專利名稱：用作金屬間電介質(zhì)的低k和超低k有機(jī)硅酸鹽膜的疏水性的恢復(fù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在用于計(jì)算機(jī)，微處理器，微控制器，傳感器，通訊設(shè)備等的非常高性能微電子芯片上的互連布線網(wǎng)絡(luò)。特別地，在此所述的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)涉及顯著降低與這些導(dǎo)線相關(guān)的信號傳播延遲。詳細(xì)描述和要求的本發(fā)明的方法提供在將低介電常數(shù)電介質(zhì)通過要求的等離子體曝露變親水性之后，要求恢復(fù)低介電常數(shù)電介質(zhì)的介電性能的化學(xué)和加工和涉及要求在將多孔有機(jī)硅酸鹽(organosilicate)電介質(zhì)沉積之后和在構(gòu)造包括這些膜的互連結(jié)構(gòu)的過程期間增加機(jī)械強(qiáng)度，和保持多孔有機(jī)硅酸鹽電介質(zhì)的低介電常數(shù)要求的化學(xué)和方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及能夠使這些材料集成到這樣的芯片中的方法。
背景技術(shù)：
高性能微處理器，微控制器和通訊芯片要求在有源晶體管器件之間非常高速度的互連，該器件用于執(zhí)行各種功能如邏輯操作，存儲和提取數(shù)據(jù)，提供控制信號等。隨著導(dǎo)致目前超大規(guī)模集成的晶體管器件技術(shù)的進(jìn)展，這些先進(jìn)芯片的總體操作速度開始受到芯片上單個器件之間的互連線中的信號傳播延遲的限制?；ミB中的信號傳播延遲依賴于RC乘積，其中R表示互連線的電阻和C代表其中嵌入導(dǎo)線的互連方案的總體電容。銅代替鋁作為互連接線材料的使用允許對RC乘積起貢獻(xiàn)的電阻的降低。微電子工業(yè)中的目前焦點(diǎn)是在芯片上構(gòu)造多層互連結(jié)構(gòu)中通過使用更低介電常數(shù)(k)絕緣體降低互連電容。
在這樣小規(guī)模上產(chǎn)生互連接線網(wǎng)絡(luò)的一種現(xiàn)有技術(shù)方法是

圖1a-1g中簡要顯示的雙大馬士革互連(DD)工藝。參考圖1a，在標(biāo)準(zhǔn)DD工藝中，顯示為兩個層1110，1120的金屬間電介質(zhì)(IMD)在襯底1100上涂覆。為工藝流程描述清楚起見單獨(dú)顯示通路水平電介質(zhì)1110和線水平電介質(zhì)1120。通常，這兩個層可以由相同或不同絕緣膜組成和在前者情況下可以應(yīng)用為單片層。硬掩模層或?qū)訝疃询B體1130任選地用于促進(jìn)蝕刻選擇性和用作拋光停止。接線互連網(wǎng)絡(luò)由兩種類型的特征組成越過經(jīng)過芯片的距離的線特征，和在不同互連水平下在多水平堆疊體中將線連接在一起的通路特征。歷史上，兩個層從無機(jī)玻璃如二氧化硅(SiO2)或氟化二氧化硅玻璃(FSG)膜制備，該膜由等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)沉積。
參考圖1b和圖1c，在雙大馬士革互連工藝中，線1150和通路1170的位置分別在光刻膠層1500和1510中平版印刷定義，和使用反應(yīng)性離子蝕刻工藝轉(zhuǎn)移入硬掩模和IMD層。圖1a到1d所示的工藝順序稱為″線第一″方案。在溝槽形成之后，平版印刷用于定義光刻膠層1510中的通路圖案1170和將圖案轉(zhuǎn)移入電介質(zhì)材料以產(chǎn)生通路開口1180，如圖1d所示。在剝離光刻膠之后雙大馬士革互連溝槽和通路結(jié)構(gòu)1190見圖1e。
如圖1f所示，然后將凹陷結(jié)構(gòu)1190采用導(dǎo)電襯里材料或材料堆疊體1200涂覆，它用于保護(hù)導(dǎo)體金屬線和通路和用作在導(dǎo)體和IMD之間的粘合層。此凹陷然后用導(dǎo)電填充材料1210在有圖案襯底的表面上填充。填充最通常由銅的電鍍完成，盡管其它方法如化學(xué)氣相沉積(CVD)和其它材料如鋁或金也可以使用。將填充和襯里材料然后化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)以與硬掩模的表面共平面和在此階段的結(jié)構(gòu)見圖1f。將封蓋材料1220沉積為覆蓋膜，如圖1g所示，以鈍化曝露的金屬表面和用作在金屬和要在它們之上沉積的任何另外IMD層之間的擴(kuò)散屏蔽。由PECVD沉積的氮化硅、碳化硅、和碳氮化硅膜典型地用作封蓋材料1220。此工藝序列對于器件上的每個互連水平重復(fù)。由于同時(shí)定義兩個互連特征以由單一拋光步驟形成在絕緣體內(nèi)嵌入的導(dǎo)體，此工藝稱為雙大馬士革互連工藝。
為降低電容，必須使用k值為2.5-3.1范圍的更低k電介質(zhì)如PECVD或旋涂有機(jī)硅酸鹽代替PECVD二氧化硅類電介質(zhì)(k＝3.6-4.1)。這些有機(jī)硅酸鹽含有二氧化硅類主鏈與直接連接到網(wǎng)絡(luò)中Si原子的氫和/或有機(jī)基團(tuán)如烷基或芳基。它們的元素組合物通常由Si，C，O，和H采用各種比例組成。C和H最通常以甲基(-CH3)的形式存在。這些甲基的主要功能是對材料增加疏水性。第二功能是在這些膜中產(chǎn)生自由體積和降低它們的極性。通過在這些絕緣體中引入孔隙可以將k值進(jìn)一步降低到2.2(超低k)和甚至低于2.0(極低k)。為簡潔目的，這些超低k和極低k材料在此文獻(xiàn)中統(tǒng)稱為非常低k材料。
