專利名稱：通過使用雙有機硅氧烷前體制備低介電常數(shù)膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備介電膜的方法，并且更特別是涉及一種通過將雙有機硅氧烷前體(dual organic siloxane precursor)通過等離子體增強化學氣相沉積(此后，簡稱為“PECVD”)沉積在晶片上制備具有高機械強度的低介電常數(shù)(低-k)膜的方法。
相關(guān)技術(shù)的描述由于將IBM研發(fā)的Cu芯片應(yīng)用到電源PC740/750器件上，因而在研發(fā)低介電常數(shù)材料的過程中已進行大量投資，所述低介電常數(shù)材料可由許多企業(yè)(包括Power Micronics和Motorola)和研究機構(gòu)應(yīng)用到多層配線結(jié)構(gòu)(wiring-structures)上。另外，在研發(fā)低介電常數(shù)薄膜和制備裝置的過程中已投入了大量資金。特別地，針對半導(dǎo)體的國家技術(shù)標準(NTRS)、美國半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會在1997年報道了需要介電常數(shù)為2.5～3.0的低介電常數(shù)材料以將由IBM研發(fā)的銅芯片應(yīng)用到0.18μm的器件上，并需要介電常數(shù)為2.0～2.5的低介電常數(shù)材料以將芯片應(yīng)用到0.15μm器件上。
由于常規(guī)低介電常數(shù)材料，特別是SiO2在其高介電常數(shù)方面存在問題，因而已對有機·無機低介電常數(shù)材料，例如聚酰亞胺、聚(亞芳基)醚和聚四氟乙烯(PTFE)進行大量研究。
盡管與其它聚合物相比，聚酰亞胺在包括耐熱性(＞550℃)、介電性能(例如介電常數(shù)2.6～3.5)、機械強度、耐化學品性等通用物理性能方面具有優(yōu)點，但存在高吸濕性(1.5％)的缺點。
另外，可以商品名Flare商購自Allied Signal Corp.的聚(亞芳基)醚由于其化學結(jié)構(gòu)具有較高的化學穩(wěn)定性、低吸濕性(0.4％)、優(yōu)異的抗龜裂性和較好的熱和機械穩(wěn)定性。但是，聚(亞芳基)醚的缺點在于，與無機薄膜相比其化學機械拋光(CMP)性能差并且隨氟含量的升高粘著性變差。
另一方面，NEC(日本)通過高密度PECVD由氟化化合物，例如C2F6、C4F8和CF4制備了氟化無定形碳(aC-F)薄膜，測量了薄膜的介電常數(shù)、熱性能和機械性能，并報道了薄膜可用作多層配線的層間絕緣材料。根據(jù)報道結(jié)果，該薄膜具有約2.1的低介電常數(shù)，適于CMP加工并且顯示出較好的物理性能，但它們熱性能差。
最近，已積極進行了許多形成納米多孔低介電常數(shù)薄膜的研究。TI和Nanoglass公司報道了，當通過溶膠凝膠法制備的納米多孔二氧化硅干凝膠具有的孔隙率為80％時，介電常數(shù)達到1.8。根據(jù)此報道，當將介電常數(shù)為1.3～2.5的納米玻璃應(yīng)用到線寬為0.3μm的單一波紋結(jié)構(gòu)上時，容量顯著降低(～36％)。
另一方面，IBM已成功地使用有機硅酸鹽和特定形態(tài)的聚合物(星形、樹狀、超支化類型)通過納米相相分離制備了納米多孔二氧化硅，所述納米多孔二氧化硅具有2.0或更小的介電常數(shù)、高的熱穩(wěn)定性、減少的吸濕性、優(yōu)異的抗龜裂性和對襯墊和封罩材料較好的粘著性。但是，上述納米多孔二氧化硅遭受不適于CMP的低機械強度(特別是硬度)，熱處理時性能劣化和蝕刻期間產(chǎn)生的各種問題，這導(dǎo)致難以制備器件。
