公开了用于在衬底表面上形成低k材料层的方法和系统以及使用该方法或系统形成的结构和器件。示例性方法包括在反应器系统的反应室内提供衬底，向反应室提供一种或多种前体，以及提供高频、高等离子体功率以聚合一种或多种前体，从而形成具有所需性质的致密低k材料。从而形成具有所需性质的致密低k材料。从而形成具有所需性质的致密低k材料。
【技术实现步骤摘要】
形成低K材料层的方法、包括该层的结构及其形成系统
[0001]本公开总体涉及形成适用于制造电子器件的层和结构的方法。更具体地，本公开的示例涉及形成低介电常数材料层的方法、包括这种层的结构和器件以及用于执行该方法和/或形成该结构和/或器件的系统。
技术介绍
[0002]在器件(例如半导体器件)的制造过程中，通常希望在衬底表面上沉积低介电常数(低k)材料，例如填充特征(例如沟槽或间隙)。举例来说，低k材料可用作图案化金属特征上的金属间介电层、后段制程过程中的间隙填充、绝缘层或用于其他应用。
[0003]最近，已经开发了沉积包括碳和硅的低k介电材料的技术。虽然这种材料表现出一些期望的性质，但在随后的处理过程中，例如等离子体蚀刻过程中，材料容易损失碳。碳损失会导致材料的介电常数发生不希望的变化。试图生产具有所需性质(例如降低的介电常数偏移)的低k材料通常会导致较低的处理产量。
[0004]因此，普遍需要以相对高的产量形成具有所需性能的低k材料的方法。本部分中阐述的任何讨论，包括对问题和解决方案的讨论，已被包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景，并且不应被认为是承认任何或所有的讨论在做出本专利技术时是已知的，或者以其他方式构成现有技术。
技术实现思路
[0005]本公开的各种实施例涉及在衬底表面上形成低k材料层的方法、包括低k材料层的结构以及用于执行该方法和/或形成该结构的系统。虽然下面更详细地讨论了本公开的各种实施例解决现有方法和结构的缺点的方式，但一般而言，本公开的示例性实施例在沉积期间使用相对高的频率和/或高功率来形成对碳损失和介电常数偏移不太敏感的低k材料层，同时实现相对高的产量。
[0006]根据本公开的各种实施例，提供了在衬底表面上形成低k材料层的方法。示例性方法包括以下步骤：在反应器系统的反应室内提供衬底，向反应室提供一种或多种前体，以及提供第一等离子体功率以在反应室内聚合一种或多种前体以形成低k材料。第一等离子体功率的频率可以在约27MHz和约100MHz之间，或者在约27MHz和约60MHz之间。根据进一步示例，功率大于2kW或者在约2kW和约5kW之间。示例性方法可以进一步包括提供第二等离子体功率以操纵低k材料的机械特性。第二等离子体功率的频率可以在约400kHz和约500kHz之间。第二等离子体功率可以在约10W和约300W之间。在向反应室提供一种或多种前体的步骤期间，反应室内的温度(例如衬底温度)可以在约200℃和约450℃之间或者在约300℃和约400℃之间。在向反应室提供一种或多种前体的步骤期间，反应室内的压力可以在1托和约20托之间，或者在约2托和约10托之间。一种或多种前体可以包括包含Si
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C
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Si和Si
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O
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Si键中的一种或多种的化合物。电容耦合电源可用于提供第一等离子体功率和/或第二等离子体功率。示例性方法还可以包括向反应室提供惰性气体的步骤，其中提供惰性气体的步骤
与向反应室提供一种或多种前体和/或提供第一或第二等离子体功率的步骤在时间上重叠。
[0007]根据本公开的又一示例性实施例，至少部分地根据本文描述的方法形成一种结构。该结构可以包括低k材料层。当低k材料层暴露于氧等离子体时，介电材料层的介电常数可以小于3和/或低k材料层可以表现出相对小的偏移。
[0008]根据本公开的进一步示例，可以使用如本文所述的方法形成一种器件和/或该器件包括如本文所述的结构。
[0009]根据本公开的又一示例性实施例，提供了一种用于执行如本文所述的方法和/或形成如本文所述的结构的系统。
[0010]通过参考附图对某些实施例的以下详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见；本专利技术不限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
[0011]当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可以获得对本公开的示例性实施例的更完整的理解。
[0012]图1示出了根据本公开的示例性实施例的方法。
[0013]图2示出了根据本公开实施例的适合使用的时序。
[0014]图3示出了根据本公开实施例的暴露于氧等离子体之后的层的介电常数偏移。
[0015]图4示出了根据本公开实施例的低k材料层的介电常数偏移与沉积态介电常数的关系。
[0016]图5示出了根据本公开实施例的低k材料层的介电常数偏移与相对碳浓度偏移的关系。
[0017]图6示出了根据本公开实施例的低k材料层的潜在诱发退化。
[0018]图7示出了根据本公开实施例的低k材料层的介电常数偏移。
[0019]图8示出了根据本公开示例的方法的示例性产量。
[0020]图9示出了根据本公开实施例的潜在诱发退化过程。
[0021]图10示出了根据本公开实施例的低k材料层的湿蚀刻厚度损失与介电常数的关系。
