JP2000353702A - 集積回路構造物で使用される低誘電率の多数炭素−含有酸化ケイ素誘電体及びその製造方法 - Google Patents

集積回路構造物で使用される低誘電率の多数炭素−含有酸化ケイ素誘電体及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低い誘電率、即ち前駆物質としてメチルシラ
ンを用いて形成される炭素-含有酸化ケイ素誘電体の誘
電率よりも低い誘電率を有する炭素-含有酸化ケイ素誘
電体を提供する。 【解決手段】 炭素原子及び第１級水素から成る多数炭
素-含有基にそれぞれ結合するケイ素原子を含む酸化ケ
イ素物質を包含する集積回路構造物用の低誘電率の多数
炭素-含有酸化ケイ素誘電体が記述される。好ましく
は、上記多数炭素-含有基は化学式‐(C)y(CH3)zを有
し、ここで、ｙは枝分れアルキル基について1〜4の整数
であり、環状アルキル基について3〜5の整数であり、ま
たｚは枝分れアルキル基について2ｙ＋1であり、環状ア
ルキル基について2ｙ−1である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は集積回路構造物に関
する。更に詳しくは、本発明は集積回路構造物の誘電体
層の形成に有用な低誘電率の酸化ケイ素誘電体に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】集積回路が収縮すると、互いに接近して
配置された金属相互接続を含む相互接続が複数レベルに
なり、またこのような相互接続の特定のレベルの金属ラ
イン間の水平間隔を減少させる。その結果、キャパシタ
ンスが上記導電部分の間で増大して、速度の損失が生
じ、漏話が増大する。この高キャパシタンスの問題を解
決するために提案された一つの手段は約4.0の誘電率
（ｋ）を有する従来の酸化ケイ素（SｉＯ2）誘電体を低
誘電率を有する別の絶縁物と交換して上記キャパシタン
スを低下させることである。
【０００３】半導体インターナショナルの21巻，Ｎo．1
0，1998年9月，64〜74頁に記載された“完全な低-K誘電
体の追求”と表題をつけられたL．ピーターズの論文に
おいて、この種の多数の誘電体が開示され討論されてい
る。これらの誘電体の中に、英国，ベント，ニューポー
トのトリコンテクノロジーズ(Trikon Technologies)に
より開発されたフロウフィル(Flowfill)の化学蒸着法(C
VD)を用いて形成された約3.0の低い誘電率の誘電体が記
載されている。この方法では、メチルシラン（CH3-Si
H3）は過酸化水素（H2O2）と反応してモノケイ酸を生成
し、これは冷たいウエハ上で凝縮してアモルファスメチ
ル-ドープ酸化ケイ素に変化し、水分を除去するために4
00℃でアニールされる。上記論文はメチルシラン以外に
も、フロウフィル法でジメチルシランを用いて2.75の誘
電率が得られることを示す。更に上記ピーターズの論文
は高密度プラズマ(HDP)CVDにおいて、メチルシラン又は
ジメチルシランとO2とから形成された誘電体は2.75のよ
うに低い誘電率を提供でき、そしてダウ-コーニング(Do
w-Corning)から入手できるトリメチルシランは低い誘電
率（2.6）の誘電薄膜を堆積するために使用できること
を開示する。
【０００４】またカルフォルニア州サンタクララで1998
年2月16-17日に開催された第4回国際ULSI用誘電体多重
レベル相互連絡会議(Dumic)の1998年の会報の311-318頁
に記載された“CVD技術を用いて堆積した低誘電率の酸
化物薄膜”と表題をつけられたＳ．マッククラッチー(M
cClatchie)及びその他の者の論文はメチルシランをH2O2
と反応させて2.9未満の誘電率を得るフロウフィル法に
よりメチル-ドープ酸化ケイ素を生成することを記述す
る。更にこの著者はジメチルシラン（CH3）2-SiH 2を用
いて低誘電率の誘電体を形成し、これにより2.75未満の
誘電率を達成することを記述する。しかしながら、上記
著者は上記メチルシラン及びジメチルシランはシロキサ
ン鎖の末端になるＳi-CH3を経由して上記酸化物格子に
結合する炭素になることを指摘する。上記著者はCH3基
の数が増大すると、シロキサン鎖の形成に利用できる部
位の数が減少するため、ケイ素原子に結合するCH3基を
さらに添加することは禁じられるべきであると述べる。
その代わりに、上記著者はシロキサン鎖が破壊されない
ように炭素をシロキサン鎖自体の一部として導入する方
法を報告する。また上記著者はメチルシランの代わりに
