可调适地修复低-K 电介质损坏的方法技术

使用有机化合物为硅基低-k介电层的损坏提供经调适的修复的方法，其中损坏使附着于硅的羟基替代附着于硅的甲基。提供前导气体，包括第一修复剂，其表示为Si-(R)x(OR′)y，其中y≥1且x+y＝4，且其中R为烷基或芳基且R′为烷基或芳基；以及第二修复剂，其表示为Si-(R)x(OR′)yR″，其中y≥1且x+y＝3，且其中R为烷基或芳基且R′为烷基或芳基，且R″为降低湿润净化化学品和低-k电介质之间界面的表面张力的基团。将第一修复剂和第二修复剂中的一些结合到低-k电介质从而形成第一修复剂和第二修复剂的单层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过蚀刻穿过低-k硅基有机介电层在半导体晶片上获得结构的方法。
技术介绍
在半导体等离子体蚀刻应用中，等离子体蚀刻器通常用于将例如光刻胶掩膜图案等有机掩膜图案转换成硅晶片上的所期望的薄膜和/或膜层堆叠(filmstack)(导体或电介质绝缘体)的电路和线路图案。这是通过蚀刻掉在掩膜图案的打开区域中的光刻胶材料下面的膜(和膜层堆叠)来实现的。该蚀刻反应通过化学活性类物质和带电微粒(离子) 引发，该带电微粒(离子)通过激发容纳在真空围场(也被称为反应器室)中的反应物混合物中的放电而产生。此外，离子也朝向晶片材料加速穿过产生于气体混合物和晶片材料之间的电场，沿着离子轨迹的方向以被称为各向异性蚀刻的方式定向去除蚀刻材料。在蚀刻順序完成吋，通过将掩膜材料剥除掉来去除掩膜材料，使最初预期的掩膜图案的横向图案的复制品留在该掩模材料的位置。
技术实现思路
为实现上述目标并结合本专利技术的目的，提供了使用有机化合物为硅基低_k介电层的损坏提供经调适的修复的方法，其中损坏使附着于硅的羟基替代附着于硅的甲基。提供前导气体，该前导气体包括第一修复剂，其表示为Si- (R) x (OR' ) y，其中y彡1且x+y = 4，且其中R为烷基或芳基且R'为烷基或芳基；以及第ニ修复剂，其表示为Si-(R)x(0R') yR〃，其中y彡1且x+y = 3，且其中R为烷基或芳基且R'为烷基或芳基，且R"为降低湿润净化化学品和低_k电介质之间界面的表面张カ的基团。将第一修复剂和第二修复剂中的一些结合到低-k电介质从而形成第一修复剂和第二修复剂的单层(monolayer)。在本专利技术另一种实施方式中，提供了使用有机化合物为硅基低_k介电层的损坏提供经调适的修复的方法，其中损坏使附着于硅的羟基替代附着于硅的甲基。在被破坏的硅基低_k介电层的表面上形成修复层，从而用Si-C或者CH3键替换硅烷醇(Si-OH)键。暴露所述修复层于等离子体，从而用OH部分(moiety)替换CH3部分中的一些从而降低湿润浄化化学品和低_k电介质之间界面的表面张力。在本专利技术的另ー种实施方式中，提供了使用有机化合物修复硅基低_k介电层的损坏的方法，其中损坏使附着于硅的羟基替代附着于硅的甲基。提供混合气体，包括包括路易斯碱性气体的催化剂气体；和含有烷氧基硅烷(alkoxysilane)的气体。将单层的烷氧基硅烷结合到所述硅基低_k介电层上。本专利技术的这些以及其他特征将在本专利技术的具体实施方式中结合以下附图更详细地描述。附图说明本专利技术通过附图中的示例进行说明，而不是进行限制，在附图中相似的參考标号指代相似的元件且其中图1为本专利技术ー种具体实施方式的流程图。图2A-B为使用本专利技术的方法形成的特征的示意图。图3为可以用于实现本专利技术的系统的示意图。图4A-B为修复方法的示意图。图5A-B为可以用于实现本专利技术的计算机系统的示意图。图6为本专利技术蚀刻方法的另ー种具体实施方式的流程图。图7A-D为另一修复方法的示意图。图8为可以用于实现本专利技术的系统的示意图。具体实施例方式现在将參考如附图中所阐释的本专利技术的一些优选的实施方式详细描述本专利技术。在以下的描述中，提出许多具体细节以提供对本专利技术的彻底的理解。然而对本领域技术人员而言，显而易见，没有这些具体细节的一些或者全部本专利技术也可以实现。