[發明專利]集成電路用低介電常數薄膜層的制備工藝

有效

• 申請號: 201410136480.4
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN103887233B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 孫旭輝;夏雨健
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 馬明渡,王健

技術領域

本發明涉及一種集成電路用低介電常數薄膜層的制備工藝，屬于半導體技術領域。

背景技術

在集成電路內部，各個器件間的鏈接主要是靠金屬導線。隨著集成電路技術的發展，芯片中互聯線密度不斷增加，互連線的寬度和間距不斷減小，由此產生的互聯電阻（R）和電容（C）所產生的寄生效應越來越明顯。為了降低互聯RC延遲，提升芯片性能，具有低介電常數（k）的材料不斷被提出和采用，并成為主要發展趨勢。

用于制備低介電常數薄膜層的方法通常有等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）和旋涂（spin-caoting）兩種方法。其中，等離子體增強化學氣相沉積由于具有薄膜均勻，成本低等特點，被廣泛應用于半導體工業中。

在眾多的用于制備低介電常數的材料中，有機硅烷或有機硅氧烷由于其化學合成簡單，成本較低，相較于氣體易于儲存運輸，被廣泛采用作為制備低介電常數材料的液體源，用該種液體源所制備的薄膜材料的化學組成可簡要表示為SiCOH，分子間以硅氧鍵為主相連形成大規模的籠狀結構。但普通的單一液體源難以便捷精確地調控其介電常數值，并且合成高碳硅比的液體源具有一定的困難，故大規模生產仍具有一定的困難。

發明內容

本發明目的是提供一種集成電路用低介電常數薄膜層的制備工藝，該制備方法實現了便捷精確調控薄膜介電常數值并獲得了低介電常數值的薄膜層，此薄膜層化學成分更均勻，具有較好的熱穩定性、硬度，提高了薄膜的平整度。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種集成電路用低介電常數薄膜層的制備工藝，所述制備方法基于一沉積裝置，所述沉積裝置包括兩端密封安裝有端蓋的爐體、位于爐體一側的液體源噴射機構，所述爐體前半段纏繞有感應線圈，此感應線圈依次連接到13.36MHz射頻電源和匹配器，所述液體源噴射機構包括耐壓不銹鋼釜、第一耐壓混氣罐和第二耐壓混氣罐，此第一耐壓混氣罐一端連接有均安裝第一質量流量計的第一進氣管、第二進氣管，第一耐壓混氣罐另一端與耐壓不銹鋼釜一端通過安裝有頂針閥的管路連接，耐壓不銹鋼釜另一端通過安裝有頂針閥、第一質量流量計的管路連接到第一噴嘴；所述第二耐壓混氣罐一端連接有均安裝第二質量流量計的第三進氣管，所述第二耐壓混氣罐另一端連接到第二噴嘴，所述第一噴嘴、第二噴嘴密封地插入所述爐體一端的端蓋從而嵌入爐體內；

一真空泵位于爐體另一側，連接所述真空泵一端的管路密封地插入爐體另一端的端蓋內，一手動擋板閥、真空計安裝于端蓋和真空泵之間的管路上；

包括以下步驟：

步驟一、關閉頂針閥和第一、第二質量流量計后，打開手動擋板閥和真空泵，抽除爐體內氣體；

步驟二、當爐體內真空度小于10^-3Pa時，啟動13.36MHz射頻電源和匹配器；

步驟三、開啟第二質量流量計后，將用于排凈爐體內殘存氣體的排氣氮氣或者惰性氣體從第三進氣管依次經過第二耐壓混氣罐、第二噴嘴送入爐體內；

步驟四、將八甲基環四硅氧烷、環己烷混合均勻并注入所述耐壓不銹鋼釜內，將鼓泡氣體分別從第一進氣管、第二進氣管注入并依次經過第一耐壓混氣罐、耐壓不銹鋼釜、第一噴嘴送入爐體內，從而將八甲基環四硅氧烷、環己烷帶入爐體內，八甲基環四硅氧烷、環己烷、鼓泡氣體在等離子條件下在基底表面沉積一薄膜層；

步驟五、沉積結束后，關閉13.36MHz射頻電源、匹配器、頂針閥和第一、第二質量流量計后，關閉手動擋板閥，并對爐體進行放氣，待爐體內壓力恢復至大氣壓時，打開真空泵一側端蓋，將已沉積的薄膜層轉移至爐體的加熱溫區內，關閉端蓋，打開手動擋板閥進行抽真空處理，當爐體內真空度小于10^-3Pa時，將已沉積的薄膜層轉移至爐體的加熱溫區內，加熱至300℃~800℃保溫進行退火處理后，退火的條件為真空無氣體保護，從而獲得所述低介電常數薄膜層。

上述技術方案中進一步改進的方案如下：

1. 上述方案中，一尾氣凈化器安裝于端蓋和真空泵之間。

2. 上述方案中，所述步驟四中鼓泡氣體的流量為0.1sccm~1000sccm。

3. 上述方案中，所述步驟四中鼓泡氣體為鼓泡氮氣或者惰性氣體，此惰性氣體為氬氣、氦氣和氖氣中的一種。

4. 上述方案中，所述步驟五中13.36MHz射頻電源、匹配器的功率為25W~300W，沉積時間為30秒~1小時。

5. 上述方案中，所述步驟三中排氣氮氣或者惰性氣體的流量為2~5sccm，通氣時間為10分鐘。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點和效果：