外，针对密度、折射率、膜组成和电性质调节介电性质的能力对于可扩展性是重要的。在当前产生ILD材料时，在沉积后需要另外的紫外线固化步骤。考虑到阻挡薄膜 可存在于低k的ILD膜下面，当前阻挡薄膜的产生倾向于带来拉伸应力，其进一步造成了在 BEOL互连的破裂和变形。目前的工业标准前体3MS (三甲基硅烷)或4MS(四甲基硅烷)不 能满足所有的需求，特别是在保持屏障性能的同时降低k值的能力。本领域相关专利主要 包括US 2008/0197513,US 2008/0173985,US 2008/0099918、US7129187、US 6500772、 US 7049200、US 7259050 和 US6153261。在本专利技术的至少一个实施方式中，以下具体描述的使用氨基硅烷前体的等离子体 增强化学气相沉积(PECVD)方法提供了具有相当于或低于当前阻挡介电薄膜的介电常数 而同时仍保持足够的屏障性能的介电薄膜。这些性能包括高密度、密封性和热稳定性。
技术实现思路
一种在集成电路衬底的介电薄膜和金属互连(metal interconnect)之间形成碳 氮化硅阻挡介电薄膜的方法，包括以下步骤提供具有介电薄膜的集成电路衬底；使所述衬底与含RXR’ y(NR”R”’ )zSi的阻挡介电薄膜前体接触，其中R、R’、R”和R”’各独立地选自氢、直链或支链的饱和或不饱和烷基或芳香基； 其中x+y+z = 4 ;z = 1-3 ；但是R、R’不能同时为氢；在集成电路衬底上形成C/Si比> 0. 8和N/Si比> 0. 2的碳氮化硅阻挡介电薄膜。优选地，该形成步骤不使用含氮的另外的反应物进行。优选地，该阻挡介电薄膜前体选自双(异丙基氨基)乙烯基甲基硅烷、双(异丙基氨基)二乙烯基硅烷、双(叔丁基 氨基)乙烯基甲基硅烷、双(叔丁基氨基)二乙烯基硅烷、双(二乙基氨基)乙烯基甲基硅 烷、双(二乙基氨基)二乙烯基硅烷、双(二甲基氨基)乙烯基甲基硅烷、双(二甲基氨基) 二乙烯基硅烷、双(甲基乙基氨基)乙烯基甲基硅烷、双(甲基乙基氨基)二乙烯基硅烷、双 (异丙基氨基)烯丙基甲基硅烷、双(异丙基氨基)二烯丙基硅烷、双(叔丁基氨基)烯丙 基甲基硅烷、双(叔丁基氨基)二烯丙基硅烷、双(二乙基氨基)烯丙基甲基硅烷、双(二乙 基氨基)二烯丙基硅烷、双(二甲基氨基)烯丙基甲基硅烷、双(二甲基氨基)二烯丙基硅 烷、双(甲基乙基氨基)烯丙基甲基硅烷、双(甲基乙基氨基)二烯丙基硅烷、双(异丙基 氨基)甲基硅烷、双(异丙基氨基)二甲基硅烷、双(叔丁基氨基)甲基硅烷、双(叔丁基 氨基)二甲基硅烷、双(二乙基氨基)甲基硅烷、双(二乙基氨基)二甲基硅烷、双(二甲 基氨基)甲基硅烷、双(二甲基氨基)二甲基硅烷、双(甲基乙基氨基)甲基硅烷、双(甲 基乙基氨基)二甲基硅烷及其混合物。附图说明图IA为对于通过PECVD在350°C下沉积的薄膜的不同前体，折射率(RI)(在 632nm)相对于介电常数(K)的曲线图。图IB为对于通过PECVD在350°C下沉积的薄膜的不同前体，密度相对于介电常数 (K)的曲线图。图2A为3MS/NH3K = 5. 1薄膜与二甲基双(异丙基氨基)硅烷(DMBIPAS) (K = 4. 74薄膜)和双(异丙基氨基)乙烯基甲基硅烷(BIPAVMS) (K = 4. 3薄膜)的傅里叶红外 光谱(FTIR)的对比。图2B为通过X射线光电子光谱(XPS)测量的SiCN薄膜的元素组成百分比的对比 双(叔丁基氨基)硅烷(BTBAS)、DMBIPAS 和 BIPAVMS。图3显示在两种不同的条件下沉积的BIPAVMS薄膜(但是具有大致相同的K值) 的漏电流密度(A/cm2)相对于施加的电场(MV/cm)的曲线图。具体实施例方式本专利技术提供了用具有硅、碳、氮和氢的前体沉积介电阻挡薄膜的方法，该介电阻挡 薄膜具有改善的屏障介电性能(包括较低的介电常数)。这一方法对用于互连结构的金属镶嵌或双重金属镶嵌集成中或在其他需要扩散屏障的应用中的阻挡层是重要的。在该例子 中，注意到特定的结构性能改善了屏障性能，使其优于目前使用的现有前体。本专利技术提供了一种在集成电路衬底的介电薄膜和金属互连之间形成碳氮化硅阻 挡介电薄膜的方法，包括步骤提供具有介电薄膜的集成电路衬底；使所述衬底与含RXR’ y(NR”R”’ )zSi的阻挡介电薄膜前体接触，其中R、R’、R”和R”’各独立地选自氢、直链或支链的饱和或不饱和烷基或芳香基； 其中x+y+z = 4 ;z = 1-3 ；但是R、R’不能同时为氢；在集成电路衬底上形成C/Si比> 0. 8和N/Si比> 0. 2的碳氮化硅阻挡介电薄膜。优选地，该形成步骤不使用含氮的另外的反应物进行。优选地，该阻挡介电薄膜前体选自双(异丙基氨基)乙烯基甲基硅烷、双(异丙基氨基)二乙烯基硅烷、双(叔丁基 氨基)乙烯基甲基硅烷、双(叔丁基氨基)二乙烯基硅烷、双(二乙基氨基)乙烯基甲基硅 烷、双(二乙基氨基)二乙烯基硅烷、双(二甲基氨基)乙烯基甲基硅烷、双(二甲基氨基) 二乙烯基硅烷、双(甲基乙基氨基)乙烯基甲基硅烷、双(甲基乙基氨基)二乙烯基硅烷、双 (异丙基氨基)烯丙基甲基硅烷、双(异丙基氨基)二烯丙基硅烷、双(叔丁基氨基)烯丙 基甲基硅烷、双(叔丁基氨基)二烯丙基硅烷、双(二乙基氨基)烯丙基甲基硅烷、双(二乙 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在集成电路衬底的介电薄膜和金属互连之间形成碳氮化硅阻挡介电薄膜的方法，包括以下步骤： 提供具有介电薄膜的集成电路衬底； 使所述衬底与含Ｒ↓［ｘ］Ｒ’↓［ｙ］（ＮＲ”Ｒ’”）↓［ｚ］Ｓｉ的阻挡介电薄膜前体接触，其中Ｒ、Ｒ’、Ｒ”和Ｒ’”各独立地选自氢、直链或支链的饱和或不饱和烷基或芳香基；其中ｘ＋ｙ＋ｚ＝４；ｚ＝１－３；但是Ｒ、Ｒ’不能同时为氢； 在集成电路衬底上形成Ｃ／Ｓｉ比＞０．８和Ｎ／Ｓｉ比＞０．２的碳氮化硅阻挡介电薄膜。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A马利卡珠南，RN维尔蒂斯，LM马兹，ML奥尼尔，AD约翰森，萧满超，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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