專利名稱：以等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積制造具低應(yīng)力的低k值介電質(zhì)的低溫工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種在低溫下形成具有低機(jī)械應(yīng)力的低K值介電膜的方法。
背景技術(shù)：
在制造高階半導(dǎo)體裝置時(shí)其主要步驟之一是以氣體化學(xué)反應(yīng)在襯底上形成金屬和介電膜。該沉積工藝稱為化學(xué)氣相沉積技術(shù)或CVD。通常的熱CVD方法是將反應(yīng)性氣體引至襯底表面，進(jìn)行熱誘發(fā)的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生所要求的薄膜。某些熱CVD方法因其操作溫度過高而損及到已于先前在裝置結(jié)構(gòu)的襯底上形成的薄層。一種在較低溫下沉積金屬和介電膜的較佳方法是等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)技術(shù)，例如美國專利號(hào)5,362,526中所述，其發(fā)明名稱是″PlasmaEnhanced CVD Process Using TEOS for Depositing Silicon Oxide″，在此引入全文作為參考。等離子體增強(qiáng)CVD技術(shù)通過在鄰近襯底表面的反應(yīng)區(qū)施用射頻(RF)能量促使反應(yīng)氣體激發(fā)及/或解離，因此產(chǎn)生高反應(yīng)性物質(zhì)的等離子體。該釋出物的高反應(yīng)性降低了進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)所需的能量，因此降低了該P(yáng)ECVD方法所需的溫度。
自數(shù)十年前首度開發(fā)半導(dǎo)體裝置以來，半導(dǎo)體裝置的幾何形狀尺寸已大幅縮小。自此以來，集成電路大致遵循兩年/大小減半的規(guī)則(一般稱為摩爾定律)，意即芯片內(nèi)裝置的數(shù)目每?jī)赡昙幢对鲆淮?。如今制?.35微米甚至0.25微米特色大小的裝置對(duì)業(yè)界而言已非常普遍，很快地未來將制造幾何形狀更小的裝置。
為了更進(jìn)一步的微縮集成電路的裝置大小，必須使用低電阻導(dǎo)電性材料以及低k值(介電常數(shù)＜2.5)的絕緣體以降低毗鄰的金屬線之間的電容耦合。過去曾在導(dǎo)電性材料與絕緣體之間使用襯墊層/阻擋層來防止副產(chǎn)品，例如濕氣，在導(dǎo)電性材料上擴(kuò)散，如于1999年8月17日發(fā)表的國際公告號(hào)WO 99/41423所述。例如，濕氣可在低K值絕緣體形成期間產(chǎn)生，其會(huì)立即擴(kuò)散至導(dǎo)電性金屬的表面并使導(dǎo)電性金屬表面的電阻升高。以有機(jī)硅或有機(jī)氮化硅材料形成的阻擋/襯墊層可阻擋副產(chǎn)品擴(kuò)散。然而，阻擋/襯墊層的介電常數(shù)通常大于約2.5，而此高介電常數(shù)會(huì)導(dǎo)致組合的絕緣體無法顯著的降低介電常數(shù)。
圖1A-圖1E中示出了如國際公告號(hào)WO 99/41423中所述的一種三層PECVD沉積工藝，其用于沉積經(jīng)氧化的有機(jī)硅烷或有機(jī)硅氧烷聚合物的PECVD襯墊層2。該襯墊層2是作為介于其后續(xù)形成的上層7和下層的襯底表面6與在襯底表面形成的金屬線8、9、10之間的隔離層。該層7的上方是蓋上一層經(jīng)氧化的有機(jī)硅烷或有機(jī)硅氧烷聚合物的PECVD覆蓋層12。該P(yáng)ECVD工藝沉積一層多重成分介電層，其中含碳的二氧化硅(SiO2)先沉積在圖案化金屬層(在襯底6上形成金屬線8、9、10)上。
參考圖1A，其PECVD襯墊層2是由一有機(jī)硅烷或有機(jī)硅氧烷的化合物(例如甲基硅烷、CH3SiH3)與一氧化氣體(例如N2O)在惰性氣體(例如氬)存在下，在溫度介于約50-350℃之間進(jìn)行等離子體增強(qiáng)反應(yīng)沉積而成。其后使該經(jīng)氧化的有機(jī)硅烷或有機(jī)硅氧烷層固化。該經(jīng)沉積的PECVD襯墊層2(每分鐘約2000)在后續(xù)進(jìn)行圖1B所示的層7沉積時(shí)具有改善的阻擋特性。該源自甲基硅烷的襯墊層因具有充分的C-H鍵而為疏水性，因而是絕佳的濕氣阻擋物。然后在該層7沉積期間，再于溫度200℃、壓力約0.2至約5Torr下，使硅烷化合物與雙氧水(H2O2)反應(yīng)而在襯墊層2上沉積成低K值介電層7。該層7可經(jīng)局部固化，如圖1C所示，以便在覆蓋層12沉積之前先移除溶劑(例如水)，如圖1D所示。固化過程在惰性氣體氣壓小于10Torr之下將反應(yīng)抽真空進(jìn)行。
常用的襯墊層，例如氮化硅(SIN)，其介電常數(shù)高于氧化硅，而高k介電襯墊層與低K值介電層的組合并未能改善整體的介電常數(shù)和電容耦合。參考圖1D，在層7沉積之后，可將視需要選用的覆蓋層12沉積在低K值介電層7上，其經(jīng)有機(jī)硅烷或有機(jī)硅氧烷化合物與氧化氣體(例如N2O)的等離子體增強(qiáng)反應(yīng)。參考圖1E，將覆蓋層沉積之后，若可能，沉積層是在熔爐或另一處理室內(nèi)固化以去除殘余的溶劑或水。該覆蓋層12亦是一個(gè)具有良好阻擋性質(zhì)的經(jīng)氧化有機(jī)硅烷或有機(jī)硅氧烷薄膜，且其介電常數(shù)約4.0。襯墊層2與覆蓋層12的介電常數(shù)大于3.0，而該高介電常數(shù)層實(shí)質(zhì)上減弱了低K值介電層7的優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)裝置越小時(shí)，具有較高介電常數(shù)的襯墊層與覆蓋層對(duì)多組件介電層的總介電常數(shù)的影響越大。此外，由于裝置的幾何形狀較小因而導(dǎo)致裝置之間的寄生電容提高。在電路內(nèi)，位于相同的或毗鄰層上的多條金屬導(dǎo)線之間的寄生電容會(huì)造成多條金屬線間的串?dāng)_或多條導(dǎo)線及/或電阻電容(RC)延遲，因此降低了該裝置的反應(yīng)時(shí)間并降低了該裝置的整體性能。由于目前最先進(jìn)的集成電路使用4至5層導(dǎo)線，而下一代的裝置可能需要6、7、或可能8層的導(dǎo)線，因此位于電路內(nèi)相同或毗鄰層上多條金屬導(dǎo)線之間的寄生電容效應(yīng)影響很大。
將介電材料的厚度增加或?qū)⒔殡姴牧系慕殡姵?shù)降低可使被介電材料分隔的多條金屬導(dǎo)線之間的寄生電容降低。不過，增加介電材料的厚度并不能使位于相同金屬層或平面的寄生電容降低。因此，為了降低位于相同或毗鄰層的多條金屬導(dǎo)線之間的寄生電容，多條金屬導(dǎo)線或互連之間所使用的材料必須改用介電常數(shù)較目前所使用材料(即k～3.0)低的另一種材料。
因此，需要用具有良好粘著性質(zhì)、介電常數(shù)低于約2.5的介電層。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明可利用各種技術(shù)形成一種低拉伸應(yīng)力(小于約20MPa)的低K值介電膜。在一實(shí)施例中，其用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在低溫(300℃或更低)下形成含碳的氧化硅膜。在另一實(shí)施例中，所沉積的含碳氧化硅膜中因并入可于后續(xù)工藝中釋出的致孔劑(porogen)，因而降低薄膜的應(yīng)力。
在本發(fā)明碳摻雜氧化硅膜沉積方法的實(shí)施例中，其包含在等離子體存在下將含硅前驅(qū)物與含碳前驅(qū)物混合，以沉積出一應(yīng)力約20MPa或更低的碳摻雜氧化硅層。
在本發(fā)明介電薄膜的實(shí)施例中，其包含一應(yīng)力為20MPa或更低的碳摻雜氧化硅膜。
本發(fā)明互連金屬結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，其包含第一金屬層，和覆蓋在該第一金屬層上方的碳摻雜氧化硅層，該碳摻雜氧化硅層的應(yīng)力約20MPa或更低。第二金屬層則覆蓋在該碳摻雜氧化硅層上。
本發(fā)明的實(shí)施例可參考詳細(xì)說明和附圖而進(jìn)一步了解。


圖1A-圖1E為以此項(xiàng)技術(shù)中已知的方法在襯底上沉積的多個(gè)介電層的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用設(shè)計(jì)的一典型CVD反應(yīng)器的剖面圖；圖3是用于在進(jìn)入圖2的反應(yīng)器之前解離工藝氣體的遠(yuǎn)程微波處理室的示意圖；圖4是一與圖2的示例性CVD反應(yīng)器搭配使用的工藝控制計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖；圖5是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沉積方法將襯墊層及覆蓋層沉積的流程步驟；圖6A-圖6E是使用圖5的工藝在襯底上沉積成多個(gè)層的示意圖；圖7示出了一包含本發(fā)明多個(gè)氧化硅層的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖8A-圖8H示出了本發(fā)明的雙鑲嵌沉積順序的實(shí)施例的剖面圖；圖9將以兩種不同致孔劑型態(tài)其中之一沉積而成的膜的介電常數(shù)(K)對(duì)薄膜的應(yīng)力圖。