為了解決上述問題，對在SiOC(-H)薄膜中通過環(huán)鍵接(ring linkage)制備的納米多孔有機·無機化合物專門進行了大量研究，所述薄膜通過將碳原子結(jié)合到常規(guī)SiO2材料中形成的。所述有機·無機化合物具有低介電常數(shù)(k＜3.0)。已確定只要半導(dǎo)體器件用層間介電膜不具有納米多孔結(jié)構(gòu)，就不能獲得2.5或更小的低介電常數(shù)。在此情況下，已對研發(fā)低介電常數(shù)材料(例如，黑金剛石TMSiOC(-H))和將納米多孔薄膜應(yīng)用到半導(dǎo)體器件用層間介電膜上進行了大量研究。
如上所述，迄今已介紹了用于制備介電常數(shù)薄膜的各種方法。但是，當這些薄膜的介電常數(shù)降低時，導(dǎo)致機械性能劣化，這對于制備器件而言是嚴重的障礙。由于目前使用的前體在一個分子內(nèi)具有單一的硅結(jié)構(gòu)，它們不能同時滿足低介電常數(shù)和較好機械性能的要求。即，當使用前體制備的介電膜具有低介電常數(shù)(k＝2.5～3.0)時，它們的機械性能差(例如，彈性模量＝8～12GPa)。另一方面，當介電膜的機械性能(例如，彈性模量＝60～80GPa)較好時，它們具有高介電常數(shù)(k＝3.8～4.0)。
另一方面，目前使用化學氣相沉積(此后，稱作“CVD”)和旋涂沉積(SOD)制備介電膜。與通過CVD制備的薄膜相比，通過旋涂沉積制備的薄膜具有差的性能。另外，由于薄膜沉積和蝕刻在半導(dǎo)體器件的制備方法中以在線方式進行，在約60％的制備方法中主要采用PECVD。此外，即使在低溫下也可進行PECVD，而使用SiOC化合物的SOD難以在低溫下進行。因此，有利的是可通過使用具有有機硅氧烷結(jié)構(gòu)的有機·無機化合物將PECVD用于制備介電膜。
因此，本領(lǐng)域需要研發(fā)一種新型前體材料，所述前體材料可用于通過CVD制備介電膜并使介電膜具有低介電常數(shù)、較好的機械性能，例如彈性模量，并且大大改進了對于半導(dǎo)體工藝的適用性。
發(fā)明概述為了解決上述問題，本發(fā)明人已認真深入地進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過將具有特定結(jié)構(gòu)的化合物，特別是在一個分子中含有兩種不同的硅部分的雙有機硅氧烷化合物通過PECVD沉積在晶片上獲得的介電膜顯示出較好的物理性能，例如彈性模量和硬度、熱穩(wěn)定性和抗龜裂性，因此可將上述介電膜用作用于雙鑲嵌銅互連(dual damascene copper interconnects)用半導(dǎo)體器件的層間介電膜或用作半導(dǎo)體和顯示器件用鈍化層。本發(fā)明基于這些發(fā)現(xiàn)。
因此，本發(fā)明的特征是提供一種制備具有較好的機械性能的介電膜的方法。
本發(fā)明的另一個特征是提供一種介電膜，所述介電膜可用作用于雙鑲嵌銅互連用半導(dǎo)體器件的層間介電膜或用作半導(dǎo)體和顯示器件用鈍化層。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種通過將雙有機硅氧烷前體通過PECVD沉積在晶片上制備具有低介電常數(shù)和高機械強度的介電膜的方法。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種通過上述方法制備的介電膜，所述介電膜具有低介電常數(shù)和較好的機械性能，例如彈性模量和硬度，并且可用作用于雙鑲嵌銅互連用半導(dǎo)體器件的層間介電膜或用作半導(dǎo)體和顯示器件用鈍化層。


根據(jù)下面結(jié)合附圖的詳細描述，將更清楚地理解本發(fā)明的上述或其它目的、特征和其它優(yōu)點，其中
