CN113166937A - 1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环烷烃和由其制备的致密有机硅膜 - Google Patents

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Abstract

一种制备具有改善的机械性能的致密有机硅膜的方法，该方法包括以下步骤：在反应室内提供衬底；将包含1‑甲基‑1‑异丙氧基‑硅杂环戊烷或1‑甲基‑1‑异丙氧基‑硅杂环丁烷的气体组合物引入反应室中；和向反应室中包含1‑甲基‑1‑异丙氧基‑硅杂环戊烷或1‑甲基‑1‑异丙氧基‑硅杂环丁烷的气体组合物施加能量，以诱导包含1‑甲基‑1‑异丙氧基‑硅杂环戊烷或1‑甲基‑1‑异丙氧基‑硅杂环丁烷的气体组合物的反应而在衬底上沉积有机硅膜，其中该有机硅膜具有2.70至3.20的介电常数、11至25GPa的弹性模量和通过XPS测量的12‑31的at.％碳。

Description

1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环烷烃和由其制备的致密有机硅膜
相关申请的交叉引用
本专利申请是2018年11月27日提交的美国临时专利申请序列号62/771,933和2019年7月26日提交的临时专利申请序列号62/878,850的非临时申请，其全部内容通过引用并入本申请。
背景技术
本文描述了一种使用1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环烷烃作为膜的前体形成致密有机硅介电膜的组合物和方法，所述1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环烷烃选自1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷。更具体地，本文描述了一种用于形成介电常数k≥2.7的致密膜的组合物和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法，其中与由常规前体制成的膜相比，该膜具有高弹性模量和优异的对等离子体诱导损伤的抗性。
电子工业利用介电材料作为集成电路(IC)和相关电子器件的电路和组件之间的绝缘层。为了提高微电子器件(例如计算机芯片)的速度和记忆存储能力，线尺寸正被缩小。随着线尺寸的减小，对层间介电质(ILD)的绝缘要求变得严格得多。缩小间距需要较低的介电常数以最小化RC时间常数，其中R是导线的电阻和C是绝缘介电中间层的电容。电容(C)与间距成反比例，且与层间介电质(ILD)的介电常数(k)成比例。从SiH4或TEOS(Si(OCH2CH3)4，正硅酸四乙酯)和O2制备的常规二氧化硅(SiO2)CVD介电膜具有大于4.0的介电常数k。工业上尝试了几种方法以生产具有较低介电常数的二氧化硅基CVD膜，最成功的是用有机基团掺杂绝缘氧化硅膜，从而提供约2.7至约3.5范围的介电常数。这种有机硅玻璃通常由有机硅前体(如甲基硅烷或硅氧烷)和氧化剂(如O2或N2O)沉积为致密膜(密度约1.5g/cm3)。有机硅玻璃在本文中称为OSG。
低k膜中的等离子体或工艺诱导损坏(PID)是通过在等离子体暴露过程中，特别是在蚀刻和光致抗蚀剂剥离工艺过程中，从膜中去除碳而引起的。这将使等离子体损伤的区域从疏水性变为亲水性。亲水性SiO2样损伤层暴露于基于稀HF的湿化学等离子体后处理(有或无添加剂如表面活性剂)导致该层的快速溶解。在图案化低k晶片中，这导致剖面侵蚀(profile erosion)。低k膜中工艺诱导的损伤和所导致的剖面侵蚀是器件制造商在ULSI互连中集成低k材料时必须克服的重要问题。
具有增加的机械性能(更高的弹性模量、更高的硬度)的膜降低了图案化特征中的线边缘粗糙度，减少了图案塌陷，并在互连内提供了更大的内部机械应力，从而减少了由于电迁移导致的故障。因此，需要在给定介电常数下具有优异的PID抗性和最高可能的机械性能的低k膜。
发明内容
本文所述的方法和组合物满足了上述一项或多项需求。1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷前体可用于沉积k值在约2.70至约3.20之间的致密低k膜，这样的膜表现出出人意料高的弹性模量/硬度和出人意料高的对等离子体诱导损伤的抗性。
