[發明專利]一種低K介質層及其形成方法

有效

• 申請號: 201210101641.7
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN103367238A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 周鳴
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及集成電路制造工藝技術領域，特別涉及一種低K介質層及其形成方法。

背景技術

現有半導體領域中，半導體電路已經發展為具有多層互連的集成電路(integrated?circuit，IC)。在多層互連的IC中，互連層上的導電材料需要通過介質層與另一個互連層上的導電材料進行電氣絕緣。

但在單層或多層互連的IC中，帶有介質層分離的導電材料之間都會形成電容，這種互連形成的電容不是設計過程中所需要的。由于IC的速度反比于IC的互連電阻(R)與互連的電容(C)的乘積，所述RC的乘積，即RC常數必須盡可能小，以便促進適當的信號傳輸和開關速度，并盡可能降低信號串擾。隨著對IC更高集成度和元件小型化的日益增長的要求，對系統速度的一個主要限制因素是IC中的RC常數限制。因此，減小IC互連的電阻和電容對IC的性能提高有重要作用。

一種減小互連層之間電容的方法是增加互連層之間的距離，但互連層之間的間隔增加會產生不利的影響，例如面積會增加以及相應的制造成本會增加。同時，增加互連線之間的間隔會增加物理大小，并因此增加集成電路的成本。

另一種減小互連層之間電容的方法是使用低K介質層，即使用低K材料作為互連層之間實現電氣絕緣的膜層。所述低K材料例如：有機聚合物、無定形氯化碳、超小型泡沫塑料、包含有機聚合物的硅基絕緣體、摻雜了碳的硅氧化物和摻雜了氯的硅氧化物。其中，K表示介電系數，高和低是相對于二氧化硅的介電系數而言的，所述二氧化硅的介電系數通常為3.9。

現有工藝中利用干法刻蝕工藝形成低K介質層(即最終形成所需要的膜層形狀)，此干法刻蝕工藝將使得低K介質層的K值發生偏移(具體為偏大)，由此將導致互連層之間的電容增大，降低了半導體電路的性能。請參考圖1，其為經過干法刻蝕與未經過干法刻蝕的低K介質層的電容值對比示意圖。如圖1所示，其中，K值為2.55的低K介質層經過了干法刻蝕工藝，而K值為2.7的低K介質層未經過干法刻蝕工藝，由圖1可見，K值小的低K介質層反而具有更高的電容值(約0.25PF/um)，而K值大的低K介質層的電容值約0.17PF/um。當然，其它工藝條件均相同，由此可見干法刻蝕工藝對于低K介質層的K值的巨大影響。

為此，發明人又進行了進一步的研究。發現造成上述現象的原因在于，經過干法刻蝕工藝之后，低K介質層由原來的疏水性變成了親水性。低K介質層由原來的疏水性變成了親水性的主要原因在于：通過干法刻蝕工藝(等離子刻蝕工藝)之后形成了硅和氫氧根之間的離子鍵(Si-OH)。而進一步的實驗研究發現，低K介質層每吸收1ppm水分子將導致約2％的電容值增長，即水分子的吸收將導致低K介質層發生極大的電容增長。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低K介質層及其形成方法，以解決現有工藝所形成的低K介質層易于吸收水分，導致電容值增大的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種低K介質層形成方法，包括：

提供經過干法刻蝕的低K介質材料層；

對所述低K介質材料層進行處理，以得到疏水性的低K介質層。

可選的，在所述的低K介質層形成方法中，對所述低K介質材料層進行處理包括：

利用甲醇對所述低K介質材料層進行化學處理。

可選的，在所述的低K介質層形成方法中，所述甲醇為超臨界甲醇。

可選的，在所述的低K介質層形成方法中，利用甲醇對所述低K介質材料層進行化學處理的工藝條件為：溫度240℃～350℃；壓強8Mpa～20MPa。

可選的，在所述的低K介質層形成方法中，對所述低K介質材料層進行處理還包括：

利用紅外線對經過甲醇處理的低K介質材料層進行照射。

可選的，在所述的低K介質層形成方法中，所述紅外線的波長為700nm～14000nm。

可選的，在所述的低K介質層形成方法中，所述干法刻蝕的反應氣體包括：CO、H₂、N₂H₂中的一種或多種。

可選的，在所述的低K介質層形成方法中，所述低K介質材料層的材料包括：有機聚合物、無定形氯化碳、超小型泡沫塑料、包含有機聚合物的硅基絕緣體、摻雜了碳的硅氧化物和摻雜了氯的硅氧化物中的一種或多種。

可選的，在所述的低K介質層形成方法中，所述低K介質層的K值小于2.7。

相應的，本發明還提供了一種低K介質層，該低K介質層通過上述低K介質層形成方法所形成。