聚合物材料的沉积及用于其的前体制造技术

取代的对环芳烷尤其可作为前体用于在沉积基片如被加工的电子器件上形成可交联聚合物。具有诸如炔基之类的可交联取代基的对环芳烷前体在苯基键合处裂解。该基片经裂解的前体处理。结果，有机聚合物在该基片上形成。通过可交联取代基的反应，例如热诱导反应使聚合物交联生成热稳定的交联聚合物。沉积此类交联聚合物特别可用于密封在集成电路生产的镶嵌工艺中所采用的超低ｋ介电材料。或者，该聚合物作为在晶片－晶片粘合中的粘合剂也是有利的。或者，该聚合物可用作硬掩模，以取代电子器件的线路背部端面（ｂａｃｋ－ｅｎｄ－ｏｆ－ｔｈｅ－ｌｉｎｅ）处理中的氮化硅和碳化硅。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及化学气相沉积，尤其涉及采用有机前体的化学气相沉积。技术背景化学气相沉积(CVD )是用来在基片上形成材料区域的工艺。 一般， 沉积蒸气是从一种或者多种前体通过固体前体的升华，通过液体前体蒸发 和/或直接使用气态前体而产生的。为了进行沉积，混合的沉积蒸气被导向 通常维持在高温的基片。沉积蒸气和基片之间的相互作用在基片上诱导形 成材料区域。所得沉积材料l)以化学或者物理方式改性处理，例如，引入 能量，或者2)按沉积的状况使用。化学气相沉积有各种各样的优点。一般，在具有构形的基片上沉积的材 料以保形的方式形成。也就是说，对于图2所示的基片21中的凹槽23横 截面状的构形，如果厚度29对厚度28的比值是在0. 9到1. 0的范围内， 沉积区域27是保形的。此外，能够用某些前体体系通过审慎地选择沉积条 件来完成在部分复合基片上进行选择性沉积。具体地，如果沉积发生在基 片表面具有第一化学成分的部分上但却基本不发生在具有第二化学成分的 第二部分上，则沉积是选择性的。化学气相沉积处理因为它的许多特性而被用于太多的应用，比如电子 器件制造中涉及的那些应用。传统CVD的示范性应用是在集成电路制造过 程中沉积金属。近年来，已经提出了 CVD工艺的许多创新应用。一个这样的创新方法始于多孔性绝缘材料的出现，多孔性绝缘材料成 为必要的原因是集成电路更严格的设计规则和以及多级互连结构的应用。 随着集成电路设计规则变得更有挑战性，用于制作电气互连的铝沟道 (runner)的宽度和厚度已经减少到沟道电阻大得不可接受的程度。铜因 其较低的电阻率是吸引人的替代物。然而，不是可以通过简单替换就能转到 铜上去的。铝沟道一般通过沉积铝覆盖层来形成。使掩模形成图案，这样铝层要 除去的部分被暴露出来而要留下来形成电气互连的部分被覆盖着。于是， 铝层暴露的区域通过刻蚀工艺如活性离子蚀刻法除去。刻蚀步骤和掩模材 料对蚀刻剂的耐受性都是定制的，以便使暴露的铝可以除去而不会对掩模 造成不可接受地损害。不幸的是，铜不容易进行集成电路制造中使用的普通刻蚀步骤。为了 克服这个难题，用更复杂的镶嵌工艺使铜形成图案。在镶嵌工艺中，形成 绝缘层，然后刻蚀产生构造成用于所需铜互连的图案的通孔和沟槽。铜容 易扩散通过目前使用的绝缘材料。因此，为了防止这样的扩散， 一般以保 形的方式例如用电离物理气相沉积法(i-PVD )沉积阻挡层比如氮化钽层来覆盖刻蚀后的通孔和沟槽的壁和底部。然后，其它的材料，例如钽，和铜籽 晶层依次沉积以加速随后经电沉积的铜通孔和沟槽填充。覆盖在绝缘体上 的铜区用化学-机械刻蚀法去除一这是一种将磨料与湿法化学作用相组合 去除材料的步骤。随着铜沟道因更加严格的设计规则变得更细，绝缘层随之变薄。为了维持该层所要求绝缘性能，称之为低k绝缘体(k<3, k定义为材料的静态电 容率对真空电容率的比值)的材料已经取代了传统的二氧化硅绝缘体。这 些低k材料是比较多孔的。更重要的是，在超低k材料(k 2.5的材料，比 如源自硅垸前体的碳掺杂硅酸盐)中孔是互连的。因而有可能使用于处理 的气体和液体基本上透过这些互连孔。因此，用在阻挡层沉积的配位化合物或者有机金属化合物，可替换地用于阻挡层沉积的碱性化学浴，用在材料 去除中的浆料组合物，与光刻法相关的湿化学处理和/或甚至环境湿气全部 是用于微孔浸渍的候选物(参见Xie和Muscat Proceedings of the Electrochemical Society ,2003(26), 279页(2004年))。其结果是，由 互连的微孔扩增的过度渗透导致低k材料绝缘性能显著下降。