JP2009044162A - 低誘電率および超低誘電率のSiCOH誘電体膜ならびにその形成方法 - Google Patents
低誘電率および超低誘電率のSiCOH誘電体膜ならびにその形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009044162A JP2009044162A JP2008224431A JP2008224431A JP2009044162A JP 2009044162 A JP2009044162 A JP 2009044162A JP 2008224431 A JP2008224431 A JP 2008224431A JP 2008224431 A JP2008224431 A JP 2008224431A JP 2009044162 A JP2009044162 A JP 2009044162A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric
- layer
- sicoh
- present
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 11
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 89
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 40
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 184
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 69
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 description 38
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 36
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 29
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 25
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 23
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 21
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 21
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 21
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 17
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 16
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 14
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 14
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 14
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 10
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N octamethylcyclotetrasiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 8
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 8
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 7
- WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 2,4,6,8-tetramethyl-1,3,5,7,2$l^{3},4$l^{3},6$l^{3},8$l^{3}-tetraoxatetrasilocane Chemical group C[Si]1O[Si](C)O[Si](C)O[Si](C)O1 WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- NBBQQQJUOYRZCA-UHFFFAOYSA-N diethoxymethylsilane Chemical compound CCOC([SiH3])OCC NBBQQQJUOYRZCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N dimethoxy(dimethyl)silane Chemical compound CO[Si](C)(C)OC JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 6
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 6
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000012705 liquid precursor Substances 0.000 description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 4
- DGXPASZXUJQWLQ-UHFFFAOYSA-N diethyl(methoxy)silane Chemical compound CC[SiH](CC)OC DGXPASZXUJQWLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 4
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N Hydrogen atom Chemical compound [H] YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- LPIQUOYDBNQMRZ-UHFFFAOYSA-N cyclopentene Chemical compound C1CC=CC1 LPIQUOYDBNQMRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 2
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 239000003361 porogen Substances 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- GJEZBVHHZQAEDB-UHFFFAOYSA-N 6-oxabicyclo[3.1.0]hexane Chemical compound C1CCC2OC21 GJEZBVHHZQAEDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 150000004759 cyclic silanes Chemical class 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 238000010336 energy treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- QUZPNFFHZPRKJD-UHFFFAOYSA-N germane Chemical compound [GeH4] QUZPNFFHZPRKJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052986 germanium hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000592 inorganic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- UIUXUFNYAYAMOE-UHFFFAOYSA-N methylsilane Chemical compound [SiH3]C UIUXUFNYAYAMOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- IXFOBQXJWRLXMD-ZIQFBCGOSA-N para-nitrophenyl 1-thio-β-d-glucopyranoside Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1SC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 IXFOBQXJWRLXMD-ZIQFBCGOSA-N 0.000 description 1
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N pentamethylene Natural products C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 1
- PQDJYEQOELDLCP-UHFFFAOYSA-N trimethylsilane Chemical compound C[SiH](C)C PQDJYEQOELDLCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/401—Oxides containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/56—After-treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
- H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
- H01L21/02214—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and oxygen
- H01L21/02216—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and oxygen the compound being a molecule comprising at least one silicon-oxygen bond and the compound having hydrogen or an organic group attached to the silicon or oxygen, e.g. a siloxane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
- H01L21/02304—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment formation of intermediate layers, e.g. buffer layers, layers to improve adhesion, lattice match or diffusion barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
- H01L21/02337—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
- H01L21/0234—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
- H01L21/02345—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light
- H01L21/02348—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light treatment by exposure to UV light
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
- H01L21/02345—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light
- H01L21/02351—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light treatment by exposure to corpuscular radiation, e.g. exposure to electrons, alpha-particles, protons or ions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
- H01L21/02362—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment formation of intermediate layers, e.g. capping layers or diffusion barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/314—Inorganic layers
- H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
- H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
- H01L21/31633—Deposition of carbon doped silicon oxide, e.g. SiOC
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/5329—Insulating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/5329—Insulating materials
- H01L23/53295—Stacked insulating layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02203—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being porous
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
- H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
- H01L21/02211—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound being a silane, e.g. disilane, methylsilane or chlorosilane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
Abstract
【解決手段】この誘電体材料34,38,44は、約2.8以下の誘電率、45Mpa未満の引張応力、約2から約15GPaの弾性率、約0.2から約2GPaの硬さを有する。加へてこの誘電体材料を含む電子デバイス構造、ならびにこの誘電体材料を製造する様々な方法も開示する。
【選択図】図6
Description
物(Cdoped oxide:CDO)または有機ケイ酸塩ガラス(organosilicate glass:OSG
)とも呼ばれるSi、C、OおよびH原子(SiCOH)を含む誘電体材料の種類(clas
s)、この材料から膜を製造する方法、およびこのような膜を含む電子デバイスに関する
。詳細には本発明は、超大規模集積(ULSI)の後工程(BEOL:back-end-of-the-
line)配線構造における層内(intralevel)または層間(interlevel)誘電体膜、誘電体
キャップあるいはハード・マスク/研磨止めとしてこのような誘電体材料を使用すること
、このような膜を含む電子デバイス構造、ならびにこのような膜および構造の製造方法に
関する。
OLメタライゼーションの抵抗ならびに層内および層間絶縁膜の静電容量は増大した。こ
の両方の効果によってULSI電子デバイス内の信号遅延は増大する。将来のULSI回
路のスイッチング性能を向上させるため、静電容量を低減させる低誘電率(低k)絶縁体
、特に酸化シリコンよりもかなり低いkを有する低k絶縁体が求められている。低いk値
を有する誘電体材料(すなわち誘電体)は市販されている。例えばそのような材料の1つ
が、k値2.0を有するポリテトラフルオロエチレン(「PTFE」)である。しかしこ
れらの誘電体材料は、300〜350℃を超える温度に暴露したときに熱的に不安定であ
る。これらの誘電体をULSIチップに組み込むためには少なくとも400℃での熱安定
性が必要である。したがって、組込みの間にこれらの誘電体は役に立たないものになる。
セスキオキサン、他の有機および無機ポリマー(polymer)などのSi、C、OおよびH
元素を含むポリマー(重合体)が含まれる。例えば、論文(エヌ・ハッカー(N. Hacker
)他「酸化シリコン・ベースの新しい低誘電率スピンオン誘電体の特性(Propertiesof n
ew low dielectric constant spin-on silicon oxide based dielectrics)」、Mat.Res.
Soc. Symp. Proc. 476 (1997): 25)には、この熱安定性の要件を満たすように見える材
料が記載されている。しかしこれらの材料の一部は、スピンオン法によって膜を準備する
と、相互接続構造に組み込むために必要な厚さに達したときに、亀裂を容易に伝播させる
。さらに、前駆(precursor)物質は高価であり、大量生産で使用するにはコストがかか
りすぎる。これとは対照的に、超大規模集積回路(「VLSI」)チップおよびULSI
チップの製造ステップの大部分は、プラズマ強化化学的気相堆積法または物理的気相堆積
法によって実施される。容易に使用可能な処理装置を使用したプラズマ強化化学的気相堆
積法(「PECVD」)によって低k材料を製造できることによって、製造プロセスへの
材料の組込みが単純化され、製造原価が低減し、有害廃棄物が減る。
(「PECVD」)によって低k材料を製造できると、製造プロセスへの材料の組込みが
単純化され、製造原価が低減し、有害廃棄物が減る。米国特許第6,147,009号お
よび第6,497,963号には、Si、C、OおよびH元素からなり、3.6以下の誘
電率を有し、非常に小さい亀裂伝播速度を示す低誘電率材料が記載されている。
0B2号には、Si、C、OおよびH元素から構成された基質(matrix)からなり、1つ
の相(phase)が主にCとHからなり、3.2以下の誘電率を有する多相低k誘電体材料
が記載されている。
られている。従来技術の超低k膜の大きな問題は、ULSIデバイスにこのような膜を組
み込んだときに、組み込まれた膜が、不良な機械特性(引張応力、弾性率、硬さ、凝集強
度(cohesive strength)および水中亀裂速度(crack velocity in water))を示すこと
である。
を有し、その誘電膜をULSIデバイス内で使用することができる特定の機械特性を有す
る、安定したSiCOH誘電体の種類を開発する必要がある。
によって劣化せず、ダイシングおよびパッケージングの機械および熱応力に耐えた完成集
積回路チップを与える安定した誘電体膜が得られる特定の機械特性(引張応力、弾性率、
硬さ、凝集強度および水中亀裂速度)値を求めた。対照的に、同じ機械特性の他の望まし
くない値は、周囲の湿気および集積化処理によって劣化する不安定なSiCOH膜を与え
る。望ましくない他の機械特性は、ダイシングおよびパッケージングの間に亀裂を形成す
るチップを与える。本出願の出願人はさらに、本出願のSiCOH誘電体をBEOL相互
接続誘電体として使用して信頼性の高い正常な半導体集積回路(IC)デバイスを作るの
に必要な他の膜特性(疎水性および細孔のサイズ)を確認した。
.8以下の誘電率を有し、特定の望ましい機械特性の組合せを有する、低kまたは超低k
誘電率の材料を提供することにある。
含む共有結合3次元(tri-dimensional)ネットワーク構造(network structure)を有す
るSiCOH誘電体材料を提供することにある。
めてH2O蒸気(湿度)への暴露に対して非常に安定である、SiCOH誘電体材料を提
供することにある。
たは層間誘電体として含む、電子デバイス構造を提供することにある。
料を製造する方法を提供することにある。
5MPa未満、弾性率約2から約15GPa、硬さ約0.2から約2GPaの安定した低
kまたは超低k誘電体材料を提供する。本発明の安定した低kまたは超低k誘電体材料は
さらに、約1.7から約4.5J/m2の凝集強度(cohesive strength)、および約1
.1から約2.8ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以下の水中亀裂発達速度
(crackdevelopment velocity)を有することを特徴とする。
ら約15GPa、硬さ約0.5から約2GPaの安定した超低kのSiCOH誘電体材料
が提供される。さらに、本発明の第1の実施形態のSiCOH誘電体材料は約4.0から
約4.5J/m2の凝集強度、および2.8ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/
秒以下の水中亀裂発達速度を有する。
ら約13GPa、硬さ約0.4から約1.9GPaの安定した超低kのSiCOH誘電体
材料が提供される。本発明の第2の実施形態のSiCOH誘電体材料はさらに、約4.0
から約4.5J/m2の凝集強度、および2.7ミクロンの膜厚に対して1×10−10
m/秒以下の水中亀裂発達速度を有する。
ら約12GPa、硬さ約0.35から約1.8GPaの安定した超低kのSiCOH誘電
体材料が提供される。本発明の第3の実施形態の誘電体材料はさらに、約2.5から約3
.9J/m2の凝集強度、および2.5ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以
下の水中亀裂発達速度を有することを特徴とすることができる。
ら約11GPa、硬さ約0.3から約1.7GPaの安定した超低kのSiCOH誘電体
材料が提供される。本発明の第4の実施形態の誘電体材料によって、約2.4から約3.
