FR2906402A1 - Forming a layer containing silicon and carbon on a substrate, comprises introducing a substrate in a reactor, introducing a carbon precursor, introducing a silicon precursor and reacting the precursors - Google Patents

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Abstract

Forming a layer containing silicon and carbon on a substrate, comprises introducing a substrate in a reactor, introducing a carbon precursor in the reactor, introducing a silicon precursor in the reactor and reacting the precursors at a temperature and pressure such as a layer of material containing silicon and carbon is deposited on the substrate. The carbon precursor comprises compounds containing at least two carbonaceous reactive groups and/or having an aromatic function. The layer obtained has an elemental composition having a carbon content higher than 40%.

Description

1 La présente invention concerne un procédé de formation de couchesThe present invention relates to a method of forming layers

contenant du silicium et du carbone sur un substrat. Elle se rapporte plus particulièrement à la formation de couches de matériau diélectrique dense de type SiC ou SiOC ayant une bonne stabilité thermique, pouvant être utilisées comme couches barrière et/ou comme couches isolantes dans les structures d'interconnexions métalliques des circuits intégrés.  containing silicon and carbon on a substrate. It relates more particularly to the formation of layers of dense dielectric material of the SiC or SiOC type having good thermal stability, which can be used as barrier layers and / or as insulating layers in the metal interconnection structures of the integrated circuits.

Les couches barrières (appelées en langue anglaise barrier layers ) utilisées aussi bien pour prévenir la diffusion des couches métalliques dans les couches isolantes (diffusion barrier layer en langue anglaise), pour stopper sélectivement la gravure(etch stop layer), pour améliorer l'adhésion des couches isolantes (capping layers of interlayer dielectric layers) doivent avoir des constantes diélectriques de plus en plus faibles pour ne pas affecter la constante diélectrique globale du matériau diélectrique isolant.  The barrier layers are used both to prevent the diffusion of metal layers in the insulating layers (barrier layer diffusion in English language), to selectively stop the etch stop layer, to improve the adhesion insulating layers (capping layers of interlayer dielectric layers) must have lower and lower dielectric constants so as not to affect the overall dielectric constant of the insulating dielectric material.

Les barrières de diffusion conventionnelles sont généralement constituées par des couches de nitrures de silicium, SiN, ou des nitrures métalliques (TaN, TiN). Malheureusement, ces couches possèdent une constante diélectrique élevée (d'environ 7, cf US7023092, colonne 2, ligne 35), ce qui augmente la constante diélectrique globale des couches isolantes. Les matériaux à base de carbure de silicium ont été identifiés lors de précédents brevets (US6974766), comme bons matériaux anti- réfléchissants et ayant une constante diélectrique faible. Ils peuvent être élaborés à partir de sources séparées de silicium, carbone et hydrogène (US5591566), par conversion en Si-C cristallin (US5360491) d'organosilanes (US6974766), ou bien par réactions de réticulation (US20060183341).  Conventional diffusion barriers generally consist of layers of silicon nitride, SiN, or metal nitrides (TaN, TiN). Unfortunately, these layers have a high dielectric constant (about 7, cf US7023092, column 2, line 35), which increases the overall dielectric constant of the insulating layers. Silicon carbide materials have been identified in previous patents (US6974766) as good anti-reflective materials and having a low dielectric constant. They can be prepared from separate sources of silicon, carbon and hydrogen (US5591566), by conversion to crystalline Si-C (US5360491) of organosilanes (US6974766), or by crosslinking reactions (US20060183341).