在一个方面，本公开提供了一种用于制备具有改善的机械性能的致密有机硅膜的方法，该方法包括以下步骤：在反应室内提供衬底；将包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷的气体组合物引入反应室中；以及向反应室中的气体组合物施加能量以诱导气体组合物的反应，且由此在衬底上沉积有机硅膜，其中该有机硅膜具有2.70至3.20的介电常数和11至25GPa的弹性模量。
在另一方面，本公开提供了一种用于制备具有改善的机械性能的致密有机硅膜的方法，该方法包括以下步骤：在反应室内提供衬底；将包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的气体组合物引入反应室中；以及向反应室中的气体组合物施加能量以诱导气体组合物的反应，且由此在衬底上沉积有机硅膜，其中该有机硅膜具有2.70至3.2的介电常数、11至25GPa的弹性模量和根据XPS测量的12-31的at.％碳。
附图说明
图1是总结试验设计(DOE)策略以研究使用1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷(MIPSCP)作为前体沉积的致密低k膜的范围的表；
图2是总结试验设计(DOE)策略以研究使用1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷(MESCP)作为比较前体沉积的致密低k膜的范围的表；
图3是比较用MIPSCP和MESCP作为前体沉积的致密低k有机硅烷膜的物理和机械性能的表，其中两种膜均显示出约2.90的介电常数k；
图4是比较用MIPSCP和MESCP作为前体沉积的致密低k有机硅烷膜的物理和机械性能的表，其中两种膜均表现出约3.00的介电常数k；和
图5是显示MIPSCP和MESCP膜的等离子体诱导损伤抗性的图，如通过在室温下稀HF(300:1)中300秒的厚度损失测量的。
具体实施方式
本文描述了一种用于制备具有改善的机械性能的致密有机硅膜的化学气相沉积方法，该方法包括以下步骤：在反应室内提供衬底；将包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的气体组合物引入反应室中；以及向反应室中包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的气体组合物施加能量以诱导包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的气体组合物的反应，且由此在衬底上沉积有机硅膜，其中该有机硅膜具有2.70至3.20的介电常数、11至25GPa的弹性模量和通过XPS测量的12-31的at.％碳，优选2.80-3.00的介电常数、11-18GPa的弹性模量和根据XPS测量的12-31的at.％碳。
本文还描述了一种用于制备具有改善的机械性能的致密有机硅膜的方法，该方法包括以下步骤：在反应室内提供衬底；将包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的气体组合物引入反应室中；以及向反应室中包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的气体组合物施加能量以诱导包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的气体组合物的反应，从而在衬底上沉积有机硅膜，其中有机硅膜的介电常数为2.70至3.20和弹性模量为11至25GPa。
1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷提供了独特的性质，使得与现有技术的结构形成前体如二乙氧基甲基硅烷
Figure BDA0003085941920000041
和1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷(MESCAP)相比，有可能对于致密有机硅膜实现相对低的介电常数，并且令人惊讶地表现出优异的机械性能。