メチレンビス-シラン（ＳiH3-CH2-SiH3)をH2O2と反応す
る前駆物質として使用し、これによりSiH3官能基がH2O2
との重合反応に参画してＳi-CH2-Si主鎖をシロキサン鎖
の一部としてそのまま残留させることができることを報
告し、またメチレンビスシランをメチルシランの代わり
に前駆物質として使用することにより、2.7未満の誘電
率を有する誘電体が得られることを述べる。
【０００５】フェニルシランを前駆物質として使用して
誘電薄膜中の炭素量を増大させることにより上記薄膜の
誘電率を低下させることが試みられている。フェニルシ
ラン前駆物質を用いて低誘電率を有する薄膜を得ること
はできるが、その誘電率が薄膜間で誘電率が2.1未満と
2.8未満の間を変動し、従って所定の誘電率の値を有す
る薄膜の形成は再現性がない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、好ましくは、
できるだけ低い誘電率、即ち前駆物質としてメチルシラ
ンを用いて形成される炭素-含有酸化ケイ素誘電体の誘
電率よりも低い誘電率を有する炭素-含有酸化ケイ素誘
電体を再現性よく形成することが望まれている。また得
られる炭素-含有酸化ケイ素誘電体のその他の物理的特
性を犠牲にしないで所望の誘電率を達成できるように、
炭素-含有シラン前駆物質を用いて形成される炭素-含有
酸化ケイ素誘電体の誘電率を制御することが望まれてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に依れば、集積回
路構造物に使用される低誘電率の多数炭素-含有酸化ケ
イ素誘電体は炭素原子及び第１級水素から成る多数炭素
-含有基にそれぞれ結合するケイ素原子を含む酸化ケイ
素物質を包含する。好ましくは、上記多数炭素-含有基
は化学式‐(C)y(CH3)zを有し、ここで、ｙは枝分れアル
キル基について1〜4の整数であり、環状アルキル基につ
いて3〜5の整数であり、またｚは枝分れアルキル基につ
いて2ｙ＋1であり、環状アルキル基について2ｙ−1であ
る。
【０００８】1つの態様では、上記低誘電率の多数炭素-
含有酸化ケイ素誘電体は炭素原子に結合する第1級水素
のみを有し、そして化学式SiHx((C)y(CH3)z)(4-x)（但
し、ｘは1〜3であり、ｙは枝分れアルキル基について1
〜4の整数であり、環状アルキル基について3〜5の整数
であり、またｚは枝分れアルキル基について2ｙ＋1であ
り、環状アルキル基について2ｙ−1である）を有する多
数炭素-置換シランを穏やかな酸化剤と反応させること
により製造される。
【０００９】
【発明の実施の形態】ａ．炭素基の構造の概要 本発明は炭素原子及び第１級水素から成る多数炭素-含
有基にそれぞれ結合するケイ素原子を含む酸化ケイ素物
質を包含する集積回路構造物用の低誘電率の多数炭素-
含有酸化ケイ素誘電体を含む。好ましくは、上記多数炭
素-含有基は化学式‐(C)y(CH3)zを有し、ここで、ｙは
枝分れアルキル基について1〜4の整数であり、環状アル
キル基について3〜5の整数であり、またｚは枝分れアル
キル基について2ｙ＋1であり、環状アルキル基について
2ｙ−1である。
【００１０】1つの態様では、上記低誘電率の多数炭素-
含有酸化ケイ素誘電体は炭素原子に結合する第1級水素
のみを有し、そして化学式SiHx((C)y(CH3)z)(4-x)（但
し、ｘは1〜3であり、ｙは枝分れアルキル基について1
〜4の整数であり、環状アルキル基について3〜5の整数
であり、またｚは枝分れアルキル基について2ｙ＋1であ
り、環状脂肪族炭化水素について2ｙ−1である）を有す
る多数炭素-置換シランを穏やかな酸化剤と反応させる
ことにより製造される。穏やかな酸化剤と上記化学式を
有する置換シランとの上述の反応は全てが同じ種類の多
数炭素-含有基を有する置換シランと上記酸化剤との反
応か、又は異なる置換シランの混合物であって、その全
てが上記式に含まれ、モノ，ジ，及びトリ置換シランの
混合物を含む混合物と上記酸化剤との反応を含むことが
できる。
【００１１】好ましくは、上記炭素-置換シランはモノ-
置換シランであり、そして上記化学式においてｘは3の
値を有する。この点に関して、本発明の低誘電率の多数
炭素-含有酸化ケイ素誘電体は以下に述べるように多数
炭素-含有基に結合しないケイ素原子も含んでもよいこ
とに注目すべきである。
【００１２】ｂ．概要における用語の定義 本発明の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電体に