2906402 2 Les matériaux isolants ont historiquement été constitués d'oxyde de silicium, SiO2, de SiOF, de CFH, mais avec les contraintes de réduction des tailles des composants, la 5 constante diélectrique obtenue s'est avérée trop élevée, ou des problèmes d'ordre mécanique ont empêché l'intégration de ces couches dans les circuits intégrés. Plus récemment, des matériaux poreux ont été utilisés car 10 ils présentent l'avantage d'une constante diélectrique faible, due à l'absence de matière). Néanmoins ces couches peuvent présenter une fragilité mécanique, et nécessitent la présence de couches protectrices (capping layers en langue anglaise) ou de traitements spécifiques tels que 15 décrits dans US-A-57037823 pour prévenir la diffusion des couches voisines dans le matériau poreux (voir également US-A-7037835). L'invention se propose de résoudre le problème posé par la 20 sélection de molécules de précurseurs organiques (donc de précurseurs de carbone) qui, en combinaison avec les molécules source de silicium, permettent le dépôt d'un film de précurseur de silicium et de précurseur organique sur un substrat, ayant de préférence une très faible constante 25 diélectrique (k<3), tout en permettant une bonne tenue thermique du film (pas d'évolution du matériau après recuit à une température qui peut être à au moins égale à 500 C. Le précurseur de carbone est caractérisé en ce qu'il 30 comporte : au moins deux groupements réactifs carbonés libérant des radicaux sous plasma, ou sous l'action de la chaleur, et/ou au moins une fonction aromatique.The insulating materials have historically been made of silicon oxide, SiO2, SiOF, CFH, but with the constraints of reducing the sizes of the components, the dielectric constant obtained has proved to be too high, or problems of mechanical order have prevented the integration of these layers in the integrated circuits. More recently, porous materials have been used because they have the advantage of a low dielectric constant, due to the absence of material). Nevertheless, these layers may have a mechanical fragility, and require the presence of protective layers (capping layers in English) or specific treatments as described in US-A-57037823 to prevent the diffusion of neighboring layers in the porous material (see also US-A-7037835). The invention proposes to solve the problem posed by the selection of organic precursor molecules (hence of carbon precursors) which, in combination with the silicon source molecules, allow the deposition of a silicon precursor film and organic precursor on a substrate, preferably having a very low dielectric constant (k <3), while allowing a good thermal resistance of the film (no evolution of the material after annealing at a temperature which may be at least equal to 500 C. The carbon precursor is characterized in that it comprises: at least two carbon-reactive radical-releasing groups under plasma, or under the action of heat, and / or at least one aromatic function.

2906402 3 Par groupement réactif, on entend : double-liaisons, cycle contraint (squelette cyclopropane), groupement carbonyle tel que les fonctions aldéhyde, cétone et ester carboxylique. La molécule pourra préférentiellement être 5 une molécule possédant au moins 5 atomes de carbones, de façon à apporter dans le film une quantité de carbone par molécule importante. La molécule pourra préférentiellement avoir les fonctions réactives réparties au sein de la molécule, de façon à assurer une fragmentation la plus 10 complète possible dans la chambre de dépôt. Plus préférentiellement, on utilisera une molécule choisie parmi l'éthylchrysantemate, l'acétoacétate d'éthyl, le maléate de diethyle, le malonate de diethyle, l'acrylate d'ethyle, le methyl butenal, l'hexadienal et/ou le pentenone.By reactive group is meant: double bonds, constrained ring (cyclopropane skeleton), carbonyl group such as aldehyde, ketone and carboxylic ester functions. The molecule may preferentially be a molecule having at least 5 carbon atoms, so as to bring into the film a large amount of carbon per molecule. The molecule may preferentially have the reactive functions distributed within the molecule, so as to ensure the most complete fragmentation possible in the deposition chamber. More preferably, use will be made of a molecule chosen from ethylchrysantemate, ethyl acetoacetate, diethyl maleate, diethyl malonate, ethyl acrylate, methyl butenal, hexadienal and / or pentenone.

15 Par fonction aromatique, on entend les molécules cycliques, insaturées, et dont les insaturations sont conjuguées. On choisira de préférence une molécule parmi le benzene, le toluene, le xylene, le trimethylbenzene, l'ethylbenzene, le 20 cumène, le cymène. Le cycle aromatique peut être nu ou substitué, comporter dans ses substituants des fonctions réactives, telles que décrites dans le paragraphe précédent.By aromatic function is meant cyclic, unsaturated and unsaturated conjugated molecules. One of benzene, toluene, xylene, trimethylbenzene, ethylbenzene, cumene, and cymene will preferably be selected. The aromatic ring may be naked or substituted, having in its substituents reactive functions, as described in the preceding paragraph.