低k介电膜是有机硅玻璃(“OSG”)膜或材料。有机硅酸盐被用于电子工业中，例如作为低k材料。材料性质取决于膜的化学组成和结构。由于有机硅前体的类型对膜结构和组成具有很强的影响，因此使用提供所需膜性能的前体以确保为达到所需介电常数而增加所需量的多孔性不会产生机械上不合理的膜是有益的。本文所述的方法和组合物提供了产生低k介电膜的方式，该低k介电膜具有电学和机械性能以及其他有益膜性能(如高碳含量)的理想平衡，以提供改善的集成等离子体抗性(integration plasma resistance)。
在本文所述方法和组合物的某些实施方案中，通过使用反应室的化学气相沉积(CVD)工艺在至少一部分衬底上沉积含硅介电材料层。因此，该方法包括在反应室内提供衬底的步骤。合适的衬底包括但不限于半导体材料，如砷化镓(“GaAs”)、硅以及包含硅的组合物，例如晶体硅、多晶硅、非晶硅、外延硅、二氧化硅("SiO2")、硅玻璃、氮化硅、熔融硅、玻璃、石英、硼硅酸盐玻璃及其组合。其他合适的材料包括铬、钼及半导体、集成电路、平板显示器和柔性显示器应用中常用的其他金属。衬底可具有另外的层，例如硅、SiO2、有机硅酸盐玻璃(OSG)、氟化硅酸盐玻璃(FSG)、碳氮化硼、碳化硅、氢化碳化硅、氮化硅、氢化氮化硅、碳氮化硅、氢化碳氮化硅、硼氮化物、有机-无机复合材料、光致抗蚀剂、有机聚合物、多孔有机和无机材料和复合材料、金属氧化物如氧化铝和氧化锗。更进一步的层还可以是锗硅酸盐、铝硅酸盐、铜和铝，以及扩散阻挡材料，例如但不限于TiN、Ti(C)N、TaN、Ta(C)N、Ta、W或WN。
反应室通常为例如热CVD或等离子体增强CVD反应器或批式炉型反应器。在一个实施方案中，可以使用液体输送系统。在液体输送方式中，本文所述的前体可以纯净液体形式输送，或者可选地，可以用于包含该前体的溶剂制剂或组合物中。因此，在某些实施方案中，前体制剂可包括具有如在给定的最终用途应用中可能期望的和有利的合适特征的溶剂组分，以在衬底上形成膜。
本文公开的方法包括将包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的气体组合物引入反应室中的步骤。在一些实施方案中，组合物可包括另外的反应物，例如含氧物质，如O2、O3和N2O、气体或液体有机物质、CO2或CO。在一个特定实施方案中，引入反应室中的反应混合物包含至少一种选自O2、N2O、NO、NO2、CO2、水、H2O2、臭氧及其组合的氧化剂。在替代的实施方案中，反应混合物不包含氧化剂。
本文所述的用于沉积介电膜的组合物包含约50至约100重量％的1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷。
在实施方案中，包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的气体组合物基本上不含或不含添加剂，如硬化添加剂。
在实施方案中，包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的气体组合物基本上不含或不含卤化物，例如氯化物。
除1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷外，可以在沉积反应之前、期间和/或之后将另外的材料引入反应室中。该类材料包括例如惰性气体(例如He、Ar、N2、Kr、Xe等)，其可用作挥发性较低的前体的载气和/或其可促进原样沉积的材料的固化并提供更稳定的最终膜。
所使用的任何试剂，包括1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷，可单独地从不同来源或作为混合物载入反应器中。试剂可通过多种方式输送至反应器系统，优选使用配备有适当阀门和配件的可加压不锈钢容器，以允许液体输送至反应室。优选地，前体作为气体被输送到反应室中，即液体在被输送到反应室中之前必须被气化。
本文公开的方法包括向反应室中包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的气体组合物施加能量以诱导包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的气体组合物的反应而在衬底上沉积有机硅膜的步骤，其中有机硅膜的介电常数在一些实施方案中为2.70至3.20，在其他实施方案中为2.70至3.00，和在更优选的实施方案中为2.80至3.00，弹性模量为11至25GPa，优选11至18GPa，及具有根据XPS测量的，12-31的at.％碳。