盡管k值的可調(diào)節(jié)范圍采用此組非常低k材料是可能的，在由上述雙大馬士革互連工藝或由雙大馬士革互連工藝的任何其它變體集成這些材料與銅互連中具有幾個難度。主要的難度在于，由于氧化的相對容易或Si-有機(jī)基團(tuán)鍵(例如，Si-甲基)的斷裂，有機(jī)硅酸鹽類材料對等離子體曝光非常敏感，在膜中通過與環(huán)境中水分的潛在反應(yīng)它導(dǎo)致硅烷醇(Si-OH)基團(tuán)的形成。硅烷醇吸收水和因此顯著增加膜的介電常數(shù)和介電損耗因子，因此否定從非常低k膜期望的性能益處。它們也增加膜中的電泄漏和因此產(chǎn)生潛在不可靠的互連結(jié)構(gòu)。由于反應(yīng)性離子蝕刻和等離子體蝕刻是上述雙大馬士革互連溝槽和通路結(jié)構(gòu)形成和脫除用于將非常低k材料形成圖案的光刻膠中要求的關(guān)鍵步驟，非常難以，如果不是不可能的話，避免在現(xiàn)有技術(shù)雙大馬士革互連集成期間此類別膜的等離子體損害。
已進(jìn)行幾個嘗試以便使用由He，H2，N2、CO等一些或所有組成的非氧化抗蝕劑剝離等離子體最小化低k膜中的疏水性損失。然而，必須注意到這些等離子體化學(xué)中沒有一種完全成功地防止非常低k材料的疏水性損失。對于具有非常大表面積和容易在抗蝕劑剝離工藝期間受到損害的多孔低k材料，這特別是這樣。
防止低k材料損失它的疏水性和它的介電性能的另一種方法是使用氟化或非氟化有機(jī)聚合物類低k材料如Dow Chemical的SiLKTM電介質(zhì)，Honeywell的FlareTM和其它聚酰亞胺，苯并環(huán)丁烯，聚苯并噁唑，基于聚苯醚的芳族熱固性聚合物；和化學(xué)氣相沉積的聚合物如聚對二甲苯，它們在與雙大馬士革互連加工相關(guān)的傳統(tǒng)工藝等離子體曝光期間不易于受到損害。然而，這些材料不具有低k電介質(zhì)膜要求的其它性能如低熱膨脹和小的孔尺寸。
面對有機(jī)硅酸鹽類多孔材料的成功集成的另一個問題在于它們由于它們的低彈性模量，通常導(dǎo)致CMP，切片和包裝操作中故障的斷裂韌性和硬度而是非常機(jī)械易碎的。這些樹脂的機(jī)械強(qiáng)度依賴于空隙體積以及它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)兩者。它們的機(jī)械強(qiáng)度隨增加的孔隙率以及增加的硅氧烷主鏈的籠狀結(jié)構(gòu)而降低。由于需要保持低介電常數(shù)，非常難以在保持相同機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)降低空隙體積。
幾個方法(Padhi等人，J.Electrochem.Soc.，150(1)，G10-G14，(2003)，和Canaperi等人的美國專利申請公開US2004/0087135 A1，受讓于本發(fā)明的相同受讓人)已提出處理具有弱機(jī)械強(qiáng)度的多孔有機(jī)硅酸鹽材料，但大多數(shù)這些方法由于如下事實(shí)難以實(shí)施這些方法涉及非標(biāo)準(zhǔn)工藝流程或非標(biāo)準(zhǔn)工具。因此它們在生產(chǎn)中實(shí)施較昂貴。
在關(guān)于多孔二氧化硅類膜的文獻(xiàn)中，(例如，Prakash等人，Nature，374，439，(1995))，通過濕化學(xué)處理完成在成膜期間引入疏水性端基的表面改性，其中通過低表面張力載體溶劑將硅烷化劑(三甲基氯硅烷-TMCS)引入多孔網(wǎng)絡(luò)。稱為甲硅烷基化的這樣反應(yīng)對于在形成過程中的膜是可行的，這是由于存在許多自由體積和其它方面會縮合和橋接的大量硅烷醇。迄今為止，不清楚是否可以在完全形成的膜上進(jìn)相似的反應(yīng)，該完全形成的膜甚至在對損害膜的工藝化學(xué)曝露之后，具有比形成過程中的膜少的硅烷醇。已存在由Chang等人公開的研究，(J.Electrochem Soc，149，8，F(xiàn)81-F84，2002)，其中嘗試使用六甲基二硅氮烷(HMDS)作為硅烷化劑以在損害之后恢復(fù)多孔OSG膜的疏水性和碳含量。然而，從它的結(jié)果清楚的是在任何介質(zhì)中的HMDS不能完全地恢復(fù)多孔OSG膜的性能。相似地，TMCS在恢復(fù)介電性能中也不完全有效。HMDS和TMCS兩者是具有侵襲低k材料的表面和孔壁上每分子僅單一分離硅烷醇基團(tuán)的能力的單官能硅烷化劑。然而，有機(jī)硅酸鹽類低k材料具有含有分類如下的兩種不同類型的硅烷醇(Gun′ko等人，J.Colloid和Interface Sci 228，157-170(2000))第一種類型的硅烷醇是非氫鍵合硅烷醇，它在自身中由如下部分組成(1)完全非相互作用的單一硅烷醇(也稱為分離的硅烷醇)，它不含有鄰近的任何相鄰硅烷醇，(2)非常弱相互作用的硅烷醇，和(3)弱和非相互使用的偕位硅烷醇(也稱為二硅烷醇)。第二種類型的硅烷醇是氫鍵合硅烷醇。大多數(shù)單官能硅烷化劑容易侵襲和替代分離的硅烷醇，但通常不容易侵襲其它兩種類型的非氫鍵合硅烷醇。為此的主要原因在于空間位阻防止多于一個硅烷醇容易地由單官能硅烷化劑的同時(shí)捕獲。另外，也重要的是使用具有最反應(yīng)性官能度的硅烷化劑以容易甲硅烷基化低k材料的表面和孔壁而不釋放腐蝕性的反應(yīng)副產(chǎn)物。
Hu等人，(J.of Electrochem.Soc.，150(4)F61-F66(2003))也公開了一種研究，其中他們檢查二甲基二氯硅烷(DMDCS)作為硅烷化劑以恢復(fù)低k材料的性能的效率。然而，在他們的研究中，他們報(bào)導(dǎo)二甲基二氯硅烷在膜的頂部表面上形成單層和不滲透多孔低k材料的本體。因此，除非使用適當(dāng)?shù)募坠柰榛橘|(zhì)以及用于甲硅烷基化的條件，難以恢復(fù)低k材料的本體介電性能。另外，任何氯系硅烷化劑如二甲基二氯硅烷和TMCS的副產(chǎn)物是氯化氫，它是腐蝕性的和不能用于包含銅的互連結(jié)構(gòu)中。