在其它示例中，没有详细描述公知的エ艺步骤和/或结构以免不必要地模糊本专利技术。随着集成电路器件的外形尺寸继续减小，必须减小传播延迟，这可以通过降低周围介电材料的电容量来实现。在说明书和权利要求书中，低_k材料被定义为具有k < 3. 0 的介电常数k。这种低_k介电材料可以是例如氧化硅之类的硅基的带有有机化合物的材料，从而减小介电常数，该材料如有机硅酸盐玻璃(OSG)和四乙基原硅酸盐(TEOS)。对于硅基低_k介电材料而言，通过在低-k介电材料中形成纳米孔的方式，这种材料可以形成为超低-k(k < 2. 8)的材料，这种超低_k的材料称作纳米孔超低_k介电材料。在半导体经由第一沟道端(VFTL)双大马士革(DD)エ艺中，具有増加的有机成分来提供较低介电常数的氧化硅基低介电常数(低-k)材料在蚀刻和抗剥除エ艺期间曝露于各种反应物。曝露的低_k介电材料通常被蚀刻/剥除等离子体和化学品破坏。一般而言， 低_k破坏包括在材料构成(例如，碳消耗)、形态(密度或孔隙率)、和/或表面性质(例如，疏水到亲水)上的改变。被破坏的层不再具有预期的介电性能，且能够导致器件产率损失和/或可靠性失效。因此，在低_k介电蚀刻/剥除期间减少破坏已经成为半导体处理中最具关键性的挑战之一。与原始的(未被破坏的)低_k材料不同，被破坏的层可以通过稀释的HF溶液容易地去除。在蚀刻和剥除之后，通过在稀释的HF溶液中浸渍样品后测量材料损失的方式来量化低_k材料损失是一种常规作法。对于纳米孔超低_k介电材料而言， 由于孔隙提供了增强的表面区域，在该表面区域之上可能发生破坏且导致在介电膜内破坏自由基的加强的扩散，所以这样的破坏可能增强。已做出努力来减小低_k介电蚀刻和剥除エ艺期间的破坏。现有技术的方法主要通过优化工艺化学方法、硬件配置、和/或等离子体源(例如，RF对微波)等方式来优化蚀刻和剥除エ艺。这些现有技术努力仅仅带来有限的成功。随着介电常数(k值)继续减小， 以及材料变得更加多孔，以及临界尺寸变得更小，在最高级的集成电路处理中破坏成为更严峻的问题。另ー现有技术方法是在蚀刻和剥除低_k介电材料之后修复被破坏的层。尽管该方法能够修复低_k介电材料中的ー些破坏，但是这种修复可能使得到的层过于疏水，这限制了例如湿润净化等处理期间的润湿，最后导致器件失败。由 James Deyoung 申请的，名称为"Vapor Phase Repair and Pore Sealing of Low-k Dielectric Material，” 的 PCT 申请 WO 2009/085098A1 提供了修复方法，该方法先提供催化剂，然后提供烷氧基硅烷修复剂，基于所有目的通过引用将本申请并入本专利技术中。图1为本专利技术ー种具体实施方式的高阶流程图，该图提供了经调适的修复方法。 该经调适的修复方法修复了被破坏的低_k介电材料，同时能进行调适以得到所期望的疏水和亲水特性的組合。在该具体实施方式中，在低_k介电层之上形成有图案的有机掩膜 (步骤104)。图2A为衬底210的剖面示意图，在衬底210之上配置有低_k介电层208，在低_k介电层208之上形成有有图案的有机掩膜204。可以将ー个或者ー个以上的中间层配置在衬底(晶片)210和低-K介电层208之间。可以将ー个或者ー个以上的例如抗反射涂层等中间层配置在低_k介电层208和有图案的有机掩膜204之间。将衬底210放置在处理工具中(步骤108)。图3为可以用于本专利技术优选的实施方式中的处理工具300的俯视示意图。在这种具体实施方式中，处理工具300包括修复室 304、例如蚀刻器308等多数个等离子体处理室、和传输模块312。传输模块312放置在修复室304和蚀刻器308之间从而允许晶片运动出入于修复室304和多数个蚀刻器308，同时保持真空。在这种具体实施方式中，衬底210被放置在处理工具300的传输模块312中，传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：史蒂芬·M·施瑞德，詹姆斯·德扬，奥德特·蒂梅尔，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：