制備低介電膜的方法技術

本發明專利技術通過使用含Ｏ↓［２］氣體等離子體、具有至少一個乙烯基或乙炔基的有機硅或有機硅酸酯化合物，或飽和有機硅或有機硅酸酯化合物和不飽和烴的混合物進行化學氣相沉積制備了低介電常數的氫化硅－碳氧化物（ＳｉＣＯ：Ｈ）膜。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種改進的等離子體化學氣相沉積(CVD)方法，其用于制備低介電常數的氫化硅-碳氧化物(SiCO:H)膜。
技術介紹
隨著ULSI(超大規模集成)電路中使用的電子器件的尺寸不斷減小，出現了層內和/或層間電容增大的問題，從而引起信號延遲。因此，需要開發一種低介電常數(k)的材料，其k值低于常規的二氧化硅(SiO2)或氟氧化硅(SiOF)。US專利No.6,147,009公開了通過使含有Si、C、O和H原子的前體蒸氣在平行板等離子體增強化學氣相沉積室中發生反應而制得的一種低介電常數的材料。所述前體是具有環狀結構的分子例如1，3，5，7-四甲基環四硅氧烷(TMCTS，C4H16O4Si4)、四乙基環四硅氧烷(C8H24O4Si4)或十甲基環五硅氧烷(C10H30O5Si5)，其中有或沒有氧加入。然而，該專利公開的膜的介電常數仍然較高(為3.3至4.0)。為了進一步減小該專利中所述的材料的介電常數，US專利No.6,312,793建議了一種包括兩相或多相的低k材料。然而，這種多相材料的K值仍然大于3.2。因此，本專利技術人努力開發了一種介電常數比常規材料低的新型材料。專利技術概述因此，本專利技術的一個目的是提供一種使用化學氣相沉積(CVD)技術制備改進的低介電常數氫化硅-碳氧化物(SiCO:H)膜的方法。本專利技術的另一個目的是提供一種介電常數(k)低于常規低介電材料的SiCOH膜。根據本專利技術的一個方面，提供了一種用于制備低介電常數氫化硅-碳氧化物(SiCO:H)膜的方法，其包括與含O2氣體等離子體一起，使用具有至少一個乙烯基或乙炔基的有機硅或有機硅酸酯化合物，或飽和有機硅或有機硅酸酯化合物和不飽和烴的混合物進行化學氣相沉積。根據本專利技術的另一個方面，提供了一種通過所述方法制備的低介電常數的SiCOH薄膜，其介電常數(k)為2.6或更低。附圖簡介本專利技術的上述及其它目的和特征從以下描述并結合附圖理解可顯而易見，所述附圖分別表示為附圖說明圖1a和1b用于形成本專利技術的薄膜的等離子體反應器的示意圖；圖2本專利技術的實施例1中得到的膜的碳含量分別隨O2/VTMS流量比的變化；圖3本專利技術的實施例1和對比實施例1中得到的膜的介電常數分別隨O2/VTMS和O2/4MS流量比的變化；圖4和5實施例1中得到的膜的介電常數分別作為退火溫度和退火時間的函數的變化；圖6和7本專利技術的實施例2中得到的膜的碳含量和介電常數分別隨O2/(4MS+C2F4)流量比的變化；圖8和9實施例2中得到的膜的介電常數分別作為退火溫度和退火時間的函數的變化；圖10本專利技術的實施例3中得到的膜的碳含量分別隨O2/TVTMCTSO流量比的變化； 圖11本專利技術的實施例3和對比實施例2中得到的膜的介電常數分別隨O2/TVTMCTSO和O2/TMCTSO流量比的變化；圖12和13實施例3中得到的膜的介電常數分別作為退火溫度和退火時間的函數的變化；圖14和15本專利技術的實施例4中得到的膜的碳含量和介電常數分別隨O2/(TMCTSO+C2H4)流量比的變化；圖16和17實施例4中得到的膜的介電常數分別作為退火溫度和退火時間的函數的變化；圖18和19本專利技術的實施例5中得到的膜的碳含量和介電常數分別隨O2/DADMS流量比的變化；圖20和21實施例5中得到的膜的介電常數分別作為退火溫度和退火時間的函數的變化；圖22和23本專利技術的實施例6中得到的膜的碳含量和介電常數分別隨O2/DVTMDSO流量比的變化；圖24和25實施例6中得到的膜的介電常數分別作為退火溫度和退火時間的函數的變化；圖26和27本專利技術的實施例7中得到的膜的碳含量和介電常數分別隨O2/VTMOS流量比的變化；圖28和29實施例7中得到的膜的介電常數分別作為退火溫度和退火時間的函數的變化；圖30和31本專利技術的實施例8中得到的膜的碳含量和介電常數分別隨O2/ETMS流量比的變化；圖32和33本專利技術的實施例8中得到的膜的介電常數分別作為退火溫度和退火時間的函數的變化；圖34和35本專利技術的實施例9中得到的膜的碳含量和介電常數分別隨O2/(HMDSO+C2H4)流量比的變化；和圖36和37本專利技術的實施例9中得到的膜的介電常數分別作為退火溫度和退火時間的函數的變化。專利技術詳述本專利技術提供了一種用于制備低介電常數氫化硅-碳氧化物(SiCO:H)膜的方法，通過與含O2氣體等離子體一起，使用具有至少一個乙烯基或乙炔基的有機硅或有機硅酸酯化合物，或飽和有機硅或有機硅酸酯化合物和不飽和烴的混合物進行化學氣相沉積。根據本專利技術，可以使用等離子體CVD設備實施(例如遙控等離子體CVD或直接等離子體(direct plasma)CVD設備)來制備低介電常數的SiCOH膜的方法。圖1a所示的遙控等離子體CVD設備包括石英管(6)、天線(9)、匹配器(5)、高頻電源(10)、用于硅前體進料的質量流量控制器(7)、前體容器(2)和用于反應氣體進料的質量流量控制器(8)。天線纏繞在石英管(6)的外圍，由此將天線(9)與匹配器(5)相連接，該匹配器與高頻電源(10)相連接。