發(fā)明概述因此本發(fā)明的一方面是提供低成本，非破壞性方法以在沉積和固化之后通過改變多孔有機(jī)硅酸鹽樹脂的籠對網(wǎng)絡(luò)比例而增加機(jī)械強(qiáng)度。
因此本發(fā)明的目的是提供一種類別的硅烷化劑以及采用它們的工藝流程，通過該工藝流程在工藝曝光后完全恢復(fù)材料的疏水性而不會得到腐蝕性副產(chǎn)物。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供方法，由該方法可以引入本發(fā)明的硅烷化劑使得它們滲透多孔低k材料的本體和恢復(fù)性能。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是改變在沉積和孔形成之后樹脂的化學(xué)情況以增加機(jī)械強(qiáng)度和克服面對多孔有機(jī)硅酸鹽的成功集成的一些主要障礙。
用以在本發(fā)明中改變籠-網(wǎng)絡(luò)比例的方法也是通過甲硅烷基化，它引入將形成新網(wǎng)絡(luò)的硅氧烷鍵引入膜中和因此改進(jìn)機(jī)械性能而沒有介電常數(shù)的顯著增加。然而，為使甲硅烷基化反應(yīng)進(jìn)行，必須使有機(jī)硅酸鹽膜具有大量硅烷醇。在甲硅烷基化之前提供這些硅烷醇和保證甲硅烷基化反應(yīng)進(jìn)行到足夠的程度以強(qiáng)化此膜也是本發(fā)明的目的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于對于超低k金屬間電介質(zhì)的材料選擇不需要由等離子體的效果和對這些材料的濕清潔損害的考慮限制，這是由于可通過采用本發(fā)明中教導(dǎo)的甲硅烷基化方法將損害之后的它們恢復(fù)到它們的初始性能。此外，恢復(fù)由等離子體曝光損害的膜的可靠方法的可獲得性允許雙大馬士革互連構(gòu)造中要求的反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)和抗蝕劑剝離操作中的更多工藝選項(xiàng)和可以接著導(dǎo)致更堅(jiān)固和更低成本的加工。最終，本發(fā)明提供增加要用作IMD的多孔有機(jī)硅酸鹽膜的機(jī)械堅(jiān)固性的方法。
因此，本發(fā)明涉及恢復(fù)低k或非常低k介電常數(shù)有機(jī)硅酸鹽膜的性能的方法，該膜含有連接到硅原子的氫原子或烷基或芳基，和用于半導(dǎo)體芯片、或芯片載體、或半導(dǎo)體晶片中的低或非常低介電常數(shù)絕緣層，其中該有機(jī)硅酸鹽膜經(jīng)歷傾向于劣化其性能的加工。該方法包括向膜施加包括氨基硅烷的硅烷化劑，以使膜為疏水性的。氨基硅烷可以具有通式(R2N)XSiR’Y，其中X和Y分別是1-2和2-1的整數(shù)，和其中R和R’選自氫、烷基、芳基、烯丙基、苯基和乙烯基部分。優(yōu)選，氨基硅烷是雙(二甲基氨基)二甲基硅烷。
氨基硅烷可具有通式(R2N)XSiR’YR”Z，其中X，Y和Z分別是1-3，3-1和1-3的整數(shù)，和其中R，R’和R”是任何氫、烷基、或芳基、烯丙基、苯基或乙烯基部分。
本發(fā)明也涉及相同的通用方法，該方法包括對膜施加硅烷化劑，以使膜為疏水性的，該硅烷化劑具有形式RXHYSi-A，其中X和Y分別是0-2和3-1的整數(shù)和其中R是任何氫、烷基、或芳基、烯丙基、苯基或乙烯基部分和其中A是硅氮烷、氯、氨基或烷氧基部分。硅烷化劑可包括氨基、氯或烷氧基封端的單官能封端的硅烷化劑，其中硅烷化劑上的甲基部分至少部分由氫類似物替代。硅烷化劑也可包括具有氨基、烷氧基、氯或硅氮烷封端的端基的聚合物硅氧烷。聚合物硅氧烷的端基可以包括單或二烷基、芳基、乙烯基或氫部分。硅氧烷可包括氨基封端的聚二甲基硅氧烷。
硅烷化劑也可具有通式RXHYSiZA，其中分別地X和Y是0-5，和6-1的整數(shù)和Z等于1-2和其中R是氫、烷基、芳基、烯丙基、苯基或乙烯基部分，和A是硅氮烷、氯、氨基或烷氧基部分。
根據(jù)本發(fā)明，加工可包括膜的蝕刻，和從膜脫除光刻膠材料，其中在蝕刻和脫除之后施加硅烷化劑。通過將膜曝露于等離子體進(jìn)行蝕刻和脫除?？梢允褂脝未篑R士革互連或雙大馬士革互連加工，和硅烷化劑的施加可以在互連線和通路的至少一個定義之后，和在電導(dǎo)體沉積之前進(jìn)行。硅烷化劑的施加在導(dǎo)電襯里沉積之前進(jìn)行。
硅烷化劑可以由一種如下方式施加旋涂液體、在液體中浸漬襯底、采用液體噴涂襯底、在氣相中、或溶于超臨界二氧化碳，優(yōu)選采用選自烷烴、烯烴、酮、醚、和酯的至少一種的助溶劑。顯著地，在水分不存在下施加硅烷化劑?？梢詫⒛ね嘶?，優(yōu)選在至少350℃，或高至450℃的溫度下退火超過一分鐘的時(shí)間。退火可以在施加硅烷化劑之前或之后進(jìn)行。將硅烷化劑優(yōu)選在至少25℃的溫度下施加。進(jìn)行退火以促進(jìn)以下的至少一種縮合膜中未甲硅烷基化的硅烷醇，和形成另外的硅氧烷鍵。
硅烷化劑可以溶于溶劑，該溶劑包括選自烷烴、烯烴、酮、醚、酯、或其任何組合的具有低表面張力的非極性有機(jī)溶劑。優(yōu)選，溶劑具有足夠低的表面張力以滲透膜中的孔。硅烷化劑在溶劑中的濃度可優(yōu)選為2wt％和10wt％之間，但在溶劑中的濃度也可低至0.5％或更大。
硅烷化劑可以在室溫或更高溫度下施加一分鐘和一小時(shí)之間的時(shí)間。當(dāng)施加硅烷化劑時(shí)可以采用攪拌或超聲振蕩?？梢郧逑茨ひ悦摮^量硅烷化劑?？梢詢?yōu)選在至多450℃的溫度下焙燒該膜。
