包括高温臭氧处理的制备纳米多孔超低介电薄膜的方法以及由其制备得到的纳米多孔超低介电薄膜技术

本发明专利技术提供包括高温臭氧处理的制备纳米多孔超低介电薄膜的方法以及由其制备得到的纳米多孔超低介电薄膜；所述方法包括：通过混合含有有机硅酸酯基质的溶液和含有反应性致孔剂的溶液而制备混合溶液；将所述混合溶液涂覆在基底上形成薄膜；和对所述薄膜实施热处理并且在所述热处理的过程中实施臭氧处理；通过采用高温臭氧处理和优化的处理温度，而改善在所述薄膜中的微孔大小以及微孔分布，使得通过所述制备方法制备得到的纳米多孔超低介电薄膜可具有2.3以下的介电常数和10GPa以上的机械强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括高温臭氧处理的用于制备纳米多孔超低介电薄膜的方法以及由所述方法制备得到的纳米多孔超低介电薄膜；更具体来说，本专利技术涉及一种通过在制备所述超低介电薄膜时在热处理过程中实施臭氧处理，并且使所述臭氧处理的施行温度优化，来改善在制备的超低介电薄膜中的微孔的大小和微孔的分布，从而制备具有低介电常数、高机械强度和高弹性模量的纳米多孔超低介电薄膜的方法，以及由该方法制备得到的纳米多孔超低介电薄膜。
技术介绍
观察世界的半导体市场规模后，知道非存储用半导体市场占全球半导体市场份额 的78%，且其规模有持续增长的趋势。与存储用半导体价格频繁波动不同，所述非存储用半导体在价格上较少波动，且附加值高。然而，所述非存储用半导体需要高级别设计技术，因此，到目前为止，国内的企业集中在能采用相对低级别技术大规模生产小品种的存储用半导体工业。因此，有关的国内的存储器制造技术处于世界领先水平，且存储用半导体占全球存储用半导体市场份额的40%以上，然而，存储用半导体市场已经饱和化，因此价格也已下降，这意味着国内企业必须进入到新的商业领域。因此对于国内企业而言，要确保在全球半导体市场中的竞争力，重要的是进入非存储用半导体市场。在非存储用半导体器件的制造工艺中，最重要的是形成布线的工艺，并且由于半导体器件的高速化、高集成化、多层布线工艺的微型化，因此布线线宽也迅速减小。然而，在所述的超大规模集成电路半导体器件中布线线宽的减小，会导致以下问题发生由于金属布线间的静电电容(C)和布线金属的电阻(R)而出现的信号延迟现象(RC delay);以及使所述整个器件的运行速度降低。事实上，在用现有的铝和硅氧化物(SiO2)膜的绝缘材料制造130nm以下的半导体器件时，由于铝的电阻率和所述氧化物膜的高介电常数，数据处理速度会降低。为此，已开展了针对采用布线用的具有高电导率的铜和同时采用作为绝缘材料的低介电常数的低介电材料(低-k)的Cu/低-k集成的研究，对于当前大批量生产的90nm级逻辑器件，已采用Cu/低_k材料替代Al/Si02。同时，随着铜布线工艺以较高密度实施，必须开发能够用于50nm级以下、而且能够用于40nm级以下的超低介电材料(超低-k)的材料。在最近几年，低介电材料已被用作为层间绝缘材料，这促进了半导体工业的发展。然而，由于半导体器件持续的高度集成和高速化，要求开发一种新的材料，这种新的材料可以替代现有的低介电材料并具有更低的介电常数。纳米多孔超低介电材料作为一种新的替代材料而受到期待，然而由于用于降低介电常数的微孔，其存在机械性能或电气性能弱化的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题为了解决上述以往的技术问题，本专利技术提供了一种通过高温臭氧处理的用于制备具有低介电常数和高机械强度的纳米多孔超低介电薄膜的方法，以及由所述方法制备得到的纳米多孔超低介电薄膜。然而，本专利技术要解决的问题不局限于上述说明内容，本领域技术人员从以下说明的内容可清楚的理解其它的问题。 解决所述问题的技术方案为了实现如上所述的目的，根据本专利技术的一方面，提供一种用于制备纳米多孔超低介电薄膜的方法，所述方法包括混合含有有机硅酸酯基质的溶液和含有反应性致孔剂·的溶液而制备混合溶液；将所述混合溶液涂覆在基底上形成薄膜；固化所述薄膜；对所述已固化的薄膜进行热处理；并且在所述热处理过程中进行臭氧处理。根据举例说明的具体实施方式，所述有机硅酸酯基质可以是烷基三烷氧基硅烷和双(三烷氧基硅烷基)烷烃的共聚物，但不局限于此，所述有机硅酸酯基质可通过采用各种本