具體實(shí)施例方式
在此引入美國專利號(hào)6,541,3676,541,367以及6,596,6276,596,627全文作為參考。此類專利描述了使一低介電常數(shù)的納米多孔氧化硅層沉積成層。該納米多孔氧化硅層是以等離子體增強(qiáng)(PECVD)或微波增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法形成內(nèi)含硅/氧的材料(可視需要含有多個(gè)熱不穩(wěn)定性有機(jī)基團(tuán))，并通過控制內(nèi)含硅/氧的沉積材料的熱退火處理過程而形成一均勻分散在氧化硅層上的微型氣袋。該微型氣袋對(duì)氧化硅層的相對(duì)體積經(jīng)控制以便能較佳的保持成封閉的氣室泡沫結(jié)構(gòu)，其在熱退火處理之后能提供低介電常數(shù)。該納米多孔氧化硅層的介電常數(shù)將小于約3.0，較佳者小于約2.5。
該硅/氧材料是經(jīng)化學(xué)氣相沉積而成，其通過使可氧化的含硅化合物或混合物(包含一可氧化的硅成分和一帶有不含硅的不飽和成分(其具有多個(gè)熱不穩(wěn)定性基團(tuán)))，與一氧化氣體進(jìn)行反應(yīng)。該氧化氣體包含(但不限于)氧(O2)或含氧的化合物，例如一氧化二氮(N2O)、臭氧(O3)、以及二氧化碳(CO2)，較佳者N2O或O2。
必要時(shí)，較佳是將氧與含氧化合物先行解離以提高反應(yīng)性，以使沉積薄膜的碳含量可達(dá)到欲求標(biāo)準(zhǔn)。可將RF功率耦合至沉積室以提高氧化化合物的解離效率。該氧化化合物亦可在進(jìn)入沉積室之前先于微波處理室內(nèi)解離以減少含硅化合物過度解離。氧化硅層的沉積過程可為連續(xù)的或不連續(xù)的。雖然沉積過程宜在單一沉積處理室內(nèi)進(jìn)行，不過該層可分別在兩個(gè)或多個(gè)沉積處理室內(nèi)依序沉積。此外，RF功率亦可為周期式或脈沖式以免襯底加溫并促進(jìn)沉積薄膜的孔度增加。
該可氧化的含硅化合物或混合物中，其可氧化的硅成分包含有機(jī)硅烷或有機(jī)硅氧烷化合物，通常包含以下結(jié)構(gòu) 其中各個(gè)Si與至少一個(gè)氫原子鍵合并可與一個(gè)或二個(gè)碳原子鍵合，C是包括在一有機(jī)基團(tuán)中，較佳者是烷基或烯基基團(tuán)，例如-CH3、-CH2-CH3、-CH2-、或-CH2-CH2-、或其氟化碳衍生物。當(dāng)有機(jī)硅烷或有機(jī)硅氧烷化合物中包括兩個(gè)或多個(gè)Si原子時(shí)，各個(gè)Si與Si之間均經(jīng)由-O-、-C-、或-C-C-分隔，其中各橋接的C是包括在一有機(jī)基團(tuán)內(nèi)，較佳者是在一烷基或烯基基團(tuán)中，例如-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、或其氟化碳衍生物。較佳的有機(jī)硅烷以及有機(jī)硅氧烷化合物在接近室溫時(shí)為氣體或液體，且可在約10Torr以上揮發(fā)。適合的含硅化合物包含甲基硅烷， CH3-SiH3二甲基硅烷， (CH3)2-SiH2二硅基甲烷， SiH3-CH2-SiH3二(甲基硅基)甲烷， CH3-SiH2-CH2-SiH2-CH32，4，6-三硅雜環(huán)氧烷(trisilaoxane) -(-SiH2-CH2-SiH2-CH2-SiH2-O-)-(環(huán)狀)環(huán)-1，3，5，7-四硅-2，6-二氧-4，8-二亞甲基 -(-SiH2-CH2-SiH2-O-)2-(環(huán)狀)1，3，5-三硅雜環(huán)己烷 -(-SiH2-CH2-)3-(環(huán)狀)
1，3-二甲基二硅氧烷 CH3-SiH2-O-SiH2-CH31，1，3，3-四甲基二硅氧烷(CH3)2-SiH-O-SiH-(CH3)21，1，5，5-四甲基三硅氧烷，以及 (CH3)2-SiH-O-SiH2-O-SiH-(CH3)21，1，3，5，5-五甲基三硅氧烷 (CH3)2-SiH-O-SiH(CH3)-O-SiH-(CH3)2及其氟化碳衍生物，例如，1，2-二硅四氟乙烷。該有機(jī)硅烷和有機(jī)硅氧烷內(nèi)的烴基團(tuán)可經(jīng)部分或完全氟化以便將C-H鍵轉(zhuǎn)換成C-F鍵。許多較佳的有機(jī)硅烷以及有機(jī)硅氧烷化合物市面上均有購買。將兩種或多種有機(jī)硅烷或有機(jī)硅氧烷組合可提供一兼具所要求性質(zhì)的混和物，例如介電常數(shù)、氧化物含量、疏水性、薄膜應(yīng)力、以及等離子體蝕刻特性。
當(dāng)該可氧化的硅成分與一不含硅的不飽和成分(具有多個(gè)熱不穩(wěn)定性基團(tuán))形成化合物時(shí)，該有機(jī)硅烷或有機(jī)硅氧烷化合物即為兼具有硅氧鍵以及硅-氫鍵的官能基團(tuán)。符合所需鍵合條件的較佳官能基團(tuán)包含甲基硅氧基，以及 (CH3-SiH2-O-)二甲基硅氧基 ((CH3)2-SiH-O-)該不含硅的不飽和成分(具有熱不穩(wěn)定性基團(tuán))的性質(zhì)可與經(jīng)持續(xù)的等離子體的氧化環(huán)境反應(yīng)，所形成的熱不穩(wěn)定性分子經(jīng)沉積、并于后續(xù)暴露在升高的溫度下遇熱分解而形成低沸點(diǎn)的揮發(fā)性物質(zhì)。該熱不穩(wěn)定性基團(tuán)的揮發(fā)性物質(zhì)在經(jīng)沉積的薄膜中解離并揮發(fā)而在結(jié)構(gòu)內(nèi)留下多個(gè)孔隙，降低了結(jié)構(gòu)的密度。以熱處理方法選擇性地移除深埋在沉積薄膜內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)固體物質(zhì)，可形成具有低介電常數(shù)的低密度膜?？捎跓嵬嘶鹛幚砥陂g使用一些化合物，例如2，4，6-三硅雜環(huán)氧烷(trisilaoxane)(2，4，6-三硅四氫吡喃)以及環(huán)-1，3，5，7-四硅-2，6-二氧-4，8-二亞甲基(cyclo-1，3，5，7-tetrasilano-2，6，-dioxy-4，8-dimethylene)，由于其為非-平面的環(huán)結(jié)構(gòu)，從而無須添加不穩(wěn)定性基團(tuán)即形成多個(gè)孔隙環(huán)-1，3，5，7-四硅-2，6-二氧-4，8-二亞甲基，及-(-SiH2-CH2-SiH2-O-)2-(環(huán)狀)2，4，6-三硅四氫吡喃，-SiH2-CH2-SiH2-CH2-SiH2-O-(環(huán)狀)當(dāng)氧化硅層經(jīng)熱退火處理時(shí)，該熱不穩(wěn)定性有機(jī)基團(tuán)含有充足的氧可形成氣態(tài)產(chǎn)物。
當(dāng)該可氧化的硅成分與一不含硅的不飽和成分(具有熱不穩(wěn)定性基團(tuán))形成化合物時(shí)，較佳的熱不穩(wěn)定性基團(tuán)是不含硅的多重不飽和環(huán)烷(具有兩個(gè)或多個(gè)碳-碳雙鍵)，包括雜環(huán)二烯，其分子結(jié)構(gòu)內(nèi)并入氧或氮，且一般而言有利于在等離子體環(huán)境內(nèi)易于進(jìn)行。較佳的不穩(wěn)定性基團(tuán)包含二氧雜芑，C4H4O2，-(-CH＝CH-O-CH＝CH-O-)-，環(huán)呋喃，C4H4O， -(-CH＝CH-CH＝CHO-)-，環(huán)亞甲基環(huán)戊二烯，C6H6， -(-CH＝CH-CH＝CH-C(CH2)-)-，環(huán)內(nèi)含可氧化的硅成分及熱不穩(wěn)定性基團(tuán)的可氧化的含硅化合物包含甲基硅基-1，4-二氧雜芑基醚 CH3-SiH2-O-(C4H3O2)2-甲基硅氧基呋喃 -(-CH＝CH-CH＝C(O-SiH2-CH3)-O-)-，環(huán)3-甲基硅氧基呋喃 -(-CH＝CH-C(O-SiH2-CH3)＝CH-O-)-，環(huán)2，5-雙(甲基硅氧基)-1，4-二氧雜芑-(-CH＝C(O-SiH2-CH3)-O-CH＝C(O-SiH2-CH3)-O-)-，環(huán)3，4-雙(甲基硅氧基)呋喃 -(-CH＝C(O-SiH2-CH3)-C(O-SiH2-CH3)＝CH-O-)-，環(huán)2，3-雙(甲基硅氧基)呋喃 -(-CH＝CH-C(O-SiH2-CH3)＝C(O-SiH2-CH3)-O-)-，環(huán)2，4-雙(甲基硅氧基)呋喃 -(-CH＝C(O-SiH2-CH3)-CH＝C(O-SiH2-CH3)-O-)-，環(huán)2，5-雙(甲基硅氧基)呋喃 -(-C(O-SiH2-CH3)＝CH-CH＝C(O-SiH2-CH3)-O-)-，環(huán)1-甲基硅氧基富烯 -(-CH＝CH-CH＝CH-C(CH(O-SiH2-CH3))-)-，環(huán)2-甲基硅氧基富烯 -(-CH＝CH-CH＝CH-C(CH2)(O-SiH2-CH3)-)-，環(huán)6-甲基硅氧基富烯 -(-C(O-SiH2-CH3)＝CH-CH＝CH-C＝CH-)-，環(huán)雙(甲基硅氧基)富烯 (C6H4)(O-SiH2-CH3)2，環(huán)二甲基硅基-1，4-二氧雜芑基醚 (CH3)2-SiH-O-(C4H3O2)，環(huán)
