介电材料的气相处理制造技术

本发明专利技术涉及施加用于有机硅酸盐玻璃介电薄膜的表面改性剂组合物的方法。更特别地，本发明专利技术涉及处理衬底上硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜的方法，该薄膜或者包含硅烷醇部分，或者已使至少部分先前存在的含碳部分被除去。该处理增加了薄膜的含碳部分和／或当薄膜多孔时，密封了薄膜的表面孔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及施加表面改性剂组合物到有机硅酸盐玻璃介电薄膜上的方法。更特别地，本专利技术涉及处理衬底上的硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜的方法，该薄膜或者包含硅烷醇部分，或者已从中除去至少部分先前存在的含碳部分。该处理增加薄膜的含碳部分和/或当薄膜多孔时，密封薄膜的表面孔。使用这些表面改性薄膜作为半导体器件如集成电路(“IC”)制造中的绝缘材料，以便在这些薄膜中确保低介电常数和稳定的介电特性。 相关技术描述 由于半导体器件按较低工艺节点的比例，因此已确定需求越来越低的介电常数(k)以减少RC延迟。类似地，由于集成电路中的特征尺寸减小，因此与功率消耗和信号串扰有关的问题变得更加难以解决。为了在致密无机材料中获得较低的介电常数(2.6-3.0)，已加入碳来降低极化率，从而降低介电常数。为了获得超低介电常数(＜2.4)材料，在富碳的致密基质中增加孔隙。尽管碳和孔隙的引入降低了介电常数，但也发现流水线加工后期中的新挑战。具体地说，在蚀刻和灰化过程中，发现反应性气体破坏致密材料表面处的碳。具有低介电常数的多孔薄膜甚至因为活性蚀刻和灰化气体穿透薄膜而具有更多有害影响，这在内部孔壁处导致更大程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理衬底上硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜的方法，该硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜或者包含硅烷醇部分，或者该硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜已使至少部分先前存在的含碳部分从中除去，该方法包括：（ａ）任选地对衬底上的至少一部分硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜进行脱水；然后（ｂ）任选地施加表面改性剂组合物用活化剂到硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜上；然后（ｃ）使硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜接触蒸汽或气体状态的表面改性剂组合物，其中表面改性剂组合物包含能通过甲硅烷基化而烷基化或芳基化硅烷醇部分或键的组分，该硅烷醇部分或键从硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜除去含碳部分形成；所述接触在足以实现（ｉ）或（ｉｉ）或（ｉｉｉ）的条件下进行：...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-3-22 11/086,0101.一种处理衬底上硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜的方法，该硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜或者包含硅烷醇部分，或者该硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜已使至少部分先前存在的含碳部分从中除去，该方法包括(a)任选地对衬底上的至少一部分硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜进行脱水；然后(b)任选地施加表面改性剂组合物用活化剂到硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜上；然后(c)使硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜接触蒸汽或气体状态的表面改性剂组合物，其中表面改性剂组合物包含能通过甲硅烷基化而烷基化或芳基化硅烷醇部分或键的组分，该硅烷醇部分或键从硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜除去含碳部分形成；所述接触在足以实现(i)或(ii)或(iii)的条件下进行(i)增加含碳部分到硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜，或(ii)当薄膜多孔时，密封硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜的表面孔；或(iii)先增加含碳部分到硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜，然后当薄膜多孔时，密封硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜的表面孔。2.权利要求1的方法，其中进行步骤(a)。3.权利要求1的方法，其中进行步骤(b)。4.权利要求1的方法，其中通过化学气相沉积进行步骤(b)。5.权利要求1的方法，其中进行步骤(a)和步骤(b)。6.权利要求1的方法，其中通过化学气相沉积进行步骤(c)。7.权利要求1的方法，其中在足以增加含碳部分到硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜的条件下进行步骤(c)。8.权利要求1的方法，其中当薄膜多孔时在足以密封硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜的表面孔的条件下进行步骤(c)。9.权利要求1的方法，其中在足以先增加含碳部分到硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜，然后当这类薄膜多孔时密封硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜的表面孔的条件下进行步骤(c)。10.权利要求1的方法，其中薄膜为已预先经过从有机硅酸盐介电薄膜除去至少一部分先前存在的含碳部分的至少一次处理的有机硅酸盐介电薄膜。11.权利要求1的方法，其中硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜已预先经过选自以下的至少一种处理化学暴露、等离子体暴露、热处理、真空处理、电离辐射暴露、电子束暴露、UV暴露、蚀刻、灰化、湿洗、等离子体增强化学气相沉积、超临界流体暴露和其组合，该至少一种处理从硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜除去至少一部分先前存在的含碳部分。12.权利要求1的方法，其中已预先处理硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜除去约5-约95％的先前存在的含碳部分；并进行步骤(c)以增加含碳部分到硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜。13.权利要求1的方法，其中硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜包括互连孔，和其中在足以增加含碳部分到硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜穿过其一定深度的条件下进行步骤(c)(i)或步骤(c)(iii)，从而使得因从硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜除去含碳部分形成的硅烷醇部分或键的至少10％被甲硅烷基化。14.权利要求1的方法，其中硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜具有孔，并在足以密封有机硅酸盐介电薄膜表面处的孔至约50或以下的深度的条件下进行步骤(c)。15.权利要求1的方法，其中硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜具有孔，并在足以密封硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜表面处的孔到以下程度的条件下进行步骤(c)，即随后暴露到(i)氮化物、碳化物、金属的化学气相沉积前体或(ii)非蚀刻湿洗材料时不允许它们渗透到大于最大孔径5倍的深度。16.权利要求1的方法，在步骤(c)后还包括对硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜进行足以实现以下的处理的后续步骤(d)(i)提高的含碳部分到硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜的增加或(ii)提高的硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜表面孔的密封；或(iii)首先是提高的含碳部分到硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜的增加，然后是提高的硅酸盐或有机硅酸盐介电薄膜表面孔的密封或(iv)除去至少部分残余的活化剂、表面改性剂、副产物和它们的组合。17.权利要求16的方法，其中通过加热、紫外辐射、等离子体能、电子束、离子束或它们的组合来进行步骤(d)。18.权利要求1的方法，其中在约0℃到约450℃的温度下进行步骤(c)约1秒到约2小时。19.权利要求1的方法，其中表面改性剂组合物包含具有选自以下式的至少一种化合物[-SiR2NR’-]n，其中n＞2并可为环状；R3SiNR’SiR3、(R3Si)3N、R3SiNR’2、R2Si(NR2’)2、RSi(NR2’)3、RxSiCly、RxSi(OH)y、R3SiOSiR’3、RxSi(OR’)y、RxSi(OCOR’)y、RxSiHy、RxSi[OC(R’)＝R”]4-x和它们的组合，其中x为1-3...

【专利技术属性】
技术研发人员：AS巴纳普，I戈尔斯克，DH恩迪施，BJ丹尼尔斯，KS伯恩哈姆，RR罗思，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]