可以將硅烷化劑在氣相中，在室溫和450℃之間的溫度下施加三十秒到一小時(shí)的持續(xù)時(shí)間，或在基本250℃下施加五分鐘的持續(xù)時(shí)間?？梢詫⒐柰榛瘎┰诔R界二氧化碳中，在25℃和450℃之間的溫度下，在1,000和10,000psi之間的壓力下施加三十秒到一小時(shí)的持續(xù)時(shí)間?？梢詫⑺诔R界二氧化碳或蒸氣介質(zhì)中在超過75℃的溫度下施加超過30秒的時(shí)間。
硅烷化劑優(yōu)選是二官能的。它可包括(雙)二甲基氨基二甲基硅烷或(雙)二甲基氨基甲基硅烷。
施加硅烷化劑的步驟在采用如下一種方式處理膜之后向膜中引入硅烷醇的紫外輻射、對臭氧曝露、或?qū)m度氧化等離子體曝露或其組合。該方法可以在化學(xué)氣相沉積腔、或原子層沉積腔中進(jìn)行。
由根據(jù)本發(fā)明的方法恢復(fù)的性能包括如下的至少一種疏水性、彈性模量、低介電常數(shù)、斷裂韌性和硬度、介電擊穿強(qiáng)度、低介電泄漏和介電可靠性。其中集成這樣的恢復(fù)的膜的互連結(jié)構(gòu)可另外包括一個或多個金屬間電介質(zhì)，該金屬間電介質(zhì)選自二氧化硅、氟化四乙基正硅酸酯、氟化二氧化硅玻璃、氟化或非氟化有機(jī)聚合物、熱固性聚合物、和化學(xué)氣相沉積的聚合物。熱固性聚合物可以基于聚亞芳基醚?；瘜W(xué)氣相沉積的聚合物可以是是聚對二甲苯。另外的金屬間電介質(zhì)可以是選自聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯、聚苯并噁唑、和芳族物質(zhì)的有機(jī)聚合物。
本發(fā)明也涉及制造的制品，該制品包括含有其中形成的多個電導(dǎo)體的絕緣材料；和包括有機(jī)硅酸鹽膜的金屬間電介質(zhì)，該有機(jī)硅酸鹽膜含有連接到硅原子的氫原子或烷基或芳基；有機(jī)硅酸鹽膜的表面包括在以上說明的方法中提及的一種硅烷化劑和有機(jī)硅酸鹽膜之間的反應(yīng)產(chǎn)物。制品可以配置為半導(dǎo)體芯片、半導(dǎo)體芯片載體或半導(dǎo)體晶片。表面可以是膜的外表面或膜中孔的表面。
附圖簡述當(dāng)與附圖結(jié)合閱讀時(shí)，當(dāng)進(jìn)一步考慮本發(fā)明的如下詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其它方面，特征，和優(yōu)點(diǎn)是顯然的，其中圖1a到圖1g說明標(biāo)準(zhǔn)雙大馬士革互連集成方案的工藝流程；圖2是說明等離子體曝光和甲硅烷基化對非常低k材料的化學(xué)情況的影響的簡圖；圖3a是顯示單官能硅烷化劑如何僅捕獲一個分離的硅烷醇和阻斷鄰近硅烷醇的簡圖；圖3b是顯示用于3a的試劑的二官能類似物如何成功地同時(shí)捕獲兩個鄰近硅烷醇的簡圖；圖4a顯示說明單，二和三官能硅烷化劑的效果的FTIR光譜；圖4b是圖4a的放大視圖。
圖5提供初始、等離子體損害的、BDMADMS處理的和BDMADMS處理和退火的XMD的FTIR光譜和接觸角數(shù)據(jù)的比較。
圖6是作為初始、等離子體損害的、BDMADMS處理的和BDMADMS處理和退火的多孔有機(jī)硅酸鹽IMD的波數(shù)的函數(shù)的紅外吸光度的圖。
發(fā)明描述對于本發(fā)明描述的變化可以采用對于每種特定應(yīng)用所需的任何組合實(shí)現(xiàn)。因此特定的限制，和/或在此所述的實(shí)施方案增進(jìn)，它們可對特定的應(yīng)用具有特定的優(yōu)點(diǎn)，不需要用于所有的應(yīng)用。同樣，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到不是所有的限制需要在包括本發(fā)明的一個或多個概念的方法，系統(tǒng)和/或設(shè)備中實(shí)施。
本發(fā)明的主實(shí)施方案(以下″實(shí)施方案1″)涉及新穎類別硅烷化劑的用途，該硅烷化劑對于介電質(zhì)性能的恢復(fù)是非常有效的硅烷化劑。此外，本發(fā)明的實(shí)施方案1也涉及一種方法，由該方法將這些硅烷化劑引入工藝以保證使多孔低k材料的外表面，以及本體(包括所有內(nèi)部孔壁)是疏水性的。最終，本發(fā)明的第二實(shí)施方案公開了部分如用于現(xiàn)有技術(shù)的硅氮烷上的具體分子變化以使它們更有效作為硅烷化劑。
在本發(fā)明的實(shí)施方案1中，將本發(fā)明的硅烷化劑引入單或雙大馬士革互連工藝以在互連線和通路定義之后，和在包括互連金屬的導(dǎo)電襯里和填充材料沉積之前構(gòu)造互連結(jié)構(gòu)。具體地，低k材料的反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)之后剝離抗蝕劑之后，引入硅烷化劑。如果使用雙大馬士革互連方案如圖1所示的方案，本發(fā)明的硅烷化劑在圖1e和圖1f的工藝步驟之間引入。本發(fā)明中詳細(xì)描述的硅烷化劑可用于互連結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有在線或通路水平或兩個水平的致密或多孔有機(jī)硅酸鹽。此外，當(dāng)多孔有機(jī)硅酸鹽與其它有機(jī)硅酸鹽或與材料如SiO2、FSG、氟化四乙基正硅酸酯(FTEOS)、或氟化或非氟化有機(jī)聚合物結(jié)合使用時(shí)，它們可用于結(jié)構(gòu)。盡管所列的其它材料可以是結(jié)構(gòu)的一部分，它們通常在加工期間不易于發(fā)生在此所述種類的損害和因此本身經(jīng)不起甲硅烷基化處理的檢驗(yàn)。
圖2中的簡圖展示用于本發(fā)明的硅烷化劑如何在典型工藝等離子體曝光期間在它們的脫除之后成功地恢復(fù)低k有機(jī)硅酸鹽膜中的甲基部分。離開反應(yīng)位點(diǎn)的硅烷化劑的基團(tuán)(″離去基團(tuán)″)是與硅烷醇反應(yīng)和將硅烷醇去質(zhì)子化而形成新硅氧烷鍵的基團(tuán)。因此，離去基團(tuán)的反應(yīng)性確定甲硅烷基化反應(yīng)的效率。