8J/m2の凝集強度、および2.3ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以下
の水中亀裂発達速度が提供される。
ら約10GPa、硬さ約0.25から約1.6GPaの安定した超低kのSiCOH誘電
体材料が提供される。本発明の第5の実施形態の誘電体材料は、約2.2から約3.7J
/m2の凝集強度を有し、1.9ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以下の水
中亀裂発達速度が提供される。
ら約9GPa、硬さ約0.2から約1.5GPaの安定した超低kのSiCOH誘電体材
料が提供される。第6の実施形態のSiCOH誘電体材料は、この実施形態の誘電体材料
は約2.0から約3.5J/m2の凝集強度、および1.5ミクロンの膜厚に対して1×
10−10m/秒以下の水中亀裂発達速度を有する。
率約3から約8GPa、硬さ約0.2から約1.4GPaの安定した超低kのSiCOH
誘電体材料が提供される。本発明のこの実施形態ではSiCOH誘電体材料が、約1.8
から約3.4J/m2の凝集強度、および1.3ミクロンの膜厚に対して1×10−10
m/秒以下の水中亀裂発達速度を有する。
率約2から約7GPa、硬さ0.2GPaの安定した超低kのSiCOH誘電体材料が提
供される。本発明の第8の実施形態のSiCOH誘電体材料では、約1.7から約3.3
J/m2の凝集強度、および1.1ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以下の
水中亀裂発達速度が観察される。
好ましくは80°超の水との接触角を有する。
Pa未満、弾性率約2から約15GPa、硬さ約0.2から約2GPaの少なくとも1つ
の安定した低kまたは超低k誘電体材料を相互接続構造の誘電体として含む電子デバイス
構造に関する。
よび/またはハード・マスク/研磨ストップ層として使用することができる。
、a)第1の絶縁材料層の中に埋め込まれた第1の金属領域と、b)第2の絶縁材料層の
中に埋め込まれた第1の導体領域であって、第2の絶縁材料層が第1の絶縁材料層と密に
接触し、第1の導体領域が第1の金属領域と電気的に連結する第1の導電領域と、c)第
1の導体領域と電気的に連結し第3の絶縁材料層の中に埋め込まれた第2の導体領域とを
有し、第3の絶縁材料層が第2の絶縁材料層と密に接触している。
料を含むことができる。
誘電体キャップ層を含むことができ、さらに、第2の絶縁材料層と第3の絶縁材料層の間
に位置する誘電体キャップ層を含むことができる。この電子デバイス構造はさらに、第2
の絶縁材料層と第3の絶縁材料層の間の第1の誘電体キャップ層、および第3の絶縁材料
層の上の第2の誘電体キャップ層を含むことができる。
ン(SiCN)、高融点金属窒化シリコン(高融点金属はTa、Zr、HfまたはW)、
炭化シリコン、炭化酸化シリコン(silicon carbo-oxide)、炭素ドープ酸化物、および
これらの水素化物または窒化物の中から選択することができる。いくつかの実施形態では
、誘電体キャップ自体、本発明の低kまたは超低kのSiCOH誘電体材料を含み得る。
第1および第2の誘電体キャップ層は、同じグループの誘電体材料から選択することがで
きる。第1の絶縁材料層は、酸化シリコンまたは窒化シリコン、あるいはPSG、BPS
Gなどのドープされた酸化シリコンまたはドープされた窒化シリコンとすることができる
。
とも一方の上に付着させた誘電体材料からなる拡散バリア(diffusion barrier)層を含
むことができる。この電子デバイス構造はさらに、RIEハード・マスク/研磨ストップ
層として使用する第2の絶縁材料層の上の誘電体層、および誘電体RIEハード・マスク
/研磨ストップ層の上の誘電体拡散バリア層を含むことができる。この電子デバイス構造
はさらに、第2の絶縁材料層の上の第1の誘電体RIEハード・マスク/研磨ストップ層
と、第1の誘電体研磨ストップ層の上の第1の誘電体RIE拡散バリア層と、第3の絶縁
材料層の上の第2の誘電体RIEハード・マスク/研磨ストップ層と、第2の誘電体研磨
ストップ層の上の第2の誘電体拡散バリア層を含むことができる。誘電体RIEハード・
マスク/研磨ストップ層を、本発明のSiCOH誘電体材料で構成することもできる。
Pa未満、弾性率約2から約15GPa、硬さ約0.2から約2GPaの安定した低kま
たは超低k誘電体材料を製造する様々な方法に関する。
元素を含む水素化酸化シリコン炭素材料(hydrogenated oxidized silicon carbon)(S
iCOH)のマトリックス(matrix:基質)を含み、約2.8以下の誘電率を有する(多
孔質または非多孔質の)新しい誘電体材料の種類(class:類)を提供する。用語「3次
元ネットワーク」は本出願の全体を通じて、x、yおよびz方向に相互接続しかつ相互に
関係づけられたシリコン、炭素、酸素および水素を含むSiCOH誘電体材料を示す目的
に使用される。本発明の誘電体材料は重合体(ポリマー)材料ではなく、その代わりに、
共有結合したネットワークを含むランダムな3次元構造を備えていることに留意されたい
。この共有結合ネットワークはSi−O、Si−C、Si−H、C−HまたはC−C結合
を含むことができる。
から約20原子百分率のSi、約5から約45原子百分率、より好ましくは約10から約
30原子百分率のC、約0から約50原子百分率、より好ましくは約10から約35原子
百分率のO、および約10から約55原子百分率、より好ましくは約20から約45原子
百分率のHを含む。
とができる。本発明の他の実施形態では、SiCOH誘電体材料が任意選択で、Ge原子
によって部分的に置換されたSi原子を有することができる。本発明の誘電体材料中に存
在してもよいこれらの任意選択の元素の量は、これらの任意選択の元素を含み、付着時に
使用される前駆物質の量によって決まる。
くは直径約0.4から約5ナノメートルの分子スケールの空隙(すなわちナノメータ・サ
イズの細孔)を含むことが好ましい。これらの空隙はSiCOH誘電体材料の誘電率をさ
らに低下させる。このナノメータ・サイズの細孔(pore)の体積は材料の体積の約0.5
%から約50%を占める。
たは集積化処理によっても劣化しない安定した低kまたは超低k膜を与える特定の特性群
(引張応力、弾性率、硬さ、凝集強度および水中亀裂速度)を有する、誘電体材料である
。具体的には、本発明のSiCOH誘電体材料は少なくとも350℃の温度に対して安定
である。
の引張応力または圧縮応力、約2から約15GPaの弾性率、約0.2から約2GPaの
硬さを有する。本発明の誘電体材料はさらに、約1.7から約4.5J/m2の凝集強度
を有し、約1.1から約2.8ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以下の水中
亀裂発達速度を有することを特徴とすることができる。
て(Flexusツールまたは当技術分野で周知の他のツールを使用)、または静電容量
測定を使用して小さなSiストリップ(strip)の曲率を測定してSiストリップの偏向
(deflection)を観察することによって測定する。当技術分野で知られているとおり、従
来の引張応力は正の符号(>0)を、圧縮応力は負の符号を有し、そのため、45MPa
未満の引張応力と指定されたときには圧縮応力(<0)も含まれる。したがって「45M
Pa未満の引張応力」という表現には圧縮応力も含まれることに留意されたい。弾性率お
よび硬さは、当技術分野で知られているナノインデンテーション(nanoindentation)に
よって測定する。凝集強度は、4点ベンド装置(4point bend apparatus)およびエム・
ダブリュー・レーン(M. W. Lane)、「界面破損(Interface Fracture)」、Annu.Rev.
Mater. Res. 2003、33、29〜54ページに記載されている発表された文献の手順を使用して
測定する。亀裂速度は、アール・エフ・クック(R.F. Cook)およびイー・ジー・ライナ
イジャ(E. G. Liniger)、Mat. Res. Soc. Symp. Proc.、511巻、1998、171およびアー
ル・エフ・クック(R.F. Cook)およびイー・ジー・ライナイジャ(E. G. Liniger)、E.