[0022]图11示出了根据本公开实施例的用于形成低k材料层的反应器系统。
[0023]图12示出了示例性聚合过程。
[0024]应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以有助于提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
[0025]尽管下面公开了某些实施例和示例，但本领域技术人员将理解，本专利技术延伸到具体公开的实施例和/或本专利技术的用途及其明显的修改和等同物之外。因此，意图是所公开的本专利技术的范围不应被下面描述的具体公开的实施例所限制。
[0026]本公开总体涉及在衬底表面上形成低k材料层的方法、形成结构和器件的方法、使
用该方法形成的结构和器件以及用于执行该方法和/或形成该结构和器件的系统。举例来说，本文描述的方法可用于用低k材料填充特征，例如衬底表面上的间隙(例如沟槽或通孔)。术语间隙和凹部可以互换使用。
[0027]在本公开中，“气体”可以指在常温常压下为气体、汽化固体和/或汽化液体的材料，并且可以由单一气体或气体混合物构成，这取决于情况。除了过程气体之外的气体，即不经过气体分配组件(例如喷淋头、其他气体分配装置等)引入的气体，可以用于例如密封反应空间，该反应空间包括密封气体，例如稀有气体。在一些情况下，例如在材料沉积的情况下，术语“前体”可以指参与产生另一种化合物的化学反应的化合物，特别是指构成膜基质或膜主骨架的化合物。术语“惰性气体”是指在可感知的程度上不参与化学反应的气体和/或当例如施加功率(例如VHF功率)时激发前体(例如促进前体的聚合)的气体，但它可能不会在可感知的程度上成为膜基质的一部分。示例性惰性气体包括氩、氦、氮和氖以及它们的任何混合物。
[0028]如本文所用，术语“衬底”可指可用于形成或可在其上形成器件、电路或膜的任何一种或多种底层材料。衬底可以包括块体材料，比如硅(例如单晶硅)、其他IV族材料，例如锗，或者化合物半导体材料，例如III
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种在衬底表面上形成低k材料层的方法，该方法包括以下步骤：在反应器系统的反应室内提供衬底；向反应室提供一种或多种前体；以及提供第一等离子体功率以在反应室内聚合一种或多种前体以形成低k材料，其中，第一等离子体功率的频率在约27MHz和约100MHz之间，并且其中，第一等离子体功率大于2kW。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一等离子体功率在约2kW和约5kW之间。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在向所述反应室提供一种或多种前体的步骤期间，反应室内的温度在约200℃和约450℃之间或者在约300℃和约400℃之间。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的方法，其中，在向所述反应室提供一种或多种前体的步骤期间，反应室内的压力在约1托和约20托之间或者在约2托和约10托之间。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，还包括提供第二等离子体功率以操纵所述低k材料的机械性能。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二等离子体功率的频率在约400kHz和约500kHz之间。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述第二等离子体功率在约10W和约300W之间。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的方法，其中，所述一种或多种前体包括包含Si
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C
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Si和Si
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O
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Si键中的一种或多种的化合物。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的方法，其中，所述一种或多种前体包括包含环状结构的化合物。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述环状结构包含硅。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述环状结构包含硅和氧。12.根据权利要求1
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11中任一项所述的方法，其中，所述一种或多种前体包括包含有机硅化合物的化合物。13.根据权利要求1
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12中任一项所述的方法，其中，所述一种或多种前体包括以下中的一种或多种：二...
【专利技术属性】
技术研发人员：金子知惠，柳泽一平，黄祐敏，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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