25 Le précurseur de silicium devra posséder au moins une fonction réactive, telle qu'une fonction alkoxy (0-R), R étant un radical carboné possédant de 1 à 4 atomes de carbone, une fonction vinylique (Si-C=C) et/ou une fonction hydrure (Si-H). En particulier, le précurseur de silicium 30 pourra être choisi parmi le groupe de composés suivant : diethoxymethylsilane (DEOMS), dimethyldimethoxysilane (DMDMOS), tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS), dimethyldivinylsilane 2906402 4 (DMDVS), hexamethyldisilane (HMDS), dimethylphenylsilane (DMPS). Cette couche peut être obtenue par dépôt sur un substrat du 5 type 300 mm dans un réacteur de type PECVD par injection des deux précurseurs à l'aide d'un gaz porteur tel que He, par exemple, puis traitement thermique à une température de 400 C environ.The silicon precursor must have at least one reactive function, such as an alkoxy (O-R) function, R being a carbon radical having 1 to 4 carbon atoms, a vinyl function (Si-C = C) and or a hydride function (Si-H). In particular, the silicon precursor 30 may be chosen from the following group of compounds: diethoxymethylsilane (DEOMS), dimethyldimethoxysilane (DMDMOS), tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS), dimethyldivinylsilane 2906402 (DMDVS), hexamethyldisilane (HMDS), dimethylphenylsilane (DMPS). This layer can be obtained by deposition on a 300 mm type substrate in a PECVD type reactor by injecting the two precursors with a carrier gas such as He, for example, and then heat treatment at a temperature of 400. C about.

10 Les avantages des précurseurs de carbone selon l'invention sont les suivants . Les molécules citées plus haut sont disponibles commercialement et peu coûteuses, ont une toxicité modérée 15 ou du moins connue, une bonne volatilité, une stabilité chimique suffisante pour que le conditionnement, le transport et ou le stockage ainsi que l'utilisation n'affectent pas la molécule, et ne nécessitent pas l'ajout de stabilisant.The advantages of the carbon precursors according to the invention are as follows. The molecules mentioned above are commercially available and inexpensive, have a moderate or at least known toxicity, a good volatility, a sufficient chemical stability for packaging, transport and / or storage and use do not affect the molecule, and do not require the addition of stabilizer.

20 Selon l'invention, on réalise un procédé de formation d'une couche contenant du silicium et du carbone sur un substrat, dans le lequel : 25 on introduit un substrat dans un réacteur, on introduit au moins un précurseur de carbone dans le réacteur, on introduit au moins un précurseur de silicium dans le réacteur, 30 on fait réagir les précurseurs à température et pression telle qu'une couche de matériau contenant du silicium et du carbone est déposée sur le substrat 2906402 5 ledit précurseur de carbone étant choisi parmi les composés comportant au moins deux groupements réactifs carbonés et/ou comportant une fonction aromatique, la couche obtenue ayant une composition élémentaire 5 comportant une teneur en carbone supérieure à 40%. De préférence, le précurseur organique de carbone est choisi parmi l'éthylchrysantemate, l'acétoacétate d'éthyl, le maléate de de diethyle, le malonate de diethyle, 10 l'acrylate d'ethyle, le methyl butenal, l'hexadienal et/ou le pentenone. Selon une autre variante, au moins un précurseur de carbone est choisi parmi le benzene, le toluene, le xylene, le 15 trimethylbenzene, l'ethylbenzene, le cumène, le cymène. Le cycle aromatique pourra être nu ou substitué et comporter des fonctions réactives dans ses substituants.According to the invention, a method is provided for forming a layer containing silicon and carbon on a substrate, in which: a substrate is introduced into a reactor, at least one carbon precursor is introduced into the reactor at least one silicon precursor is introduced into the reactor, the precursors are reacted at a temperature and a pressure such that a layer of material containing silicon and carbon is deposited on the substrate 2906402 said carbon precursor being chosen from the compounds comprising at least two carbon-containing reactive groups and / or having an aromatic function, the layer obtained having an elemental composition having a carbon content of greater than 40%. Preferably, the organic carbon precursor is selected from ethylchrysantemate, ethyl acetoacetate, diethyl maleate, diethyl malonate, ethyl acrylate, methyl butenal, hexadienal and / or or pentenone. According to another variant, at least one carbon precursor is chosen from benzene, toluene, xylene, trimethylbenzene, ethylbenzene, cumene and cymene. The aromatic ring may be naked or substituted and have reactive functions in its substituents.