在一个实施方案中，有机硅膜具有约3.2的介电常数、约25GPa的弹性模量和根据XPS测量的，约14的at.％碳。向气体试剂施加能量以诱导1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和/或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷及其他反应物(如果存在)反应并在衬底上形成膜。这种能量可以通过例如等离子体、脉冲等离子体、螺旋波等离子体、高密度等离子体、电容耦合等离子体、电感耦合等离子体、远程等离子体、热丝和热(即非丝)方法提供。二次射频频率源可用于改变衬底表面处的等离子体特性。优选地，该膜通过等离子体增强化学气相沉积(“PECVD”)形成。
每种气体试剂的流速优选为每单一300mm晶片10-5000sccm，更优选30-1000sccm的范围。选择个体速率是为了在膜中提供所需量的结构形成剂。所需的实际流速可能取决于晶片尺寸和室配置，并且绝不限于300mm晶片或单晶片室。
在某些实施方案中，膜以约41至80纳米(nm)/分钟的沉积速率沉积。在其他实施方案中，膜以约30至200纳米(nm)/分钟的沉积速率沉积。
沉积过程中反应室中的压力通常在约0.01至约600托或约1至15托的范围内。
尽管厚度可以根据需要变化，但膜优选沉积至0.05至500微米的厚度。沉积在非图案化表面上的毯覆式膜具有优异的均一性，在合理的边缘排除的情况下(其中，例如，衬底最外5mm的边缘不包括在均一性的统计学计算中)，整个衬底的厚度变化小于1个标准偏差的3％。
除本发明的OSG产品外，本发明包括制造该产品的方法、使用该产品的方法以及用于制备该产品的化合物和组合物。例如，美国专利6,583,049号公开了一种在半导体器件上形成集成电路的方法，该专利通过引用结合于此。
通过所公开的方法产生的致密有机硅膜表现出优异的对等离子体诱导损伤的抗性，特别是在蚀刻和光致抗蚀剂剥离过程中，如以下实施例中更详细说明的。
相对于具有相同介电常数但由非1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的前体制成的致密有机硅膜，通过所公开的方法产生的致密有机硅膜对于给定介电常数表现出优异的机械性能。所得有机硅膜(原样沉积的)在一些实施方案中介电常数通常为2.70-3.20，在其他实施方案中为2.80-3.10，且在再其他实施方案中为2.70-3.00，弹性模量为11-25GPa，且具有根据XPS测量的，12-31的at.％碳。在其他实施方案中，所得有机硅膜的介电常数为2.70-3.20，在其他实施方案中为2.80-3.10，且在再其他实施方案中为2.80-3.00，弹性模量为11-25GPa，且具有根据XPS测量的，12-31的at.％碳。在一个实施方案中，所得有机硅膜具有3.20的介电常数、约25GPa的弹性模量和根据XPS测量的，约14的at.％碳。
一旦沉积，所得的致密有机硅膜也可进行后处理过程。因此，本文使用的术语“后处理”表示用能量(例如，热、等离子体、光子、电子、微波等)或化学品处理膜，以进一步增强材料性能。
进行后处理的条件可能有很大变化。例如，后处理可以在高压下或真空环境下进行。
UV退火是在以下条件下进行的优选方法。
环境可以是惰性的(例如，氮气、CO2、稀有气体(He、Ar、Ne、Kr、Xe)等)、氧化性的(例如，氧气、空气、稀氧环境、富氧环境、臭氧、一氧化二氮等)或还原性的(稀或浓氢气、碳氢化合物(饱和、不饱和、线性或支链、芳族化合物)等)。压力优选为约1托至约1000托。然而，对于热退火以及任何其他后处理方式，真空环境是优选的。温度优选为200-500℃，且温度上升速率为0.1-100摄氏度/分钟。总UV退火时间优选为0.01分钟至12小时。
将参考以下实施例更详细地说明本发明，但是应当理解本发明并不认为限于此。
实施例
所有实验在300mm AMAT Producer SE上进行，其同时在两个晶片上沉积膜。因此，图2至图6中的前体和气体流速对应于同时在两个晶片上沉积膜所需的流速。图1至图4中每晶片的RF功率是适当的，因为每个晶片处理站有其自己独立的RF功率供应。