圖1為根據(jù)本發(fā)明的方法用于通過使用雙有機硅氧烷前體制備介電膜的裝置的示意圖；圖2為表示本發(fā)明的實施例1-3中制備的介電膜的傅立葉變換紅外光譜(FTIR)的光譜圖；圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案制備的介電膜的X-射線光電子能譜(XPS)，其顯示了介電膜的結(jié)構(gòu)；圖4表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案制備的介電膜的場致發(fā)射掃描電子顯微照片(FESEMs)，其顯示了介電膜的點尺寸和厚度，并且示出了介電膜的電容(C)-電壓(V)性能圖；和圖5為進入表面的位移與根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案制備的介電膜的彈性模量和硬度的關(guān)系曲線。
優(yōu)選實施方式現(xiàn)在將更詳細地描述本發(fā)明。
參見圖1，介電膜可通過將雙有機硅氧烷前體和膜性能改進劑的混合物通過PECVD沉積到晶片上來制備。
如本文所用，術(shù)語“雙有機硅氧烷前體”指的是環(huán)狀有機硅氧烷前體，其中硅部分(Si-O-Si)作為骨架形成在核心位置，并且在骨架的末端將相同或不同的含有硅(Si)的反應(yīng)性基團鍵接到硅部分上。
在本發(fā)明的方法中使用的雙有機硅氧烷前體由下式1表示式1 其中R1為氫原子、C1～3烷基、或C6～15芳基；R2為SiX1X2X3(其中X1、X2和X3獨立地為氫原子、C1～3烷基、C1～10烷氧基或鹵原子)；且p為3-8的數(shù)。
式1的化合物的特定實例包括由下式2-5表示的化合物式2
式3 式4 式5 另一方面，甲基三甲氧基硅烷(此后稱作“MTMS”)為已用于通過常規(guī)CVD制備介電膜的單有機硅氧烷前體(single organic siloxane precursor)，并且由下式6表示
式6 此后，將在本發(fā)明的方法中使用的式2-5的雙有機硅氧烷前體與式6的單有機硅氧烷前體進行比較。
將包括式6的前體的常規(guī)單有機硅氧烷前體分為以下符號當單有機硅氧烷前體的Si-O鍵的數(shù)目為4、3、2和1時，分別指定符號為“Q”、“T”、“D”和“M”，表示四-、三-、二-和單-。單有機硅氧烷前體的化學性能根據(jù)Si-O鍵構(gòu)型的不同而不同。當結(jié)構(gòu)“Q”轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)“M”時，Si-CH3部分的自由體積增加，導(dǎo)致低的介電常數(shù)、提高的韌性、降低的彈性模量和降低的硬度。結(jié)構(gòu)“T”的式6的MTMS主要用作同時滿足上述化學性能的單有機硅氧烷前體。另外，單有機硅氧烷前體具有低分子量和沸點的優(yōu)點，但具有以下缺點將要形成的薄膜的結(jié)構(gòu)難以預(yù)知并且很大程度上取決于所選前體的結(jié)構(gòu)。
與單有機硅氧烷前體相比，式2-5的雙有機硅氧烷前體具有相對高的分子量和沸點。但是，由于這些前體在其分子結(jié)構(gòu)中具有稠合(condensed)的Si-O-Si部分作為骨架，由其制備的薄膜的物理性能不僅取決于Si結(jié)構(gòu)(即，結(jié)構(gòu)Q/T/D/M)，而且取決于所選單體的結(jié)構(gòu)，只要在形成薄膜的過程中保持單體的結(jié)構(gòu)。另外，由于兩種結(jié)構(gòu)(即，結(jié)構(gòu)T&Q/T/D/M)中的活性位點存在于末端位置，因而存在雙有機硅氧烷前體的性能易于控制的優(yōu)點。
基于上述優(yōu)點，式2-5的化合物可用于制備本發(fā)明中的介電膜。如此制備的介電膜具有低的介電常數(shù)和較好的機械性能。
