超低k介質(zhì)層的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域，特別涉及一種超低K介質(zhì)層的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體器件尺寸和互連結(jié)構(gòu)尺寸不斷減小，從而導(dǎo)致金屬連線之間的間距在逐漸縮小，用于隔離金屬連線之間的介質(zhì)層也變得越來越薄，這樣會導(dǎo)致金屬連線之間可能會發(fā)生串擾?，F(xiàn)在，通過降低金屬連線層間的介質(zhì)層的介電常數(shù)，可有效地降低這種串擾，且低K的介質(zhì)層可有效地降低金屬連線層間的電阻電容延遲(RC delay)，因此，低K介電材料、超低K介電材料已越來越廣泛地應(yīng)用于互連工藝的介質(zhì)層，用于形成低K介質(zhì)或超低K介質(zhì)層，所述低K介電材料為介電常數(shù)小于4、大于等于2.2的材料，所述超低K介電材料為介電常數(shù)小于2.2的材料。
[0003]由于空氣是目前能獲得的最低K值的材料(K=1.0)，為了大幅的降低K值，在介質(zhì)層中形成空氣隙或孔洞以有效的降低介質(zhì)層的K值。因此，為了能使得介電常數(shù)低于
2.2，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的超低K介電材料為多孔材料。但是由于多孔材料的多孔性，利用多孔材料形成的介質(zhì)層的機械強度較低，在進行晶片處理時容易受到損傷；例如，在利用干法刻蝕工藝對超低K介質(zhì)層進行刻蝕、利用等離子體灰化工藝去除光刻膠或?qū)Τ蚄介質(zhì)層進行化學(xué)機械研磨時，所述等離子體會對暴露出的超低K介質(zhì)層造成損傷；而且，在除去光刻膠或等離子體刻蝕的過程中，多孔材料容易吸附水汽，且所述水汽可能與多孔材料發(fā)生反應(yīng)，使得原本具有低介電常數(shù)的超低K介質(zhì)層受到損傷，超低K介質(zhì)層的介電常數(shù)增大，影響了互連結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的問題是怎樣提高形成的超低K介質(zhì)層的機械強度。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種超低K介質(zhì)層的形成方法，包括:
[0006]提供基底；
[0007]提供第一前驅(qū)體，所述第一前驅(qū)體為乙氧基硅烷；
[0008]提供第二前驅(qū)體，所述第二前驅(qū)體為二硅氧烷；
[0009]將第一前驅(qū)體、第二前驅(qū)體、造孔劑和氧氣供入反應(yīng)腔室進行反應(yīng)，在基底上形成超低K介質(zhì)層；
[0010]對所述超低K介質(zhì)層進行UV處理工藝，去除超低K介質(zhì)層中的造孔劑，在超低K介質(zhì)層中形成孔洞。
[0011]可選的，所述二硅氧烷為六甲基二硅氧烷、四甲基二硅氧烷或四甲基二乙烯基二硅氧烷。
[0012]可選的，所述乙氧基硅烷為四乙氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、二乙氧基二甲基硅烷或甲基三乙氧基硅烷。
[0013]可選的，所述造孔劑為a-松油烯或二環(huán)庚二烯。
[0014]可選的，其特征在于，所述超低K介質(zhì)層包括位于基底上的初始層和位于初始層上的體層。
[0015]可選的，超低K介質(zhì)層的形成過程為:在所述基底上形成初始層；在初始層上形成體層。
[0016]可選的，形成所述初始層時，所述第一前驅(qū)體的流量為0.2?0.5克/分鐘，第二前驅(qū)體的流量為0.2?0.5克/分鐘，造孔劑的流量為0，氧氣的流量為500?lOOOsccm，反應(yīng)腔室中的射頻功率為400?800瓦，反應(yīng)腔室壓力為3?10托，反應(yīng)腔室溫度為200?350。。。
[0017]可選的，形成所述體層時，第一前驅(qū)體與第二前驅(qū)體的流量比為1:10?1:2。
[0018]可選的，形成所述體層時，所述第一前驅(qū)體的流量為0.5?3克/分鐘，第二前驅(qū)體的流量為0.5?3克/分鐘，造孔劑的流量為1.5?4克/分鐘，氧氣的流量為100?lOOOsccm，反應(yīng)腔室中的射頻功率為500?1500瓦，反應(yīng)腔室壓力為3?10托，反應(yīng)腔室溫度為200?350 °C。
[0019]可選的，形成超低K介質(zhì)層時，所述第一前驅(qū)體、第二前驅(qū)體、造孔劑和氧氣在射頻功率的作用下解離成等離子體。
[0020]可選的，所述等離子體包括S1-O-Si等離子體。
[0021]可選的，所述等離子體還包括OC2H5等離子體、CH3等離子體、H等離子體、O等離子體、C-H等離子體、S1-H等離子體、S1-CH3等離子體、S1-C等離子體、Si等離子體、S1-O等離子體。
[0022]可選的，所述UV處理工藝時UV光強度為20?300mW/cm2，溫度300?400°C，腔室壓力2?10托，He流量10000?20000sccm，Ar流量10000?20000sccm，處理時間為100 ?500S。
