[發明專利]形成低K材料層的方法、包括該層的結構及其形成系統

在審

• 申請號: 202211668954.0
• 申請日: 2022-12-23
• 公開（公告）號: CN116356294A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 金子知惠;柳澤一平;黃祐敏
• 申請（專利權）人: ASMIP私人控股有限公司
• 主分類號: C23C16/50
• 分類號: C23C16/50;C23C16/455
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 焦玉恒

公開了用于在襯底表面上形成低k材料層的方法和系統以及使用該方法或系統形成的結構和器件。示例性方法包括在反應器系統的反應室內提供襯底，向反應室提供一種或多種前體，以及提供高頻、高等離子體功率以聚合一種或多種前體，從而形成具有所需性質的致密低k材料。

技術領域

本公開總體涉及形成適用于制造電子器件的層和結構的方法。更具體地，本公開的示例涉及形成低介電常數材料層的方法、包括這種層的結構和器件以及用于執行該方法和/或形成該結構和/或器件的系統。

背景技術

在器件(例如半導體器件)的制造過程中，通常希望在襯底表面上沉積低介電常數(低k)材料，例如填充特征(例如溝槽或間隙)。舉例來說，低k材料可用作圖案化金屬特征上的金屬間介電層、后段制程過程中的間隙填充、絕緣層或用于其他應用。

最近，已經開發了沉積包括碳和硅的低k介電材料的技術。雖然這種材料表現出一些期望的性質，但在隨后的處理過程中，例如等離子體蝕刻過程中，材料容易損失碳。碳損失會導致材料的介電常數發生不希望的變化。試圖生產具有所需性質(例如降低的介電常數偏移)的低k材料通常會導致較低的處理產量。

因此，普遍需要以相對高的產量形成具有所需性能的低k材料的方法。本部分中闡述的任何討論，包括對問題和解決方案的討論，已被包括在本公開中，僅僅是為了提供本公開的背景，并且不應被認為是承認任何或所有的討論在做出本發明時是已知的，或者以其他方式構成現有技術。

發明內容

本公開的各種實施例涉及在襯底表面上形成低k材料層的方法、包括低k材料層的結構以及用于執行該方法和/或形成該結構的系統。雖然下面更詳細地討論了本公開的各種實施例解決現有方法和結構的缺點的方式，但一般而言，本公開的示例性實施例在沉積期間使用相對高的頻率和/或高功率來形成對碳損失和介電常數偏移不太敏感的低k材料層，同時實現相對高的產量。

根據本公開的各種實施例，提供了在襯底表面上形成低k材料層的方法。示例性方法包括以下步驟：在反應器系統的反應室內提供襯底，向反應室提供一種或多種前體，以及提供第一等離子體功率以在反應室內聚合一種或多種前體以形成低k材料。第一等離子體功率的頻率可以在約27MHz和約100MHz之間，或者在約27MHz和約60MHz之間。根據進一步示例，功率大于2kW或者在約2kW和約5kW之間。示例性方法可以進一步包括提供第二等離子體功率以操縱低k材料的機械特性。第二等離子體功率的頻率可以在約400kHz和約500kHz之間。第二等離子體功率可以在約10W和約300W之間。在向反應室提供一種或多種前體的步驟期間，反應室內的溫度(例如襯底溫度)可以在約200℃和約450℃之間或者在約300℃和約400℃之間。在向反應室提供一種或多種前體的步驟期間，反應室內的壓力可以在1托和約20托之間，或者在約2托和約10托之間。一種或多種前體可以包括包含Si-C-Si和Si-O-Si鍵中的一種或多種的化合物。電容耦合電源可用于提供第一等離子體功率和/或第二等離子體功率。示例性方法還可以包括向反應室提供惰性氣體的步驟，其中提供惰性氣體的步驟與向反應室提供一種或多種前體和/或提供第一或第二等離子體功率的步驟在時間上重疊。

根據本公開的又一示例性實施例，至少部分地根據本文描述的方法形成一種結構。該結構可以包括低k材料層。當低k材料層暴露于氧等離子體時，介電材料層的介電常數可以小于3和/或低k材料層可以表現出相對小的偏移。

根據本公開的進一步示例，可以使用如本文所述的方法形成一種器件和/或該器件包括如本文所述的結構。

根據本公開的又一示例性實施例，提供了一種用于執行如本文所述的方法和/或形成如本文所述的結構的系統。

通過參考附圖對某些實施例的以下詳細描述，這些和其他實施例對于本領域技術人員來說將變得顯而易見；本發明不限于所公開的任何特定實施例。

附圖說明

當結合以下說明性附圖考慮時，通過參考詳細描述和權利要求，可以獲得對本公開的示例性實施例的更完整的理解。