関して、用語の“低誘電率”は、炭素を含まない従来の
酸化ケイ素誘電体の誘電率より小さい誘電率（ｋ）を意
味する。好ましくは、本発明の低誘電率の多数炭素-含
有酸化ケイ素誘電体の誘電率は3又はそれより小さい値
である。
【００１３】本発明の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケ
イ素誘電体に関して、用語の“炭素-含有”は、ケイ素
原子に結合するそれぞれの炭素-含有基において1つの炭
素原子を有する1又はそれ以上の多数炭素-含有基を有す
る酸化ケイ素-含有物質を意味する。
【００１４】本発明の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケ
イ素誘電体に関して、用語の“多数炭素-含有基”は、
上記基中の炭素原子の１つがケイ素原子に結合し、そし
て残りの炭素原子がそれぞれ複数の炭素原子又は単独炭
素原子に接合する構造体において互いに結合する少なく
とも4個の炭素原子と、3個の第１級水素原子とを含む炭
素基を意味する。
【００１５】用語の“第１級水素”は、２つの他の炭素
原子に結合する炭素原子に結合する第２級水素とは対照
的に、例えば、-CH2-CH2-CH2-構造体のように、ただ1つ
の他の炭素原子に結合する単独炭素基に3の倍数で接合
する水素原子を意味する。
【００１６】用語の“脂肪族”は、多数炭素基中の炭素
原子の直鎖又は枝分れ鎖の配列、並びに多数炭素基の脂
環式配列、即ち、（非-芳香族）閉鎖環構造を意味す
る。
【００１７】用語の“穏やかな酸化剤”は、第１級水素
と多数炭素-含有基中の炭素原子との間のＣ-Ｈ結合を破
壊して炭素を酸化することなく、Ｓｉ-Ｈ結合を破壊し
てＳｉ-Ｏ結合を形成できる酸化剤を意味する。
【００１８】ｃ．一般式における特定炭素基の名前 第1級水素のみを含有し、そして化学式‐(C)y(CH3)
z（ここで、ｙは1〜4の整数であり、ｚは2ｙ＋1であ
る）を有し、そして上記酸化ケイ素物質中のケイ素原子
に結合する多数炭素-含有枝分れアルキル基は：
【００１９】
【化1】
【００２０】1，1‐ジメチルエチル基；
【００２１】
【化2】
【００２２】1，1，2，2‐テトラメチルプロピル基；
【００２３】
【化3】
【００２４】1，1，2，2，3，3，‐ヘキサメチルブチル
基；及び
【００２５】
【化4】
【００２６】1，1，2，2，3，3，4，4‐オクタメチルペ
ンチル基を含む。
【００２７】第1級水素のみを含有し、そして化学式‐
(C)y(CH3)z（ここで、ｙは3〜5の整数であり、ｚは2ｙ
−1である）を有し、そして上記酸化ケイ素物質中のケ
イ素原子に結合する多数炭素-含有環状アルキル基は：
【００２８】
【化5】
【００２９】1，2，2，3，3-ペンタメチルシクロプロピ
ル基；
【００３０】
【化6】
【００３１】1，2，2，3，3，4，4，-ヘプタメチルシク
ロブチル基；及び
【００３２】
【化7】
【００３３】1，2，2，3，3，4，4，5，5-ノナメチルシ
クロペンチル基を含む ｄ．多数炭素-含有基を有する酸化ケイ素誘電体の造り
方 上述したように、好ましい態様において、本発明の低誘
電率（低いｋ）の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電体は炭
素置換シランを炭素原子と第1級水素との間のC-H結合を
破壊しないで炭素原子を酸化する穏やかな酸化剤と反応
させることにより形成される。上記穏やかな酸化剤は好
ましくは過酸化水素（H2O2）であり、また上記置換シラ
ンは上記シラン分子の1又はそれ以上の水素に置換する
ケイ素原子に結合する1又はそれ以上の上記多数炭素-含
有基を有する。その他の酸化剤がSi-H結合に優先してC-
H結合を破壊するほど強くは酸化せず、従って上記酸化
剤と上記多数炭素-含有基を含む上記シランとの反応生
成物の上記薄膜形成能力を妨害しないという条件の基
で、上記その他の酸化剤を過酸化水素の代わりに使用で
きる。
【００３４】上記低いｋの誘電体をケイ素基板表面上に
形成する前に、後に形成される上記低いｋの誘電体のた
めの防湿層として作用する酸化ケイ素（SiO2）又は窒化
ケイ素の薄い基層を基板上に形成することが好ましい。
上記基層はその上に形成される低いｋの誘電層を適切に
保護するために、厚さが少なくとも約50ナノメートル(n
m)である。この最低値を越える厚さが採用されてもよい
が、おそらく不必要であり、そして上記複合層の全体の
誘電率の不所望な増大に否定的に貢献するであろう。好