2-二甲基硅氧基呋喃 -(-CH＝CH-CH＝C(O-SiH-(CH3)2)-O-)-，環(huán)3-二甲基硅氧基呋喃 -(-CH＝CH-C(O-SiH-(CH3)2)＝CH-O-)-，環(huán)2，5-雙(二甲基硅氧基)-1，4-二氧雜芑 -(-CH＝C(O-SiH-(CH3)2)-O-CH＝C(O-SiH-(CH3)2)-O)-，環(huán)3，4-雙(二甲基硅氧基)呋喃 -(-CH＝C(O-SiH-(CH3)2)-C(O-SiH-(CH3)2)＝CH-O-)環(huán)2，3-雙(二甲基硅氧基)呋喃 -(-CH＝CH-C(O-SiH-(CH3)2)＝C(O-SiH-(CH3)2)-O-)-環(huán)2，4-雙(二甲基硅氧基)呋喃 -(-CH＝C(O-SiH-(CH3)2)-CH＝C(O-SiH-(CH3)2)-O-)-環(huán)2，5-雙(二甲基硅氧基)呋喃 -(-C(O-SiH-(CH3)2)＝CH-CH＝C(O-SiH-(CH3)2)-O-)-環(huán)1-二甲基硅氧基富烯 -(-CH＝H-CH＝CH-C(CH(O-SiH-(CH3)2))-)-，環(huán)2-二甲基硅氧基富烯 -(-CH＝CH-CH＝CH-C(CH2)(O-SiH-(CH3)2)-)-，環(huán)6-二甲基硅氧基富烯 -(-C(O-SiH-(CH3)2)＝CH-CH＝CH-C＝CH-)-，環(huán)雙(二甲基硅氧基)富烯(C6H4)(O-SiH-(CH3)2)2，環(huán)與其氟化碳的衍生物。較佳的化合物在室溫下是液體且可在接近壓力10Torr或以上時(shí)揮發(fā)。該化合物能與氧化氣體反應(yīng)而形成一膠狀含硅/氧材料，其在溫度約50℃以下可保有許多不穩(wěn)定性有機(jī)基團(tuán)。
保留在經(jīng)沉積的含硅/氧材料內(nèi)的不穩(wěn)定性有機(jī)基團(tuán)其數(shù)量可通過將多個(gè)反應(yīng)性化合物與多個(gè)不含硅的成分(包含一種或多種不穩(wěn)定性有機(jī)基團(tuán))混合而增加。該多個(gè)不穩(wěn)定性有機(jī)基團(tuán)包括在含硅反應(yīng)性化合物中已提及的二氧六環(huán)、呋喃、以及富烯的衍生化合物，以及其它含氧的有機(jī)基團(tuán)。該不穩(wěn)定性有機(jī)基團(tuán)較佳者宜為合并在同一分子內(nèi)的含硅以及不含硅的成分，但以乙烯基團(tuán)取代甲基硅基或甲基硅氧基團(tuán)，或以酯基團(tuán)取代甲基硅氧基團(tuán)，或以其它不含硅的有機(jī)基團(tuán)取代甲基硅氧基團(tuán)，及一些不具有甲基硅氧基團(tuán)的化學(xué)藥品，例如1，4-二氧雜芑以及呋喃。較佳的不含硅的多重不飽和環(huán)烷(其具有兩種或多種碳-碳雙鍵)包含
乙烯基-1，4-二氧雜芑基醚CH2＝CH2-O-(C4H3O2)，環(huán)乙烯基呋喃基醚 CH2＝CH2-O-(C4H3O)，環(huán)乙烯基-1，4-二氧雜芑CH2＝CH2-(C4H3O2)，環(huán)乙烯基呋喃 CH2＝CH2-O-(C4H3O)，環(huán)糠酸甲酯CH3C(O)-O-(C4H3O)，環(huán)甲酸呋喃酯 (C4H3O)-COOH，環(huán)乙酸呋喃酯 (C4H3O)-CH2COOH，環(huán)呋喃甲醛CH(O)-(C4H3O)，環(huán)二呋喃基酮 (C4H3O)2C(O)，環(huán)二呋喃基醚 (C4H3O)-O-(C4H3O)，環(huán)二糠基醚(C4H3O)C(O)-O-C(O)(C4H3O)，環(huán)呋喃C4H4O，(環(huán))1，4-二氧雜芑， C4H4O2，(環(huán))以及其氟化碳的衍生物。
不含硅的成分或可與未含不穩(wěn)定性有機(jī)基團(tuán)的反應(yīng)性含硅材料混合，該材料例如甲基硅烷， CH3-SiH3二甲基硅烷， (CH3)2-SIH2二硅基甲烷 SiH3-CH2-SiH3雙(甲基硅基)甲烷 CH3-SiH2-CH2-SiH2-CH32，4，6-三硅雜環(huán)氧烷(trisilaoxane) -(-SiH2-CH2-SiH2-CH2-SiH2-O-)-(環(huán))1，3，5-三硅雜環(huán)己烷， -(-SiH2CH2-)3-(環(huán))環(huán)-1，3，5，7-四硅-2，6-二氧-4，8-二亞甲基 -(-SiH2-CH2-SiH2-O-)2-(環(huán))1，3-二甲基二硅氧烷 CH3-SiH2-O-SiH2-CH31，1，3，3-四甲基二硅氧烷(CH3)2-SiH-O-SiH-(CH3)21，1，5，5-四甲基三硅氧烷，以及 (CH3)2-SiH-O-SiH2-O-SiH-(CH3)21，1，3，5，5-五甲基三硅氧烷 (CH3)2-SiH-O-SiH(CH3)-O-SiH-(CH3)2以及其氟化碳的衍生物。
致熱不穩(wěn)定性及非致熱不穩(wěn)定性化合物的組合可共沉積而改變薄膜的性質(zhì)。在共沉積化合物的較佳實(shí)施例中包含一致熱不穩(wěn)定性化合物，其選自甲基硅基-1，4-二氧雜芑基醚或2-甲基硅氧基呋喃其中之一，及一非致熱不穩(wěn)定性化合物，其選自2，4，6-三硅雜環(huán)氧烷(trisilaoxane)(2，4，6-三硅雜四氫吡喃)或環(huán)-1，3，5，7-四硅-2，6-二氧-4，8-二亞甲基。
該適用的共沉積的非致熱不穩(wěn)定性雜脂環(huán)族分子是一種非平面環(huán)狀分子，其環(huán)應(yīng)力并不強(qiáng)，并以隨意方向沉積。其中2，4，6-三硅雜環(huán)氧烷(trisilaoxane)以及環(huán)-1，3，5，7-四硅-2，6-二氧-4，8-二亞甲基的硅基官能基至亞甲基基團(tuán)的雙鍵，可提供產(chǎn)物薄膜改善的熱穩(wěn)定性以及較佳的機(jī)械性質(zhì)。該非平面分子在沉積薄膜內(nèi)可提供較低的層疊密度，因此成為低介電膜。
當(dāng)含硅/氧材料沉積成薄膜之后，薄膜宜在逐漸升高的溫度下經(jīng)熱退火處理，以便將多個(gè)不穩(wěn)定性有機(jī)基團(tuán)轉(zhuǎn)換成在低介電常數(shù)納米多孔氧化硅層中擴(kuò)散的氣袋而形成一種較佳的封閉氣泡結(jié)構(gòu)。
在一較佳實(shí)施例中，本發(fā)明的納米多孔氧化硅層是被沉積在PECVD氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或氫化碳化硅(例如BLOkTM層材料可購自AppliedMaterials Inc.，of Santa Clara，California.)阻擋層上，其通過等離子體增強(qiáng)反應(yīng)將一種或多種反應(yīng)性含硅化合物沉積在圖案化的金屬層上。然后施用RF功率或遠(yuǎn)程微波源將該納米多孔氧化硅層沉積在同一多重處理室的集成CVD系統(tǒng)內(nèi)，接著再升高溫度加熱，視需要或可達(dá)約350℃至約400℃。該納米多孔氧化硅層或可視需要在相同處理室內(nèi)或在一個(gè)用以沉積阻擋層的毗鄰集成工具處理室內(nèi)覆蓋上(例如)氫化碳化硅(BLOkTM)。該多個(gè)襯墊層及覆蓋層作為阻擋層以保護(hù)納米多孔氧化硅層。
多孔氧化硅層在高溫下固化時(shí)或固化后經(jīng)致疏水性化學(xué)品處理，以改良沉積膜的抗?jié)裥浴Ｋ褂玫脑摶瘜W(xué)品較佳的宜選自六甲基二硅氮烷、三甲基硅基二乙胺、苯基二甲基硅基二甲胺、三甲氧基硅基二-甲胺、三(三氟甲基)硅基二甲胺、雙(三甲基-硅基)聯(lián)氨、1-苯基二甲基硅基-2-甲基-聯(lián)氨、1-三甲氧基硅基-2-甲基-聯(lián)氨、1-三(三氟甲基硅基)-2-甲基-聯(lián)氨、三甲基氯硅烷、三甲基溴硅烷、三甲基硅烷、或其組合。
該多個(gè)襯墊層以及覆蓋層可通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(CVD)將氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或氫化碳化硅(BLOkTM)沉積。
本發(fā)明以下將就用于沉積本發(fā)明的納米多孔氧化硅層的特定儀器進(jìn)一步說明。
