[發明專利]使用含氮前體的介電阻擋層沉積

有效

• 申請號: 201010180939.2
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN101886255A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: A·馬利卡珠南;R·N·維爾蒂斯;L·M·馬茲;M·L·奧尼爾;A·D·約翰森;蕭滿超
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: C23C16/513
• 分類號: C23C16/513;H01L21/768
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳文平;徐志明

交叉引用

本申請要求于2009年5月13日提交的序列號為61/177,821的美國臨時申請的優先權。

背景技術

目前的低K(介電)阻擋膜不能滿足全部的所需要求，特別是低K值、高密度、Cu擴散屏障性能、O₂擴散屏障性能。

在微電子工業中，圖案密度收縮(pattern?density?shrink)已經使得可以取得顯著的性能提高，并根據摩爾定律將以可預期的2年周期持續發生。為了維持或改進裝置的運行，已經做出了晶體管和互連水平的改變。更特別地關注于互連結構(通常稱為后段工藝過程(back-end-of?line)，BEOL)，空間上的收縮已導致鋁到銅金屬化的轉變以維持可接受的線路電阻。為了維持銅線之間足夠的電容，還改變了圍繞銅線的介電或絕緣膜以補償布線圖案改變必要的集成改變。為了使絕緣膜的電容最小化，各電介質的介電常數理想地應該連續地降低。對于層間電介質(“ILD”)而言，這一轉變從二氧化硅到氟硅酸鹽玻璃、再到致密有機硅酸鹽玻璃和最終到多孔有機硅酸鹽玻璃持續地發生，它們分別具有4.0、3.3-3.7、2.7-3.1和＜2.6的k值。

通常，ILD絕緣膜可在電介質中保持水分和O₂。考慮到銅易于快速氧化(其引起可靠性問題)，因此屏障電介質包含用作銅線與ILD膜之間的擴散屏障的部分電介質疊層，用于防止水和O₂從ILD擴散到銅表面上并防止銅擴散到ILD膜中。與ILD膜的趨勢相反，屏障電介質并未顯著地縮放，這是由于電介質在互連結構內所起的可靠性功能造成的。但是，考慮到ILD膜相對于屏障電介質的介電常數不成比例的縮放，屏障的電容對于互連結構的整體電容的貢獻目前比在以前的技術節點中更加重要。

其他的半導體應用(例如光電和薄膜顯示裝置)也需要具有低k值的介電阻擋薄膜。此外，針對密度、折射率、膜組成和電性質調節介電性質的能力對于可擴展性是重要的。

在當前產生ILD材料時，在沉積后需要另外的紫外線固化步驟。考慮到阻擋薄膜可存在于低k的ILD膜下面，當前阻擋薄膜的產生傾向于帶來拉伸應力，其進一步造成了在BEOL互連的破裂和變形。目前的工業標準前體3MS(三甲基硅烷)或4MS(四甲基硅烷)不能滿足所有的需求，特別是在保持屏障性能的同時降低k值的能力。本領域相關專利主要包括：

US?2008/0197513、US?2008/0173985、US?2008/0099918、US7129187、US?6500772、US?7049200、US?7259050和US6153261。

在本發明的至少一個實施方式中，以下具體描述的使用氨基硅烷前體的等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)方法提供了具有相當于或低于當前阻擋介電薄膜的介電常數而同時仍保持足夠的屏障性能的介電薄膜。這些性能包括高密度、密封性和熱穩定性。

發明內容

一種在集成電路襯底的介電薄膜和金屬互連(metal?interconnect)之間形成碳氮化硅阻擋介電薄膜的方法，包括以下步驟：

提供具有介電薄膜的集成電路襯底；

使所述襯底與含R_xR’_y(NR”R”’)_zSi的阻擋介電薄膜前體接觸，

其中R、R’、R”和R”’各獨立地選自氫、直鏈或支鏈的飽和或不飽和烷基或芳香基；其中x+y+z＝4；z＝1-3；但是R、R’不能同時為氫；

在集成電路襯底上形成C/Si比＞0.8和N/Si比＞0.2的碳氮化硅阻擋介電薄膜。

優選地，該形成步驟不使用含氮的另外的反應物進行。

優選地，該阻擋介電薄膜前體選自：