ましくは、類似の防湿層が同様の理由で、また同じ厚さ
で上記低いｋの誘電層上に形成される。この防湿層は後
のプロセス工程を通じて上記の低いｋの誘電体を保護す
るために形成される。
【００３５】上記置換されたシラン及び酸化剤反応物は
これらを反応生成物が堆積するケイ素基板を包含する反
応室内に導入することにより互いに反応する。この反応
室は好ましくは約0.1〜50トル、より好ましくは約1〜10
トル、最も好ましくは約1〜5トルの圧力に保持される。
上記置換シランと過酸化水素の両方が気相で上記反応室
内に導入される。上記反応物の配送装置は反応物をガス
又は蒸気として反応室中に供給するために、約70℃〜約
100℃の温度に維持される。それぞれの反応物の流量は
部屋の寸法に依存し、また特定の反応物に応じて変動す
る。反応と堆積を通じて、反応室内のケイ素基板の温度
は反応生成物の形成時の早い架橋を避けるために、周囲
温度（25℃未満）以下に、好ましくは約10℃以下に維持
される。上記反応は低いkの誘電体層をケイ素基板上に
既に形成された集積回路構造物上に所望の厚さに形成で
きるのに十分な時間で実施される。通常、この厚さは下
側の導電領域と上記低いｋの誘電体上に形成される導電
領域との間の十分な電気絶縁を保証する最低約300ｎｍ
から最高約800ｎｍまでの範囲にある。より厚い層も形
成できるが、しかし不必要であり、単に構造体の嵩を増
すだけであると考えられる。
【００３６】本発明の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケ
イ素誘電体を製造する現在好ましい方法に依れば、反応
遅延剤が反応速度に影響を与えるために反応物に添加さ
れてもよく、これにより生成物の質が向上する。このよ
うな反応遅延剤は本出願と同日に本発明の発明者の1人
により出願され、そして本発明の譲り受け人に譲渡され
た“1又はそれ以上の反応遅延剤の存在下での炭素-含有
シランと酸化剤の反応による改良された低誘電率の炭素
-含有酸化ケイ素誘電体の形成”と表題を付けられた出
願中の米国特許出願明細書No．99-055に十分に記述され
ている。
【００３７】ｅ．シラン及び/又は種々の炭素-含有シラ
ンの混合物から製造される低誘電率の酸化ケイ素誘電体 本発明は主に炭素-含有基中の炭素に結合する第１級水
素のみを有する低誘電率の（低いｋの）酸化ケイ素誘電
体を含むが、本発明の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケ
イ素誘電体とその他の酸化ケイ素物質との混合物を形成
することも本発明の範囲内に含まれる。上記その他の酸
化ケイ素物質は炭素原子を含有しない酸化ケイ素誘電体
を含むか、又は多数炭素を含有しないか、又は非-第１
級水素、例えば、炭素原子に結合する第２級水素を含有
するため、上記基準を満たさない少量のその他の炭素-
含有基を含む酸化ケイ素誘電体を含む。このような誘電
体を本発明の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電
体と混合すれば、得られる低誘電率の誘電体薄膜の他の
物理的特性を高めることが可能となる。
【００３８】例えば、本発明の低誘電率の多数炭素-含
有酸化ケイ素誘電体の薄膜形成特性を高めるために、こ
の酸化ケイ素誘電体は ａ）炭素-含有基に接合するケイ素原子を持たない酸化
ケイ素誘電体； ｂ）それぞれが一又はそれ以上の単独炭素基に接合する
ケイ素原子を含有する酸化ケイ素誘電体（例えば、メチ
ルシランを過酸化水素と反応させるトリコンフロウフィ
ル法(Trikon Flowfill process)により形成された低い
誘電率の酸化ケイ素誘電体）； ｃ）それぞれが第2級水素を含有する炭素基に接合する
ケイ素原子を含有する酸化ケイ素誘電体（例えば、メチ
レンビス-シランを過酸化水素と反応させることにより
形成される低い誘電率の酸化ケイ素誘電体）； ｄ）それぞれが単独芳香族炭素基に接合するケイ素原子
を含有する酸化ケイ素誘電体；及び ｅ）上記ａ），ｂ），ｃ），及びｄ）の2つ又はそれ以
上の混合物：を混合されてもよい。
【００３９】このような本発明の低誘電率の多数炭素-
含有酸化ケイ素誘電体を含む誘電体の混合物は例えば、
過酸化水素（H2O2）を適切なシラン（シラン又は置換シ
ラン）の混合物と反応させることにより形成できる。例
えば、上記混合物ａ）に相当する酸化ケイ素誘電体の混
合物は過酸化水素をシラン（ＳiH4）と化学式SiHx((C)y
(CH3)z)(4-x)（但し、ｘは1〜3であり、ｙは枝分れアル