C.S. Proc.、98-3巻、1998、129に記載の方法によって求める。
有するという特徴を有する(図1〜5に示したFTIRスペクトルの詳細な説明は後記)
。本発明では、本発明のSiCOH誘電体材料の共有結合3次元ネットワーク構造が、付
着後に処理するとネットワークSi−Oピーク強度に対するケージ(cage)Si−Oピー
ク強度の比が、他のSiCOH材料(例えば熱によって硬化させたSiCOH)に比べて
低下するFTIR吸光度スペクトルを生み出すことができるSi−O結合を有する。
ら約15GPa、硬さ約0.5から約2GPaの安定した超低k SiCOH誘電体材料
が提供される。本発明の第1の実施形態のSiCOH誘電体は約4.0から約4.5J/
m2の凝集強度を有し、2.8ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以下の水中
亀裂発達速度が提供される。
ら約13GPa、硬さ約0.4から約1.9GPaの安定した超低k SiCOH誘電体
材料が提供される。この実施形態では、約4.0から約4.5J/m2の凝集強度、およ
び2.7ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以下の水中亀裂発達速度が提供さ
れる。
ら約12GPa、硬さ約0.35から約1.8GPaの安定した超低k SiCOH誘電
体材料が提供される。第3の実施形態の誘電体材料は約2.5から約3.9J/m2の凝
集強度を有し、2.5ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以下の水中亀裂発達
速度が提供される。
ら約11GPa、硬さ約0.3から約1.7GPaの安定した超低k SiCOH誘電体
材料が提供される。本発明のこの実施形態のSiCOHを使用すると、約2.4から約3
.8J/m2の凝集強度、および2.3ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以
下の水中亀裂発達速度が提供される。
ら約10GPa、硬さ約0.25から約1.6GPaの安定した超低k SiCOH誘電
体材料が提供される。この実施形態の誘電体材料は約2.2から約3.7J/m2の凝集
強度を有し、1.9ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以下の水中亀裂発達速
度が提供される。
ら約9GPa、硬さ約0.2から約1.5GPaの安定した超低k SiCOH誘電体材
料が提供される。この実施形態の誘電体材料は約2.0から約3.5J/m2の凝集強度
を有し、1.5ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以下の水中亀裂発達速度が
提供される。
率約3から約8GPa、硬さ約0.2から約1.4GPaの安定した超低k SiCOH
誘電体材料が提供される。上記の特性を有する膜は、約1.8から約3.4J/m2の凝
集強度、および1.3ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以下の水中亀裂発達
速度を提供する。
率約2から約7GPa、硬さ0.2GPaの安定した超低k SiCOH誘電体材料が提
供される。本発明のこの実施形態では、約1.7から約3.3J/m2の凝集強度、およ
び1.1ミクロンの膜厚に対して1×10−10m/秒以下の水中亀裂発達速度が提供さ
れる。
0°超、より好ましくは80°超である。
ECVD)を使用して付着(堆積)させる。PECVDの他に本発明はさらに、化学的気
相堆積法(CVD)、高密度プラズマ(HDP)、パルスPECVD、スピンオン塗布ま
たは他の関連方法を利用して、この安定したSiCOH誘電体材料を形成できることを企
図する。
を含む第1の前駆物質(precursor)(液体、気体または蒸気)とHe、Arなどの不活
性キャリヤとを、反応装置(reactor)、好ましくはPECVD反応装置内に供給し、次
いで前記第1の前駆物質から生じる膜を適当な基板に、本発明のSiCOH誘電体材料の
形成に有効な条件を利用して付着させることによって形成する。本発明はさらに、第1の
前駆物質をO2、CO2またはこれらの組合せなどの酸化剤(oxidizingagent)と混合し
、それによって反応装置内の反応物を安定させ、基板に付着した誘電体膜の均一性を向上
させることを含む。
む第2の前駆物質(気体、液体または蒸気)を使用することができる。任意選択で、Ge
を含む第3の前駆物質(気体、液体または気体)を使用することもできる。
TS」または「C4H16O4Si4」)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OM
CTS)、ジエトキシメチルシラン(DEMS)、ジメチルジメトキシシラン(DMDM
OS)、ジエチルメトキシシラン(DEDMOS)、ならびに関連環状(cyclic)および
非環状(non-cyclic)シラン、シロキサンなど、SiCOH成分を含む環構造(ring str
ucture)を有する有機分子の中から選択することが好ましい。
ができるが、第2の前駆物質は、環構造を有する炭化水素分子からなるグループ、好まし
くは分子中に2つ以上の環を有する炭化水素分子、または環に結合した枝分れ鎖(branch
ed chain)を有する炭化水素分子から選択することが好ましい。縮合環(fused ring)を
含み、そのうちの少なくとも1つの環がヘテロ原子、好ましくは酸素を含む種(species
)が特に有用である。これらの種のうち最も適当なのは、環にかなりのひずみを与えるサ
イズの環を含む種、すなわち3もしくは4員環、または7員環以上、あるいはその両方で
ある。特に興味深いのは、酸化シクロペンテン(「CPO」または「C5H8O」)など
のオキサ二環式化合物(oxabicyclics)として知られている化合物類の化合物である。炭
化水素環に結合した枝分れ第三級ブチル(t−ブチル)基およびイソプロピル(i−プロ
ピル)基を含む分子も有用である。この環は飽和環でもまたは(C=C二重結合を含む)
不飽和環でもよい。第3の前駆物質は、ゲルマニウム水素化物(germanehydride)から、
またはGe源を含む他の任意の反応物から構成することができる。
、および基板と上部電極の間の約1cmから約12cmの間隔を有する平行平板型反応装
置を準備するステップを含むことができる。一方の電極に、周波数約0.45Mzから約
200Mzの高周波RF電力を印加する。任意選択で、一方の電極に追加の低周波電力を
印加することもできる。
応じて様々に変更することができる。大まかに言うと、Si、C、O、H元素を含む、誘
電率2.8、引張応力45MPa未満、弾性率約2から約15GPa、硬さ約0.2から
約2GPaの安定した誘電体材料を得るために使用する条件には、基板温度を約300℃
から約425℃にセットすること、高周波RF電力密度を約0.1W/cm2から約1.
5W/cm2にセットすること、第1の液体前駆物質の流量を約100mg/分から約5
000mg/分にセットすること、任意選択で、第2の液体前駆物質の流量を約50mg
/分から約10,000mg/分にセットすること、任意選択で、第3の液体前駆物質の
流量を約25mg/分から約4000mg/分にセットすること、任意選択で、ヘリウム
(またはアルゴン、あるいはその両方)などの不活性キャリヤ・ガスの流量を約50sc
cmから約5000sccmにセットすること、反応装置圧力を約1000ミリトルから
約7000ミリトルにセットすること、および高周波RF電力を約75Wから約1000
Wにセットすることが含まれる。任意選択で、約30Wから約400Wの超低周波電力を
プラズマに加えることができる。基板チャックの導電性領域をX倍にするときには、基板
チャックに印加するRF電力もX倍にする。
PECVD反応装置内に流入させる。
有機シリコン気相前駆物質を付着に使用できることが知られている。
呼ぶ。表1のSiCOH誘電体を得るための条件については、後の実施例の項で詳細に説
明する。
安定させ、その(電気、機械、接着)特性を向上させて、最適な最終的な膜を得る。適当
なエネルギー源には、熱、化学作用、紫外(UV)光、電子ビーム(eビーム)、マイク
ロ波およびプラズマ源が含まれる。本発明では上記のエネルギー源の組合せを使用するこ
ともできる。本発明で使用するエネルギー源を利用して、「付着SiCOH誘電体」のS
i−O結合ネットワークを変更(modify)し、材料中の他の結合を変更し、より多くのS
i−O架橋(cross-linking)を生じさせ、いくつかのケースでは炭化水素相(phase)を
除去する。上記の変更はすべて、より高い弾性率、より高い硬さまたはより低い内部応力
を与え、あるいはこれらの特性の組合せを達成する。より高い弾性率によっても、または
より低い内部応力によっても亀裂伝播速度は小さくなり、このエネルギー処理の好ましい
結果は、より高い弾性率とより低い内部応力の組合せである。
熱することができる任意の源、例えば発熱体またはランプが含まれる。熱エネルギー源が
、付着させた誘電体材料を約350℃から約430℃の温度まで加熱することができるこ
とがより好ましい。この熱処理プロセスは様々な時間で実施することができるが、一般に
約1分から約300分である。この熱処理ステップは一般に、He、Arなどの不活性ガ
スの存在下で実行される。この熱処理ステップをアニール・ステップと呼ぶことができ、
このステップでは、急(rapid)熱アニール、炉アニール、レーザ・アニールまたはスパ
イク・アニール条件が使用される。
とができる源を利用して実行し、このときウェハ温度は25℃から500℃、好ましくは
300℃から450℃に維持する。重要な結合を解離させ活性化させるには>370nm
の放射光エネルギーは不十分であり、そのため、好ましい波長範囲は150〜370nm
である。文献データおよび「付着膜」で測定した吸光度スペクトル(absorbance spectru
m)を使用して、本発明の発明者は、SiCOH膜が劣化するため<170nmの放射光
は好都合でない可能性があることを見い出した。さらに、エネルギー範囲310〜370
nmは、光子あたりのエネルギーが相対的に低いため、範囲150〜310nmほど有効
ではない。150〜310nm範囲では、任意選択で、「付着膜」の吸光度スペクトルと
(疎水性などの)膜特性の最小劣化の最適なオーバーラップを使用して、SiCOH特性
を変更するのに最も有効なUVスペクトル領域を選択することができる。
ことができる、エネルギー0.5から25keV、電流密度0.1から100マイクロア
ンペア/cm2(好ましくは1から5マイクロアンペア/cm2)の源を利用して実行し
、このときウェハ温度は25℃から500℃、好ましくは300℃から450℃に維持す
る。電子ビーム処理ステップで使用する好ましい電子照射量(dose)は、50から500
マイクロクーロン/cm2、好ましくは100から300マイクロクーロン/cm2であ
る。
ラジカルを生成することができる源を利用して実行する。直接プラズマ暴露よりもダウン
ストリーム・プラズマ源(downstream plasma source)のほうが好ましい。プラズマ処理
の間、ウェハ温度は25℃から500℃、好ましくは300℃から450℃に維持する。
ることによって実行し、その後にこのガスをプラズマに変化させる。プラズマ処理に使用
できるガスにはAr、N、He、Xe、Krなどの不活性ガス(Heガスが好ましい)、
水素またはその他の原子水素源、メタン、メチルシラン、その他のCH3基源、およびこ
れらの混合物が含まれる。プラズマ処理ガスの流量は、使用している反応装置系に応じて
様々に変更することができる。チャンバ圧は0.05から20トルとすることができるが
、好ましい圧力操作範囲は1から10トルである。プラズマ処理ステップは一般に約1/
2分から約10分実施する。しかし本発明ではより長い時間を使用することもできる。
、高周波範囲(約100W以上)または低周波範囲(250W未満)、あるいはこれらを
組み合わせて用いることができる。高周波電力密度は0.1から2.0W/cm2とする
ことができるが、好ましい動作範囲は0.2から1.0W/cm2である。低周波電力密
度は0.1から1.0W/cm2とすることができるが、好ましい動作範囲は0.2から
0.5W/cm2である。露出した誘電体表面の著しいスパッタ・エッチングを防ぐ(除
去を<5ナノメートルにする)ため、選択する電力レベルは十分に低くなければならない
。
つかのステップを組み合わせる必要がある場合がある。
用して、基板に材料を付着させ、「付着膜」を形成する。
、または処理して、本明細書に記載した所望の機械特性および他の特性を有する最終的な
膜を形成する。
ス・ツール上にクラスタ化された別個の2つのプロセス室内で実行される。あるいはこれ
らの2つのプロセス室を別個のプロセス・ツールに配置することもできる(「クラスタ分
離化」)。多孔質SiCOH膜を得るため、硬化ステップは、誘電体材料と一緒に付着さ
せた犠牲炭化水素(ポロゲン(porogen))成分の除去を含むことができる。本発明で使
用できる適当な犠牲炭化水素成分には先に述べた第2の前駆物質が含まれる。ただしこれ
に限定されるわけではない。前記第2の前駆物質については実施例3に記載されている。
好ましい1つのプロセス実施形態では、PECVDツールの中の300℃〜425℃、
好ましくは350℃に加熱されたウェハ・チャック上に300mm基板を配置する。本発
明では任意のPECVD付着反応装置を使用することができる。次いで、気体および液体
前駆物質の流量を安定させて圧力が6トルに達するようにする。ただし1〜10トルの圧
力を使用することができる。
O2からなる。SiCOH前駆物質は元素Si、C、OおよびHを含み、好ましい前駆物
質には、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)またはオクタメチルシクロ
テトラシロキサン(OMCTS)、ジエトキシメチルシラン(DEMS)、ジメチルジメ
トキシシラン(DMDMOS)、ジエチルメトキシシラン(DEDMOS)、ならびに関
連環状および非環状シラン、シロキサンなどが含まれる。好ましいプロセスでは、液体流
量2000〜3500mg/分(好ましくは2800±300mg/分)のオクタメチル
シクロテトラシロキサン(OMCTS)、および流量100〜200sccmのO2を使
用する。ただし流量50から300sccmのO2を使用することもできる。好ましいH
e流量は500〜2000sccmである。
MHz、電力約350W(200〜450Wを使用することができる)の高周波エネルギ
ーを印加し、ウェハ・チャックに、周波数13.6MHz、電力約100W(50〜20
0Wを使用することができる)の高周波エネルギーを印加する。当技術分野では周知のと