20 Selon un autre aspect, au moins un précurseur de silicium comportera au moins une fonction réactive, de préférence choisie parmi les fonctions alkoxy (0-R), R étant un radical carboné comportant de 1 à 4 atomes de carbone, les fonctions vinyliques (Si - C = C) et/ou les fonctions 25 hydrures (Si - H). En particulier, le précurseur de silicium sera choisi parmi le diethoxymethylsilane (DEOMS), dimethyldimethoxysilane (DMDMOS), tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), 30 octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS), dimethyldivinylsilane (DMDVD), hexamethyldisilane (HMDS), dimethysenilsilane (DMPS).According to another aspect, at least one silicon precursor will comprise at least one reactive functional group, preferably chosen from the alkoxy (O-R) functions, R being a carbon radical containing from 1 to 4 carbon atoms, the vinyl functional groups ( Si - C = C) and / or the hydride functions (Si - H). In particular, the silicon precursor will be selected from diethoxymethylsilane (DEOMS), dimethyldimethoxysilane (DMDMOS), tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS), dimethyldivinylsilane (DMDVD), hexamethyldisilane (HMDS), dimethysenilsilane (DMPS).

2906402 6 D'une manière générale, l'invention concerne l'utilisation d'un précurseur de carbone choisi parmi les composés comportant au moins deux groupements réactifs carbonés et/ou comportant une fonction aromatique pour réaliser une 5 couche dont la composition élémentaire comporte une teneur en carbone supérieure à 40%. Le précurseur de carbone sera choisi de préférence parmi l'éthylchrysantemate, l'acétoacétate d'éthyl, le maléate de de diethyle, le malonate de diethyle, l'acrylate d'ethyle, le methyl 10 butenal, l'hexadienal et/ou le pentenone. Dans le cadre de cette fonction, on réalisera de préférence une couche de SiC et/ou SiOC ayant une constante diélectrique inférieure ou égale à 3. D'une manière générale, le taux de carbone dans la couche 15 de SiC ou SiOC, supérieur à 40%. en composition élémentaire, doit être 20 Les précurseurs de carbone seront selon une première variante des produits qui, comme indiqués ci-dessus, vont bien se fragmenter lorsqu'ils sont soumis par exemple à la chaleur et/ou un plasma, de manière à ne laisser subsister que des fragments courts des chaînes initiales et ainsi 25 bien imbriquer les uns dans les autres les atomes de Si, C et éventuellement O. Un exemple de ce type de produit particulièrement performant est l'ethylchrysanthemate. Selon une autre variante, ces précurseurs de carbone seront 30 des produits qui vont fortement se lier avec l'atome de silicium ou le réseau de SiO2, par la présence par exemple de liaisons entre le silicium et un noyau aromatique (les liaisons Si-phenyl sont très stables). Un produit de ce type est le 1,2,4 trimethylbenzene.In general terms, the invention relates to the use of a carbon precursor chosen from compounds comprising at least two carbon-containing reactive groups and / or comprising an aromatic function for producing a layer whose elementary composition comprises a carbon content greater than 40%. The carbon precursor will preferably be chosen from ethylchrysantemate, ethyl acetoacetate, diethyl maleate, diethyl malonate, ethyl acrylate, butenal methyl, hexadienal and / or pentenone. In the context of this function, a layer of SiC and / or SiOC having a dielectric constant less than or equal to 3 will preferably be carried out. In general, the level of carbon in the SiC or SiOC layer 15, greater than 40%. The carbon precursors according to a first variant will be products which, as indicated above, will be well fragmented when subjected, for example, to heat and / or plasma, so as not to let only short fragments of the initial chains remain and thus imbue the Si, C and possibly O atoms together in one another. An example of this type of particularly efficient product is ethylchrysanthemate. According to another variant, these carbon precursors will be products which will strongly bond with the silicon atom or the SiO 2 network, for example by the presence of bonds between the silicon and an aromatic ring (Si-phenyl bonds). are very stable). A product of this type is 1,2,4-trimethylbenzene.