キル基について1〜4の整数であり、環状アルキル基につ
いて3〜5の整数であり、またｚは枝分れアルキル基につ
いて2ｙ＋1であり、環状アルキル基について2ｙ−1であ
る）を有する置換シランとの混合物に反応させることに
より製造できる。混合物ｂ）に相当する酸化ケイ素誘電
体の混合物を形成するために、メチルシランを混合物
ａ）を形成するために上記で使用されたシランと置換で
きる。ａ）とｂ）の両方を含む混合物を形成するために
は、シランとメチルシランの両方を化学式SiHx((C)y(CH
3)z) (4-x)を有する上述した置換シランと組み合わせて
使用できる。本発明の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケ
イ素誘電体を有する誘電体の混合物を形成するために単
独又は組み合わせて使用できる置換シランのその他の例
としては、ジメチルシラン，エチルシラン，イソプロピ
ル（1-メチルエチル）シラン，ｎ-ブチルシラン，イソ
ブチル（2-メチルプロピル）シラン，フェニルシラン，
及びメチレンビス-シランが挙げられる。
【００４０】上述したように、本発明の低誘電率の多数
炭素-含有酸化ケイ素誘電体に添加できる誘電体の量は
少量であるべきである。用語の“少量”は上記混合物中
の誘電体の合計量の50容量％を越える量が本発明の低誘
電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電体を包含すべきで
あることを意味する。しかしながら，場合によっては、
得られる混合物のその他の特性、例えば薄膜形成能力、
を高めるために、たとえこのような使用によって得られ
る混合物の誘電率が増大するとしても、他の誘電体を50
容量％を越えて、即ち、他の誘電体が約70容量％まで、
そして本発明の低誘電率の炭素-含有酸化ケイ素誘電体
が30容量％までの使用が許容されてもよい。
【００４１】このような混合物を使用すると、混合物の
平均誘電率を誘電体の特定比率について下記の式を用い
て決定できる： ｋav＝Σiｘiｋi ここで、ｘiは誘電成分ｉの容積分率であり、そしてｋi
は純粋な誘電成分の誘電率である。従って、例えば、得
られる混合物の薄膜形成特性を高めるために、誘電体ａ
及び誘電体ｂを本発明の低誘電率の多数炭素-含有酸化
ケイ素誘電体に加えることができる。混合物が10容量％
の誘電体ａと、15容量％の誘電体ｂと、75容量％の本発
明の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電体とを含
む場合、この混合物の平均誘電率はそれぞれの誘電体の
誘電率と上記混合物の容量％との積の合計を含むであろ
う。本発明の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電
体の誘電率が2.8であり、誘電体ａの誘電率が3.5であ
り、誘電体ｂの誘電率が3.4である場合、平均誘電率ｋ
avは（2.8×.75）＋（3.5×.10）＋（3.4×.15）＝2.96
になるであろう。
【００４２】ｆ．実施例 本発明の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電体の
製造を更に説明するために、化学式ＳiH3-C4H9を有する
1，1‐ジメチルエチルモノ置換シランを過酸化水素と反
応させて、一般の（非化学量論的）化学式：（C4H9）-S
iOx （ここで、ｘは約1.5〜2の値を有する）を有する本
発明の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電体を形
成してもよい。上記化学式ＳiH3-C4H9を有する1，1‐ジ
メチルエチルモノ置換シラン反応物は米国化学協会，75
（1953）の3753〜3757頁に発表された“アルキルシラン
の合成と特性”において、タンネンバウム（Tannenbau
m）等により開示された方法を用いて形成できる。
【００４３】上記1，1‐ジメチルエチルモノ置換シラン
反応物を気化し、そして反応室内の圧力を約1〜5トルに
維持しながら、過酸化水素ガス流と共に反応室内に導入
してもよい。上記反応室内に設置されたケイ素基板を約
0〜5℃の温度に維持して、反応性生物が上記基板上に堆
積する時に反応生成物の薄膜の架橋を遅延させる。約1
分間の後に、反応物の流入を停止させ、薄膜が形成され
た基板を反応室から取り出す。得られた酸化ケイ素誘電
体のｋ（誘電率）を測定すると、約3未満の値を示す。