典型的CVD等離子體反應(yīng)器適用于執(zhí)行本發(fā)明方法的CVD等離子體反應(yīng)器是″DLK″處理室，可購自California，Santa Clara的Applied Material公司，并于圖2中所示，圖2為具有高度真空區(qū)115的平行板化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器110的直立剖面圖。反應(yīng)器110含有一氣體分布歧管111用以使工藝氣體通過歧管內(nèi)的穿孔而分散至一襯底或一停放在襯底支架板或基座112(其經(jīng)升降電機(jī)114上升或下降)上的襯底(未示出)。亦可提供液體注射系統(tǒng)(未示出)，例如通常用作液體注射的TEOS以注射液體反應(yīng)物。較佳的液體注射系統(tǒng)包含AMAT氣體精確液體注射系統(tǒng)(GPLIS)以及AMAT延伸精確液體注射系統(tǒng)(EPLIS)，兩者均可自AppliedMaterials，Inc購得。
該反應(yīng)器110包括將工藝氣體以及襯底加熱，例如經(jīng)多個(gè)耐熱線圈(未示出)或多個(gè)外用燈(未示出)。參考圖2，基座112是安裝在支撐柱113上，以便基座112(及置于基座112上表面的襯底)可在一較低的加載/卸載位置和一較高的處理位置(是緊鄰歧管111)之間接受控制而移動(dòng)。
當(dāng)基座112與襯底是位于處理位置114內(nèi)時(shí)，它們被一個(gè)絕緣體117圍繞且處理氣體排放至歧管124。圖2示出及描述一特定的DLK設(shè)計(jì)，襯底可置于基座上表面的袋中(未示出)內(nèi)，其尺寸適足以使晶圓邊緣與袋壁之間約有2毫米的空間。
在處理期間，氣體入口至歧管111是呈均勻放射狀分布在襯底的表面。一具有節(jié)流閥的真空泵132可控制氣體從處理室的排放率。
在到達(dá)歧管111之前，沉積氣體及載送氣體是經(jīng)由氣體管線118送入混合系統(tǒng)119中，在此處合并，然后送至歧管111。另一視需要選用的微波系統(tǒng)150(在圖3中示出)則有一施加管120，該微波系統(tǒng)可位于氧化氣體的氣體輸入管上以提供額外的能量，使其僅能將該氧化氣體先行解離再輸入反應(yīng)器110中。該微波反應(yīng)作用腔所提供的功率約在0及約6000W之間。一般而言，各工藝氣體的工藝氣體供料管18包含(i)多個(gè)安全關(guān)閉閥(未示出)，可用以自動(dòng)或手動(dòng)的中斷工藝氣體流至處理室，以及(ii)多個(gè)物質(zhì)流量控制器(亦未示出)，可測(cè)量通過多條氣體供料管的氣體的流量。當(dāng)工藝使用有毒氣體時(shí)，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中其多個(gè)安全關(guān)閉閥位于各氣體供料管上。
在反應(yīng)器110內(nèi)進(jìn)行的沉積過程可為一在冷卻的襯底臺(tái)座上的非等離子體工藝或一經(jīng)等離子體增強(qiáng)的工藝。在等離子體工藝中，其通過由從RF電源125(其基座112接地)施加RF能量到分布歧管111，通常在鄰近襯底處形成一經(jīng)控制的等離子體。或者，其可對(duì)基座112提供RF功率或?qū)F功率以不同頻率提供給多個(gè)不同的成分。RF電源125可提供單一或混合頻率的RF功率而促進(jìn)被引入高度真空區(qū)115的反應(yīng)性物質(zhì)解離。混合頻率的RF電源典型地以高RF頻率(RF1)功率約13.56MHz至分布歧管111及低RF頻率(RF2)約360KHz提供至基座112。本發(fā)明的該氧化硅層宜使用低量或脈沖量的高頻率RF功率生成，脈沖式RF功率宜提供13.56MHzRF功率，約20至約200W之間，在約10％至約30％的負(fù)載周期。非脈沖式RF功率宜提供13,56MHzRF功率，在約10至約150W，以下將詳加說明。低功率沉積過程宜在溫度范圍約-20至約40℃發(fā)生。在較佳溫度范圍中，沉積期間沉積薄膜是局部聚合且聚合反應(yīng)是在后續(xù)薄膜固化期間完成。
當(dāng)需要額外地解離氧化氣體時(shí)，在進(jìn)入沉積處理室之前，可使用一視需要選用的微波處理室以供應(yīng)約0至約3000W的微波功率給氧化氣體。分別額外補(bǔ)充微波功率可避免硅化合物在與氧化氣體反應(yīng)之前發(fā)生過度解離。將微波功率供給到氧化氣體時(shí)，一氣體分布板宜具有不同的路徑供硅化合物與氧化氣體通行。
一般地，任一或所有處理室的襯墊層、氣體入口歧管面板、支撐柱113、以及其它不同的反應(yīng)器硬件是由例如鋁或陽極氧化鋁的材料制成。該CVD反應(yīng)器的一個(gè)實(shí)施例是描述于美國專利5,000,113，″Thermal CVD/PECVDReactor and Use for Thermal Chemical Vapor Deposition of Silicon Dioxide andIn-situ Multi-step Planarized Process″，頒給Wang等人并指定授予給AppliedMaterials，Inc.，即本發(fā)明的受讓人。
該升降電機(jī)114將基座112在處理位置與較低的襯底承載位置之間上升和下降。該電機(jī)、氣體混合系統(tǒng)119、以及RF電源125受多條控制線136處的系統(tǒng)控制器134控制。該反應(yīng)器包括的模擬組合(例如多個(gè)物質(zhì)流量控制器(MFC)以及多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或脈沖RF產(chǎn)生器)受系統(tǒng)控制器134控制，該系統(tǒng)控制器134執(zhí)行內(nèi)存210內(nèi)所儲(chǔ)存的系統(tǒng)控制軟件，內(nèi)存的較佳實(shí)施例是硬盤驅(qū)動(dòng)器。電機(jī)以及光學(xué)傳感器用以移動(dòng)及決定移動(dòng)式機(jī)械性組合的位置，例如真空泵132的節(jié)流閥以及用以定位基座112的電機(jī)。
該系統(tǒng)控制器134控制著CVD反應(yīng)器的所有活性，控制器134的較佳實(shí)施例包括硬盤驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器、以及卡片架。該卡片架含有一單板計(jì)算機(jī)(SBC)、多個(gè)模擬及數(shù)字輸入/輸出板、多個(gè)接口板以及多個(gè)步進(jìn)器電機(jī)控制器板。該系統(tǒng)控制器遵循Versa Modular Europeans(VMB)標(biāo)準(zhǔn)，其定義板、插件箱、以及連接器的尺寸及類型。該VME標(biāo)準(zhǔn)亦定義具有16-位數(shù)據(jù)總線以及24-位地址總線的結(jié)構(gòu)。
圖3是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其在進(jìn)入DLK反應(yīng)器110之前先解離工藝氣體(例如水)的遠(yuǎn)程微波系統(tǒng)150的簡(jiǎn)圖。遠(yuǎn)程微波系統(tǒng)150包括一施加管120；一等離子體點(diǎn)燃系統(tǒng)，其包括一紫外(UV)燈154以及UV電源155；一微波波導(dǎo)系統(tǒng)，其包括不同長(zhǎng)度的直線的及彎曲的波導(dǎo)管156；一波導(dǎo)偶合器158，可聯(lián)結(jié)至接頭157；一輸出波導(dǎo)管160；及一磁控電子管168。在該波導(dǎo)管156上可進(jìn)一步地形成一支撐臂162以便與安裝在臂座166的樞軸臂164連接。該樞軸臂包含多個(gè)伸臂部件165，其耦合至多個(gè)伸臂接頭163使該多個(gè)伸臂部件165能直立式脫離，該臂164因此得以繞著該多個(gè)伸臂接頭163進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。該多個(gè)伸臂接頭163，為多個(gè)直立式置放的圓筒，其耦合至在該伸臂接頭163底部的一伸臂部件165并與一第二伸臂部件165在該伸臂接頭165的頂部耦合。該多個(gè)伸臂部件165因連接到伸臂接頭163的終端，因而在操作和維修工藝反應(yīng)器110期間多個(gè)臂部件能直立式脫離并使臂164與微波系統(tǒng)150得以自由移動(dòng)位置。
磁控電子管168是一典型的磁控電子源，能操作約0-3000W的連續(xù)波(CW)或頻率約2.45千兆赫茲(GHz)的脈沖輸出微波。當(dāng)然還可使用別的磁控電子管。循環(huán)器(未示出)能使微波僅能從該磁控電子管168向施加管120單向傳輸。調(diào)諧系統(tǒng)170可使用多個(gè)阻抗調(diào)諧器或其它多種調(diào)諧組件，使微波系統(tǒng)150能針對(duì)波導(dǎo)管160的負(fù)載匹配調(diào)整波導(dǎo)的阻抗特性。依據(jù)特定實(shí)施例，該調(diào)諧系統(tǒng)170可提供固定調(diào)諧、手動(dòng)調(diào)諧、或自動(dòng)調(diào)諧。在該特定實(shí)施例中，該多個(gè)波導(dǎo)管有方形橫剖面，但其它型的波導(dǎo)亦可使用。