用于制備本發(fā)明的介電膜的膜性能改進劑是為了控制薄膜的碳含量所加入的氣體。作為膜性能改進劑，可提及的是O2、CH4、Xe等等。優(yōu)選O2。
用于制備介電膜的雙有機硅氧烷前體的含量為10％或更多但不超過100％，且優(yōu)選70％或更多但不超過100％，基于雙有機硅氧烷前體和膜性能改進劑的總量。這是因為膜性能改進劑的含量導(dǎo)致介電膜的介電常數(shù)改變。
介電膜可根據(jù)如下方法制備。首先，將雙有機硅氧烷前體和膜性能改進劑混合。其后，在壓力為約0.5托-約2托且射頻(RF)功率為100～800W的條件下將混合物通過PECVD沉積到晶片上1～10分鐘，同時保持擴散器溫度在90～300℃下且晶片和噴頭之間的間隔在1～8cm，以制備最終的介電膜。在沉積之后，可進行后處理步驟，例如加熱、UV輻照、電子束輻照或等離子體處理。
通常，為了保護器件耐化學反應(yīng)或腐蝕的電性能并且為了在制備器件之后防止器件在暴露于空氣時性能劣化，使介電膜形成于半導(dǎo)體器件之上。由于此鈍化層應(yīng)具有較好的耐化學品性、抗龜裂性、耐磨性、熱穩(wěn)定性等等，因而應(yīng)該形成厚度為至少3μm的鈍化層。使用常規(guī)單有機硅氧烷前體通過旋涂制備的鈍化層局限在厚度為2μm或更小。厚度大于2μm時，可能會發(fā)生龜裂。相反，在本發(fā)明中使用雙有機硅氧烷前體通過PECVD制備的介電膜可具有的厚度為3μm或更大。因此，使用雙有機硅氧烷前體制備的介電膜可用作半導(dǎo)體器件用鈍化層。
另外，通過本發(fā)明的方法制備的介電膜可用作顯示器件用鈍化層。通用的顯示器件使用響應(yīng)于電信號的化學或物理現(xiàn)象在二維平面上顯示出可視信息。可視信息的顯示通過液晶分子的取向或通過對有機和無機化合物發(fā)光的電力控制獲得。為了以穩(wěn)定的方式電力控制有機和無機化合物的化學和物理行為，有機和無機化合物應(yīng)該在消耗電力的狀態(tài)下在化學形變和腐蝕方面是穩(wěn)定的。因此，在制備顯示器件的期間或之后，可形成通過本發(fā)明的方法形成介電膜作為顯示器件用鈍化層。
現(xiàn)在，參考以下制備實例、實施例和比較例更詳細地描述本發(fā)明。但是，所述實施例僅是為了解釋說明而不應(yīng)理解為限制本發(fā)明的范圍。
雙有機硅氧烷前體的制備制備實例1.制備單體(A-1)(TS-T4Q4)將41.6毫摩爾(10.00g)2，4，6，8-四甲基-2，4，6，8-環(huán)四硅氧烷置于燒瓶內(nèi)，然后向其中加入100ml四氫呋喃制備稀釋液。向稀釋液中加入700mg 10wt％鈀/木炭(Pd/C)，隨后加入177.8毫摩爾(3.20ml)蒸餾水。此時，除去在添加的過程中析出的氫氣。將所得到的混合物在室溫下反應(yīng)5小時。將反應(yīng)溶液經(jīng)硅藻土(Celite)和MgSO4過濾，并在200ml四氫呋喃中稀釋。向稀釋液中加入177.8毫摩爾(13.83g)三乙胺。將所得到的溶液冷卻至0℃之后，緩慢加入177.8毫摩爾(25.0g)氯代三甲氧基硅烷。將溫度緩慢升至室溫。使反應(yīng)進行12小時。將反應(yīng)溶液經(jīng)硅藻土過濾，并在減壓(～0.1托)下濃縮獲得的濾出液以除去揮發(fā)性物質(zhì)，產(chǎn)生式3的呈無色液體的單體(A-1)。
單體(A-1)的1H-NMR光譜(丙酮-d6，300MHz)的分析結(jié)果如下δ0.12(s，12H，4×[-CH3])，0.24(s，12H，4×[-CH3])，3.53(s，24H，4×[-OCH3]2)。
制備實例2.制備單體(A-2)(TS-T4T4)
采用與制備實例1中相同的方法制備式4的化合物[此后，稱作(A-2)]，除了使用氯代甲基二甲氧基硅烷代替氯代三甲氧基硅烷。