同様な結果が1，1，2，2‐テトラメチルプロピル基；
1，1，2，2，3，3，‐ヘキサメチルブチル基；1，1，
2，2，3，3，4，4‐オクタメチルペンチル基；1，2，
2，3，3-ペンタメチルシクロプロピル基；1，2，2，3，
3，4，4，-ヘプタメチルシクロブチル基；又は1，2，
2，3，3，4，4，5，5-ノナメチルシクロペンチル基；並
びに同様な基を有するジ又はトリ-置換シラン、及び上
記任意の基の混合物のようなアルキル基で置換されたそ
の他の炭素-置換シランを用いて得られる。
【００４４】従って、本発明は少なくとも4個の炭素原
子及び第１級水素から成る1又はそれ以上の多数炭素-含
有基にそれぞれ結合するケイ素原子を含む酸化ケイ素物
質を含む新規な低誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘
電体を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素
誘電体の形成を説明するフローシートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サハレフ，ヴァレリー アメリカ合衆国カリフォルニア州95014, クーパーチノ，ガーデン・テラス・ドライ ブ 11476 (72)発明者 ズブコフ，ウラジミール アメリカ合衆国カリフォルニア州94040, マウンテン・ビュー，カリフォルニア・ス トリート 2342，ナンバー ９

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集積回路構造物に使用される低誘電率の
    多数炭素-含有酸化ケイ素誘電体であって、炭素原子及
    び第１級水素から成る1又はそれ以上の多数炭素-含有基
    にそれぞれ結合するケイ素原子を含む酸化ケイ素物質を
    包含し、上記多数炭素-含有基がそれぞれ更に少なくと
    も4個の炭素原子からなる上記低誘電率の多数炭素-含有
    酸化ケイ素誘電体。
  2. 【請求項２】 上記多数炭素-含有基はそれぞれ化学式
    ‐(C)y(CH3)zを有し、但し、ｙは枝分れアルキル基につ
    いて1〜4の整数そして環状アルキル基について3〜5の整
    数であり、またｚは枝分れアルキル基について2ｙ＋1そ
    して環状アルキル基について2ｙ−1である請求項1の低
    誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電体。
  3. 【請求項３】 ａ）炭素-含有基に接合するケイ素原子
    を持たない酸化ケイ素誘電体； ｂ）それぞれが一又はそれ以上の単独炭素基に接合する
    ケイ素原子を含有する酸化ケイ素誘電体； ｃ）それぞれが第2級水素を含有する炭素基に接合する
    ケイ素原子を含有する酸化ケイ素誘電体； ｄ）それぞれが単独芳香族炭素基に接合するケイ素原子
    を含有する酸化ケイ素誘電体；及び ｅ）上記ａ），ｂ），ｃ），及びｄ）の2つ又はそれ以
    上の混合物：から成る群から選ばれる追加の物質を更に
    含む請求項1の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電
    体。
  4. 【請求項４】 炭素原子及び第１級水素から構成され
    て、化学式‐(C)y(CH3)z（但し、ｙは1〜4の整数であ
    り、そしてｚは2ｙ＋1である）を有する多数炭素-含有
    枝分れアルキル基にそれぞれ結合するケイ素原子を含む
    酸化ケイ素物質を包含する集積回路構造物用の低誘電率
    の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電体。
  5. 【請求項５】 上記多数炭素-含有枝分れアルキル基が
    化学式‐C4H9を有する1，1‐ジメチルエチル基を含む請
    求項4の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電体。
  6. 【請求項６】 上記多数炭素-含有枝分れアルキル基が
    化学式‐C7H15を有する1，1，2，2‐テトラメチルプロ
    ピル基を含む請求項4の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケ
    イ素誘電体。
  7. 【請求項７】 上記多数炭素-含有枝分れアルキル基が
    化学式‐C10H21を有する1，1，2，2，3，3，‐ヘキサメ