施加管120是一環(huán)狀(或其它種剖面)管子，其為復(fù)合材料或陶瓷材料，較佳者為氧化鋁，或其它種抗自由基蝕刻作用的材料制作。在一特定實(shí)施例中，施加管120的長(zhǎng)度約18-24英寸且其剖面直徑約3-4英寸。施加管120的位置是通過波導(dǎo)管160，其一端有開口可傳輸微波而在另一端有一金屬壁。微波穿過波導(dǎo)管160的開口端傳送至供微波穿透的施加管120內(nèi)的氣體。當(dāng)然亦可使用其它材料例如藍(lán)寶石作為施加管120的內(nèi)部。在其它實(shí)施例中，施加管120的外部可為金屬而內(nèi)部則由復(fù)合材料或陶瓷材料制作，其中波導(dǎo)管160內(nèi)的微波穿過施加管120的外部進(jìn)入一窗口到達(dá)管120外露的內(nèi)部以激發(fā)氣體。
上述方法可應(yīng)用于以處理器型系統(tǒng)控制的控制器系統(tǒng)，例如圖2所示的控制器134。圖4示出的方框圖是一處理系統(tǒng)，或反應(yīng)器110，例如在圖2示出，其有一系統(tǒng)控制器134具有此種用途。該系統(tǒng)控制器134包括一可程序化的中央處理器(CPU)220，其可以一內(nèi)存210、一大型內(nèi)存215、一輸入控制器245、以及一顯示器255操作。該系統(tǒng)控制器進(jìn)一步包括已知的支持電路214例如電源供應(yīng)器、時(shí)鐘225、高速緩存235、輸入/輸出(I/O)電路240等，其耦合至DLK工藝反應(yīng)器110上的其它多個(gè)不同組件以協(xié)助控制沉積工藝。該控制器134亦包括硬件，用以經(jīng)由處理室110內(nèi)的傳感器(未示出)監(jiān)控襯底處理過程。該傳感器測(cè)量多個(gè)系統(tǒng)參數(shù)例如襯底溫度、處理室氣壓等。上述所有多個(gè)組件均耦合至一控制系統(tǒng)總線230。
為了協(xié)助上述對(duì)該處理室的控制，CPU 220可為任一種可作為工業(yè)用途的普通計(jì)算機(jī)處理器，其可設(shè)定成控制多個(gè)不同處理室及多個(gè)副處理器。該內(nèi)存210耦合至CPU 220，且可供系統(tǒng)總線230存取。該內(nèi)存210，或計(jì)算機(jī)可讀取媒質(zhì)215，可為一種或多種隨取內(nèi)存，例如隨機(jī)存取內(nèi)存(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、軟盤驅(qū)動(dòng)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器、或任何其它數(shù)字化貯存形式(局部或遠(yuǎn)程)。該支持電路214耦合至該CPU 220以傳統(tǒng)方式支持該處理器。該沉積工藝一般是儲(chǔ)存在該內(nèi)存210內(nèi)，通常作為常駐軟件。該常駐軟件亦可由一第二CPU(未示出)儲(chǔ)存及/或執(zhí)行，其遠(yuǎn)程位于距離該CPU 220所控制的硬件。
該內(nèi)存210含有該CPU 220的執(zhí)行指令以協(xié)助該工藝系統(tǒng)10的性能。該內(nèi)存210內(nèi)的該指令為程序代碼的形式，例如實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的程序200。該程序代碼可編寫成多種不同程序語言中的任何一種。例如，程序代碼可寫成C、C++、BASIC、Pascal、或許多其它語言。
該大型內(nèi)存215貯存著數(shù)據(jù)和指示并從一處理器可讀取的媒介，例如磁盤或磁帶，調(diào)取數(shù)據(jù)和程序代碼指示。例如，大型內(nèi)存215可為一硬盤驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶機(jī)、或光驅(qū)。該大型內(nèi)存215可接受由CPU 220發(fā)出的指令貯存數(shù)據(jù)及調(diào)取指示。經(jīng)該大型內(nèi)存215儲(chǔ)存以及調(diào)取的數(shù)據(jù)和程序代碼指示，是供處理器220用以操作工藝系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)和程序代碼指示最初是先經(jīng)由該大型內(nèi)存215從媒質(zhì)中調(diào)取，然后再轉(zhuǎn)移至該內(nèi)存210供該CPU 220使用。
該輸入控制器245將一數(shù)據(jù)輸入裝置，例如鍵盤、鼠標(biāo)、或光筆，經(jīng)由系統(tǒng)總線230耦合至處理器220，以便接收由處理室操作人員輸入的指令。該顯示器255在CPU 220的控制下以圖表顯示及字母數(shù)字字符形式提供信息給處理室操作人員。
該控制系統(tǒng)總線230負(fù)責(zé)全體多個(gè)裝置(耦合至控制系統(tǒng)總線230)之間的數(shù)據(jù)傳輸及信息控制。雖然控制系統(tǒng)總線是以將CPU 220內(nèi)的多個(gè)裝置直接連接的單一總線呈現(xiàn)，不過該控制系統(tǒng)總線230亦可為多個(gè)總線的匯集。例如，該顯示器255、輸入控制器245(具輸入裝置)、以及大型內(nèi)存215可經(jīng)耦合至一輸入-輸出外圍總線，同時(shí)CPU 220及內(nèi)存210是耦合至一局部處理器總線。該局部處理器總線以及輸入-輸出外圍總線經(jīng)耦合而共同形成控制系統(tǒng)總線230。
該系統(tǒng)控制器134是耦合至該工藝系統(tǒng)10的組件，其采用依據(jù)本發(fā)明的介電沉積方法經(jīng)由系統(tǒng)總線230以及輸入/輸出(I/O)集成電路240。該I/O集成電路240透過CPU 220以及系統(tǒng)總線230接收來自程序200(儲(chǔ)存在內(nèi)存210內(nèi))的指令。該程序200提供多個(gè)子程序使I/O集成電路240得以支持反應(yīng)器110的襯底放置控制250、工藝氣體控制260、壓力控制270、加熱器控制280、以及等離子體/微波控制290。
該CPU 220形成一普通用途的計(jì)算機(jī)，其在執(zhí)行多個(gè)程序時(shí)，例如在圖4中本發(fā)明方法的實(shí)施例的流程圖所描述的程序200，則變成一特定用途的計(jì)算機(jī)。雖然本發(fā)明有提供軟件并于普通計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，不過熟知本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明亦可采用一些硬件，例如特定用途集成電路(ASIC)或其它的硬件電子線路。因此，應(yīng)能了解本發(fā)明全部或部分地可與軟件、硬件或兩者搭配使用實(shí)施。
上述CVD系統(tǒng)的說明其主要是作為例示性目的，尚可使用其它等離子體CVD設(shè)備，例如電極回旋加速器共振(ECR)等離子體CVD裝置、感應(yīng)式耦合RF高密度等離子體CVD裝置等。此外，上述系統(tǒng)亦可進(jìn)行更動(dòng)，例如基座設(shè)計(jì)、加熱器設(shè)計(jì)、RF電源的連接位置以及其它的變化。例如，其襯底可經(jīng)一電阻加熱型基座支撐并加熱。形成本發(fā)明的前處理層的前處理及方法并不限于使用任何一種特定的儀器或等離子體激發(fā)方法。其它多種裝置的用途將于下文詳細(xì)討論。
納米多孔氧化硅層的沉積本發(fā)明的納米多孔氧化硅層可使用圖2中的PECVD或微波處理室以三層工藝沉積而成，如圖5所示。參考圖5，步驟300是在該反應(yīng)器110內(nèi)放置一襯底，而步驟305是以包含一反應(yīng)性含硅化合物的等離子體經(jīng)PECVD工藝沉積成為一阻擋層。依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)公知的方法，在工藝處理室15之內(nèi)，該沉積步驟305可包含一電容式耦合的等離子體或同時(shí)為一感應(yīng)式和電容式耦合的等離子體。該P(yáng)ECVD沉積過程中通常使用一種惰性氣體例如氦輔助產(chǎn)生等離子體。然后于沉積步驟310中，本發(fā)明的納米多孔層更進(jìn)一步將一含有不穩(wěn)定性有機(jī)基團(tuán)的硅/氧材料沉積在襯墊層上。
如下文所述，在溫度3000℃以下進(jìn)行等離子體增強(qiáng)沉積可減少剛沉積時(shí)膜的應(yīng)力。
在步驟312內(nèi)，被沉積的含硅/氧材料經(jīng)過受控制的熱退火處理后即形成多個(gè)細(xì)微氣袋而均勻地散布在層內(nèi)。下文將詳細(xì)討論，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該受控制的熱退火處理過程可在多重階段中以多個(gè)不同條件進(jìn)行，例如先施用熱照射后再于電子束下曝露照射。
下文中亦將詳細(xì)討論，經(jīng)過熱退火處理后，通過釋放出剛沉積薄膜中添加的致孔劑可降低薄膜的應(yīng)力。
其后，步驟315將一覆蓋層沉積在該層上，較佳者宜使用類似于沉積襯墊層的工藝。然后，步驟320將該襯底從反應(yīng)器110中移出。