おり、本発明では異なるRF周波数(0.26、0.35、0.45MHz)を使用する
こともできる。
iCOH膜の処理を実行して、膜を安定させ、表1に示した特性を得る。第2のエネルギ
ー源は放射性源(UVまたは電子ビーム)、または(プラズマ中に形成された水素原子ま
たは他の反応性ガスを使用する)化学作用源とすることができる。
TIRスペクトルのネットワークSi−O吸光度とケージSi−O吸光度の比が変化し、
具体的には、ネットワークSi−O吸光度に対するケージSi−O吸光度の比が低下する
。結果を図1および2に示す。図1では、曲線1が350℃で処理した後、曲線2が41
0℃で処理した後である。図2では、すべての曲線が410℃で処理した後のものであり
、曲線5、6および7は、ネットワークSi−O強度に対するケージSi−O強度の比が
処理時間が長くなるにつれて低下することを示している。
れた環境(真空または極めて高純度の不活性ガス。O2およびH2O濃度は<100パー
ツ・パー・ミリオン「ppm」、好ましくは<10ppm)を有する紫外(UV)処理ツ
ールの中に入れる。
理ツールを別個のツールとすることができる。UV処理ツールの中の300℃から450
℃、好ましくは350℃から400℃の高温のチャック上にサンプルを配置する。同時熱
アニール/UV放射処理を30秒から1,000秒、好ましくは100秒から600秒、
サンプルに行う。本発明のUV処理では、150nmから370nmの波長範囲を使用す
ることができるが、エネルギー範囲290〜370nmは、光子あたりのエネルギーが相
対的に低いため、範囲150〜290nmほど有効ではない。150〜370nm範囲で
は、任意選択で、「付着膜」の吸光度スペクトルと(疎水性などの)膜特性の最小劣化の
最適なオーバーラップを使用して、SiCOH特性を変更し、特性を向上させるのに最も
有効なUVスペクトル領域を選択することができる。電力は一般に1〜10キロワット、
好ましくは2〜5キロワットである。
では、第2のエネルギー源に化学作用、電子ビーム、マイクロ波またはプラズマ・エネル
ギー源が含まれる。ただしこれらに限定されるわけではない。
。
k=2.5〜2.6の本発明のSiCOH材料を製造するためには、小さな変更を加え
た第1の実施例と同様のプロセスを使用する。具体的には、圧力を6トルよりも高くし、
SiCOH OMCTS前駆物質の流量を約1500〜3000mg/分まで下げ、シャ
ワーヘッドのRF電力をわずかに低くする(10〜20%減)。ウェハ・チャックのRF
電力を20〜50%引き下げることが重要である。
好ましい1つのプロセス実施形態では、PECVDツールの中の100℃〜400℃、
好ましくは200℃〜350℃に加熱されたウェハ・チャック上に300mm基板を配置
する。一般に、アプライド・マテリアルズ(Applied Materials)社製のプロデューサ(P
roducer)(R)、ノーベラス・システムズ(NovellusSystems)社製のベクタ(Vector)
(R)などのツールを使用するが、本発明では任意のPECVD付着反応装置を使用する
ことができる。
ようにする。ただし0.1〜10トルの圧力を使用することができる。ガスの組成は、S
iCOH前駆物質、炭化水素ベースの第2の前駆物質およびHeまたはArからなる。任
意選択でO2またはCO2も使用する。SiCOH前駆物質は元素Si、C、OおよびH
を含み、好ましい前駆物質には、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)ま
たはオクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)、ジエトキシメチルシラン(D
EMS)、ジメチルジメトキシシラン(DMDMOS)、ジエチルメトキシシラン(DE
DMOS)、ならびに関連環状および非環状シラン、シロキサンなどが含まれる。
、第6,437,443号、第6,441,491号、第6,541,398号、第6,
479,110B2号および第6,497,963号に記載のプロセスを使用することが
できる。
から選択された有機分子とすることができる。好ましい1つの前駆物質類(クラス)は、
縮合環を含み、そのうちの少なくとも1つの環がヘテロ原子、好ましくは酸素を含む種で
ある。これらの種のうち最も適当なのは、環にかなりのひずみを与えるサイズの環を含む
種、すなわち3もしくは4員環、または7員環以上、あるいはその両方である。特に興味
深いのは、酸化シクロペンテン(「CPO」または「C5H8O」)などのオキサ二環式
化合物として知られている化合物類の化合物である。
分子中に存在してもよい。好ましい3番目の前駆物質類は、少なくとも1つのC=C二重
結合を含む。非常に好ましい4番目の前駆物質類は少なくとも1つの環と少なくとも1つ
のC=C二重結合とを含む。
mg/分)のOMCTS、TMCTSまたはDEMS、および流量10〜10,000m
g/分の第2の炭化水素前駆物質を使用する。第2の炭化水素前駆物質とSiCOH前駆
物質の比は約1対100である。好ましいHe流量は100〜1000sccmであり、
流量5から1000sccmのO2またはCO2を使用することもできる。
MHz、電力約300W(200〜450Wを使用することができる)の高周波エネルギ
ーを印加し、ウェハ・チャックに、周波数13.6MHz以下、電力約50W(0〜20
0Wを使用することができる)の高周波エネルギーを印加する。本発明のSiCOH膜は
、400〜4,000オングストローム/分、好ましくは約600〜1,000オングス
トローム/分の速度で付着させる。時間は、所望の厚さの膜が付着するように調節する。
この膜は少なくとも第1のSiCOH相と第2の炭化水素相とを含む。
(単一の種ではなしに)ある範囲の異なる分子、分子断片(fragment)または有機鎖(or
ganic chain)を有する。この相(phase)は、炭化水素分子の形態、または重合体に似た
小さな有機鎖の形態をとることができ、具体的には種の一部が、先に述べた第2の炭化水
素前駆物質の分子をそれぞれ2つまたは3つ含む「二量体(dimer)または三量体(trime
r)」であることができる。これらの分子または分子鎖はSiCOH骨格(framework)に
共有結合していてもよく、または結合していなくともよい。
iCOH膜の処理を実行して、膜を安定させ、すべての、または大部分の第2の炭化水素
相を除去し、非常に小さな特性寸法の空間(open space)からなる第3の相を生み出し、
表1に示した特性を向上させる。第3の相は、0.1〜5nm程度、好ましくは1〜2n
m程度の寸法を有する。
された水素原子または他の反応性ガスを使用する)化学作用源とすることができる。
れた環境(真空または極めて高純度の不活性ガス。O2およびH2O濃度は<100pp
m、好ましくは<10ppm)を有する紫外(UV)処理ツールの中に入れる。
理ツールを別個のツールとすることができる。UV処理ツールの中の300℃から450
℃、好ましくは350℃から430℃、最も好ましくは370℃〜420℃の高温のチャ
ック上にサンプルを配置する。
00秒、サンプルに行う。
き、好ましい波長範囲は190〜370nmである。範囲190〜290umが非常に好
ましく、190〜290nm範囲では、任意選択で、「付着膜」の吸光度スペクトルの最
適なオーバーラップを使用して、SiCOH特性を変更するのに最も有効なUVスペクト
ル領域を選択することができる。
0nmのスペクトル領域を選択することができる。電力は一般に1〜10キロワット、好
ましくは2〜5キロワットである。
V(210から150nm)と、第2の炭化水素相を活性化し除去する相対的に低いエネ
ルギー(300〜200nm)とを組み合わせることが好ましい。
150nm)を第1のUVステップで照射し、第2の炭化水素相を活性化し除去する相対
的に低いエネルギー(300〜200nm)を第2のUVステップで照射することができ
る。
00〜200nm)を第1のUVステップで照射し、SiCOH骨格を活性化する相対的
に高いエネルギーのUV(210から150nm)を第2のUVステップで照射すること
ができる。
施形態では、第2のエネルギー源に化学作用、電子ビーム、マイクロ波またはプラズマ・
エネルギー源が含まれる。ただしこれらに限定されるわけではない。
TIRスペクトルのネットワークSi−O吸光度とケージSi−O吸光度の比が変化し、
具体的には、ケージSi−O吸光度に対するネットワークSi−O吸光度の比が増大する
。結果を図3に示す。曲線11は、熱(アニール)処理後の多孔質SiCOH膜のFTI
R吸光度、曲線12は好ましいeビーム処理後のFTIR吸光度、曲線13は好ましいU
V処理後のFTIR吸光度である。曲線11と比較すると、eビーム処理(12)および
UV処理(13)ではともに、ケージSi−Oピークに対するネットワークSi−Oピー
クの比が大きくなっている。このより大きな比はより高い弾性率と相関する。図3に示す
ように、この処理によってC−H伸長モード(stretching mode)のFTIR吸光度が変
化する。次に図4を参照すると、同じ多孔質SiCOH膜の弾性率が、430℃での好ま
しいeビーム処理中の照射(ドーズ)量に対してプロットされている。弾性率は照射量の
増大とともに単調に増大する。この弾性率の増大は、図3に見られるネットワーク/ケー
ジSi−O比の増大による。
TIR吸光度を図5に示す。曲線21は「付着膜」のFTIR吸光度、曲線22は、43
0℃、4時間の熱(アニール)処理後の多孔質SiCOH膜のFTIR吸光度、曲線23
は、400℃、2分のUV処理後の多孔質SiCOH膜のFTIR吸光度、曲線24は、
400℃、5分のUV処理後の多孔質SiCOH膜のFTIR吸光度である。ケージSi
−Oピークに対するネットワークSi−Oピークの比は、UV処理時間の増大ともに増大
することが分かる。
k=2.2〜2.5の本発明のSiCOH材料を製造するためには、小さな変更を加え
た第3の実施例と同様のプロセスを使用する。具体的には、第1のSiCOH前駆物質に
対する第2の炭化水素前駆物質の比をより小さくする。
k=2.0〜2.1の本発明のSiCOH材料を製造するためには、第3の実施例と同
様のプロセスを使用する。k<2.1である材料の多孔率は30%超であり、より高いポ
ロゲン/SiCOH比を使用する。
たデバイスは本発明の例にすぎず、本発明の新規な方法によってこれらの他にも無数のデ
バイスを形成できることに留意されたい。
ン基板32の上にはまず最初に絶縁材料層34が形成されており、その中には第1の金属
領域36が埋め込まれている。第1の金属領域36の表面に対してCMPプロセスを実施
した後、第1の絶縁材料層34および第1の金属領域36の上に、本発明のSiCOH誘
電体膜38を付着させる。第1の絶縁材料層34は、酸化シリコン、窒化シリコン、ドー
プされた酸化シリコン、ドープされた窒化シリコンまたは他の適当な絶縁材料から適当に
形成することができる。次いでSiCOH誘電体膜38をフォトリソグラフィ・プロセス
でパターン形成し、これをエッチングし、その上に導体層40を付着させる。第1の導体
層40の表面に対してCMPプロセスを実施した後、第1のSiCOH誘電体膜38およ
び第1の導体層40の上に、プラズマ化学的気相堆積法プロセスによって本発明のSiC
OH膜からなる第2の層44を付着させる。導体層40は、金属材料または非金属導電材
料を付着させることによって形成することができる。例えば、アルミニウムまたは銅金属
材料、あるいは窒化物またはポリシリコン非金属材料を付着させることができる。第1の
導体層40は第1の金属領域36と電気的に連結している。
た後に、この膜をエッチングし、第2の導体材料を付着させることによって、第2の導体
領域50を形成する。第2の導体領域50は、第1の導体層40の付着に使用されるもの
と同様の金属材料または非金属材料の付着によって形成することができる。第2の導体領
域50は第1の導体領域40と電気的に連結しており、第2のSiCOH誘電体膜層44
の中に埋め込まれている。第2のSiCOH誘電体膜層は第1のSiCOH誘電体材料層
38と密に接触している。この実施例では、第1のSiCOH誘電体材料層38が層(レ
ベル)内誘電体材料であり、第2のSiCOH誘電体膜層44が層内および層間誘電体で
ある。本発明のSiCOH誘電体膜の低い誘電率を基に、第1の絶縁層38および第2の
絶縁層44によって優れた絶縁特性を達成することができる。
0に似ているが、第1の絶縁材料層38と第2の絶縁材料層44の間に追加の誘電体キャ
ップ層62が付着されている点が異なる。誘電体キャップ層62は、酸化シリコン、窒化
シリコン、酸窒化シリコン、高融点金属窒化シリコン(高融点金属はTa、Zr、Hfま
たはW)、炭化シリコン、炭窒化シリコン(SiCN)、炭化酸化シリコン(SiCO)
およびこれらの水素化物などの材料から適当に形成することができる。追加の誘電体キャ
ップ層62は、第2の絶縁材料層44またはその下位層、特に層34および32に第1の
導体層40が拡散することを防ぐ拡散バリア層の働きをする。
RIEマスクおよびCMP(化学機械的研磨)研磨ストップ層の働きをする2つの追加の
誘電体キャップ層72および74が使用されている。第1の誘電体キャップ層72は第1
の超低k絶縁材料層38の上に付着されており、RIEマスクおよびCMPストップ層と
して使用される。そのため、CMP後の第1の導体層40と層72はほぼ共面(同平面;
co-planar)にある。第2の誘電体層74の機能は層72のそれと同様だが、層74は、
第2の導体層50の平坦化の際に利用される。研磨ストップ層74は、酸化シリコン、窒
化シリコン、酸窒化シリコン、高融点金属窒化シリコン(高融点金属はTa、Zr、Hf
またはWである)、炭化シリコン、炭化酸化シリコン(SiCO)およびこれらの水素化
物などの適当な誘電体材料を付着させることによって形成することができる。研磨ストッ
プ層72または74の好ましい組成はSiCHまたはSiCOHである。第2の誘電体層
74は、第2のSiCOH誘電体膜44の上に同じ目的で追加することができる。
追加の誘電体材料層82が付着されており、この層が、第2の絶縁材料層44を別個の2
つの層84と86に分割している。したがって、本発明の超低k材料から形成された図6
に示された層間および層内誘電体層44は、ビア92と相互接続94の境界で、層間絶縁
膜層84と層内誘電体層86に分割されている。上側誘電体層74の上にはさらに追加の
拡散バリア層96が付着されている。この代替実施形態の電子デバイス構造80によって
得られる追加の利点は、誘電体層82がRIEエッチング・ストップ層として働き、相互
接続の深さの優れた制御が得られることである。したがって、層82の組成は、層86が
選択的にエッチングされるように選択する。
電体として絶縁材料層を有する電子デバイス構造であって、前記半導体基板は、a)第1