單體(A-2)的1H-NMR光譜(丙酮-d6，300MHz)的分析結(jié)果如下δ0.092(s，12H，4×[-CH3])，3.58(s，36H，4×[-OCH3]3)。
制備實例3.制備單體(A-3)(TS-T4D4)采用與制備實例1中相同的方法制備式5的化合物[此后，稱作(A-3)]，除了使用氯代二甲基甲氧基硅烷代替氯代三甲氧基硅烷。
單體(A-3)的1H-NMR光譜(丙酮-d6，300MHz)的分析結(jié)果如下δ0.068(s，24H，4×[-CH3]2)，0.092(s，12H，4×[-CH3])，3.58(s，12H，4×[-OCH3])。
制備實例4.制備單體(A-4)(TS-T4M4)采用與制備實例1中相同的方法制備式6的化合物[此后，稱作(A-4)]，除了使用氯代三甲基硅烷代替氯代三甲氧基硅烷。
單體(A-4)的1H-NMR光譜(丙酮-d6，300MHz)的分析結(jié)果如下δ0.059(s，36H，4×[-CH3]3)，0.092(s，12H，4×[-CH3])。
制備介電膜實施例1(A)圖1為根據(jù)本發(fā)明的方法用于通過使用雙有機硅氧烷前體制備低介電常數(shù)膜的裝置的示意圖。參見圖1，下面解釋通過使用制備實例3中制備的雙有機硅氧烷前體制備介電膜的方法。
將制備實例3中制備的雙有機硅氧烷前體(TS-T4D4)和O2的混合物在射頻(RF)功率為13.56MHz的條件下通過PECVD沉積到p型硅晶片上。在保持地電勢的同時不對晶片進行加熱。在將其固定在反應(yīng)室上之前根據(jù)標準清潔方法將晶片徹底清潔。通過圍繞石英管排列的三圈金屬線產(chǎn)生等離子體。將沉積之前的初始壓力設(shè)定為10-6托。此處所用的TS-T4D4為大氣壓下沸點為255℃的無毒無色液體。加熱所有的氣體管線以使處于蒸發(fā)狀態(tài)的TS-T4D4不再冷凝并且將擴散器溫度保持在90℃下。將TS-T4D4與O2的流量比調(diào)節(jié)至100∶0(總流量為100sccm)。將沉積壓力調(diào)節(jié)至570毫托。在這些條件下，以700W的固定RF功率沉積5分鐘而不加熱晶片以制備介電膜。為了比較熱穩(wěn)定性，在10-6托下將介電膜在400℃下進行退火30分鐘。
實施例2(B)采用與實施例1中相同的方法制備介電膜，除了將流量比(TS-T4D4∶O2)改變?yōu)?0∶10且將沉積壓力改變?yōu)?50毫托。
實施例3(C)采用與實施例1中相同的方法制備介電膜，除了將流量比(TS-T4D4∶O2)改變?yōu)?0∶30且將沉積壓力改變?yōu)?50毫托。
比較例1(D)采用與實施例1-3中相同的方法制備介電膜，除了使用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)代替TS-T4D4作為雙有機硅氧烷前體，將流量比(MTMS∶O2)調(diào)節(jié)至100∶0(總流量為100sccm)，將沉積壓力調(diào)節(jié)至102毫托，并以300W的固定RF功率進行沉積而不加熱晶片。
比較例2(E)采用與比較例1相同的方法制備介電膜，除了將流量比(MTMS∶O2)改變?yōu)?2∶8并且將沉積壓力改變?yōu)?03毫托。
比較例3(F)采用與比較例1相同的方法制備介電膜，除了將流量比(MTMS∶O2)改變?yōu)?3∶17并且將沉積壓力改變?yōu)?02毫托。
介電膜的性能分析實施例1-3和比較例1-3中制備的介電膜的性能通過以下方法測定并將其進行比較。