对比实施例1：使用实验设计(DOE)策略来研究可以使用1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷(MESCAP)作为前体沉积的低k膜的范围。固定的工艺参数包括：温度400℃；He载气流1500sccm；压力7.5托；电极间距380密耳。自变量为RF功率(13.56MHz)、O2流速(sccm)和MESCAP(mg/min)。自变量的范围包括：RF功率215-415W；O2流25-125sccm；MESCAP流2.0-3.3g/min。建模的因变量包括沉积速率(nm/min)、RI(632nm)、原样沉积的不均匀性(％)、介电常数、机械性能(弹性模量和硬度，GPa)、通过XPS测定的碳含量(原子％)以及通过红外光谱测定的SiOx网络内各种物质的密度。后者包括总末端硅甲基(terminal siliconmethyl)密度(Si(CH3)x/SiOx*1E2)、可归因于Si(CH3)1的硅甲基密度(Si(CH3)1/SiOx*1E3)、可归因于Si(CH3)CH2Si的硅甲基密度(Si(CH3)CH2Si/SiOx*1E3)、二甲硅烷基亚甲基桥密度(SiCH2Si/SiOx*1E4)以及构成总末端硅甲基密度的Si(CH3)CH2Si的百分比。图2给出了对于基于MESCAP的膜的DOE结果的总结。
实施例2：实验设计(DOE)策略用于研究可使用1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷(MIPSCP)作为前体沉积的低k膜的范围。固定的工艺参数包括：温度400℃；He载气流1500sccm；压力7.5托；电极间距380密耳。自变量为RF功率(13.56MHz)、O2流速(sccm)和MIPSCP(mg/min)。自变量的范围包括：RF功率215-415W；O2流25-125sccm；MIPSCP流2.0-3.3g/min。建模的因变量包括沉积速率(nm/min)、RI(632nm)、原样沉积的不均匀性(％)、介电常数、机械性能(弹性模量和硬度，GPa)、通过XPS测定的碳含量(原子％)以及通过红外光谱测定的SiOx网络内各种物质的密度。后者包括总末端硅甲基密度(Si(CH3)x/SiOx*1E2)、可归因于Si(CH3)1的硅甲基密度(Si(CH3)1/SiOx*1E3)、可归因于Si(CH3)CH2Si的硅甲基密度(Si(CH3)CH2Si/SiOx*1E3)、二甲硅烷基亚甲基桥密度(SiCH2Si/SiOx*1E4)以及构成总末端硅甲基密度的Si(CH3)CH2Si的百分比。图1中给出了基于MIPSCP的膜的DOE结果的总结。
对具有相同介电常数值的膜的因变量的仔细检查表明，基于MIPSCP的膜具有比等同的基于MESCP的膜更高的弹性模量。例如，图3显示了两个k＝2.9膜的比较。基于MIPSCP的膜的弹性模量比基于MESCP的膜高3GPa。图5显示了k＝3.00的基于MIPSCP的低k膜和k＝3.0的基于MESCP的低k膜的比较。如对于k＝2.90膜比较所观察到的，k＝3.00的基于MIPSCP的膜表现出比基于MESCP的膜更高的弹性模量。因此，对于具有类似介电常数的低k膜，基于MIPSCP的膜相对于基于MESCP的膜表现出出乎意料高的弹性模量，特别是因为两种分子之间的唯一区别是烷氧基(MIPSCP的异丙氧基vs MESCP的乙氧基)。对于k＝2.90和k＝3.00膜比较两者，基于MIPSCP的膜表现出较高的折射率(RI)、较高的XPS碳含量和较低的总末端硅甲基密度。基于MIPSCP的膜和基于MESCP的膜均具有相对高的构成总末端硅甲基密度的Si(CH3)CH2Si的百分比。
重要的是，数据显示对于致密的低k膜，例如图1和图2中总结的那些，当使用MIPSCP作为膜的前体时，k的非常小的变化可能导致大的弹性模量变化。例如，考虑图3和图4中的两个MIPSCP膜。k＝2.92膜的弹性模量为14GPa，而k＝3.05膜的弹性模量为17GPa。因此，介电常数增加0.13导致弹性模量3GPa的提高。
对比实施例3：现有技术的前体如二乙氧基甲基硅烷
Figure BDA0003085941920000102
在低或无O2流的条件下提供了相对于碳含量和类型的有限的膜性能调节能力。这在以下测试条件下得到验证：功率400瓦；压力10托；温度345℃；电极间距：380密耳；He载气流：750sccm；
Figure BDA0003085941920000103
流850mg/min。氧气从0-50sccm变化。结果如下表1中所示：
表1：O2流对基于
Figure BDA0003085941920000104