參考圖6A-圖6E，該三層工藝提供一PECVD襯墊層400。該襯墊層400作為一層介于后續(xù)的納米多孔層402及其下層的襯底表面404和在襯底表面上形成的多條金屬線406、408、410之間的隔離層。該納米多孔層402是被一層含硅化合物的PECVD覆蓋層412所覆蓋。此工藝經(jīng)由使用一儲(chǔ)存在CVD反應(yīng)器110的計(jì)算機(jī)控制器134的內(nèi)存220內(nèi)的計(jì)算機(jī)程序施行及控制。
參考圖6A，PECVD襯墊層400是通過引入一反應(yīng)性含硅化合物和一氧化氣體而沉積在反應(yīng)器110內(nèi)。該工藝氣體在一等離子體增強(qiáng)環(huán)境下反應(yīng)而在襯底表面404以及多條金屬線406、408、410上形成一共形的氧化硅層400。
參考圖6B，其納米多孔層402乃由一工藝氣體(由硅和多個(gè)內(nèi)含不穩(wěn)定基的化合物及一氧化氣體組成)沉積而成。該工藝氣體的流速，在硅及內(nèi)含不穩(wěn)定基的化合物約為20至約1000sccm，在氧化氣體約為5至約4000sccm。較佳的氣體流速，在硅及內(nèi)含不穩(wěn)定基的化合物約為50至約500sccm，在氧化氣體約為5至約2000sccm。這些流速是針對(duì)體積約5.5至6.5公升的處理室。較佳者，在納米多孔層402沉積期間其反應(yīng)器110的壓力宜維持在約0.2至約5Torr。
該納米多孔層402是先進(jìn)行固化，如圖6CA-圖6CB所示，以移除揮發(fā)性成分，其后再使覆蓋層412沉積，如圖6D所示。下文將參照?qǐng)D6CA-圖6CB詳加說明，該所沉積的低K值膜可在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方式的多階段中固化。此種多階段固化涉及一熱固化步驟，其后接著一電子束固化步驟?；蛘撸谠摕峁袒翱上冗M(jìn)行一電子束固化。
或者，固化過程可于惰性氣壓下在反應(yīng)器110內(nèi)進(jìn)行，并同時(shí)將襯底循序漸進(jìn)地加熱至較高溫度。該納米多孔層402可在一緩慢增加的溫度下進(jìn)行熱退火處理，以便其氣態(tài)產(chǎn)物能保持著分散的細(xì)微泡沫狀態(tài)，及/或?qū)⒃撘曅枰x用的不穩(wěn)定性有機(jī)基團(tuán)轉(zhuǎn)換成分散的細(xì)微氣泡停留在經(jīng)固化的氧化硅薄膜中，有如一較佳的封閉室結(jié)構(gòu)中的多個(gè)孔隙。一較佳的退火工藝包含一加熱時(shí)期，約5分鐘，其中包括以約50℃/分鐘將溫度緩慢地升高至最后溫度在約350℃至約400℃。氣泡的分散可通過改變溫度/時(shí)間型態(tài)和控制沉積薄膜內(nèi)不穩(wěn)定性有機(jī)基團(tuán)的濃度而控制。
參考圖6D，反應(yīng)器110沉積覆蓋層412，較佳者其材料和沉積方法宜與PECVD襯墊層400相同。參考圖6E圖，在該覆蓋層412沉積之后，該多個(gè)沉積層即進(jìn)一步在一熔爐內(nèi)或另一處理室中經(jīng)熱退火處理，其溫度約200℃至約450℃，以驅(qū)除多種殘留的揮發(fā)性產(chǎn)物，例如水。當(dāng)然，處理?xiàng)l件會(huì)隨著對(duì)所要求的沉積膜特性而變化。
減少低K值薄膜的應(yīng)力依據(jù)本發(fā)明的低K值介電材料可在多個(gè)連續(xù)的金屬導(dǎo)線層之間形成。該金屬層典型地是以較堅(jiān)硬的材料例如銅或鋁形成。由于低K值膜一般而言為軟質(zhì)材料，要將這些實(shí)質(zhì)上具有不同物理性質(zhì)的膜整合為一在實(shí)際上頗為困難。
薄膜應(yīng)力是決定薄膜強(qiáng)度與其彈性模量的關(guān)鍵因子。因此，生產(chǎn)具有低應(yīng)力的低-K薄膜至為重要，以有助于使該膜并入半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及裝置之內(nèi)。
依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，薄膜應(yīng)力小于約20MPa的低K值薄膜可通過化學(xué)氣相沉積在300℃以下的低溫形成。該沉積工藝對(duì)熱的需求量減少可降低所產(chǎn)生的薄膜的機(jī)械應(yīng)力量。表1提供許多依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例形成的含碳氧化硅薄膜的沉積方法的參數(shù)摘要。
表1壓力＝6Torr面板對(duì)晶圓間距＝800mils射頻功率＝500W低頻功率＝200W

在表1的最后一列中，正數(shù)值的應(yīng)力表示沉積薄膜具有拉伸應(yīng)力。負(fù)數(shù)值的應(yīng)力顯示沉積薄膜具有抗壓縮應(yīng)力。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜預(yù)期將具有應(yīng)力約20MPa或更低。
在表1的多個(gè)條件下形成的沉積薄膜的應(yīng)力可與相同組成物在不同條件下形成的沉積薄膜的應(yīng)力比較。例如，在350℃沉積的類似的碳摻雜氧化硅膜其拉伸應(yīng)力為56.2Mpa。
依據(jù)本發(fā)明碳摻雜氧化硅膜的實(shí)施例并不限于上述特定參數(shù)，但可在一條件范圍下沉積。下表2總結(jié)此條件范圍。
表2

雖然上述討論針對(duì)在低溫下形成低K值沉積薄膜以獲得低應(yīng)力，不過依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例并不限于此方法。依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，具有低拉伸應(yīng)力或甚至抗壓縮應(yīng)力的薄膜可通過與致孔劑共同沉積形成，待致孔劑于其后釋出即可使材料的應(yīng)力減小。
表3示出了-含或不含致孔劑的沉積膜的應(yīng)力數(shù)據(jù)。
表3沉積溫度＝225℃；RF功率＝1200W；沉積壓力＝8Torr；面板對(duì)晶圓間距＝300mil；硅前驅(qū)物的流速＝1200mgm；氦的流速＝3000sccm；氧的流速＝200sccm；

表3示出，與添加的致孔劑沉積的碳摻雜氧化硅物，其剛沉積薄膜經(jīng)過電子束處理后，其應(yīng)力上的增加實(shí)質(zhì)上少于在相同條件下不含致孔劑的沉積薄膜。
所添加的致孔劑其性質(zhì)亦會(huì)影響沉積薄膜最后的應(yīng)力。圖9是添加不同類型致孔劑的薄膜其介電常數(shù)對(duì)應(yīng)力的圖。第一致孔劑類型(P1)包含環(huán)分子，其所占體積大于包含線型分子的第二致孔劑類型(P2)。圖9示出與較大致孔劑類型P1沉積的薄膜，其應(yīng)力小于經(jīng)后-沉積熱退火處理。
雖然在熱退火處理工藝期間可使用各種電子束輻射源，一典型的裝置是EBK處理室，其可購自位于California，Santa Clara的Applied Materials，Inc.。此種大面積的均勻電子源亦已描述于美國專利第5,003,128號(hào)中，在此引入全文作為參考。下列專利描述不同特色的電子束處理，在此引入全文作為參考美國專利第5,468,595號(hào)、美國專利第6,132,814號(hào)、美國專利第6,204,201號(hào)、美國專利第6,207,555號(hào)、美國專利第6,271,146號(hào)、美國專利第6,319,655號(hào)、美國專利第6,407,399號(hào)、美國專利第6,150,070號(hào)、美國專利第6,218,090號(hào)、美國專利第6,195,246號(hào)、美國專利第6,218,090號(hào)、美國專利第6,426,127號(hào)、美國專利第6,340,556號(hào)、美國專利第6,358,670號(hào)、以及美國專利第6,255,035號(hào)、美國專利第6,607,991號(hào)、美國專利第6,551,926號(hào)、美國專利第6,548,899號(hào)、美國專利第6,489,225號(hào)、以及美國專利第6,582,777號(hào)。E-電子束處理工藝亦在2002年11月22日提交的美國專利申請(qǐng)案號(hào)10/302,375(AMAT-7625)發(fā)明名稱是″Method For Curing Low Dielectric Constant Film By Electron Beam″中詳細(xì)描述，并在此引入其全文作為參考。
一般而言該電子束在壓力約1mTorr至約100mTorr下產(chǎn)生。該電子束可在包含惰性氣體的周圍環(huán)境下形成，其包括氮、氦、氬、氙；氧化氣體，包括氧；還原氣體，包括氫；混合的氫與氮；氨；或多個(gè)此類氣體的任何組合。該電子束的電流范圍約1mA至約40mA，更佳者約2mA至約20mA。該電子束的覆蓋面積約4平方英寸至約700平方英寸。該-電子束工藝裝置的操作范圍約25℃至約450℃，例如約400℃。
依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電子束固化處理包含施用于或曝露在劑量少于每平方厘米500微庫侖(μC/厘米)之下，較佳者約20以及250μC/厘米Z，例如，約150μC/厘米2。該電子束固化的能量可為約0.5千電子伏特(keV)以及約30keV，例如介于約2keV及約10keV，例如4keV。