1)厚度、介電常數(shù)和折射率的測定在摻雜有硼的p型硅晶片上形成介電膜，然后使用硬掩模在介電膜上形成5,000厚的鋁薄膜，所述硬掩模被設(shè)計成具有0.25/0.50/0.75mm的電極直徑，以形成用于介電常數(shù)測定的金屬-絕緣體-金屬(MIM)結(jié)構(gòu)的低介電常數(shù)薄膜。在外加電壓從-50V到50V掃描時測定薄膜的C-V性能。根據(jù)外加電壓和頻率的改變，測定在-10V與10V之間薄膜的電容和介電損失的變化。在1MHz下測定為測定薄膜的介電常數(shù)所外加的電壓。使用偏振光橢圓率測量儀測定薄膜的厚度和折射率，并且通過場致發(fā)射掃描電子顯微術(shù)(FESEM)測定薄膜的實測厚度。根據(jù)如下等式計算薄膜的介電常數(shù)κ＝C×d/ε0×A其中κ為相對電容率，C為介電膜的電容，ε0為真空介電常數(shù)(8.8542×10-12Fm-1)，d為介電膜的厚度，且A為電極的接觸橫截面積。
2)機械性能(硬度和彈性模量)介電膜的硬度和彈性模量通過使用Nanoindenter II(MTS)的定量分析測定。納米壓痕技術(shù)用于通過使用銳利的壓頭使薄膜變形，同時將銳利的壓頭在很少的載荷下擠壓幾微米的深度來測定薄膜的機械性能。具體地，在將納米壓頭壓入薄膜直至壓痕深度達到薄膜總厚度的10％之后，測定薄膜的硬度和模量。為了確保在實施例1-3和比較例1-3中上述測量結(jié)果具有較好的可靠性，在介電膜上的總計為9個壓痕點處測定硬度和模量，然后對獲得的值取平均值。
表1顯示了根據(jù)各自的方法在實施例1-3(A、B和C)和比較例1-3(D、E和F)中制備的介電膜的厚度、折射率、介電常數(shù)、彈性模量和硬度的測定結(jié)果，并且顯示了在不同的沉積條件下退火之前(A-F)和之后(A’-F’)介電常數(shù)和物理性能的改變。
表1

由表1中所示數(shù)據(jù)可以看出，在實施例1-3中制備的TS-T4D4介電膜和比較例1-3中制備的常規(guī)MTMS介電膜的介電常數(shù)易于通過控制O2含量進行控制。實施例1和2中制備的介電膜具有的彈性模量值(分別為48.88和63.46)比MTMS介電膜(16.77)高。另外，實施例1和2中制備的介電膜具有的硬度值(分別為4.46和6.95)比MTMS介電膜(2.53)高。根據(jù)上述結(jié)果，可證實本發(fā)明的實施例1-3中制備的介電膜的機械性能優(yōu)于常規(guī)MTMS介電膜的機械性能。根據(jù)圖5可知上述事實顯而易見。圖5表示進入表面的位移與TS-T4D4介電膜的彈性模量和硬度的關(guān)系曲線。由圖5可知，TS-T4D4介電膜具有高的彈性模量和硬度值。
另外，在退火之前和之后測定的實施例1-3中制備的介電膜的彈性模量和硬度值不存在明顯差別。但是，在退火之后所測定的比較例5中制備的常規(guī)MTMS介電膜的彈性模量和硬度(10.01，0.65)比退火之前的彈性模量和硬度(分別為16.77和2.53)低很多?？傊?，本發(fā)明的實施例1-3中制備的TS-T4D4介電膜在機械性能和退火穩(wěn)定性方面優(yōu)于常規(guī)MTMS介電膜。在相同的介電常數(shù)范圍(2.7＜κ＜2.8)內(nèi)，TS-T4D4介電膜具有比MTMS介電膜更高的彈性模量值。上述結(jié)果認為是由于有機硅氧烷前體的結(jié)構(gòu)的差別(即，雙結(jié)構(gòu)和單結(jié)構(gòu))，而不是由于對沉積裝置的依賴性導(dǎo)致的。
圖2為表示本發(fā)明的實施例1-3中制備的介電膜的傅立葉變換紅外光譜(FTIR)的光譜圖，并且圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案制備的介電膜的X-射線光電子能譜(XPS)，其顯示了介電膜的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在TS-T4D4結(jié)構(gòu)中SiO3C(T)和SiO2C2(D)的結(jié)合能值高于SiO2(Q)和SiOC3(M)的結(jié)合能值。關(guān)于結(jié)合能值比例的詳細情況示于下面表2中。
表2