の絶縁材料層の中に埋め込まれた第1の金属領域と、b)第2の絶縁材料層の中に埋め込
まれた第1の導体領域であって、第2の絶縁材料層が第1の絶縁材料層と密に接触し、第
1の導体領域が第1の金属領域と電気的に連結する第1の導体領域と、c)第1の導体領
域と電気的に連結し、第3の絶縁材料層の中に埋め込まれた第2の導体領域であって、第
3の絶縁材料層が第2の絶縁材料層と密に接触する第2の導体領域と、d)第2の絶縁材
料層と第3の絶縁材料層の間の第1の誘電体キャップ層と、e)第3の絶縁材料層の上の
第2の誘電体キャップ層とを有し、第1および第2の誘電体キャップ層がSi、C、Oお
よびHの原子を含む材料、好ましくは本発明のSiCOH誘電体膜から形成された電子デ
バイス構造が含まれる。
は層間誘電体としての絶縁材料層を有する電子デバイス構造であって、前記半導体基板は
、a)第1の絶縁材料層の中に埋め込まれた第1の金属領域と、b)第2の絶縁材料層の
中に埋め込まれた第1の導体領域であって、第2の絶縁材料層が第1の絶縁材料層と密に
接触し、第1の導体領域が第1の金属領域と電気的に連結する第1の導体領域と、c)第
1の導体領域と電気的に連結し、第3の絶縁材料層の中に埋め込まれた第2の導体領域で
あって、第3の絶縁材料層が第2の絶縁材料層と密に接触する第2の導体領域と、d)第
2の絶縁材料層と第3の絶縁材料層のうちの少なくとも一方の上に付着させた本発明の多
相超低k膜から形成された拡散バリア層と、を含む電子デバイス構造が含まれる。
電体として絶縁材料層を有する電子デバイス構造であって、前記半導体基板は、a)第1
の絶縁材料層の中に埋め込まれた第1の金属領域と、b)第2の絶縁材料層の中に埋め込
まれた第1の導体領域であって、第2の絶縁材料層が第1の絶縁材料層と密に接触し、第
1の導体領域が第1の金属領域と電気的に連結する第1の導体領域と、c)第1の導体領
域と電気的に連結し、第3の絶縁材料層の中に埋め込まれた第2の導体領域であって、第
3の絶縁材料層が第2の絶縁材料層と密に接触する第2の導体領域と、d)第2の絶縁材
料層の上の反応性イオン・エッチング(RIE)ハード・マスク/研磨ストップ層と、e
)RIEハード・マスク/研磨ストップ層の上の拡散バリア層と、を有し、RIEハード
・マスク/研磨ストップ層および拡散バリア層が本発明のSiCOH誘電体膜から形成さ
れた電子デバイス構造が含まれる。
電体として絶縁材料層を有する電子デバイス構造であって、前記半導体基板は、a)第1
の絶縁材料層の中に埋め込まれた第1の金属領域と、b)第2の絶縁材料層の中に埋め込
まれた第1の導体領域であって、第2の絶縁材料層が第1の絶縁材料層と密に接触し、第
1の導体領域が第1の金属領域と電気的に連結する第1の導体領域と、c)第1の導体領
域と電気的に連結し、第3の絶縁材料層の中に埋め込まれた第2の導体領域であって、第
3の絶縁材料層が第2の絶縁材料層と密に接触する第2の導体領域と、d)第2の絶縁材
料層の上の第1のRIEハード・マスク/研磨ストップ層と、e)第1のRIEハード・
マスク/研磨ストップ層の上の第1の拡散バリア層と、f)第3の絶縁材料層の上の第2
のRIEハード・マスク/研磨ストップ層と、g)第2のRIEハード・マスク/研磨ス
トップ層の上の第2の拡散バリア層とを有し、RIEハード・マスク/研磨ストップ層お
よび拡散バリア層が本発明のSiCOH誘電体膜から形成された電子デバイス構造が含ま
れる。
を有する、すぐ上の段落に記載した電子デバイス構造と同様の電子デバイス構造であって
、本発明のSiCOH誘電体材料から形成された、層間誘電体層と層内誘電体層の間に位
置する誘電体キャップ層をさらに含む電子デバイス構造が含まれる。
意図したものではないことを理解されたい。さらに、好ましい実施形態およびいくつかの
代替実施形態に関して本発明を説明したが、当業者なら、これらの教示を本発明の他の可
能な変形形態に容易に適用できることを理解されたい。
32 シリコン基板
34 第1の絶縁材料層
36 第1の金属領域
38 第1のSiCOH誘電膜層
40 第1の導体層
44 第2のSiCOH誘電膜層
50 第2の導体層
60 電子デバイス
62 誘電体キャップ層
70 電子デバイス
72 誘電体キャップ層(研磨ストップ層)
74 誘電体キャップ層(研磨ストップ層)
80 電子デバイス
82 誘電体材料層
84 層間絶縁膜層
86 層内誘電体層
92 ビア
94 相互接続
96 拡散バリア層
Claims (1)
- Si、C、O、H元素を含む、誘電率約2.8以下、引張応力45MPa未満、
弾性率約2から約15GPa、硬さ約0.2から約2GPaの誘電体材料。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/758724 | 2004-01-16 | ||
US10/758,724 US7030468B2 (en) | 2004-01-16 | 2004-01-16 | Low k and ultra low k SiCOH dielectric films and methods to form the same |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005007763A Division JP4755831B2 (ja) | 2004-01-16 | 2005-01-14 | 低誘電率および超低誘電率のSiCOH誘電体膜ならびにその形成方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009044162A true JP2009044162A (ja) | 2009-02-26 |
JP2009044162A5 JP2009044162A5 (ja) | 2011-05-19 |
JP4833268B2 JP4833268B2 (ja) | 2011-12-07 |
Family
ID=34749564
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005007763A Expired - Fee Related JP4755831B2 (ja) | 2004-01-16 | 2005-01-14 | 低誘電率および超低誘電率のSiCOH誘電体膜ならびにその形成方法 |
JP2008224431A Expired - Fee Related JP4833268B2 (ja) | 2004-01-16 | 2008-09-02 | 低誘電率および超低誘電率のSiCOH誘電体膜の形成方法 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005007763A Expired - Fee Related JP4755831B2 (ja) | 2004-01-16 | 2005-01-14 | 低誘電率および超低誘電率のSiCOH誘電体膜ならびにその形成方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7030468B2 (ja) |
JP (2) | JP4755831B2 (ja) |
CN (1) | CN100378990C (ja) |
TW (1) | TWI324381B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008527757A (ja) * | 2005-01-13 | 2008-07-24 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 制御された二軸応力を有する超低誘電率膜および該作製方法 |
Families Citing this family (163)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6734533B2 (en) * | 2002-05-30 | 2004-05-11 | Intel Corporation | Electron-beam treated CDO films |
JP4338495B2 (ja) * | 2002-10-30 | 2009-10-07 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | シリコンオキシカーバイド、半導体装置、および半導体装置の製造方法 |
US7485570B2 (en) * | 2002-10-30 | 2009-02-03 | Fujitsu Limited | Silicon oxycarbide, growth method of silicon oxycarbide layer, semiconductor device and manufacture method for semiconductor device |
US7288292B2 (en) * | 2003-03-18 | 2007-10-30 | International Business Machines Corporation | Ultra low k (ULK) SiCOH film and method |
US7208389B1 (en) | 2003-03-31 | 2007-04-24 | Novellus Systems, Inc. | Method of porogen removal from porous low-k films using UV radiation |
US20050260420A1 (en) * | 2003-04-01 | 2005-11-24 | Collins Martha J | Low dielectric materials and methods for making same |
US7081673B2 (en) * | 2003-04-17 | 2006-07-25 | International Business Machines Corporation | Multilayered cap barrier in microelectronic interconnect structures |
TWI286814B (en) * | 2003-04-28 | 2007-09-11 | Fujitsu Ltd | Fabrication process of a semiconductor device |
US20040253378A1 (en) * | 2003-06-12 | 2004-12-16 | Applied Materials, Inc. | Stress reduction of SIOC low k film by addition of alkylenes to OMCTS based processes |
US20050037153A1 (en) * | 2003-08-14 | 2005-02-17 | Applied Materials, Inc. | Stress reduction of sioc low k films |
US7341761B1 (en) | 2004-03-11 | 2008-03-11 | Novellus Systems, Inc. | Methods for producing low-k CDO films |
US7781351B1 (en) * | 2004-04-07 | 2010-08-24 | Novellus Systems, Inc. | Methods for producing low-k carbon doped oxide films with low residual stress |
US7253125B1 (en) | 2004-04-16 | 2007-08-07 | Novellus Systems, Inc. | Method to improve mechanical strength of low-k dielectric film using modulated UV exposure |
JP4470627B2 (ja) * | 2004-07-15 | 2010-06-02 | 日本電気株式会社 | 光学基板、発光素子および表示装置 |
US7223670B2 (en) * | 2004-08-20 | 2007-05-29 | International Business Machines Corporation | DUV laser annealing and stabilization of SiCOH films |
US7491658B2 (en) * | 2004-10-13 | 2009-02-17 | International Business Machines Corporation | Ultra low k plasma enhanced chemical vapor deposition processes using a single bifunctional precursor containing both a SiCOH matrix functionality and organic porogen functionality |
US20060081965A1 (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Ju-Ai Ruan | Plasma treatment of an etch stop layer |
US9659769B1 (en) | 2004-10-22 | 2017-05-23 | Novellus Systems, Inc. | Tensile dielectric films using UV curing |
US7790633B1 (en) | 2004-10-26 | 2010-09-07 | Novellus Systems, Inc. | Sequential deposition/anneal film densification method |
US7695765B1 (en) | 2004-11-12 | 2010-04-13 | Novellus Systems, Inc. | Methods for producing low-stress carbon-doped oxide films with improved integration properties |
US7892648B2 (en) * | 2005-01-21 | 2011-02-22 | International Business Machines Corporation | SiCOH dielectric material with improved toughness and improved Si-C bonding |