在本發(fā)明的實(shí)施方案1中，在隨后保持互連金屬的線和通路定義之后引入一類由通式(R2N)XSiR’Y表示的硅烷化劑，其中X和Y分別是1-2和2-1的整數(shù)。在以上通式中，R和R’可以是可以使膜為疏水性的任何氫、烷基、芳基、苯基、烯丙基或乙烯基部分。這些硅烷化劑通常稱為氨基硅烷和它們在本文獻(xiàn)的剩余部分中原樣地提及。依賴于x分別是1或2的值，它們稱為單官能或二官能的。將氨基硅烷由旋涂工藝、在液相中、在氣相中(在加熱爐中或在CVD腔中)、或超臨界二氧化碳介質(zhì)中引入，但在所有情況下，非常重要的是在水分總體不存在下處理硅烷化劑，這是由于可以存在的任何水分可降低甲硅烷基化反應(yīng)的效率。此外，甲硅烷基化后接退火的的組合或退火后接甲硅烷基化或高溫(優(yōu)選大于350℃)甲硅烷基化的組合優(yōu)選為甲硅烷基化自身，這是由于它導(dǎo)致膜中硅烷醇含量的最大下降。退火步驟也縮合膜中剩余的任何未甲硅烷基化硅烷醇和能夠形成另外的硅氧烷鍵，該鍵使膜得到增強(qiáng)。
當(dāng)氨基硅烷用于液體介質(zhì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將它們優(yōu)選溶于具有低表面張力的任何非極性有機(jī)溶劑中使得可以有效地滲透孔。這樣溶劑的例子包括但不限于己烷、庚烷、二甲苯等。需要但不必須地使溶劑具有由它的閃點(diǎn)和沸點(diǎn)測量的低揮發(fā)性。對于有效甲硅烷基化所需的氨基硅烷的濃度可以低至溶液的0.5wt％或氨基硅烷可以本身以它的未稀釋液體形式使用。最有效甲硅烷基化的所希望范圍典型地在溶液中是2％-10％?？梢詫⑷芤盒康蕉嗫椎蚹膜上或用于濕化學(xué)罐，其中將具有在多孔低k膜中定義的具有互連特征的晶片浸漬1分鐘到1小時(shí)或更多的時(shí)間。用于甲硅烷基化的溫度可以是室溫或更高。在浸漬期間的攪拌或超聲振蕩不是必需的以促進(jìn)反應(yīng)，但在一些應(yīng)用中可有助于提高反應(yīng)速率。在甲硅烷基化之后，將晶片在純?nèi)軇┲星逑春腿缓笤跓岚迳匣蛟诩訜釥t中焙燒到至多450℃的溫度。
液相甲硅烷基化也可以通過使用以上段落中定義的溶液并旋涂或噴涂此溶液而進(jìn)行。
當(dāng)氣相甲硅烷基化采用氨基硅烷進(jìn)行時(shí)，對于載氣重要的是惰性的和非氧化的和腔室是無水分的。在腔室不是沒有水分的情況下，二和三官能氨基硅烷傾向于齊聚和分別形成單層或膜。由于硅烷化劑與膜的反應(yīng)性通常減緩，單層和膜的形成不是希望的；進(jìn)一步處理也限于頂部表面和不使膜的本體中的孔變成疏水性的。氣相甲硅烷基化可以在從室溫到450℃的溫度下進(jìn)行30秒到一小時(shí)或更多的持續(xù)時(shí)間。用于氣相甲硅烷基化的優(yōu)選時(shí)間和溫度是在250℃下的5分鐘。在氣相甲硅烷基化之后，可以采用至多450℃溫度的任選的熱板焙燒或加熱爐固化。電介質(zhì)膜的氣相處理可以在自由支撐的加熱爐中進(jìn)行，通過腔室的流動或在用于半導(dǎo)體工業(yè)中用于化學(xué)氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)的加工腔中。最后兩個選項(xiàng)是特別有吸引力的，這是由于設(shè)計(jì)這些腔室以處理基礎(chǔ)真空的產(chǎn)生以基本排除水分，氣相物質(zhì)的引入和襯底加熱，和由于電介質(zhì)可以剛剛在互連金屬沉積步驟之前原位甲硅烷基化，該沉積步驟可以容易地使用CVD或ALD使用適當(dāng)?shù)臍庀嗲绑w進(jìn)行。
當(dāng)將氨基硅烷在超臨界(SC)二氧化碳(CO2)介質(zhì)中引入時(shí)，它們可以由自身或與任何合適的助溶劑結(jié)合而引入。用于SC CO2類甲硅烷基化的溫度，壓力和時(shí)間范圍可以如下溫度25℃-450℃，壓力1,000-10,000psi，時(shí)間30秒-1小時(shí)或更多。
優(yōu)選是二官能氨基硅烷如(雙)二甲基氨基二甲基硅烷(BDMADMS)或(雙)二甲基氨基甲基硅烷在SC CO2或蒸氣介質(zhì)中在超過75℃的溫度下使用超過30s，隨后400℃退火超過1分鐘的時(shí)間。二官能硅烷化劑通常比它們的單官能配對物更有效，這是由于它們具有同時(shí)捕獲兩個鄰近非氫鍵合硅烷醇，特別地偕位硅烷醇的能力，如圖3b所示(圖3b顯示兩個鄰近的分離的硅烷醇)。單官能硅烷化劑由于三個甲基部分空間阻礙另一個單官能硅烷化劑容易地與鄰近硅烷醇反應(yīng)，通常不能捕獲兩個鄰近硅烷醇，如圖3a所示。三官能硅烷化劑具有交聯(lián)和形成不滲透低k膜的孔的膜的傾向。另外，由于三官能硅烷化劑不能同時(shí)捕獲三個硅烷醇的事實(shí)，存在在硅烷化劑的未反應(yīng)末端上形成另外硅烷醇的可能性。
圖4顯示在單，二和三官能氯封端硅烷化劑之間的比較，其中甲硅烷基化在無水分環(huán)境中在液相中進(jìn)行。從圖4的FTIR光譜，可以看出二官能試劑顯示膜的甲基含量增加和硅烷醇含量降低的最優(yōu)組合。相似的效果可以采用氨基封端的硅烷化劑達(dá)到，其中增加的益處是反應(yīng)的副產(chǎn)物不是腐蝕性的。
如圖5所示，由BDMADMS的液相甲硅烷基化，隨后在400℃下退火，恢復(fù)多孔低k膜的疏水性和甲基含量。
表1A和1B顯示由本發(fā)明的優(yōu)選試劑，BDMADMS達(dá)到的接觸角，和用于現(xiàn)有技術(shù)的硅烷化劑HMDS達(dá)到的接觸角的比較。如可以從表1a看出，BDMADMS在恢復(fù)接觸角中更有效。表1b顯示BDMADMS的效果在對環(huán)境4周曝露之后不減少，而HMDS甲硅烷基化低k材料的接觸角降低，顯示介電性能的逐漸劣化。表2顯示在它對典型工藝等離子體的后曝光增加之后，BDMADMS恢復(fù)多孔低k膜的k。相似地，對于由BDMADMS處理的膜，介電損耗以及介電擊穿強(qiáng)度恢復(fù)回到它們的初始數(shù)值。
