[發(fā)明專利]硅雜環(huán)狀化合物和使用其沉積含硅膜的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811269437.X
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109722648B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷新建;R·G·里德格韋;R·N·弗蒂斯
• 申請（專利權(quán)）人: 弗薩姆材料美國有限責(zé)任公司
• 主分類號: C23C16/30
• 分類號: C23C16/30;C07F7/18
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 吳亦華;徐志明

用于通過化學(xué)氣相沉積制備多孔低k介電膜的方法和組合物，該方法包括以下步驟：在反應(yīng)室內(nèi)提供襯底；向所述反應(yīng)室中引入包含至少一種結(jié)構(gòu)形成前體的氣體試劑，所述結(jié)構(gòu)形成前體包含硅雜環(huán)狀化合物，且有或沒有致孔劑；向所述反應(yīng)室中的所述氣體試劑施加能量以引發(fā)所述氣體試劑的反應(yīng)而在所述襯底上沉積預(yù)備膜，其中所述預(yù)備膜包含所述致孔劑，并且所述預(yù)備膜被沉積；和從所述預(yù)備膜中除去至少一部分其中所包含的所述致孔劑，并為所述膜提供孔隙和3.0或更小的介電常數(shù)。在某些實施方式中，結(jié)構(gòu)形成前體還包含硬化添加劑。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2017年10月27日提交的美國申請序列No.62/578,072的利益，該申請在此通過引用全文并入。

技術(shù)領(lǐng)域

本文描述了使用硅雜環(huán)狀化合物作為結(jié)構(gòu)形成前體形成介電膜的組合物和方法。更具體地，本文描述了用于形成多孔低介電常數(shù)(“低k”膜或介電常數(shù)為約3.0或更小的膜)膜的組合物和方法，其中用于沉積膜的方法是化學(xué)氣相沉積(CVD))方法。通過本文所述的組合物和方法制備的介電膜可以用作例如電子器件中的絕緣層。

背景技術(shù)

電子行業(yè)利用介電材料作為集成電路(IC)和相關(guān)電子器件的電路和組件之間的絕緣層。線尺寸正在減小以提高微電子器件(例如，計算機(jī)芯片)的速度和存儲器存儲能力。隨著線尺寸減小，對層間電介質(zhì)(ILD)的絕緣要求變得嚴(yán)格得多。縮小間距需要較低的介電常數(shù)以使RC時間常數(shù)最小化，其中R是導(dǎo)電線的電阻，C是絕緣介電中間層的電容。電容(C)與間距成反比，并與層間電介質(zhì)(ILD)的介電常數(shù)(k)成正比。由SiH₄或TEOS(Si(OCH₂CH₃)₄，原硅酸四乙酯)和O₂制備的常規(guī)二氧化硅(SiO₂)CVD介電膜具有大于4.0的介電常數(shù)k。存在著其中行業(yè)已經(jīng)嘗試產(chǎn)生具有較低介電常數(shù)的二氧化硅基CVD膜的幾種方式，最成功的是用有機(jī)基團(tuán)摻雜絕緣氧化硅膜，從而提供約2.7至約3.5的介電常數(shù)。這種有機(jī)二氧化硅玻璃通常從有機(jī)硅前體(例如甲基硅烷或硅氧烷)和氧化劑(例如O₂或N₂O)沉積為致密膜(密度～1.5g/cm³)。有機(jī)硅玻璃在本文中將稱為OSG。由于隨著器件密度更高和尺寸更小，介電常數(shù)或“k”值降至2.7以下，行業(yè)已經(jīng)用盡大多數(shù)適用于致密膜的低k組合物，并且已經(jīng)轉(zhuǎn)向各種多孔材料以改善絕緣性能。

通過CVD方法產(chǎn)生多孔ILD的領(lǐng)域中的專利、公布申請和出版物包括：EP1119035A2和美國專利No.6,171,945，其描述了在氧化劑如N₂O和任選地過氧化物存在的情況下從具有不穩(wěn)定基團(tuán)的有機(jī)硅前體沉積OSG膜，隨后用熱退火除去不穩(wěn)定基團(tuán)以提供多孔OSG的方法；美國專利No.6,054,206和6,238,751，其教導(dǎo)了通過氧化退火從沉積的OSG中除去基本上所有的有機(jī)基團(tuán)以獲得多孔的無機(jī)SiO₂；EP1037275，其描述了氫化碳化硅膜的沉積，該膜通過采用氧化性等離子體的后續(xù)處理而轉(zhuǎn)化成多孔無機(jī)SiO₂；和美國專利No.6,312,793B1，WO00/24050和文獻(xiàn)文章Grill,A.Patel,V.Appl.Phys.Lett.(2001)，79(6)，第803-805頁，其均教導(dǎo)從有機(jī)硅前體和有機(jī)化合物共沉積膜，然后進(jìn)行熱退火以提供多相OSG/有機(jī)膜，其中一部分的聚合有機(jī)組分被保留。在后面的參考文獻(xiàn)中，膜最后的最終組成表明殘余致孔劑和高烴膜含量為大約80至90原子％。此外，最終膜保留SiO₂樣網(wǎng)絡(luò)，其中用一部分氧原子取代有機(jī)基團(tuán)。