公知的有机硅酸酯前体化合物制备得到。在所述双(三烷氧基硅烷基)烷烃中，所述烷氧基和烷烃可具有I至6个碳原子，非限制性例子可举例双(三甲氧基硅烷基)甲烷、双(三乙氧基硅烷基)甲烷、双(三甲氧基娃烧基)乙烧和双(二乙氧基娃烧基)乙烧，但不限于此。在所述烧基二烧氧基娃烧中，所述烷氧基和烷基可具有I至6个碳原子，非限制性例子可举例甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷和乙基三乙氧基硅烷，但不限于此。所述双(二烧氧基娃烧基)乙烧的非限制性例子可举例双(二甲氧基娃烧基)乙烧和双(二乙氧基娃烧基)乙烧，但不限于此。所述甲基二烧氧基娃烧的非限制性例子可举例甲基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷，但不限于此。在所述双(三烷氧基硅烷基)烷烃中，所述烷氧基和烷烃可具有I至6个碳原子，非限制性例子可举例双(三甲氧基硅烷基)甲烷、双(三乙氧基硅烷基)甲烷、双(三甲氧基娃烧基)乙烧和双(二乙氧基娃烧基)乙烧，但不限于此。在所述烧基二烧氧基娃烧中，所述烷氧基和烷烃可具有I至6个碳原子，非限制性例子可举例甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷和乙基三乙氧基硅烷，但不限于此。根据举例说明的具体实施方式，所述反应性致孔剂是一种诱导产生孔的材料，其可无特别限制地采用本领域中公知的那些材料。举例来说，所述反应性致孔剂可包括选自玻璃状多元醇类化合物、还原糖类化合物和其组合物的化合物的末端羟基被三烷氧基硅烷基烷基取代而成的化合物，但不局限于此。举例来说，所述反应性致孔剂可包括，但不限于，选自玻璃状多元醇类化合物、还原糖类化合物和其组合物的化合物的末端羟基被三烷氧基娃烧基烧基(例如二甲氧基娃烧基丙基或二乙氧基娃烧基丙基)取代而成的化合物或其组合物；所述玻璃状多元醇类化合物为例如环糊精、葡萄糖、季戊四醇、二季戊四醇和三季戊四醇等，所述还原糖类化合物为例如赤藓醇、(内消旋)赤藓醇、木糖醇和(D)甘露糖醇等。根据举例说明的具体实施方式，所述混合溶液可以是相对于所述含有有机硅酸酯基质的溶液，而以60vol%以下、例如20vol%至60vol%混合所述含有反应性致孔剂的溶液而成的混合溶液。根据举例说明的具体实施方式，将所述混合溶液涂覆在基底上，是通过将所述混合溶液旋涂在基底上而实施，但不限于此。根据举例说明的具体实施方式，所述臭氧处理在所述热处理的过程中的温度可以是 100°C 以上、例如 100°C至 250°C，100°C至 200°C，100°C至 150°C，或 100°C至 130°C，但不限于此。由于臭氧的高反应性，即使在短时间内实施所述臭氧处理，也可以达到本专利技术的效果。所述臭氧处理的时间没有特别限制。举例来说，所述臭氧处理可进行O. I秒以上的短的时间，但不限于此时间。 根据举例说明的具体实施方式，所述热处理可包括固化处理，举例来说，所述热处理可包括第一固化处理，以除去溶剂和诱导所述有机硅酸酯基质的缩合反应；第二固化处理，其在高于所述第一固化处理的温度实施，以引入微孔并增加固化密度；和最后的热处理，其在高于所述第二固化处理的温度实施，但不限于此。根据本专利技术的另一方面，提供由上述制备方法制备得到的纳米多孔超低介电薄膜。所述纳米多孔超低介电薄膜的介电常数可为2. 3以下，弹性模量可为IOGPa以上，以及硬度可为I. 2GPa以上，但不限于此。根据所附的附图和以下详细叙述的实施例，将会更清楚地理解用以实现所述目的的详细内容。然而，本专利技术并不局限于以下揭示的实施例，可以由互不相同的各种方式构成，以下的实施例是为了完成本专利技术，并使本专利技术所属的
中的技术人员清楚地理解本专利技术的范围而提供。 本专利技术的有益效果根据本专利技术的实本文档来自技高网...

【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：李熙又，申波拉，崔圭润，金范锡，
申请(专利权)人：西江大学校产学协力团，
类型：
国别省市：