表1A-立即在甲硅烷基化之后
表1B-在甲硅烷基化之后四周
表2
可以從圖6看出甲硅烷基化改變有機(jī)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)形態(tài)和使主鏈更為網(wǎng)絡(luò)狀而不是籠狀，結(jié)果是提高機(jī)械性能。這是由于如下事實(shí)甲硅烷基化反應(yīng)形成新網(wǎng)絡(luò)，形成提高膜的機(jī)械強(qiáng)度的硅氧烷鍵。表示膜中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)程度的在約1067(l/cm)波數(shù)下的紅外峰顯示采用甲硅烷基化處理的高度顯著增加，如圖6中的FTIR光譜所示。參考表3。
表3
如上所述，在甲硅烷基化反應(yīng)之后為加熱爐退火以縮合任何剩余的硅烷醇和形成進(jìn)一步提高機(jī)械強(qiáng)度的新硅氧烷鍵。
實(shí)施方案2實(shí)施方案1顯示通常二官能硅烷化劑和特別地BDMADMS的效率。實(shí)施方案1也顯示單官能硅烷化劑如HMDS和TMCS由于由硅烷化劑上三個甲基部分呈現(xiàn)的空間位阻而不如它們的二官能配對物有效。然而，通過采用更小的氫部分適當(dāng)替代硅烷化劑上的甲基部分，可以克服此問題。例如，代替HMDS，使用四甲基二硅氮烷(TMDS)導(dǎo)致降低的空間位阻和更有效的甲硅烷基化反應(yīng)。相似地，甲硅烷基化中的更大成功可以采用氨基，氯和烷氧基封端的單官能硅烷化劑展示，其中甲基部分至少部分由它們的氫類似物替代。因此，通式RXHYSi-A的硅烷化劑可以用作有效的硅烷化劑，其中X和Y分別是0-2和3-1的整數(shù)。如在以上實(shí)施方案上所述，在甲硅烷基化反應(yīng)之后為加熱爐退火以縮合任何剩余的硅烷醇和形成進(jìn)一步提高機(jī)械強(qiáng)度的新硅氧烷鍵。
實(shí)施方案3對于其中不需要滲透多孔低k膜的孔的應(yīng)用，在它們之上具有氨基，烷氧基，氯或硅氮烷封端的端基與單或二烷基，芳基，乙烯基或氫部分的聚合物硅氧烷可用于在低k膜的頂表面上形成單層和恢復(fù)表面疏水性。這樣硅氧烷的一個例子是氨基封端的聚二甲基硅氧烷。重要的是保證分子量足夠低使得硅烷化劑流入由蝕刻過程產(chǎn)生的間隙以在有機(jī)硅酸鹽中形成溝槽和通路，以形成互連結(jié)構(gòu)。如在以上實(shí)施方案上所述，在甲硅烷基化反應(yīng)之后為加熱爐退火以縮合任何剩余的硅烷醇和形成進(jìn)一步提高機(jī)械強(qiáng)度的新硅氧烷鍵。
實(shí)施方案4
可以立即在膜沉積之后引入硅烷化劑。在此情況下的效率依賴于在沉積之后在膜中存在多少硅烷醇。在此實(shí)施方案中，硅烷化劑也可以在處理如UV/臭氧，或適度氧化等離子體曝光之后引入，該處理向膜中引入硅烷醇。如在先前的實(shí)施方案中，在甲硅烷基化之后為熱退火。在任何以上三個實(shí)施方案中描述的硅烷化劑可以采用此方式利用。在CVD沉積的膜的情況下，可以將硅烷化劑與CVD電介質(zhì)的前體一起共沉積或引入腔室。
注意到以上內(nèi)容描述本發(fā)明的一些更相關(guān)目的和實(shí)施方案。本發(fā)明的構(gòu)思可用于許多應(yīng)用。因此，盡管描述是對于特定的布置和方法，本發(fā)明的意圖和構(gòu)思適于和可應(yīng)用于其它布置和應(yīng)用。對本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是可以進(jìn)行對公開的實(shí)施方案的其它改進(jìn)而不背離本發(fā)明的精神和范圍。描述的實(shí)施方案應(yīng)當(dāng)解釋為僅說明本發(fā)明的一些更突出特征和應(yīng)用?？梢圆捎貌煌姆绞綉?yīng)用公開的本發(fā)明或采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式改進(jìn)本發(fā)明獲得其它的有益結(jié)果。因此，應(yīng)當(dāng)理解提供這些實(shí)施方案作為例子而不是限制。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.恢復(fù)低k或非常低介電常數(shù)有機(jī)硅酸鹽膜的性能的方法，該膜含有連接到硅原子的氫原子或烷基或芳基，和用于半導(dǎo)體芯片、或芯片載體、或半導(dǎo)體晶片中的低或非常低介電常數(shù)絕緣層，其中該有機(jī)硅酸鹽膜經(jīng)歷傾向于劣化性能的加工，該方法包括向膜施加包括氨基硅烷的硅烷化劑，以使膜為疏水性的。
2.權(quán)利要求1的方法，其中氨基硅烷具有通式(R2N)XSiR’Y，其中X和Y分別是1-2和3-2的整數(shù)，和其中R和R’選自氫、烷基、芳基、烯丙基、苯基和乙烯基部分。
3.權(quán)利要求1的方法，其中硅烷化劑包括(雙)二甲基氨基二甲基硅烷或(雙)二甲基氨基甲基硅烷。
4.權(quán)利要求1的方法，其中氨基硅烷具有通式(R2N)xSiR’YR”Z，其中X，Y和Z是整數(shù)及分別地x為1-3，和Y和Z分別為3-0，但其中x+y+z總是等于4，和其中R，R’和R”是任何氫、烷基、芳基、烯丙基、苯基或乙烯基部分。
