[發明專利]絕緣膜材料、使用該絕緣膜材料的成膜方法和絕緣膜

無效

• 申請號: 200980134004.6
• 申請日: 2009-09-01
• 公開（公告）號: CN102138205A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 大野隆央;田島暢夫;稻石美明;神力學;宮澤和浩
• 申請（專利權）人: 獨立行政法人物質·材料研究機構;大陽日酸株式會社
• 主分類號: H01L21/312
• 分類號: H01L21/312;C23C16/42
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 陳萬青;王珍仙

技術領域

本發明涉及形成絕緣膜時所使用的絕緣膜材料和使用該絕緣膜材料的成膜方法以及絕緣膜。

本申請基于2008年9月1日在日本申請的日本特愿2008-223907號主張優先權，將其內容合并于此。

背景技術

伴隨著半導體裝置的高集成化，配線層正不斷地被微細化。但是，在微細的配線層中，配線層的信號延遲的影響變大，妨礙了信號傳送速度的高速化。該信號延遲與配線層的電阻和配線層間容量成比例。因此，為了實現高速化，配線層的低電阻化和配線層間容量的降低是必須的。

因此，最近作為構成配線層的材料，代替以往的鋁而使用電阻率低的銅。進一步為了降低配線層間容量，使用相對介電常數低的層間絕緣膜。

例如，作為層間絕緣膜，盡管SiO₂膜具有4.1、SiOF膜具有3.7的相對介電常數，然而，近年來使用相對介電常數更低的SiOCH膜或者有機膜。

這樣層間絕緣膜的相對介電常數近年來逐漸變小。用于下一代用途的相對介電常數為2.4以下的低介電常數層間絕緣膜的研究開發正在進行，現在，還有報道相對介電常數低于2.0的層間絕緣膜。

并且，目前為止所提出的層間絕緣膜中，銅易在膜中擴散，在將銅用于配線層的多層配線結構中，為了防止銅擴散到絕緣膜中，通常將銅擴散阻擋性絕緣膜插入到銅配線層和層間絕緣膜的邊界中。

對于該銅擴散阻擋性絕緣膜，使用具有優異的銅擴散阻擋性的氮化硅或者SiCN等構成的絕緣膜。但是，這些膜的相對介電常數高至4～7。這樣高的相對介電常數使構成多層配線結構的絕緣膜整體的實際有效的相對介電常數變高。

例如，即使使用相對介電常數為2.5左右的層間絕緣膜，在層壓有相對介電常數為2.5左右的層間絕緣膜和相對介電常數為4左右的銅擴散阻擋性絕緣膜的多層配線結構中，該結構的實際有效的相對介電常數也為3左右。

即，為了降低多層配線結構的實際有效的相對介電常數，需要銅擴散阻擋性絕緣膜的低介電常數化，為此的研究開發正在進行。

例如，到目前為止，有關于使用了具有π電子鍵的有機硅烷系材料的硅和碳為主要成分的銅擴散阻擋性絕緣膜的報道(參照專利文獻1)。

然而，在上述專利文獻1中公開的銅擴散阻擋性絕緣膜中，其相對介電常數高至3.9，而且與以往的SiCN構成的銅擴散阻擋性絕緣膜相比，存在銅擴散阻擋性不能稱為特別優異的問題。

這樣，要求具有良好地平衡了低相對介電常數和銅擴散阻擋性的絕緣膜，進而優選不含有使銅氧化的氧的材料構成的絕緣膜，但目前為止幾乎沒有報道這樣的絕緣膜。

專利文獻1：日本特開2005-45058號公報

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于，得到具有銅擴散阻擋性、并且具有極低的相對介電常數的絕緣膜。

為了解決所述問題，提供以下發明。

(i)本發明的第一方面為等離子體CVD(化學氣相沉積)用絕緣膜材料，以下述化學式(1)表示，

在式(1)中，m和n是3～6的整數，m和n在一個分子中可以相同，也可以相互不同。

(ii)本發明的等離子體CVD用絕緣膜材料，其特征在于，分子中不含有氧。

(iii)本發明的等離子體CVD用絕緣膜材料，其特征在于，分子中不含有碳的雙鍵。

(iv)本發明的等離子體CVD用絕緣膜材料，其特征在于，分子中含有與硅鍵合且CH₂構成的兩個環狀結構。

(v)本發明的第二方面為成膜方法，使用上述(i)～(iv)中的任意一項所述的絕緣膜材料，通過等離子體CVD法形成絕緣膜。

(vi)本發明的第二方面的成膜方法，優選在成膜時，不伴隨有載氣。

(vii)本發明的第三方面為絕緣膜，用(v)或(vi)所述的成膜方法得到。

(viii)本發明的第三方面的絕緣膜，優選相對介電常數為3.5以下。

(iv)本發明的第四方面為絕緣膜材料的應用，是本發明的第一方面的絕緣膜材料在利用等離子體CVD法形成絕緣膜中的應用。

本發明的絕緣膜優選為包含配線層和層間絕緣膜的多層配線結構中的層間絕緣膜。

本發明的絕緣膜優選為包含配線層、銅擴散阻擋性絕緣膜和層間絕緣膜的多層配線結構中的銅擴散阻擋性絕緣膜。

本發明的絕緣膜的相對介電常數優選為2.9～3.5。

根據本發明，將上述化學式(1)表示的硅化合物作為絕緣膜材料，通過等離子體CVD法成膜的絕緣膜，其介電常數低而且銅擴散阻擋性高。

附圖說明