此外，超低k 材料的断裂韧性常受到严重影响，造成从阻挡层叠层上剥离。即使没有这 些物质的渗透，多孔碳掺杂硅酸盐的断裂韧性也已经受到损害。低k材料通过活性离子蚀刻形成图案不仅在侧壁暴露出其多孔网状结 构，而且还在刻蚀过程相关的蚀刻坑侧壁造成高低不平。如上所述，取决 于设计规则，沉积在侧壁上的阻挡层一般是沉积到25至500埃的厚度。这 种薄的沉积材料的形状往往模仿下层基片的表面特征。因而，粗糙的侧壁 通过阻挡层转移产生未必没有针眼的粗糙的阻挡层。其结果是，阻挡层失 去了它作为低k介质和铜之间阻挡层的效力。此外，因为沉积在粗糙的阻 挡层上，进而又产生了粗糙的铜籽晶层，最终影响电镀铜部件的晶粒图案。 铜成分的晶粒特性差则因表面散乱而电阻率提高，这至少部分地抵消了应 用它的优点。曾经设想用沉积材料对超低k材料，尤其是刻蚀的侧壁进行密封。然 而，找到用可接受的技术来形成的适当密封剂一直是难找的目标。实现一 种粘弹性聚合物基密封剂来改善脆性的多孔性碳掺杂硅酸盐的断裂韧性并 使之具有适当的热稳定性(由最高至420摄氏度下使厚度损失低于2%测得 的稳定性)仍然特别难以达到。与希望增加集成或器件复杂性相关的问题并不限于集成电路的镶嵌结 构产生的那些。目前，在大多数的集成电路中，有源器件如晶体管是在高 质量的单晶硅中的单个区域内形成的。已经提出使用多个有源器件层来增加集成，但是，生长出这种具有支持这些器件的适当特性的多个硅层是极 困难的。为了避免多层生长的严格要求，器件层形成在第一硅片中，而第 二高质量硅片粘合到第一硅片上。第二硅片上的第二器件层在粘合前形 成，或者在粘合后形成。(参见Lu等，2003IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC ),74-76页，旧金山(2003 年6月))。能够对相互粘合的整个晶片或者在晶片上的管芯或者在芯片 上的管芯进行处理。在每一种情形中，持久性介质粘合剂促进粘合。不同晶片的类似粘合有可能提高将例如一个晶片上的逻辑器件与另一 个晶片上的存储器器件、光学器件及微机电器件结合起来而增强性能集成。 存储器直接粘合在另一个存储器顶上是另一种用于3-D技术的高性能设计。粘合一般通过两个晶片之间的粘合剂来加速进行。为了使粘合剂充分起作 用，它应该是一种适当的绝缘体(介电常数在1.5至4.0的范围内)，并且 在高温，即在390至450摄氏度的温度是稳定的。据报道，曾尝试用苄基 环丁烷(BCB)来粘合晶片，该方法包括将少量的液体BCB置于晶片之上随 后旋转。所得粘合剂层表现出有限的热稳定性(在350摄氏度分解)。此 外，旋转技术不是优选的方法，因为难以在200和300毫米的晶片上保持所 得粘合剂层的均匀性，而且有可能会在随后的热处理中有残余溶剂气化逸出。因而，许多在各种情况下的应用都有待于开发一种适用便利的沉积技 术的新材料。
技术实现思路
有利的聚合物材料可通过化学气相沉积法利用取代的对环芳垸 (paracyclophane)作为前体来沉积。具体地，对取代基加以选择以便在 沉积材料中可诱导交联。最重要的是，沉积的聚合物材料是通过在室温即 可进行沉积的特定工艺形成的。因而，具有图1所示化学结构的前体被气 化，比如通过升华。所得蒸气被裂解，以打断苯基部分之间的键合，然后 导向聚合物材料沉积于其上的基片。于是，在一个实施方式中，沉积的聚 合物因能量例如热量的引入而交联。因而，例如，4-乙炔基对环芳垸被用来作为聚合物沉积的前体。随后的交联由沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造产品的方法，包括在基片上形成聚合物的步骤以及用于完成所述产品的接续步骤，其中，所述形成步骤包括１）形成前体气流，其中所述前体包括具有可交联部分的取代的对环芳烷，２）通过分裂苯基部分之间的碳键键合将所述前体裂解形成裂解的前体，３）将所述基片与所述裂解的前体接触，和４）提供能量以通过至少部分的所述可交联部分的反应诱导交联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JJ森科维奇，
申请(专利权)人：布鲁尔科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]