5.恢復(fù)在半導(dǎo)體芯片、芯片載體、或半導(dǎo)體晶片中的低或非常低介電常數(shù)絕緣層中有機(jī)硅酸鹽膜的性能的方法，該膜含有連接到硅原子的氫原子或烷基或芳基，其中該有機(jī)硅酸鹽膜經(jīng)歷傾向于劣化其性能的加工，該方法包括向膜施加硅烷化劑，以使膜為疏水性的，該硅烷化劑具有形式RXHYSi-A，其中X和Y分別是0-2和3-1的整數(shù)和其中R是任何氫、烷基、芳基、烯丙基、苯基或乙烯基部分和其中A是氯、或烷氧基部分。
6.恢復(fù)在半導(dǎo)體芯片、芯片載體、或半導(dǎo)體晶片中的低或非常低介電常數(shù)絕緣層中有機(jī)硅酸鹽膜的性能的方法，該膜含有連接到硅原子的氫原子或烷基或芳基，其中該有機(jī)硅酸鹽膜經(jīng)歷傾向于劣化其性能的加工，該方法包括向膜施加硅烷化劑，以使膜為疏水性的，該硅烷化劑包括選自氨基、氯或烷氧基的單官能封端基團(tuán)，其中該硅烷化劑上的甲基部分至少部分由氫類似物替代。
7.恢復(fù)在半導(dǎo)體芯片、芯片載體、或半導(dǎo)體晶片中的低或非常低介電常數(shù)絕緣層中有機(jī)硅酸鹽膜的性能的方法，該膜含有連接到硅原子的氫原子或烷基或芳基，其中該有機(jī)硅酸鹽膜經(jīng)歷傾向于劣化其性能的加工，該方法包括向膜施加硅烷化劑，以使膜為疏水性的，該硅烷化劑包括具有氨基、烷氧基、氯或硅氮烷封端的端基的聚合物硅氧烷。
8.權(quán)利要求7的方法，其中聚合物硅氧烷的該端基包括單或二烷基、芳基、乙烯基或氫部分。
9.權(quán)利要求7的方法，其中該硅氧烷包括氨基封端的聚二甲基硅氧烷。
10.恢復(fù)在半導(dǎo)體芯片、芯片載體、或半導(dǎo)體晶片中的低或非常低介電常數(shù)絕緣層中有機(jī)硅酸鹽膜的性能的方法，該膜含有連接到硅原子的氫原子或烷基或芳基，其中該有機(jī)硅酸鹽膜經(jīng)歷傾向于劣化其性能的加工，該方法包括向膜施加硅烷化劑，以使膜為疏水性的，硅烷化劑具有通式RXHYSiZA，其中分別地X，和Y，和Z是0-5，和6-1的整數(shù)和Z等于2和其中R是氫、烷基、芳基、烯丙基、苯基或乙烯基部分，和A是硅氮烷。
11.權(quán)利要求1的方法，其中加工包括膜的蝕刻，和從膜脫除光刻膠材料，其中在蝕刻和脫除之后施加硅烷化劑。
12.權(quán)利要求11的方法，其中通過將膜曝露于等離子體進(jìn)行蝕刻和脫除。
13.權(quán)利要求1的方法，其中使用單大馬士革互連或雙大馬士革互連加工，和該硅烷化劑的該施加在互連線和通路的至少一個確定之后，和在電導(dǎo)體沉積之前進(jìn)行。
14.權(quán)利要求13的方法，其中該硅烷化劑的該施加在導(dǎo)電襯里沉積之前進(jìn)行。
15.權(quán)利要求1的方法，其中該硅烷化劑由一種如下方式施加旋涂液體、在液體中浸漬襯底、采用液體噴涂襯底、在氣相中、或溶于超臨界二氧化碳。
16.權(quán)利要求1的方法，其中與一種助溶劑一起將該硅烷化劑溶于超臨界二氧化碳，該助溶劑選自烷烴、烯烴、酮、醚、和酯的至少一種。
17.權(quán)利要求1的方法，其中在水分不存在下施加該硅烷化劑
18.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括退火該膜。
19.權(quán)利要求18的方法，其中退火是在至少350℃的溫度下。
20.權(quán)利要求18的方法，其中在施加該硅烷化劑之后進(jìn)行該退火。
21.權(quán)利要求18的方法，其中在施加該硅烷化劑之前進(jìn)行該退火。
22.權(quán)利要求21的方法，其中該硅烷化劑的該施加在至少25℃的溫度下進(jìn)行。
23.權(quán)利要求18的方法，其中進(jìn)行該退火以促進(jìn)以下的至少一種縮合膜中的硅烷醇，和形成另外的硅氧烷鍵。
24.權(quán)利要求1的方法，其中將硅烷化劑溶于溶劑。
25.權(quán)利要求24的方法，其中溶劑是選自烷烴、烯烴、酮、醚、酯、或其任何組合的具有低表面張力的非極性有機(jī)溶劑。
26.權(quán)利要求24的方法，其中溶劑具有足夠低的表面張力以滲透該膜中的孔。
27.權(quán)利要求24的方法，其中該硅烷化劑在該溶劑中的濃度為2wt％和10wt％之間。
28.權(quán)利要求24的方法，其中該硅烷化劑在該溶劑中的濃度為0.5％或更大。
29.權(quán)利要求1的方法，其中將該硅烷化劑施加三十秒和一小時(shí)之間的時(shí)間。
30.權(quán)利要求1的方法，其中將該硅烷化劑在室溫或更大溫度下施加。
31.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)施加硅烷化劑時(shí)進(jìn)行攪拌或超聲振蕩之一。
32.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括清洗膜以脫除過量硅烷化劑。
33.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括焙燒該膜。
34.權(quán)利要求33的方法，其中焙燒在至多450℃的溫度下進(jìn)行。
35.權(quán)利要求1的方法，其中將硅烷化劑在氣相中，在室溫和450℃之間的溫度下施加三十秒到一小時(shí)的持續(xù)時(shí)間。
36.權(quán)利要求1的方法，其中將硅烷化劑在氣相中，在基本250℃的溫度下施加五分鐘的持續(xù)時(shí)間。
37.權(quán)利要求1的方法，其中將硅烷化劑在超臨界二氧化碳中，在25℃和450℃之間的溫度下，在1,000和10,000psi之間的壓力下施加三十秒到一小時(shí)的持續(xù)時(shí)間。
38.權(quán)利要求1的方法，其中硅烷化劑是二官能的。
39.權(quán)利要求1的方法，其中將硅烷化劑在超臨界二氧化碳或蒸氣介質(zhì)中在超過75℃的溫度下施加超過30秒的時(shí)間。
40.權(quán)利要求39的方法，進(jìn)一步包括在基本400℃下退火該層超過一分鐘的時(shí)間。