由表2中所示數(shù)據(jù)可推斷，當O2含量為10％且使用具有較高T和D含量的雙有機硅氧烷前體時，可獲得最佳性能的介電膜。
圖4表示通過本發(fā)明的方法制備的介電膜的場致發(fā)射掃描電子顯微照片(FESEMs)，其顯示了介電膜的點尺寸和厚度，并且示出了介電膜的電容(C)-電壓(V)性能圖。
由前述可知，通過本發(fā)明的方法使用雙有機硅氧烷前體制備的介電膜不僅具有低介電常數(shù)，而且顯示出較好的機械性能，例如彈性模量和硬度。另外，介電膜顯示出較好的熱穩(wěn)定性。和因此，介電膜很大程度上提高了對于半導(dǎo)體工藝的適用性，因此，介電膜可用作用于雙鑲嵌銅互連用半導(dǎo)體器件的層間介電膜或用作半導(dǎo)體和顯示器件用鈍化層。
盡管為了示例目的已公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當認識到，在不背離如附加的權(quán)利要求中所公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進行各種改進、添加和替代。
權(quán)利要求
1.一種制備介電膜的方法，包括通過將雙有機硅氧烷前體和膜性能改進劑的混合物借助等離子體增強化學氣相沉積法沉積到晶片上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中雙有機硅氧烷前體為由下式1表示的化合物 其中R1為氫原子、C1～3烷基、或C6～15芳基；R2為SiX1X2X3(其中X1、X2和X3獨立地為氫原子、C1～3烷基、C1～10烷氧基或鹵原子)；且p為3-8的數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中膜性能改進劑為O2、CH4或Xe。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中雙有機硅氧烷前體的存在量為10％或更多但不超過100％，基于雙有機硅氧烷前體和膜性能改進劑的總量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中等離子體增強化學氣相沉積在0.5～2托的壓力和100～800W的射頻(RF)功率下進行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中在沉積之后，進行加熱、UV輻照、電子束輻照或等離子體處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中式1的雙有機硅氧烷前體選自由下式2-5表示的化合物 和
8.一種通過權(quán)利要求1或2的方法制備的介電膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的介電膜，其中介電膜為半導(dǎo)體和顯示器件用鈍化層。
10.一種用于半導(dǎo)體器件的層間介電膜，包含權(quán)利要求8的介電膜作為雙鑲嵌銅互連。
全文摘要
在此公開了一種制備介電膜的方法。根據(jù)該方法，通過將雙有機硅氧烷前體通過等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)沉積到晶片上制備了介電膜。由于通過該方法制備的介電膜具有低介電常數(shù)并且顯示出較好的機械性能，例如彈性模量和硬度，因而所述介電膜可用作用于雙鑲嵌銅互連用半導(dǎo)體器件的層間介電膜或用作半導(dǎo)體和顯示器件用鈍化層。
文檔編號C23C16/513GK1854334SQ20051012914
公開日2006年11月1日 申請日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月30日
發(fā)明者申鉉振, 鄭鉉潭, 崔致圭 申請人:三星康寧株式會社