[0023]可選的，所述超低K介質(zhì)層中包括S1、C、O和H元素。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0025]本發(fā)明超低K介質(zhì)層的形成方法，所述第一前驅(qū)體采用乙氧基硅烷，第二前驅(qū)體采用二硅氧烷，由于二硅氧烷中一個氧與兩個硅連接形成S1-O-Si鍵，在形成超低K介質(zhì)層時，二硅氧烷被射頻功率解離的等離子體中會包括S1-O-Si等離子體，因而二硅氧烷的存在使得反應(yīng)的等離子中增加了 S1-O-Si等離子體，在進行反應(yīng)時，S1-O-Si等離子體容易與其他的等離子體(比如O等離子體、或S1-O等離子體等)結(jié)合形成機械強度更高的網(wǎng)狀交聯(lián)的-S1-O-S1-O-結(jié)構(gòu)，從而增加了形成的超低K介質(zhì)層中網(wǎng)狀交聯(lián)的-S1-O-S1-O-結(jié)構(gòu)的數(shù)量，提高了的形成的超低K介質(zhì)層的機械強度。
[0026]進一步，形成所述體層時，所述第一前驅(qū)體的流量為0.5?3克/分鐘，第二前驅(qū)體的流量為0.5?3克/分鐘，造孔劑的流量為1.5?4克/分鐘，氧氣的流量為100?lOOOsccm，第一前驅(qū)體與第二前驅(qū)體的流量比為1:10?1: 2，反應(yīng)腔室中的射頻功率為400?800瓦，反應(yīng)腔室壓力為3?10托，反應(yīng)腔室溫度為200?350°C，有利于提高了形成的超低K介質(zhì)層的機械強度和質(zhì)量。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明實施例超低K介質(zhì)層形成過程的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0028]如【背景技術(shù)】所言，現(xiàn)有形成的多孔超低K介電材料的機械強度較低。
[0029]研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)在形成超低K介電材料時，采用的前驅(qū)氣體為DEMS(DiEthoxyMethySilane，甲基二乙氧基娃燒)，DEMS解離后形成的等離子體中包括S1-O等離子體、OC2H5等離子體、CH 3等離子體、Si等離子體、O等離子體等，各等離子之間相互結(jié)合形成超低K介質(zhì)材料層，但是該方式形成的超低K介質(zhì)材料層的機械強度仍有待提尚O
[0030]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，示意圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明的保護范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0031]圖1為本發(fā)明實施例超低K介質(zhì)層形成過程的流程示意圖。
[0032]請參考圖1，進彳丁步驟S101，提供基底。
[0033]所述基底可以為半導(dǎo)體襯底，比如硅襯底、鍺襯底或硅鍺襯底等。所述半導(dǎo)體襯底上可以形成半導(dǎo)體器件，比如晶體管等，后續(xù)在半導(dǎo)體襯底上形成超低K介質(zhì)層。
[0034]在其他實施例中，所述基底可以包括半導(dǎo)體襯底和位于半導(dǎo)體襯底上的介質(zhì)層。所述半導(dǎo)體襯底上形成有半導(dǎo)體器件，比如晶體管等，所述介質(zhì)層覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和半導(dǎo)體器件，所述介質(zhì)層中形成有與半導(dǎo)體器件連接的金屬互連結(jié)構(gòu)，所述金屬互連結(jié)構(gòu)可以為金屬插塞、或者包括金屬插塞以及與金屬插塞連接的金屬連線。
[0035]接著，進行步驟S102，提供第一前驅(qū)體，所述第一前驅(qū)體為乙氧基硅烷；提供第二前驅(qū)體，所述第二前驅(qū)體為二硅氧烷。
[0036]所述第一前驅(qū)體和第二前驅(qū)體為后續(xù)形成超低K介質(zhì)層時通入腔室的前驅(qū)氣體。
[0037]本實施例中，所述前驅(qū)氣體除了第一前驅(qū)體外還包括第二前驅(qū)體，所述第二前驅(qū)體為二硅氧烷，二硅氧烷中一個氧與兩個硅連接形成S1-O-Si鍵，在后續(xù)形成超低K介質(zhì)層時，二硅氧烷被射頻功率解離的等離子體中會包括S1-O-Si等離子體，因而二硅氧烷的存在使得反應(yīng)的等離子中增加了 S1-O-Si等離子體，在進行反應(yīng)時，S1-O-Si等離子體容易與其他的等離子體(比如O等離子體、或S1-O等離子體等)結(jié)合形成機械強度更高的網(wǎng)狀交聯(lián)的-S1-O-S1-O-結(jié)構(gòu)，從而增加了形成的超低K介質(zhì)層中網(wǎng)狀交聯(lián)的-S1-O-S1-O-結(jié)構(gòu)的數(shù)量，提高了的形成的超低K介質(zhì)層的機械強度。
[0038]所述二硅氧烷可以為六甲基二硅氧烷((CH3)3S1-0-Si(CH3)3)、四甲基二硅氧烷((CH3)2HS1-O-SiH(CH3)2)或四甲基二乙烯基二硅氧烷((CH3)2C2H3S1-