排序二相介电薄膜及含有该膜的半导体器件制造技术

本发明专利技术提供了具有优良机械特性的多孔，低－Ｋ介电薄膜和制备此薄膜的方法，以及作金属布线特征间介电层的此薄膜的用法。该多孔，低－Ｋ介电薄膜包括直径为约１至约１０ｎｍ，基本均匀分开放置且基本位于三维周期晶格上的单分散孔的第一相；和为包围第一相实心体的第二相。特别是，此薄膜的第二相包括（ｉ）由直径约１至约１０ｎｍ，基本均匀分开放置且基本布置在三维周期晶格上的纳米微粒组成的排序单元，以及（ｉｉ）由介电常数约２．８或更小的介电材料组成的未排序单元。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高速微处理器，专用集成电路(ASICs)，和其它高速集成电路(ICs)的互连结构。特别的是，本专利技术提供了提高电路速度的低介电常数(即，低-k)互连结构。另外，本专利技术的结构机械上更强于相似介电常数的传统结构。本专利技术的结构至少包括机械上强于相似介电常数的现有技术薄膜且多孔，低-K的介电薄膜。
技术介绍
半导体工业继续致力于提高密度和性能，被迫使用先进的互连结构。例如，铜，Cu，最近被用于0.25um代产品的和更低的产品，并用于0.13um代产品的连线工艺，则要求低-K电介质(具有相对介电常数k约为3.8或更低的材料)融入这些互连中来改善性能。金属化时，新连线材料的选择明显更直接，但金属间电介质(IMD)的选择就不太明显了。许多基于有机或玻璃材料的新低-K电介质最近可用于半导体工业；参看，例如，共同转让的美国申请序号(09/360,738(代理卷号YOR91999074US1)；共同转让的美国申请序号No.09/361,396(代理卷号YOR91999075US1)；给Rostoker等人的美国专利No.5,393,712；给Kapoor等的美国专利No.5,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔，低－Ｋ介电薄膜，包括：直径为约１至约１０ｎｍ，基本均匀分开放置并基本位于三维周期晶格位置上的单分散孔构成的第一相；以及包围所述第一相的第二相，其中所述第二相为实心相，它包括（ｉ）由直径约１至约１０ｎｍ，基本均匀分开 放置且基本放置于三维周期晶格位置上的纳米微粒构成的排序单元，以及（ｉｉ）由介电常数小于约２．８的介电材料构成的非排序单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2001-5-3 09/848,1531.一种多孔，低-K介电薄膜，包括直径为约1至约10nm，基本均匀分开放置并基本位于三维周期晶格位置上的单分散孔构成的第一相；以及包围所述第一相的第二相，其中所述第二相为实心相，它包括(i)由直径约1至约10nm，基本均匀分开放置且基本放置于三维周期晶格位置上的纳米微粒构成的排序单元，以及(ii)由介电常数小于约2.8的介电材料构成的非排序单元。2.权利要求1中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述纳米微粒包括Si，C，O和H。3.权利要求1中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述薄膜具有小于约2.0的有效介电常数。4.权利要求1中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述薄膜具有约1.8或更小的有效介电常数。5.权利要求1中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述单分散孔具有约1至约5nm的直径。6.权利要求5中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述单分散孔具有约3nm的直径。7.权利要求1中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述孔以中心-中心间距Vcc分开。8.权利要求7中的多孔，低-K介电薄膜，其中每个孔间的Vcc为约2至约10nm。9.权利要求8中的多孔，低-K介电薄膜，其中每个孔间的Vcc为约3至约6nm。10.权利要求1中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述孔以边缘-边缘间距Vee分开。11.权利要求10中的多孔，低-K介电薄膜，其中每个孔间的Vee为约1至约8nm。12.权利要求11中的多孔，低-K介电薄膜，其中每个孔间的Vee为约2至约5nm。13.权利要求1中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述孔和所述纳米微粒以间距AB分开。14.权利要求13中的多孔，低-K介电薄膜，其中AB为约1至约10nm。15.权利要求14中的多孔，低-K介电薄膜，其中AB为约2至约50nm。16.权利要求1中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述纳米微粒具有约2至约3.0nm的直径。17.权利要求1中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述低-K介电结合剂具有约2.8或更小的介电常数。18.权利要求1中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述低-K介电结合剂从由聚芳基醚，热硬化性的聚芳基醚，芳香族热硬化性的树脂，含硅的聚合物，包含Si，C，O和H的可掺或不掺氧化物的非晶合金，甲基倍半硅氧烷(MSQ)，氢化倍半硅氧烷(HSQ)，苯倍半硅氧烷(PSQ)，和以上物质的混合物或复合物组成的组中选取。19.权利要求18中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述低-K介电结合剂为MSQ，HSQ，PSQ或MSQ和HSQ的混合物。20.权利要求1中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述薄膜具有约0.2GPa或更大的硬度。21.权利要求20中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述薄膜具有约0.2至约0.4GPa的硬度。22.权利要求1中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述薄膜具有约2.0GPa或更大的模数。23.权利要求22中的多孔，低-K介电薄膜，其中所述薄膜具有约2至约4GPa的模数。24.一种至少包括形成于金属布线特征之间的多孔，低-K介电薄膜的互连结构，其中所述多孔，低-K介电薄膜包括由直径约1至约10nm，基本均匀分开且基本位于三维周期晶格位置上的单分散孔构成的第一相；包围所述第一相的第二相，其中所述第二相为实心相，包括(i)由直径约1至约10nm，基本均匀分开且基本布置于三维周期晶格位置上的纳米微粒构成的排序单元，以及(ii)由介电常数约2.8或更少的介电金属构成的非排序单元。25.权利要求24中的互连结构，其中所述纳米微粒包括Si，C，O和H。26.权利要求24中的互连结构，其中所述薄膜具有小于约2.0的有效介电常数。27.权利要求26中的互连结构，其中所述薄膜具有约1.8或更小的有效介电常数。28.权利要求24中的互连结构，其中所述单分散孔具有约1至约5nm的微粒直径。29.权利要求24中的互连结构，其中所述单分散孔具有约3nm的微粒直径。30.权利要求24中的互连结构，其中所述孔以中心-中心间距Vcc分开。31.权利要求30中的互连结构，其中每个孔间Vcc为约2至约10nm。32.权利要求31中的互连结构，其中每个孔间Vcc为约3至约6nm。33.权利要求24中的互连结构，其中所述孔以边缘-边缘间距Vee分开。34.权利要求33中的互连结构，其中每个孔间Vee为约1至约8nm。35.权利要求34中的互连结构，其中每个孔间Vee为约2至约5nm。36.权利要求24中的互连结构，其中所述孔和所述纳米微粒以间距AB分开。37.权利要求36中的互连结构，其中AB为约1至约10nm。38.权利要求37中的互连结构，其中AB为约2至约5nm。39.权利要求24中的互连结构，其中所述纳米微粒具有约2至约3.0nm的直径。40.权利要求24中的互连...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬M盖茨，克里斯托弗B默里，赛特亚纳瑞亚纳V尼塔，森帕斯普鲁索萨门，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]