石英管(6)與質量流量控制器(8)連接，該質量流量控制器用于含O2氣體經管道的進料。在所述遙控等離子體CVD設備中，含O2氣體和硅前體分別被送到匹配器(5)中，前體通過擴散環(3)引入。此外，在圖1b所示的直接等離子體CVD設備中，從前體容器(2)供入的硅前體與從反應氣體容器(1)供入的含O2氣體混合，然后送入匹配器(5)。根據本專利技術的一個優選實施方案，提供了一種用于制備低介電常數SiCOH材料的方法，該方法包括使用具有至少一個乙烯基或乙炔基的有機硅或有機硅酸酯化合物和含O2氣體等離子體進行化學氣相沉積。含有至少一個乙烯基或乙炔基的不飽和有機硅或有機硅酸酯化合物的典型實例包括乙烯基三甲基硅烷、乙烯基三乙基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、1，3，5-三乙烯基-1，3，5-三甲基環三硅氧烷、1，3，5，7-四乙烯基-1，3，5，7-四甲基環四硅氧烷、1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、六乙烯基二硅氧烷、烯丙基二甲基硅烷、烯丙基二甲氧基硅烷、乙炔基三甲基硅烷、乙炔基三乙基硅烷以及它們的混合物。不飽和有機硅或有機硅酸酯化合物可以使用含有一個或多個鹵素取代基的有機硅或有機硅酸酯原位(in situ)產生。根據本專利技術的另一個優選實施方案，提供了一種用于制備低介電常數SiCOH材料的方法，其包括使用飽和有機硅或有機硅酸酯化合物和不飽和烴的混合物來與含有O2的氣體等離子體一起進行化學氣相沉積。所述飽和有機硅或有機硅酸酯化合物與所述不飽和烴的混合比優選為1∶0.1至1∶10。如果混合比低于0.1，則膜的介電常數變得過高，而如果混合比超過10，則膜的物理性能變得不能令人滿意。在上述實施方案中，飽和有機硅或有機硅酸酯化合物或不飽和烴可含有一個或多個鹵素取代基。飽和有機硅或有機硅酸酯化合物的典型實例包括三甲基硅烷、三乙基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、四甲基硅烷、四乙基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、六甲基環三硅氧烷、四甲基環四硅氧烷、四乙基環四硅氧烷、八甲基環四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、雙三甲硅烷基甲烷以及它們的混合物。不飽和烴的典型實例為H2C＝CH2、F2C＝CF2、H2C＝CF2、H本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于制備低介電常數的氫化硅－碳氧化物（ＳｉＣＯ∶Ｈ）膜的方法，其包括使用含Ｏ↓［２］氣體等離子體、具有至少一個乙烯基或乙炔基的有機硅或有機硅酸酯化合物，或飽和有機硅或有機硅酸酯化合物和不飽和烴的混合物來進行化學氣相沉積。

【技術特征摘要】
KR 2001-6-29 38050/20011.一種用于制備低介電常數的氫化硅-碳氧化物(SiCO:H)膜的方法，其包括使用含O2氣體等離子體、具有至少一個乙烯基或乙炔基的有機硅或有機硅酸酯化合物，或飽和有機硅或有機硅酸酯化合物和不飽和烴的混合物來進行化學氣相沉積。2.權利要求1的方法，其中所述飽和有機硅或有機硅酸酯化合物與不飽和烴混合物的混合比為1∶0.1至1∶10。3.權利要求1的方法，其中所述含有至少一個乙烯基或乙炔基的有機硅或有機硅酸酯化合物選自乙烯基三甲基硅烷、乙烯基三乙基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、1，3，5-三乙烯基-1，3，5-三甲基環三硅氧烷、1，3，5，7-四乙烯基-1，3，5，7-四甲基環四硅氧烷、1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、六乙烯基二硅氧烷、烯丙基二甲基硅烷、烯丙基二甲氧基硅烷、乙炔基三甲基硅烷、乙炔基三乙基硅烷以及它們的混合物。4.權利要求3的方法，其中所述含有至少一個乙烯基或乙炔基的有機硅或有機硅酸酯化合物選自乙烯基三甲基硅烷、1，3，5，7-四乙烯基-1，3，5，7-四甲基環四硅氧烷、烯丙基二甲基硅烷、1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙炔基三甲基硅烷。5.權利要求1的方法，其中所述飽和有機硅或有機硅酸酯化合物選自三甲基硅烷、三乙基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、四甲基硅烷、四乙基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、六甲基環三硅氧烷、四甲基環四硅氧烷、四乙基環四硅氧烷、八甲基環四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、雙三甲基硅烷基甲烷、乙烯基三甲基硅烷、乙烯基三乙基硅...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李時雨，郭相基，
申請(專利權)人：學校法人浦項工科大學校，
類型：發明
國別省市：KR[韓國]