US20060166491A1 (en) * | 2005-01-21 | 2006-07-27 | Kensaku Ida | Dual damascene interconnection having low k layer and cap layer formed in a common PECVD process |
US7510982B1 (en) | 2005-01-31 | 2009-03-31 | Novellus Systems, Inc. | Creation of porosity in low-k films by photo-disassociation of imbedded nanoparticles |
US7166531B1 (en) | 2005-01-31 | 2007-01-23 | Novellus Systems, Inc. | VLSI fabrication processes for introducing pores into dielectric materials |
US7202564B2 (en) * | 2005-02-16 | 2007-04-10 | International Business Machines Corporation | Advanced low dielectric constant organosilicon plasma chemical vapor deposition films |
US7253105B2 (en) * | 2005-02-22 | 2007-08-07 | International Business Machines Corporation | Reliable BEOL integration process with direct CMP of porous SiCOH dielectric |
US8282768B1 (en) | 2005-04-26 | 2012-10-09 | Novellus Systems, Inc. | Purging of porogen from UV cure chamber |
US8454750B1 (en) | 2005-04-26 | 2013-06-04 | Novellus Systems, Inc. | Multi-station sequential curing of dielectric films |
US8137465B1 (en) | 2005-04-26 | 2012-03-20 | Novellus Systems, Inc. | Single-chamber sequential curing of semiconductor wafers |
US8980769B1 (en) | 2005-04-26 | 2015-03-17 | Novellus Systems, Inc. | Multi-station sequential curing of dielectric films |
US8889233B1 (en) | 2005-04-26 | 2014-11-18 | Novellus Systems, Inc. | Method for reducing stress in porous dielectric films |
US7314828B2 (en) * | 2005-07-19 | 2008-01-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Repairing method for low-k dielectric materials |
US7323410B2 (en) * | 2005-08-08 | 2008-01-29 | International Business Machines Corporation | Dry etchback of interconnect contacts |
WO2007032563A1 (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-22 | Nec Corporation | 配線構造並びに半導体装置及びその製造方法 |
JPWO2007043205A1 (ja) * | 2005-10-14 | 2009-04-16 | 塩谷 喜美 | 照射装置、照射方法及び半導体デバイス |
US7622378B2 (en) * | 2005-11-09 | 2009-11-24 | Tokyo Electron Limited | Multi-step system and method for curing a dielectric film |
WO2007061134A1 (ja) * | 2005-11-24 | 2007-05-31 | Nec Corporation | 多孔質絶縁膜の形成方法、半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
US20070173071A1 (en) * | 2006-01-20 | 2007-07-26 | International Business Machines Corporation | SiCOH dielectric |
JP4666308B2 (ja) * | 2006-02-24 | 2011-04-06 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US20070246830A1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-10-25 | Toshiba America Electronic Components, Inc. | Long-lifetime interconnect structure and method for making |
US7902080B2 (en) * | 2006-05-30 | 2011-03-08 | Applied Materials, Inc. | Deposition-plasma cure cycle process to enhance film quality of silicon dioxide |
US7825038B2 (en) * | 2006-05-30 | 2010-11-02 | Applied Materials, Inc. | Chemical vapor deposition of high quality flow-like silicon dioxide using a silicon containing precursor and atomic oxygen |
US20070277734A1 (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-06 | Applied Materials, Inc. | Process chamber for dielectric gapfill |
US7790634B2 (en) * | 2006-05-30 | 2010-09-07 | Applied Materials, Inc | Method for depositing and curing low-k films for gapfill and conformal film applications |
US8232176B2 (en) * | 2006-06-22 | 2012-07-31 | Applied Materials, Inc. | Dielectric deposition and etch back processes for bottom up gapfill |
JP2008021800A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
US8956457B2 (en) * | 2006-09-08 | 2015-02-17 | Tokyo Electron Limited | Thermal processing system for curing dielectric films |
JP2008103586A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
US8465991B2 (en) | 2006-10-30 | 2013-06-18 | Novellus Systems, Inc. | Carbon containing low-k dielectric constant recovery using UV treatment |
US10037905B2 (en) | 2009-11-12 | 2018-07-31 | Novellus Systems, Inc. | UV and reducing treatment for K recovery and surface clean in semiconductor processing |
US7906174B1 (en) | 2006-12-07 | 2011-03-15 | Novellus Systems, Inc. | PECVD methods for producing ultra low-k dielectric films using UV treatment |
US20080173985A1 (en) * | 2007-01-24 | 2008-07-24 | International Business Machines Corporation | Dielectric cap having material with optical band gap to substantially block uv radiation during curing treatment, and related methods |
US20080188074A1 (en) * | 2007-02-06 | 2008-08-07 | I-I Chen | Peeling-free porous capping material |
US7847402B2 (en) | 2007-02-20 | 2010-12-07 | International Business Machines Corporation | BEOL interconnect structures with improved resistance to stress |
US8242028B1 (en) * | 2007-04-03 | 2012-08-14 | Novellus Systems, Inc. | UV treatment of etch stop and hard mask films for selectivity and hermeticity enhancement |
US7622162B1 (en) | 2007-06-07 | 2009-11-24 | Novellus Systems, Inc. | UV treatment of STI films for increasing tensile stress |
US7851288B2 (en) * | 2007-06-08 | 2010-12-14 | International Business Machines Corporation | Field effect transistor using carbon based stress liner |
FR2918997B1 (fr) * | 2007-07-20 | 2010-12-03 | Commissariat Energie Atomique | Procede de preparation de couches minces de materiaux dielectriques nanoporeux. |
US7745352B2 (en) * | 2007-08-27 | 2010-06-29 | Applied Materials, Inc. | Curing methods for silicon dioxide thin films deposited from alkoxysilane precursor with harp II process |
US20090061649A1 (en) | 2007-08-28 | 2009-03-05 | International Business Machines Corporation | LOW k POROUS SiCOH DIELECTRIC AND INTEGRATION WITH POST FILM FORMATION TREATMENT |
US20090061237A1 (en) * | 2007-08-28 | 2009-03-05 | International Business Machines Corporation | LOW k POROUS SiCOH DIELECTRIC AND INTEGRATION WITH POST FILM FORMATION TREATMENT |
US8211510B1 (en) | 2007-08-31 | 2012-07-03 | Novellus Systems, Inc. | Cascaded cure approach to fabricate highly tensile silicon nitride films |
US20090075491A1 (en) * | 2007-09-13 | 2009-03-19 | Tokyo Electron Limited | Method for curing a dielectric film |
US20090093135A1 (en) * | 2007-10-04 | 2009-04-09 | Asm Japan K.K. | Semiconductor manufacturing apparatus and method for curing material with uv light |
US7867923B2 (en) | 2007-10-22 | 2011-01-11 | Applied Materials, Inc. | High quality silicon oxide films by remote plasma CVD from disilane precursors |
US7943531B2 (en) * | 2007-10-22 | 2011-05-17 | Applied Materials, Inc. | Methods for forming a silicon oxide layer over a substrate |
US7803722B2 (en) * | 2007-10-22 | 2010-09-28 | Applied Materials, Inc | Methods for forming a dielectric layer within trenches |
US20090226694A1 (en) * | 2008-03-06 | 2009-09-10 | Tokyo Electron Limited | POROUS SiCOH-CONTAINING DIELECTRIC FILM AND A METHOD OF PREPARING |