2906402 7 Les précurseurs peuvent être injectés soit de manière continue, soit alternativement par impulsions successives, tandis qu'un débit continu de gaz neutre tel que argon ou 5 hélium, de préférence, est injecté dans le réacteur. Comme précurseur de silicium, et lorsqu'on veut de préférence obtenir une couche de SiOC, on utilisera le DEOMS, l'OMCTS, le TMCTS, etc... Pour obtenir du SiC, on 10 utilisera de préférence du HMDS, DMPS, etc... Le débit produit carboné sera compris entre 80 et 500 mg/minute, celui de Si entre 100 et 250 mg/minute, celui de gaz porteur de d'ordre de 500 sccm, la température du 15 substrat étant comprise entre 200 C et 350 C, en utilisant un réacteur dit de PECVD. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la figure unique qui montre une vue en coupe très schématique d'un 20 circuit intégré 1. Le circuit intégré schématisé comporte deux transistors MOS complémentaires 2 et 3 dont les drains et sources sont connectés électriquement par les connexions 4 au réseau 25 (hachurés) d'interconnexions métalliques 5, 7, 8, etc... qui relient électriquement les différents éléments. Chaque étage de connexions électriques par l'intermédiaire de ce réseau métallique est isolé électriquement par une couche de diélectrique à faible constante 11, tandis que deux 30 couches diélectriques nécessaires sont séparés par des couches barrières telles que 6, 9, 10, 12, 13 selon l'invention (SiC au SiOC). On peut également retrouver de telles couches barrières (non représentées) sur les parois 2906402 8 latérales des tranchées dans le matériau 11, tranchées qui sont remplies de métal tel que du cuivre 7. A la partie supérieure du circuit se trouve une couche 5 d'isolation et de protection, par exemple en SiN. Ces couches selon l'invention de faible constante diélectrique (k<3) et de forte stabilité thermique (<450 C), sont utilisables dans la fabrication des circuits 10 intégrés, écrans plats, mémoires, notamment les mémoires dites à accès aléatoire et toutes applications similaires dans lesquelles on utilise une couche diélectrique à faible constante diélectrique pour isoler deux composants électriques (couches diélectriques 15 d'interconnexion) ou une couche barrière de couche diélectrique. Elles seront plus particulièrement utilisées dans les circuits d'interconnexion des différents composants d'un 20 circuit intégré, dénommés BEOL ( Back end of the line en langue anglaise). Exemple 1 : Dans un réacteur plasma (PECVD) de possédant une chambre 25 accueillant des plaques de semiconducteurs, le précurseur de silicium, ici le diethoxymethylsilane (DEOMS) est introduit dans la chambre via un évaporateur, avec un débit de liquide de 125 mg/min. Le précurseur de carbone (ethylchrysanthemate) est introduit à un débit de liquide 30 de 90 mg/min et un débit de gaz neutre (ici hélium), de 500 sccm. Le dépôt se fait à 200 C, sous 2 torr, avec une puissance du plasma de 200W. Le dépôt est effectué pendant 2 min, puis la plaque est analysée. On obtient une vitesse 2906402 9 de dépôt de l'ordre de 217nm/min, un indice de réfraction de 1,54 et une constante diélectrique de 2,7. La couche comporte (composition atomique) : 50% de carbone, 25% de Si et 25% de 0 (couche SiOC dense).The precursors may be injected either continuously or alternately in successive pulses, while a continuous flow of neutral gas such as argon or helium, preferably, is injected into the reactor. As a precursor of silicon, and when it is preferable to obtain a SiOC layer, the DEOMS, the OMCTS, the TMCTS, etc. will be used. To obtain SiC, use will preferably be made of HMDS, DMPS, etc. The flow product carbonaceous will be between 80 and 500 mg / minute, that of Si between 100 and 250 mg / minute, that of carrier gas of order of 500 sccm, the temperature of the substrate being between 200 C and 350 C, using a so-called PECVD reactor. The invention will be better understood with the aid of the single figure which shows a very schematic sectional view of an integrated circuit 1. The schematized integrated circuit comprises two complementary MOS transistors 2 and 3 whose drains and sources are electrically connected. by the connections 4 to the network 25 (hatched) of metal interconnections 5, 7, 8, etc ... which electrically connect the different elements. Each stage of electrical connections through this metal network is electrically insulated by a low constant dielectric layer 11, while two necessary dielectric layers are separated by barrier layers such as 6, 9, 10, 12, 13 according to the invention (SiC SiC). Such barrier layers (not shown) can also be found on the side walls of the trenches in the material 11, trenches which are filled with metal such as copper 7. At the top of the circuit is a layer 5 of insulation and protection, for example in SiN. These layers according to the invention have a low dielectric constant (k <3) and a high thermal stability (<450 ° C.), and can be used in the manufacture of integrated circuits 10, flat screens, memories, in particular so-called random access memories and all similar applications in which a low dielectric dielectric layer is used to isolate two electrical components (interconnect dielectric layers) or a dielectric layer barrier layer. They will be used more particularly in the interconnection circuits of the various components of an integrated circuit, referred to as BEOL (Back End of the Line in English). Example 1: In a plasma reactor (PECVD) having a chamber hosting semiconductor plates, the silicon precursor, here diethoxymethylsilane (DEOMS) is introduced into the chamber via an evaporator, with a liquid flow rate of 125 mg / ml. min. The carbon precursor (ethylchrysanthemate) is introduced at a liquid flow rate of 90 mg / min and a neutral gas flow rate (here helium) of 500 sccm. The deposit is made at 200 C, under 2 torr, with a power of 200W plasma. The deposit is made for 2 min, then the plate is analyzed. A deposition rate of 217 nm / min, a refractive index of 1.54 and a dielectric constant of 2.7 are obtained. The layer comprises (atomic composition): 50% carbon, 25% Si and 25% 0 (dense SiOC layer).