的膜的性能的影响
Figure BDA0003085941920000101
表1中的数据显示在相对低的O2流下，基于
Figure BDA0003085941920000105
的低k膜中碳的类型和量的窄调节性。随着O2流在0-50之间变化，膜内的末端甲基密度变化小于5％。在0至50sccm的O2流下总碳含量变化5％。通过FTIR积分峰比率测定的桥连亚甲基密度较低，且从6到3×1E4之间变化。
实施例4：根据沉积过程中使用的氧气的流速，发现MIPSCP具有明显更精确的调节能力。在相对较低的O2流速(32、16和0sccm)下评估O2流的变化以确定对介电常数、机械性能、沉积在膜中的碳的量和类型的影响。工艺条件包括：功率275瓦；压力7.5托；温度390℃；电极间距：380密耳；He载体流：750sccm；MIPSCP流850mg/min。氧气从32到0sccm变化。结果如下表2中所示：
表2：O2流对基于MIPSCP的膜的性能的影响
Figure BDA0003085941920000111
表2中的数据证明基于MIPSCP的低k膜对O2流的相对较小变化的敏感性。RI、膜中掺入的碳的碳含量和类型随着O2流而显著变化。在零O2流下，膜中的RI和桥连亚甲基密度(如通过FITR谱中Si-CH2-Si积分吸光度相对于SiOx吸光度所指明的)显著提高，膜的机械强度也显著提高。随着O2流从0-32sccm变化，膜内的末端甲基密度变化85％。随着O2流从0-32sccm变化，总碳含量变化80％。通过FTIR积分峰比率测定的桥连亚甲基密度较高，且在9-27×1E4之间变化。亚甲基密度的提高导致与加入到膜网络中的碳量成比例的介电常数提高，该提高明显高于从基于
Figure BDA0003085941920000112
的膜获得的介电常数提高。这一意料不到的发现允许精确调节膜的碳含量和类型，从而允许优化膜性能。
实施例5：对等离子体诱导损伤的抗性是低k膜的重要指标。图5显示了选择的基于MIPSCP和MESCP的膜的厚度损失，其中厚度损失计算为低k膜的等离子体损伤试样在室温下暴露于稀HF(300:1)300秒之前和之后的厚度差。通过将低k膜暴露于电容耦合的基于NH3的等离子体15秒，低k膜发生等离子体损伤。这种离子体损伤步骤模拟集成灰化步骤，其中使用基于NH3的灰化等离子体从低k晶片去除光致抗蚀剂。使用该方法，低k膜对等离子体诱导损伤的相对抗性随着其测量的厚度损失测定而获得。作为参考，还显示了PECVD氧化物的等离子体诱导损伤的相对深度(即厚度损失，300秒DHF)。
图5中的数据显示，与基于MESCP的膜相比，基于MIPSCP的膜表现出较小的等离子体诱导损伤深度(DoPID)。事实上，基于MIPSCP的膜的DoPID与PECVD氧化物的DoPID相同。值得注意的是k＝2.92的基于MIPSCP的膜，其与测试的k＝3.00基于MESCP的膜相比显示出较低的DoPID。这是出乎意料的，因为通常介电常数越低，DoPID越大。重要的是，对于具有相同介电常数的膜，基于MIPSCP的膜相对于基于MESCP的膜表现出出人意料低的DoPID。
尽管上文参考某些特定实施方案和实施例进行了说明和描述，但是本发明并不意图限于所示的细节。相反，在不脱离本发明精神的情况下，可以在权利要求的等同物的范围和界限内对细节进行各种修改。例如，公认的是本文所述的致密的MIPSCP膜的优点也适用于多孔的基于MIPSCP的膜。例如，明确预想的是，本文中广泛列举的所有范围包括在落入较宽范围内的所有较窄范围的范围内。

Claims (23)

1.一种用于制备具有改善的机械性能的致密有机硅膜的方法，该方法包括以下步骤：
在反应室内提供衬底；
将包含选自1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的一种或多种的气体组合物引入所述反应室中；和
向所述反应室中的所述气体组合物施加能量以诱导所述气体组合物的反应，且由此在所述衬底上沉积有机硅膜，其中所述有机硅膜具有2.80至3.00的介电常数和11至18GPa的弹性模量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体组合物不含硬化添加剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其为化学气相沉积方法。