    チルブチル基を含む請求項4の低誘電率の多数炭素-含有
    酸化ケイ素誘電体。
  8. 【請求項８】 上記多数炭素-含有枝分れアルキル基が
    化学式‐C13H27を有する1，1，2，2，3，3，4，4‐オク
    タメチルペンチル基を含む請求項4の低誘電率の多数炭
    素-含有酸化ケイ素誘電体。
  9. 【請求項９】 低誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘
    電体と追加の物質との混合物を更に含む請求項4の低誘
    電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電体であって、上記
    追加の物質が ａ）炭素-含有基に接合するケイ素原子を持たない酸化
    ケイ素誘電体； ｂ）それぞれが一又はそれ以上の単独炭素基に接合する
    ケイ素原子を含有する酸化ケイ素誘電体； ｃ）それぞれが第2級水素を含有する炭素基に接合する
    ケイ素原子を含有する酸化ケイ素誘電体； ｄ）それぞれが単独芳香族炭素基に接合するケイ素原子
    を含有する酸化ケイ素誘電体；及び ｅ）上記ａ），ｂ），ｃ），及びｄ）の2つ又はそれ以
    上の混合物：から成る群から選ばれる上記低誘電率の多
    数炭素-含有酸化ケイ素誘電体。
  10. 【請求項１０】 上記追加の物質が上記混合物の合計容
    量の70容量％以下である請求項9の混合物。
  11. 【請求項１１】 上記追加の物質が上記混合物の合計容
    量の50容量％未満である請求項9の混合物。
  12. 【請求項１２】 酸化ケイ素，ジメチルシラン，エチル
    シラン，イソプロピルシラン，ｎ-ブチルシラン，イソ
    ブチルシラン，フェニルシラン，メチレンビス-シラ
    ン，及び上記の2又はそれ以上の混合物から成る群から
    選ばれる追加の物質を更に含む請求項4の低誘電率の多
    数炭素-含有酸化ケイ素誘電体。
  13. 【請求項１３】 炭素原子及び第１級水素から構成され
    て、化学式‐(C)y(CH3)z（但し、ｙは3〜5の整数であ
    り、そしてｚは2ｙ−1である）を有する多数炭素-含有
    環状アルキル基にそれぞれ結合するケイ素原子を含む酸
    化ケイ素物質を包含する集積回路構造物用の低誘電率の
    多数炭素-含有酸化ケイ素誘電体。
  14. 【請求項１４】 上記多数炭素-含有環状アルキル基が
    化学式‐C8H15を有する1，2，2，3，3-ペンタメチルシ
    クロプロピル基を含む請求項13の低誘電率の多数炭素-
    含有酸化ケイ素誘電体。
  15. 【請求項１５】 上記多数炭素-含有環状アルキル基が
    化学式‐C11 H21を有する1，2，2，3，3，4，4，-ヘプ
    タメチルシクロブチル基を含む請求項13の低誘電率の多
    数炭素-含有酸化ケイ素誘電体。
  16. 【請求項１６】 上記多数炭素-含有環状アルキル基が
    化学式‐C14 H27を有する1，2，2，3，3，4，4-ノナメ
    チルシクロペンチル基を含む請求項13の低誘電率の多数
    炭素-含有酸化ケイ素誘電体。
  17. 【請求項１７】 低誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素
    誘電体と追加の物質との混合物を更に含む請求項13の低
    誘電率の多数炭素-含有酸化ケイ素誘電体であって、上
    記追加の物質が ａ）炭素-含有基に接合するケイ素原子を持たない酸化
    ケイ素誘電体； ｂ）それぞれが一又はそれ以上の単独炭素基に接合する
    ケイ素原子を含有する酸化ケイ素誘電体； ｃ）それぞれが第2級水素を含有する炭素基に接合する
    ケイ素原子を含有する酸化ケイ素誘電体； ｄ）それぞれが単独芳香族炭素基に接合するケイ素原子
    を含有する酸化ケイ素誘電体；及び ｅ）上記ａ），ｂ），ｃ），及びｄ）の2つ又はそれ以
    上の混合物：から成る群から選ばれる上記低誘電率の多
    数炭素-含有酸化ケイ素誘電体。
  18. 【請求項１８】 上記追加の物質が上記混合物の合計容
    量の70容量％以下である請求項17の混合物。
  19. 【請求項１９】 上記追加の物質が上記混合物の合計容
    量の50容量％未満である請求項17の混合物。
  20. 【請求項２０】 酸化ケイ素，ジメチルシラン，エチル
    シラン，イソプロピルシラン，ｎ-ブチルシラン，イソ