電子束輻射的施用劑量可加以變化。例如，一介于約10-1000μC/cm2的劑量經(jīng)發(fā)現(xiàn)可使在200毫米以及300毫米襯底上形成的層發(fā)生固化。
在上述多階段固化工藝的特定實(shí)施例以及圖6CA-圖6CB圖中所示，熱固化比電子束固化先發(fā)生。此種特定順序的固化階段較有利于使該電子束輻射與剛沉積層的表面強(qiáng)烈交互反應(yīng)，進(jìn)而促成一表面交聯(lián)反應(yīng)而形成堅(jiān)硬或致密的、交聯(lián)表層。該表層可阻擋或抑制添加在薄膜中的致孔劑逸出，其將在固化過程中釋放。
不過，本發(fā)明實(shí)施例并不需要一多階段固化工藝，其先在熱下曝露再以電子束照射。在某些替換性實(shí)施例中，其熱固化工藝可在電子束照射之后才進(jìn)行。此種固化步驟順序交換經(jīng)證實(shí)是有利的，例如，其中由電子束工藝形成的堅(jiān)硬表面對(duì)于材料逸出有正面影響。此種固化步驟順序交換亦已證實(shí)有利于維持高產(chǎn)率，因?yàn)闊峁袒襟E通常是整批處理，其可在逐一照射完各個(gè)晶圓后再進(jìn)行。
此外，多階段固化工藝的各個(gè)階段的多個(gè)條件可依所欲取得的固化膜的特性而變化。例如，在熱退火處理階段中，可改變其時(shí)間和溫度變化型態(tài)。此外，在電子束固化階段中，可控制其電子束輻射的施用劑量、能量以及電量。
在依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，在多階段固化工藝期間可變化的另一條件，包括在一個(gè)或多個(gè)該固化階段中出現(xiàn)的氣體的組成。在一個(gè)或多個(gè)該固化階段中出現(xiàn)的氣體的多個(gè)實(shí)施例包括，并不限于，氧分子(O2)、氮分子(N2)、氫分子(H2)、以及稀有氣體例如氦(He)。
上述說明雖相關(guān)于多階段固化工藝?yán)脽崮芗半娮邮?，在本發(fā)明中卻不是絕對(duì)必要的。依據(jù)某些其它實(shí)施例，在不同條件下進(jìn)行的多重電子束曝光步驟可用以固化低K值沉積膜。
例如，在處理期間，該電子束處理的劑量變異可以由一低值到一高值或由一高值到一低值?；蛘?，該電子束的劑量可在處理期間階段式上升或下降。同樣地，其陰極電壓可在處理期間階段式上升或下降。
雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的沉積圖7示出了依據(jù)本發(fā)明制造的較佳雙鑲嵌結(jié)構(gòu)500，圖8A-圖8H以概圖依序描述制造該結(jié)構(gòu)的方法，其為襯底的剖面圖，其上標(biāo)示有多個(gè)本發(fā)明的形成步驟。
圖7所示一雙鑲嵌結(jié)構(gòu)500，其包括一納米多孔金屬間介電層510。依據(jù)本發(fā)明沉積的該金屬間介電層510以及514的介電常數(shù)極低，小于3，且常被稱為極低k值(或ELK)介電層。第一介電層510，較佳者由本發(fā)明的納米多孔氧化硅層組成，沉積在襯底502上。該襯底包含多條在觸點(diǎn)級(jí)襯底材料504上形成的圖案化導(dǎo)線506，其上的第一(或襯底)蝕刻中止層508由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或非結(jié)晶形(無定形)氫化碳化硅(BLOkTM)、較佳者氮化硅沉積成層。
然后該沉積的介電層510可經(jīng)過上述多階段中的熱退火處理，釋出其不穩(wěn)定性基團(tuán)并形成超低K值的納米微孔材料。
一由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或氫化碳化硅(BLOkTM)組成的第二蝕刻中止層512則在第一介電層510之上沉積。
第二介電層514，較佳者由本發(fā)明的納米多孔氧化硅層組成，沉積在該第二蝕刻中止層512之上，而第三蝕刻中止層516則沉積在該第二介電層514之上。沉積之后，第二介電層514亦可通過多階段的熱退火處理使其內(nèi)部產(chǎn)生納米微孔，因而降低了該材料的K值。
該沉積層經(jīng)蝕刻而形成一通孔520，接著便以電導(dǎo)金屬524，較佳者銅，填充在一保形地沉積在通孔520內(nèi)的阻擋層522的上方。然后將該結(jié)構(gòu)磨平并在其表面沉積上一層包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、或氫化碳化硅、較佳者包含氮化硅的覆蓋層518。該覆蓋層518亦可作為該襯底的蝕刻中止層并相當(dāng)于后續(xù)雙鑲嵌多層金屬互連的第一蝕刻中止層508。
如圖8A所示，第一(或襯底)蝕刻中止層508的組成內(nèi)含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或非結(jié)晶形氫化碳化硅，較佳者氮化硅，其沉積在襯底502上成厚度約1000。該襯底502包含在一觸點(diǎn)級(jí)襯底材料504內(nèi)圖案化的導(dǎo)電互聯(lián)或線506。第一納米多孔介電層510是依據(jù)本發(fā)明沉積在第一蝕刻中止層508上。第一介電層510的厚度約5,000至約10,000，視所制造的結(jié)構(gòu)的尺寸而定，但較佳的厚度約5,000。然后使第一介電層510在溫度約350℃至約400℃下進(jìn)行熱退火處理，以便移除層510中的多個(gè)揮發(fā)性污染物。在第二道熱退火處理階段中，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該第一介電層510是曝露在電子束輻射下。
第二蝕刻中止層512，例如氮氧化硅，沉積在介電層510上，其厚度約500。然后依據(jù)本發(fā)明，在該第一蝕刻中止層508上沉積一第二納米多孔介電層514，其厚度約5,000至約10,000，較佳者約5,000，再于溫度約350℃至約400℃下進(jìn)行熱退火處理。在第二道熱退火處理階段中，該第二介電層514曝露在電子束輻射下。
第三蝕刻中止層516的組成含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或非結(jié)晶形的氫化碳化硅(BLOkTM)，較佳者氮化硅，其在第二介電層514上沉積而形成厚度約500至約1000，較佳者約1000。氧化硅層517，其厚度約2000，在第三蝕刻中止層516上沉積而作為硬質(zhì)蝕刻掩模并在后面用于化學(xué)機(jī)械性研磨(CMP)步驟。然后分別將抗反射涂層(ARC)519和一內(nèi)含光刻膠層521的槽光掩模沉積在氧化硅層517上。然后在該光刻膠層521上以現(xiàn)有技術(shù)公知的傳統(tǒng)光刻工藝形成圖案。
其后該氧化硅層517利用現(xiàn)有技術(shù)公知的傳統(tǒng)方法蝕刻，較佳者為使用氟碳化合物化學(xué)蝕刻的工藝，使第三蝕刻516外露，如圖8B所示。最先蝕刻的氧化硅層517確立雙鑲嵌結(jié)構(gòu)500的開口寬度(或溝槽的寬度)。在該氧化硅層517內(nèi)形成的該開口的寬度界定了在第二蝕刻中止層514上方形成的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)500的水平互連。然后將殘留的光刻膠層521灰化，或干燥移除，以準(zhǔn)備進(jìn)行通孔蝕刻。為了形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的接觸點(diǎn)或通孔的寬度，于是分別將一第二抗反射涂層519和一光刻膠層521沉積在氧化硅薄層517上，其后再以光刻工藝形成圖案使第三蝕刻層516經(jīng)由通孔的寬度外露，如圖8C所示。
參考圖8D，其第三蝕刻中止層516以及第二介電層514通過溝槽蝕刻而使第二蝕刻中止層512外露。然后使用各向異性蝕刻技術(shù)在該第二介電層514到該第二蝕刻中止層512之間蝕刻通孔，其與由該氧化硅層517建立的寬度界定了該金屬結(jié)構(gòu)(即導(dǎo)線和接點(diǎn)/通孔)；并依該第三蝕刻中止層516、第二介電層514、及該第二蝕刻中止層512的蝕刻通孔寬度自第一介電層510蝕刻到第一蝕刻中止層508，如圖8E展示，于是形成了通孔520。用以在第二蝕刻中止層512或第二介電層514形成圖案的任何光刻膠劑或ARC材料均使用氧剝除劑或其它適當(dāng)處理方法予以移除。圖8F示出將該第一蝕刻中止層508蝕刻能保護(hù)其襯底502，使其下層已圖案化的多條金屬線506(位于接觸級(jí)襯底材料504上)外露。該多條圖案化的導(dǎo)線506較佳者宜包含一導(dǎo)電性金屬例如銅。然后先用現(xiàn)有技術(shù)公知的傳統(tǒng)方法清洗該雙鑲嵌結(jié)構(gòu)500再進(jìn)行后續(xù)的層沉積程序。