4.根据权利要求1所述的方法，其为等离子体增强化学气相沉积方法。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体组合物包含至少一种选自O2、N2O、NO、NO2、CO2、水、H2O2、臭氧及其组合的氧化剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体组合物包含O2，并且在所述气体组合物的反应过程中以不大于32sccm的速率引入。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体组合物不包含氧化剂。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述施加步骤中的所述反应室包含至少一种选自He、Ar、N2、Kr、Xe、CO2和CO的气体。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机硅膜具有在632nm下1.44至1.49的折射率(RI)和通过XPS测量的25％至31％的at.％碳。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机硅膜以41nm/min至80nm/min的速率沉积。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述有机硅膜具有17至19的SiCH2Si/SiOx*1E4 IR比率。
12.一种用于制备具有改善的机械性能的致密有机硅膜的方法，该方法包括以下步骤：
在反应室内提供衬底；
将包含选自1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷和1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的一种或多种的气体组合物引入所述反应室中；和
向所述反应室中的所述气体组合物施加能量以诱导所述气体组合物的反应，并由此在所述衬底上沉积有机硅膜，其中所述有机硅膜具有2.80至3.10的介电常数、11至20GPa的弹性模量和根据XPS测量的12-31的at.％碳。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述气体组合物不含硬化添加剂。
14.根据权利要求11所述的方法，其为化学气相沉积方法。
15.根据权利要求11所述的方法，其为等离子体增强化学气相沉积方法。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述气体组合物包含至少一种选自O2、N2O、NO、NO2、CO2、水、H2O2、臭氧及其组合的氧化剂。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述气体组合物包含O2，并且在所述气体组合物的反应过程中以不大于32sccm的速率引入。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述气体组合物不包含氧化剂。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述施加步骤中的所述反应室包含至少一种选自He、Ar、N2、Kr、Xe、CO2和CO的气体。
20.根据权利要求11所述的方法，其中所述有机硅膜在632nm下具有1.443至1.488的折射率(RI)。
21.根据权利要求11所述的方法，其中所述有机硅膜以41nm/min至80nm/min的速率沉积。
22.根据权利要求18所述的方法，其中所述有机硅膜具有17至19的SiCH2Si/SiOx*1E4IR比率。
23.一种用于制备具有改善的机械性能的致密有机硅膜的方法，该方法包括以下步骤：
在反应室内提供衬底；
将包含1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环戊烷或1-甲基-1-异丙氧基-硅杂环丁烷的气体组合物引入所述反应室中；和
向所述反应室中的所述气体组合物施加能量以诱导所述气体组合物的反应，且由此在所述衬底上沉积有机硅膜，其中所述有机硅膜具有2.70至3.20的介电常数和11至25GPa的弹性模量。
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