5 Exemple 2 : On utilise du trimethylbenzene comme précurseur de carbone (350 C, 2 Torr, 200 W/plasma, t = 2min) injecté à 140g/min et du DEOMS comme précurseur de Si injecté à 125 mg/min, 10 avec une injection continue de 500 sccm d'hélium. On obtient une vitesse de dépôt de 170 nm/min avec un indice de réfraction de 1,6 (indiquant une proportion de carbone plus élevée que dans l'exemple 1), une constante 15 diélectrique de 2,9 et une stabilité thermique exceptionnelle (pas de changement de structure jusqu'à au moins 500 C. 20Example 2: Trimethylbenzene was used as precursor of carbon (350 C, 2 Torr, 200 W / plasma, t = 2 min) injected at 140 g / min and DEOMS as precursor of Si injected at 125 mg / min, with a continuous injection of 500 sccm of helium. A deposition rate of 170 nm / min is obtained with a refractive index of 1.6 (indicating a higher proportion of carbon than in Example 1), a dielectric constant of 2.9 and an exceptional thermal stability ( no structural change up to at least 500 C. 20

Claims (9)

Revendicationsclaims 1 - Procédé de formation d'une couche contenant du silicium et du carbone sur un substrat, dans le lequel : on introduit un substrat dans un réacteur, on introduit au moins un précurseur de carbone dans le réacteur, on introduit au moins un précurseur de silicium dans le réacteur, on fait réagir les précurseurs à température et pression telle qu'une couche de matériau contenant du silicium et du carbone est déposée sur le substrat ledit précurseur de carbone étant choisi parmi les composés comportant au moins deux groupements réactifs carbonés et/ou comportant une fonction aromatique, la couche obtenue ayant une composition élémentaire comportant une teneur en carbone supérieure à 40%.  1 - Process for forming a layer containing silicon and carbon on a substrate, in which: a substrate is introduced into a reactor, at least one carbon precursor is introduced into the reactor, at least one precursor of silicon in the reactor, the precursors are reacted at a temperature and pressure such that a layer of material containing silicon and carbon is deposited on the substrate, said carbon precursor being chosen from compounds comprising at least two carbonaceous reactive groups and or having an aromatic function, the layer obtained having an elemental composition having a carbon content greater than 40%. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins un précurseur de carbone est choisi l'éthylchrysantemate, l'acétoacétate d'éthyl, le maléate de de diethyle, le malonate de diethyle, l'acrylate d'ethyle, le methyl butenal, l'hexadienal et/ou le pentenone.  2 - Process according to claim 1, characterized in that at least one carbon precursor is chosen ethylchrysantemate, ethyl acetoacetate, diethyl maleate, diethyl malonate, ethyl acrylate, methyl butenal, hexadienal and / or pentenone. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que au moins un précurseur de carbone est choisi parmi le benzene, le toluene, le xylene, le trimethylbenzene, l'ethylbenzene, le cumène, le cymène.  3 - Process according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least one carbon precursor is selected from benzene, toluene, xylene, trimethylbenzene, ethylbenzene, cumene, cymene. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le cycle aromatique est nu ou 2906402 11 substitué et comporte des fonctions réactives dans ses substituants.  4 - Process according to one of claims 1 to 3, characterized in that the aromatic ring is naked or substituted and has reactive functions in its substituents. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, 5 caractérisé en ce que au moins un précurseur de silicium comporte au moins une fonction réactive, de préférence choisie parmi les fonctions alkoxy (0-R), R étant un radical carboné comportant de 1 à 4 atomes de carbone, les fonctions vinyliques (Si - C = C) et/ou les fonctions 10 hydrures (Si - H).  