[發明專利]化學氣相沉積法用材料和含硅絕緣膜及其制造方法

無效

• 申請號: 200980104520.4
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN101939465A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 中川恭志;野邊洋平;鄭康巨;齊藤隆一;小久保輝一
• 申請（專利權）人: JSR株式會社
• 主分類號: C23C16/42
• 分類號: C23C16/42;C08G77/50;H01L21/312;H01L21/316;H01L21/768;H01L23/522
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 左嘉勛;顧晉偉

技術領域

本發明涉及化學氣相沉積法用材料和含硅絕緣膜及其制造方法。

背景技術

近年來，為了應對增長的信息處理量和功能的復雜化，強烈期待大規模半導體集成電路(ULSI)能有更高的處理速度。ULSI的高速化依靠芯片內元件的微細化、高集成化、膜的多層化而得以實現。但是，隨著元件的微細化，布線電阻、布線間寄生電容增大，布線延遲成為設備整體信號延遲的主要原因。為了避免這個問題，低電阻率布線材料、低介電常數(Low-k)層間絕緣膜材料的導入就成為必須的技術。

低介電常數的層間絕緣膜，例如，可以舉出使二氧化硅(SiO₂)的膜密度下降的多孔二氧化硅膜、摻雜有F的二氧化硅膜FSG、摻雜有C的SiOC膜等無機系層間絕緣膜，聚酰亞胺、聚芳撐、聚芳撐醚等有機系層間絕緣膜。因為通用的層間絕緣膜大多是采用化學氣相沉積(CVD)法成膜的，因此提出了很多使用化學氣相沉積法的方案。特別是，對于反應中使用的硅烷化合物提出了大量具有特點的化合物。例如，提出了使用二烷氧基硅烷的方案(日本特開平11-288931號公報、日本特開2002-329718號公報)。通過使用這樣的材料，得到了低介電常數且與勢壘金屬等的密合性得到充分確保的膜。

但是，以往的硅烷化合物存在：由于化學穩定而在采用化學氣相沉積法進行成膜時需要極端條件的化合物，相反化學不穩定、在向腔內進行供給的配管中發生反應的化合物，以及硅烷化合物本身的儲藏穩定性差的化合物。此外，根據選擇的化合物，成膜后的絕緣膜的吸濕性增高，與此相伴產生漏電流增高的弊端。進而，在實際的半導體裝置的制造工序中，多采用使用RIE(Reactive?Ion?Etching)加工層間絕緣膜的工序，采用RIE的時候存在膜的介電常數上升的問題，在后續的清洗工序中存在因使用的氫氟酸系藥液而使層間絕緣膜損壞的問題，所以需求加工耐受性高的層間絕緣膜。

對此，我們報到了，將在一個硅上僅取代一價烴基、在另一個硅有1個到2個烷氧基的、用碳鏈結合了2個硅原子的化合物作為原料時，能夠得到加工耐受性優異的膜，但是，這樣得到的膜機械強度不充分，需要開發出強度更高且具有加工耐受性的層間絕緣膜。

另外，日本特開2007-318067號公報中，公開了將2個硅原子通過碳鏈結合、且雙方硅原子用烷氧基取代的化合物用于上述目的的用途。但是，日本特開2007-318067號公報中作為實施例列舉的只是2個硅原子通過亞乙烯基結合的化合物，這種化合物讓人擔心上述的加工耐受性并不一定優異。

對此，本申請人最近了解到如下知識：將在一個硅上僅結合一價烴基、在另一個硅上結合有1個到2個烷氧基的、通過碳鏈結合了2個硅原子的化合物作為原料時，能夠得到加工耐受性優異的膜(國際公開公報WO2008/020592)。但是，這樣得到的膜的機械強度不充分，需要開發出強度更高且具有加工耐受性的層間絕緣膜。

發明內容

本發明提供低介電常數、加工耐受性高、機械強度優異的含硅絕緣膜及其制造方法，以及能夠形成該絕緣膜化學氣相沉積法用材料。

本發明人發現：有硅-碳-硅骨架且在任一個硅上都結合有氧的特定結構的有機硅烷化合物化學穩定，并且適合于化學氣相沉積法，進而，通過使用這種有機硅烷化合物，能夠形成低介電常數且吸濕性低、加工耐受性高的層間絕緣膜材料。

本發明一種方式所述的化學氣相沉積法用材料含有下述通式(1)表示的有機硅烷化合物。

[化1]

(式中，R¹和R²相同或不同，表示氫原子、碳原子數1～4的烷基、乙烯基或苯基；R³和R⁴相同或不同，表示碳原子數1～4的烷基、乙酰基或苯基；m和m’相同或不同；n表示1～3的整數。)

這種情況下，優選m＝m’，更優選m＝m’＝1或2。

此外，這種情況下，優選m＝0且m’＝1。

進而，這種情況下，優選m＝2且m’＝0～1。

所述化學氣相沉積法用材料，可以是n＝1。

所述化學氣相沉積法用材料，可以用于形成含有硅、碳、氧及氫的絕緣膜。

所述化學氣相沉積法用材料，可以是除硅、碳、氧及氫以外的元素的含量不足10ppb且含水量不足0.1％。

本發明其他方式所述的含硅絕緣膜是使用上述化學氣相沉積法用材料、采用化學氣相沉積法而形成的。