41.權(quán)利要求1的方法，其中施加硅烷化劑的該步驟在采用如下一種方式處理該膜之后向膜中引入硅烷醇的紫外輻射、對臭氧曝露、對適度氧化等離子體曝露或其組合。
42.權(quán)利要求1的方法，在化學(xué)氣相沉積腔、或原子層沉積腔中進(jìn)行。
43.權(quán)利要求1的方法，其中恢復(fù)的性能包括如下的至少一種疏水性、彈性模量、低介電常數(shù)、斷裂韌性和硬度、介電擊穿強(qiáng)度、低介電泄漏和介電可靠性。
44.權(quán)利要求1的方法，其中該膜包括一個或多個另外的金屬間電介質(zhì)。
45.權(quán)利要求44的方法，其中該另外的金屬間電介質(zhì)選自二氧化硅、氟化四乙基正硅酸酯、氟化二氧化硅玻璃、氟化或非氟化有機(jī)聚合物、熱固性聚合物、和化學(xué)氣相沉積的聚合物。
46.權(quán)利要求44的方法，其中該另外的金屬間電介質(zhì)是選自聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯、聚苯并噁唑、和芳族熱固性塑料的有機(jī)聚合物。
47.權(quán)利要求45的方法，其中該熱固性聚合物基于聚亞芳基醚。
48.權(quán)利要求45的方法，其中該化學(xué)氣相沉積的聚合物是聚對二甲苯。
49.制造的制品，包括含有其中形成的多個電導(dǎo)體的絕緣材料；和包括有機(jī)硅酸鹽膜的金屬間電介質(zhì)，該有機(jī)硅酸鹽膜含有連接到硅原子的氫原子或烷基或芳基；有機(jī)硅酸鹽膜的表面包括氨基硅烷硅烷化劑和該膜的有機(jī)硅酸鹽的反應(yīng)的產(chǎn)物。
50.權(quán)利要求49的制品，其中氨基硅烷具有通式(R2N)XSiR’Y，其中X和Y分別是1-2和3-2的整數(shù)，和其中R和R’選自氫、烷基、芳基、烯丙基、苯基和乙烯基部分。
51.權(quán)利要求49的制品，其中氨基硅烷是雙(二甲基氨基)二甲基硅烷。
52.權(quán)利要求49的制品，其中氨基硅烷具有通式(R2N)xSiR’YR”Z，其中X，Y和Z是整數(shù)及分別地x為1-3，和Y和Z為3-0，但其中x+y+z總是等于4，和其中R，R’和R”是任何氫、烷基、芳基、烯丙基、苯基或乙烯基部分。
53.制造的制品，包括含有其中形成的多個電導(dǎo)體的絕緣材料；包括有機(jī)硅酸鹽膜的金屬間電介質(zhì)，該有機(jī)硅酸鹽膜含有連接到硅原子的氫原子、烷基或芳基；有機(jī)硅酸鹽膜的表面包括硅烷化劑和該膜的有機(jī)硅酸鹽的產(chǎn)物，以使該膜為疏水性的，該硅烷化劑具有形式RXHYSi-A，其中X和Y分別是0-2和3-1的整數(shù)和其中R是任何氫、烷基、芳基、烯丙基、苯基或乙烯基部分和其中A是氯、或烷氧基部分。
54.制造的制品，包括含有其中形成的多個電導(dǎo)體的絕緣材料；包括有機(jī)硅酸鹽膜的金屬間電介質(zhì)，該有機(jī)硅酸鹽膜含有連接到硅原子的氫原子或烷基或芳基；有機(jī)硅酸鹽膜的表面包括硅烷化劑和該膜的有機(jī)硅酸鹽的產(chǎn)物，以使該膜為疏水性的，該硅烷化劑包括選自氨基、氯或烷氧基的單官能基團(tuán)，其中該硅烷化劑上的甲基部分至少部分由氫類似物替代。
55.制造的制品，包括含有其中形成的多個電導(dǎo)體的絕緣材料；包括有機(jī)硅酸鹽膜的金屬間電介質(zhì)，該有機(jī)硅酸鹽膜含有連接到硅原子的氫原子、烷基或芳基；有機(jī)硅酸鹽膜的表面包括硅烷化劑和該膜的有機(jī)硅酸鹽的產(chǎn)物，該硅烷化劑包括具有氨基、烷氧基、氯或硅氮烷封端的端基的聚合物硅氧烷。
56.權(quán)利要求55的制品，其中聚合物硅氧烷的該端基包括單或二烷基、芳基、乙烯基或氫部分。
57.權(quán)利要求55的制品，其中該硅氧烷是氨基封端的聚二甲基硅氧烷。
58.權(quán)利要求55的制品，其中該硅氧烷是氨基封端的聚二甲基硅氧烷。
59.制造的制品，包括含有其中形成的多個電導(dǎo)體的絕緣材料；包括有機(jī)硅酸鹽膜的金屬間電介質(zhì)，該有機(jī)硅酸鹽膜含有連接到硅原子的氫原子、烷基或芳基；有機(jī)硅酸鹽膜的表面包括硅烷化劑和有機(jī)硅酸鹽的產(chǎn)物，硅烷化劑具有通式RXHYSiZA，其中分別地X，和Y，是0-5，和6-1的整數(shù)和Z等于2和其中R是氫、烷基、芳基、烯丙基、苯基或乙烯基部分，和A是硅氮烷。
60.權(quán)利要求49的制品，配置為半導(dǎo)體芯片、半導(dǎo)體芯片載體或半導(dǎo)體晶片。
61.權(quán)利要求49的制品，其中該表面在該膜的外表面中。
62.權(quán)利要求49的制品，其中該表面包括該膜中孔的表面。
全文摘要
通常用于降低集成電路中RC延遲的是多孔有機(jī)硅酸鹽的電介質(zhì)膜，該有機(jī)硅酸鹽含有二氧化硅狀主鏈與直接連接到網(wǎng)絡(luò)中S∶L原子的烷基或芳基(以對材料增加疏水性和產(chǎn)生自由體積)。Si－R鍵很少幸免于對等離子體或通常用于加工的化學(xué)處理的曝露；在具有開孔結(jié)構(gòu)的材料中特別是這樣的。當(dāng)Si－R鍵斷裂時(shí)，材料由于親水性硅烷醇的形成而損失疏水性和損害低介電常數(shù)。使用新穎類別的硅烷化劑恢復(fù)材料的疏水性的方法，該硅烷化劑具有通式(R
文檔編號H01L21/316GK101048857SQ200480044297
公開日2007年10月3日 申請日期2004年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月27日
發(fā)明者N·查克拉潘尼, M·E·科爾伯恩, C·D·迪米特拉克普洛斯, S·V·尼塔, D·法伊弗, S·普魯肖特哈曼 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司