[發明專利]處理低K介電膜的方法

無效

• 申請號: 201110375127.8
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102543850A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 安娜馬萊·雷克什馬南;崔振江;梅休爾·內克;西伊-恩·潘;珍妮弗·山;保爾·F·馬
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;鐘強

技術領域

本發明的實施例大體涉及在半導體晶片上制造集成電路期間形成介電層。更具體地，本發明涉及在灰化之后補充自低K介電膜損失的碳的方法。

背景技術

自從幾十年前首先引入半導體器件以來，這種半導體器件的幾何結構尺寸顯著減小。當今的加工廠常規地制造具有0.25μm以及甚至0.18μm特征尺寸的器件，而不久的將來，加工廠將制造具有更小幾何結構的器件。為了進一步在降低集成電路上的器件尺寸，通常使用具有低電阻率的導電材料和具有低介電常數的絕緣體。對于金屬前介質(PMD)層和金屬間介質(IMD)層，尤其需要低介電常數膜以降低互連金屬化的RC時間延遲，從而防止不同金屬化層之間的串擾并降低器件功耗。

使用常規技術沉積的未摻雜氧化硅膜具有低至約4.0或者4.2的介電常數(k)。獲得低介電常數的一種方法是在氧化硅膜中加入碳。常用作層間介質的低k膜通常是具有不同的孔隙度的摻碳氧化物。碳摻雜使得介電常數更低并賦予氧化物低k。在生產線整合后端期間，蝕刻低k膜用于隨后的溝槽和通孔。在蝕刻之后，通過例如O₂或者CO₂等離子體的灰化工藝去除光致抗蝕劑。在灰化工藝期間，碳自低k膜被消耗。因此，需要在灰化之后在低k膜中補充碳的方法。

發明內容

本發明的一個或多個實施例涉及形成半導體器件的方法。將半導體器件基板定位在處理室中，所述半導體器件基板包括含碳低k介電層，所述含碳低k介電層已經被暴露到消耗低k介電層中一部分碳的工藝中。使有機碳源或者含碳有機金屬復合物中的一或多種在低k介電層上方流動以補充該層中消耗的至少一部分碳。有機碳源包括分子式為R₁-CH₃或R₁(R₂)N(R₃)CH₃的化合物，其中R₁和R₂各獨立地為氫、碳在1至6范圍內的取代或未取代的脂肪基、或者具有2至8個原子環的芳基，以及R₃是具有0至6個碳且可以為被取代或未被取代的脂肪基。一些實施例的低k介電膜具有低于約3的介電常數。

在特定實施例中，有機碳源是三甲胺、二甲胺、甲胺及它們的組合。在具體實施例中，有機碳源流動約10秒至約120秒范圍內的時間。一些實施例的基板保持約25℃至約500℃范圍內的溫度。可在壓力范圍約1乇(torr)至約20乇的處理室中處理基板。各實施例的有機碳源以約200sccm至約2000sccm范圍內的流速流動。

一些實施例還包括在介電膜上方流動有機金屬復合物以提供覆蓋層。在具體實施例中，有機金屬復合物包括鉭。在特定實施例中，有機金屬復合物是五(二甲氨基)鉭。在一些實施例中，五(二甲氨基)鉭在介電膜上方形成TaN層。特定實施例的TaN層具有范圍在約至約的厚度。在一些實施例中，五(二甲氨基)鉭與惰性載氣一起流動。在具體實施例中，五(二甲氨基)鉭與惰性載氣一起以約500sccm至約3000sccm范圍內的流速流動。

具體實施例的摻碳低k膜是多孔的。特定實施例的摻碳低介電膜具有約至約范圍內的平均孔徑。

在特定實施例中，在低k介質上方流動有機碳源和含碳有機金屬復合物兩者。有機碳源和含碳有機金屬可以同時流動或者按照其中任一先流動的順序流動。在某些實施例中，在低k介電層上方流動含碳有機金屬物是形成TaN的原子層沉積工藝的一部分。

在一個或多個實施例中，蝕刻期間在膜上產生的氫氧化物物質通過有機碳源被氫取代。