US20090226695A1 (en) * | 2008-03-06 | 2009-09-10 | Tokyo Electron Limited | Method for treating a dielectric film with infrared radiation |
US7977256B2 (en) | 2008-03-06 | 2011-07-12 | Tokyo Electron Limited | Method for removing a pore-generating material from an uncured low-k dielectric film |
US7858533B2 (en) * | 2008-03-06 | 2010-12-28 | Tokyo Electron Limited | Method for curing a porous low dielectric constant dielectric film |
US8357435B2 (en) * | 2008-05-09 | 2013-01-22 | Applied Materials, Inc. | Flowable dielectric equipment and processes |
US20100143580A1 (en) * | 2008-05-28 | 2010-06-10 | American Air Liquide, Inc. | Stabilization of Bicycloheptadiene |
US8298965B2 (en) * | 2008-09-03 | 2012-10-30 | American Air Liquide, Inc. | Volatile precursors for deposition of C-linked SiCOH dielectrics |
US9050623B1 (en) | 2008-09-12 | 2015-06-09 | Novellus Systems, Inc. | Progressive UV cure |
US20100065758A1 (en) * | 2008-09-16 | 2010-03-18 | Tokyo Electron Limited | Dielectric material treatment system and method of operating |
US8895942B2 (en) * | 2008-09-16 | 2014-11-25 | Tokyo Electron Limited | Dielectric treatment module using scanning IR radiation source |
US20100081293A1 (en) * | 2008-10-01 | 2010-04-01 | Applied Materials, Inc. | Methods for forming silicon nitride based film or silicon carbon based film |
US20100151206A1 (en) | 2008-12-11 | 2010-06-17 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method for Removal of Carbon From An Organosilicate Material |
WO2010082250A1 (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-22 | パナソニック株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2010171081A (ja) * | 2009-01-20 | 2010-08-05 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
SG174296A1 (en) * | 2009-03-10 | 2011-10-28 | Air Liquide | Cyclic amino compounds for low-k silylation |
WO2010125682A1 (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
US20110006406A1 (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | Imec | Fabrication of porogen residues free and mechanically robust low-k materials |
US8974870B2 (en) * | 2009-07-08 | 2015-03-10 | Imec | Fabrication of porogen residues free low-k materials with improved mechanical and chemical resistance |
US8980382B2 (en) * | 2009-12-02 | 2015-03-17 | Applied Materials, Inc. | Oxygen-doping for non-carbon radical-component CVD films |
US8741788B2 (en) * | 2009-08-06 | 2014-06-03 | Applied Materials, Inc. | Formation of silicon oxide using non-carbon flowable CVD processes |
US7935643B2 (en) * | 2009-08-06 | 2011-05-03 | Applied Materials, Inc. | Stress management for tensile films |
US7989365B2 (en) * | 2009-08-18 | 2011-08-02 | Applied Materials, Inc. | Remote plasma source seasoning |
US20110136347A1 (en) * | 2009-10-21 | 2011-06-09 | Applied Materials, Inc. | Point-of-use silylamine generation |
EP2319821A1 (en) | 2009-11-06 | 2011-05-11 | L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Stabilization of bicycloheptadiene |
US8449942B2 (en) * | 2009-11-12 | 2013-05-28 | Applied Materials, Inc. | Methods of curing non-carbon flowable CVD films |
US8528224B2 (en) * | 2009-11-12 | 2013-09-10 | Novellus Systems, Inc. | Systems and methods for at least partially converting films to silicon oxide and/or improving film quality using ultraviolet curing in steam and densification of films using UV curing in ammonia |
SG181670A1 (en) | 2009-12-30 | 2012-07-30 | Applied Materials Inc | Dielectric film growth with radicals produced using flexible nitrogen/hydrogen ratio |
US8329262B2 (en) * | 2010-01-05 | 2012-12-11 | Applied Materials, Inc. | Dielectric film formation using inert gas excitation |
KR101528832B1 (ko) | 2010-01-06 | 2015-06-15 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 유동성 유전체 층의 형성 방법 |
US8304351B2 (en) | 2010-01-07 | 2012-11-06 | Applied Materials, Inc. | In-situ ozone cure for radical-component CVD |
US8492239B2 (en) | 2010-01-27 | 2013-07-23 | International Business Machines Corporation | Homogeneous porous low dielectric constant materials |
US8314005B2 (en) | 2010-01-27 | 2012-11-20 | International Business Machines Corporation | Homogeneous porous low dielectric constant materials |
US8932674B2 (en) | 2010-02-17 | 2015-01-13 | American Air Liquide, Inc. | Vapor deposition methods of SiCOH low-k films |
US8569183B2 (en) * | 2010-03-01 | 2013-10-29 | Fairchild Semiconductor Corporation | Low temperature dielectric flow using microwaves |
JP2013521650A (ja) * | 2010-03-05 | 2013-06-10 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | ラジカル成分cvdによる共形層 |
US8236708B2 (en) | 2010-03-09 | 2012-08-07 | Applied Materials, Inc. | Reduced pattern loading using bis(diethylamino)silane (C8H22N2Si) as silicon precursor |
US20110232677A1 (en) * | 2010-03-29 | 2011-09-29 | Tokyo Electron Limited | Method for cleaning low-k dielectrics |
US7994019B1 (en) | 2010-04-01 | 2011-08-09 | Applied Materials, Inc. | Silicon-ozone CVD with reduced pattern loading using incubation period deposition |
US8476142B2 (en) | 2010-04-12 | 2013-07-02 | Applied Materials, Inc. | Preferential dielectric gapfill |
US20110297088A1 (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | Texas Instruments Incorporated | Thin edge carrier ring |
US8524004B2 (en) | 2010-06-16 | 2013-09-03 | Applied Materials, Inc. | Loadlock batch ozone cure |
US8318584B2 (en) | 2010-07-30 | 2012-11-27 | Applied Materials, Inc. | Oxide-rich liner layer for flowable CVD gapfill |
US9285168B2 (en) | 2010-10-05 | 2016-03-15 | Applied Materials, Inc. | Module for ozone cure and post-cure moisture treatment |
US8664127B2 (en) | 2010-10-15 | 2014-03-04 | Applied Materials, Inc. | Two silicon-containing precursors for gapfill enhancing dielectric liner |
US10283321B2 (en) | 2011-01-18 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing system and methods using capacitively coupled plasma |
US8450191B2 (en) | 2011-01-24 | 2013-05-28 | Applied Materials, Inc. | Polysilicon films by HDP-CVD |
US8716154B2 (en) | 2011-03-04 | 2014-05-06 | Applied Materials, Inc. | Reduced pattern loading using silicon oxide multi-layers |
US8445078B2 (en) | 2011-04-20 | 2013-05-21 | Applied Materials, Inc. | Low temperature silicon oxide conversion |
US8466073B2 (en) | 2011-06-03 | 2013-06-18 | Applied Materials, Inc. | Capping layer for reduced outgassing |
US8541301B2 (en) | 2011-07-12 | 2013-09-24 | International Business Machines Corporation | Reduction of pore fill material dewetting |