    ブチルシラン，フェニルシラン，メチレンビス-シラ
    ン，及び上記の2又はそれ以上の混合物から成る群から
    選ばれる追加の物質を更に含む請求項13の低誘電率の多
    数炭素-含有酸化ケイ素誘電体。
  21. 【請求項２１】 それぞれが炭素及び第１級水素から成
    る1又はそれ以上の多数炭素-含有基にそれぞれ結合する
    ケイ素原子を含有する酸化ケイ素物質を含む集積回路構
    造物用の低誘電率の炭素-含有酸化ケイ素誘電体であっ
    て、炭素原子に結合する第1級水素のみを有し、化学式S
    iHx((C)y(CH3)z)(4-x)（但し、ｘは1〜3であり、ｙは枝
    分れアルキル基について1〜4の整数であり、環状アルキ
    ル基について3〜5の整数であり、またｚは枝分れアルキ
    ル基について2ｙ＋1であり、環状アルキル基について2
    ｙ−1である）を有する炭素-置換シランを穏やかな酸化
    剤と反応させることにより形成される上記酸化ケイ素誘
    電体。
  22. 【請求項２２】 ｘが3である請求項21の低誘電率の炭
    素-含有酸化ケイ素誘電体。
  23. 【請求項２３】 上記穏やかな酸化剤が過酸化水素（H2
    O2）を含む請求項21の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケ
    イ素誘電体。
  24. 【請求項２４】 炭素及び第１級水素から成る多数炭素
    -含有枝分れアルキル基にそれぞれ結合するケイ素原子
    を含有する酸化ケイ素物質を含む集積回路構造物用の低
    誘電率の炭素-含有酸化ケイ素誘電体であって、炭素原
    子に結合する第1級水素を有し、化学式SiHx((C)y(C
    H3)z)(4-x)（但し、ｘは1〜3であり、ｙは1〜4の整数で
    あり、そしてｚは2ｙ＋1である）を有する炭素-置換シ
    ランを穏やかな酸化剤と反応させることにより形成され
    る上記酸化ケイ素誘電体。
  25. 【請求項２５】 ｘが3である請求項24の低誘電率の炭
    素-含有酸化ケイ素誘電体。
  26. 【請求項２６】 上記穏やかな酸化剤が過酸化水素（H2
    O2）を含む請求項24の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケ
    イ素誘電体。
  27. 【請求項２７】 炭素及び第１級水素から成る多数炭素
    -含有環状アルキル基にそれぞれ結合するケイ素原子を
    含有する酸化ケイ素物質を含む集積回路構造物用の低誘
    電率の炭素-含有酸化ケイ素誘電体であって、炭素原子
    に結合する第1級水素を有し、化学式SiHx((C)y(CH3)z)
    (4-x)（但し、ｘは1〜3であり、ｙは3〜5の整数であ
    り、そしてｚは2ｙ−1である）を有する炭素-置換シラ
    ンを穏やかな酸化剤と反応させることにより形成される
    上記酸化ケイ素誘電体。
  28. 【請求項２８】 ｘが3である請求項27の低誘電率の炭
    素-含有酸化ケイ素誘電体。
  29. 【請求項２９】 上記穏やかな酸化剤が過酸化水素（H2
    O2）を含む請求項27の低誘電率の多数炭素-含有酸化ケ
    イ素誘電体。
  30. 【請求項３０】 炭素及び第１級水素から成る多数炭素
    -含有基にそれぞれ結合するケイ素原子を含有する酸化
    ケイ素物質を含む集積回路構造物用の低誘電率の炭素-
    含有酸化ケイ素誘電体を形成する方法であって、炭素原
    子に結合する第1級水素のみを有し、そして化学式SiH
    x((C)y(CH3)z)(4-x)（但し、ｘは1〜3であり、ｙは枝分
    れアルキル基について1〜4の整数であり、環状アルキル
    基について3〜5の整数であり、またｚは枝分れアルキル
    基について2ｙ＋1であり、環状アルキル基について2ｙ
    −1である）を有する炭素-置換シランを穏やかな酸化剤
    と反応させることを含む上記方法。
  31. 【請求項３１】 ｘが3であり、上記穏やかな酸化剤が
    過酸化水素を含む請求項30の方法。
JP2000079900A 1999-03-22 2000-03-22 集積回路構造物用の低誘電率の多数炭素−含有酸化ケイ素誘電体 Expired - Fee Related JP3432783B2 (ja)

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