5 - Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one silicon precursor comprises at least one reactive function, preferably selected from alkoxy functions (O-R), R being a carbon radical comprising from 1 to 4 carbon atoms, vinyl functions (Si - C = C) and / or hydride functions (Si - H). 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le précurseur de silicium est choisi parmi le diethoxymethylsilane (DEOMS), dimethyldimethoxysilane 15 (DMDMOS), tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS), dimethyldivinylsilane (DMDVS), hexamethyldisilane (HMDS), dimethylphenylsilane (DMPS). 20  6 - Process according to claim 5, characterized in that the silicon precursor is chosen from diethoxymethylsilane (DEOMS), dimethyldimethoxysilane (DMDMOS), tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS), dimethyldivinylsilane (DMDVS), hexamethyldisilane (HMDS) , dimethylphenylsilane (DMPS). 20 7 - Utilisation d'un précurseur de carbone choisi parmi les composés comportant au moins deux groupements réactifs carbonés et/ou comportant une fonction aromatique pour réaliser une couche dont la composition élémentaire comporte une teneur en carbone supérieure à 40%. 25  7 - Use of a carbon precursor chosen from compounds comprising at least two carbon-containing reactive groups and / or comprising an aromatic function to produce a layer whose elemental composition comprises a carbon content of greater than 40%. 25 8 - Utilisation selon la revendication précédente, dans laquelle le précurseur de carbone est choisi parmi l'éthylchrysantemate, l'acétoacétate d'éthyl, le maléate de de diethyle, le malonate de diethyle, l'acrylate d'ethyle, 30 le methyl butenal, l'hexadienal et/ou le pentenone.  8 - Use according to the preceding claim, wherein the carbon precursor is selected from ethylchrysantemate, ethyl acetoacetate, diethyl maleate, diethyl malonate, ethyl acrylate, methyl butenal , hexadienal and / or pentenone. 9 - Utilisation selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la couche réalisée est une couche 2906402 12 choisie par les couches de SiC et/ou SiOC ayant une constante diélectrique inférieure à 3. 5  9 - Use according to one of claims 7 or 8, characterized in that the layer produced is a layer 2906402 12 selected by the layers of SiC and / or SiOC having a dielectric constant less than 3. 5
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5445992A (en) * 1993-05-10 1995-08-29 Canon Kabushiki Kaisha Process for forming a silicon carbide film
US20030198742A1 (en) * 2002-04-17 2003-10-23 Vrtis Raymond Nicholas Porogens, porogenated precursors and methods for using the same to provide porous organosilica glass films with low dielectric constants
US20040137243A1 (en) * 2002-10-21 2004-07-15 Massachusetts Institute Of Technology Chemical vapor deposition of organosilicate thin films
EP1464726A2 (en) * 2003-04-01 2004-10-06 Air Products And Chemicals, Inc. CVD method for forming a porous low dielectric constant SiOCH film
EP1666632A2 (en) * 2004-09-28 2006-06-07 Air Products And Chemicals, Inc. Porous low dielectric constant compositions and methods for making and using same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5445992A (en) * 1993-05-10 1995-08-29 Canon Kabushiki Kaisha Process for forming a silicon carbide film
US20030198742A1 (en) * 2002-04-17 2003-10-23 Vrtis Raymond Nicholas Porogens, porogenated precursors and methods for using the same to provide porous organosilica glass films with low dielectric constants
US20040137243A1 (en) * 2002-10-21 2004-07-15 Massachusetts Institute Of Technology Chemical vapor deposition of organosilicate thin films
EP1464726A2 (en) * 2003-04-01 2004-10-06 Air Products And Chemicals, Inc. CVD method for forming a porous low dielectric constant SiOCH film
EP1666632A2 (en) * 2004-09-28 2006-06-07 Air Products And Chemicals, Inc. Porous low dielectric constant compositions and methods for making and using same

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