[發明專利]低介電常數材料

有效

• 申請號: 201110294605.2
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102437143A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 黃心巖;羅清郁;陳海清;包天一
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/532
• 分類號: H01L23/532;H01L21/768
• 代理公司: 北京德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;高雪琴

技術領域

本發明是關于可用于半導體或其它電子器件中的絕緣層的低介電常數材料。

背景技術

半導體制造技術一般使用介電材料作為位于電路和電路元件(如集成電路)之間的絕緣層。但是在一個示例中，一般將介電材料用在半導體器件的多層互連結構的互連層之間。通常將這種應用的介電材料稱為層間介質(ILD)。隨著半導體器件元件的尺寸降低，分離相鄰的部件的需求變得更迫切和更困難。為了實現這些挑戰，工廠開始使用低介電常數材料取代二氧化硅的傳統使用來作為ILD層。然而，低介電常數(低-k)材料的形成通常具有其它缺點如機械強度差，爆板分層，蝕刻(如等離子體)工藝導致的損害等。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明提供了一種材料，包括：低介電常數材料；以及添加劑，其中所述添加劑包括具有Si-X-Si橋的化合物，其中X為1和8之間的碳原子數。

根據本發明所述的材料，其中所述材料具有大于約16％原子濃度的碳含量。

根據本發明所述的材料，其中X為2。

根據本發明所述的材料，其中所述低介電材料為多孔介質。

根據本發明所述的材料，其中所述化合物具有以下結構式：以及R1到R6為烷氧基、烷基和氫的其中之一。

根據本發明所述的材料，其中R1到R6的至少其中之一為甲基基團。

根據本發明所述的材料，其中所述介電常數在約1.8至2.6之間。

根據本發明所述的材料，其中所述化合物包括至少一個末端Si-CH₃基團。

根據本發明所述的材料，其中所述低介電常數材料具有第一介電常數，而且混合了所述添加劑的所述低介電常數材料具有第二介電常數，且其中所述第二介電常數比所述第一介電常數低。

根據本發明所述的材料，其中所述低介電常數材料具有第一碳含量數值，而且混合了所述添加劑的所述低介電常數材料具有第二碳含量數值，且其中所述第二碳含量數值比所述第一碳含量數值大至少10％原子濃度。

根據本發明所述的材料，其中所述化合物選自以下組成的組：雙(三乙氧基硅基)乙烷、1-(三乙氧基硅基)-2-(二乙氧基甲基硅基)乙烷、雙(二乙氧基甲基硅基)乙烷和雙(二乙酰基甲基)乙烯硅烷。

一種根據本發明所提供的方法包括：沉積介電材料，其中所述介電材料包括低-k電介質和添加劑，且其中所述介電材料具有小于約3的介電常數和大于約15％原子濃度的碳含量。

根據本發明所述的方法，其中所述沉積包括實施等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝。

根據本發明所述的方法，其中所述沉積包括實施溶膠-凝膠工藝。

根據本發明所述的方法，其中所述溶膠-凝膠工藝包括將低-k介電材料與前體、無機酸、表面活性劑、乙醇和水混合。

根據本發明所述的一種半導體器件包括：半導體基板；置于所述半導體基板上的柵極部件；以及覆蓋所述柵極部件的介電層，其中所述介電層

包括具有如下所示結構的化合物的添加劑：

其中X為-(CH₂)n-，n為1到8，且R1到R6為烷氧基、烷基和氫其中之一。

根據本發明所述的半導體器件，其中R1到R6的至少其中之一為CH₃基團。

根據本發明所述的半導體器件，其中所述介電層為層間介電。

根據本發明所述的半導體器件，其中所述介電層還包括多孔低-k介電材料。

根據本發明所述的半導體器件，其中所述介電層具有大于約15％原子濃度的碳含量。

通過本發明提供的材料和半導體器件，克服了低介電常數(低-k)材料的形成通常具有的如機械強度差，爆板分層，蝕刻(如等離子體)工藝導致的損害的缺點。

附圖說明

當結合附圖進行閱讀時，根據下面詳細的描述可以更好地理解本發明。應該強調的是，根據工業中的標準實踐，各種部件沒有被按比例繪制并且僅僅用于說明的目的。實際上，為了清楚的討論，各種部件的數量和尺寸可以被任意增加或減少。

圖1是根據本發明的實施例，示出介電材料的方框示意圖。

圖2是根據本發明的一個或多個方面，示出用于介電材料的添加劑的實施例的分子示意圖。

圖3是根據本發明的實施例，示出形成介電材料層的實施例的方框示意圖。

圖4和圖5示出了與傳統的介電材料相比包括添加劑的介電材料的示例性實施例的圖。