其后以導(dǎo)電性材料例如鋁、銅、鎢或其多種組合形成該金屬結(jié)構(gòu)。由于銅的電阻低(1.7mW-cm，相較于鋁的3.1mW-cm)，因此目前的趨勢(shì)是使用銅形成多個(gè)小型浸蝕孔。較佳地，如第8G圖示出，宜先在該金屬圖案520中保形地沉積上一層適當(dāng)?shù)淖钃鯇?22，例如氮化鉭，以避免銅擴(kuò)散到周圍的硅及/或介電材料中。其后，再使用化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、電鍍，較佳者電鍍，沉積成銅層524，以形成該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。待以銅或其它金屬填充該結(jié)構(gòu)后，再用化學(xué)機(jī)械研磨其表面并覆蓋上一覆蓋層518，其較佳地內(nèi)含氮化硅且厚度約為1000，如圖8H所示。在研磨表面之前，該金屬可先在氫氣下進(jìn)行熱退火處理以使該銅內(nèi)容物再結(jié)晶并去除結(jié)構(gòu)500內(nèi)可能已形成的孔隙。雖然圖中未示出，不過當(dāng)其以電鍍工藝沉積銅層524時(shí)，可先沉積一銅晶種層再沉積該銅層524。然后可重復(fù)該雙鑲嵌形成工藝以進(jìn)一步地沉積多個(gè)互連層，在現(xiàn)今微處理集成電路中有5或6層互連層。
實(shí)施例下列實(shí)施例描述沉積一納米多孔氧化硅性薄膜，其中具有分散的微細(xì)氣體孔隙。本實(shí)施例使用一化學(xué)氣相沉積處理室，更具體地，由CENTURA″DLK″系統(tǒng)制作并由California，Santa Clara的Applied Materials，Inc.出售。
具有含硅及多個(gè)致熱不穩(wěn)定性成分(假定的)的硅化合物一基于納米多孔氧化硅的薄膜在壓力1.0Torr及溫度30℃的處理室中以多個(gè)反應(yīng)性氣體(其經(jīng)氣化并流入反應(yīng)器)沉積而成，如下甲基硅基-2-呋喃基醚，在 150sccm一氧化二氮(N2O)，在1000scan在進(jìn)入處理室之前，一氧化二氮是先在微波能2000W下于微波反應(yīng)作用器內(nèi)解離。該襯底置于距離氣體分布沖洗源600mil處，且該引入反應(yīng)性氣體歷時(shí)2分鐘。然后將該襯底加熱5分鐘，使襯底溫度以50℃/分鐘提高至溫度400℃以便使以基于納米多孔氧化硅的薄膜固化及退火。
具有含硅化合物與致熱不穩(wěn)定性化合物(假定的)的混合物將一納米多孔氧化硅為底質(zhì)的薄膜于壓力1.0Torr及溫度30℃的處理室中以多個(gè)反應(yīng)性氣體(其經(jīng)氣化并流入反應(yīng)器)沉積而成，如下環(huán)-1，3，5，7-四亞甲硅基-2，6-二氧-4，8-二亞甲基，在 100sccm乙烯基-2-呋喃基醚，在50sccm一氧化二氮(N2O)，在 1000sccm在進(jìn)入處理室之前，一氧化二氮是先在微波能2000W下在微波反應(yīng)作用器內(nèi)解離。該襯底置于距離氣體分布沖洗源600mil處，且引入該反應(yīng)性氣體歷時(shí)2分鐘。然后將該襯底加熱5分鐘，使襯底溫度以50℃/分鐘提高至溫度400℃以便使以基于納米多孔氧化硅的薄膜固化及退火。
具有含硅及多個(gè)致熱不穩(wěn)定性成分的含硅化合物與添加的含硅化合物(假定的)將以基于納米多孔氧化硅的薄膜在壓力1.0Torr及溫度0℃的處理室中以多個(gè)反應(yīng)性氣體(其經(jīng)氣化并流入反應(yīng)器)沉積而成，如下甲基硅基-2-呋喃基醚，在 100sccm環(huán)-1，3，5，7-四亞甲硅基-2，6-二氧-4，8-二亞甲基，在 50sccm一氧化二氮(N2O)，在 1000sccm進(jìn)入處理室之前，一氧化二氮是先在微波能2000W下在微波反應(yīng)作用器內(nèi)解離。該襯底置于距離氣體分布沖洗源600mil處，且引入該反應(yīng)性氣體歷時(shí)2分鐘。然后將該襯底加熱5分鐘，使襯底溫度以50℃/分鐘提高至溫度400℃以便使以納米多孔氧化硅為底質(zhì)的薄膜固化及退火。
雖然以上為本發(fā)明特定實(shí)施例的完整說明，但是仍可使用各種修飾、變化及替代方法。這些等同及替代方法仍包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施例，而是由以下本發(fā)明的權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種沉積碳摻雜氧化硅薄膜的方法，其包含使一含硅前驅(qū)物與一含碳前驅(qū)物在等離子體存在下混合，以沉積成一碳摻雜氧化硅層，其應(yīng)力約20MPa或更低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該混合步驟在壓力約2-10Torr下進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該混合步驟在晶圓與面板間距約300-1000mils的情形下進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該等離子體是通過施用約200-1500W的RF功率來維持。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該混合步驟在溫度低于300℃下進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所沉積的碳摻雜氧化硅層包含一致孔劑，且該方法更包含以熱退火處理該所沉積的碳摻雜氧化硅膜以釋出該致孔劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該致孔劑包含一直鏈狀的有機(jī)分子。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該致孔劑包含一環(huán)狀有機(jī)分子。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該熱退火處理包含對(duì)該所沉積的碳摻雜氧化硅膜施用一熱能。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該混合步驟在溫度低于300℃下進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該熱退火處理包含對(duì)所沉積的該碳摻雜氧化硅膜施用一電子束。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該低K值介電層的介電常數(shù)在電子束固化步驟后為3.0或更低。
13.一種介電膜，其包含一碳摻雜氧化硅膜，其應(yīng)力為20MPa或更低。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的介電膜，其特征在于，更包含多個(gè)因釋出該致孔劑而產(chǎn)生的納米孔隙。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的介電膜，其特征在于，介電常數(shù)K值為3或更低。
16.一種互連金屬化結(jié)構(gòu)，其包含一第一金屬層；一碳摻雜氧化硅層，其覆蓋在該第一金屬層之上，該碳摻雜氧化硅層的應(yīng)力約20MPa或更低；以及一第二金屬層，其覆蓋在該碳摻雜氧化硅層上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的互連金屬化結(jié)構(gòu)，其特征在于，該碳摻雜氧化硅膜更包含因釋出該致孔劑而產(chǎn)生的多個(gè)納米孔隙。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的互連金屬化結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一及第二金屬層至少其中之一選自包括銅及鋁所構(gòu)成的組中。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的互連金屬化結(jié)構(gòu)，其特征在于，該碳摻雜氧化硅膜的介電常數(shù)K值為3或更低。
全文摘要
本發(fā)明公開了應(yīng)用各種技術(shù)形成具有低機(jī)械應(yīng)力的低K值介電膜。在一實(shí)施例中，在低溫(300℃或更低)下以等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝形成一含碳的氧化硅膜。在另一實(shí)施例中，所沉積的含碳氧化硅膜中因并入可于后續(xù)工藝中釋出的致孔劑(porogen)，因而降低薄膜的應(yīng)力。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101065834SQ200580034047
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2005年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月24日
發(fā)明者任康樹, 黃李麗華, 弗朗西馬爾·施米特, 夏立群 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司