US8927430B2 (en) | 2011-07-12 | 2015-01-06 | International Business Machines Corporation | Overburden removal for pore fill integration approach |
US9404178B2 (en) | 2011-07-15 | 2016-08-02 | Applied Materials, Inc. | Surface treatment and deposition for reduced outgassing |
US8637412B2 (en) * | 2011-08-19 | 2014-01-28 | International Business Machines Corporation | Process to form an adhesion layer and multiphase ultra-low k dielectric material using PECVD |
US8828489B2 (en) | 2011-08-19 | 2014-09-09 | International Business Machines Corporation | Homogeneous modification of porous films |
US8617989B2 (en) | 2011-09-26 | 2013-12-31 | Applied Materials, Inc. | Liner property improvement |
US8551891B2 (en) | 2011-10-04 | 2013-10-08 | Applied Materials, Inc. | Remote plasma burn-in |
CN103165576B (zh) * | 2011-12-13 | 2015-10-14 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体器件及其制造方法 |
US8889566B2 (en) | 2012-09-11 | 2014-11-18 | Applied Materials, Inc. | Low cost flowable dielectric films |
US9326409B2 (en) * | 2012-09-26 | 2016-04-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric component |
US8987859B2 (en) * | 2012-12-04 | 2015-03-24 | Intel Corporation | Techniques for enhancing dielectric breakdown performance |
US9018108B2 (en) | 2013-01-25 | 2015-04-28 | Applied Materials, Inc. | Low shrinkage dielectric films |
US9058983B2 (en) | 2013-06-17 | 2015-06-16 | International Business Machines Corporation | In-situ hardmask generation |
US9281238B2 (en) * | 2014-07-11 | 2016-03-08 | United Microelectronics Corp. | Method for fabricating interlayer dielectric layer |
US9412581B2 (en) | 2014-07-16 | 2016-08-09 | Applied Materials, Inc. | Low-K dielectric gapfill by flowable deposition |
JP2016127080A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 株式会社Screenホールディングス | 基板処理装置および基板処理方法 |
US20160225652A1 (en) | 2015-02-03 | 2016-08-04 | Applied Materials, Inc. | Low temperature chuck for plasma processing systems |
US10262876B2 (en) | 2015-02-16 | 2019-04-16 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | Substrate processing apparatus |
KR102624608B1 (ko) | 2016-01-19 | 2024-01-16 | 삼성전자주식회사 | 저유전막의 형성 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 |
US9768061B1 (en) | 2016-05-31 | 2017-09-19 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Low-k dielectric interconnect systems |
TWI590350B (zh) * | 2016-06-30 | 2017-07-01 | 欣興電子股份有限公司 | 線路重分佈結構的製造方法與線路重分佈結構單元 |
US9847221B1 (en) | 2016-09-29 | 2017-12-19 | Lam Research Corporation | Low temperature formation of high quality silicon oxide films in semiconductor device manufacturing |
US10224224B2 (en) | 2017-03-10 | 2019-03-05 | Micromaterials, LLC | High pressure wafer processing systems and related methods |
US10622214B2 (en) | 2017-05-25 | 2020-04-14 | Applied Materials, Inc. | Tungsten defluorination by high pressure treatment |
KR102574914B1 (ko) | 2017-06-02 | 2023-09-04 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 보론 카바이드 하드마스크의 건식 스트리핑 |
US10361137B2 (en) * | 2017-07-31 | 2019-07-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Semiconductor device and method |
US10276411B2 (en) | 2017-08-18 | 2019-04-30 | Applied Materials, Inc. | High pressure and high temperature anneal chamber |
WO2019036157A1 (en) | 2017-08-18 | 2019-02-21 | Applied Materials, Inc. | HIGH PRESSURE AND HIGH TEMPERATURE RECOVERY CHAMBER |
US11177128B2 (en) | 2017-09-12 | 2021-11-16 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and methods for manufacturing semiconductor structures using protective barrier layer |
US10643867B2 (en) | 2017-11-03 | 2020-05-05 | Applied Materials, Inc. | Annealing system and method |
EP4321649A3 (en) | 2017-11-11 | 2024-05-15 | Micromaterials LLC | Gas delivery system for high pressure processing chamber |
CN111373519B (zh) | 2017-11-16 | 2021-11-23 | 应用材料公司 | 高压蒸气退火处理设备 |
CN111432920A (zh) | 2017-11-17 | 2020-07-17 | 应用材料公司 | 用于高压处理系统的冷凝器系统 |
JP7299898B2 (ja) | 2018-01-24 | 2023-06-28 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 高圧アニールを用いたシーム修復 |
SG11202008256WA (en) | 2018-03-09 | 2020-09-29 | Applied Materials Inc | High pressure annealing process for metal containing materials |
US10714331B2 (en) | 2018-04-04 | 2020-07-14 | Applied Materials, Inc. | Method to fabricate thermally stable low K-FinFET spacer |
US10950429B2 (en) | 2018-05-08 | 2021-03-16 | Applied Materials, Inc. | Methods of forming amorphous carbon hard mask layers and hard mask layers formed therefrom |
US10566188B2 (en) | 2018-05-17 | 2020-02-18 | Applied Materials, Inc. | Method to improve film stability |
US10704141B2 (en) | 2018-06-01 | 2020-07-07 | Applied Materials, Inc. | In-situ CVD and ALD coating of chamber to control metal contamination |
US10748783B2 (en) | 2018-07-25 | 2020-08-18 | Applied Materials, Inc. | Gas delivery module |
US10675581B2 (en) | 2018-08-06 | 2020-06-09 | Applied Materials, Inc. | Gas abatement apparatus |
JP7179172B6 (ja) | 2018-10-30 | 2022-12-16 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 半導体用途の構造体をエッチングするための方法 |
KR20210077779A (ko) | 2018-11-16 | 2021-06-25 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 강화된 확산 프로세스를 사용한 막 증착 |
WO2020117462A1 (en) | 2018-12-07 | 2020-06-11 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing system |
CN110158052B (zh) | 2019-05-17 | 2021-05-14 | 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 | 低介电常数膜及其制备方法 |
CN110129769B (zh) * | 2019-05-17 | 2021-05-14 | 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 | 疏水性的低介电常数膜及其制备方法 |
US11901222B2 (en) | 2020-02-17 | 2024-02-13 | Applied Materials, Inc. | Multi-step process for flowable gap-fill film |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002091450A2 (en) * | 2001-05-03 | 2002-11-14 | International Business Machines Corporation | Ordered two-phase dielectric film, and semiconductor device containing the same |
WO2003052162A1 (en) * | 2001-12-14 | 2003-06-26 | Applied Materials, Inc. | A method of depositing dielectric materials in damascene applications |
WO2004001815A1 (en) * | 2002-06-19 | 2003-12-31 | International Business Machines Corporation | An ultralow dielectric constant material as an intralevel or interlevel dielectric in a semiconductor device |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998047177A1 (en) * | 1997-04-17 | 1998-10-22 | Alliedsignal Inc. | Nanoporous dielectric films with graded density and process for making such films |
US6284655B1 (en) * | 1998-09-03 | 2001-09-04 | Micron Technology, Inc. | Method for producing low carbon/oxygen conductive layers |
US6200893B1 (en) * | 1999-03-11 | 2001-03-13 | Genus, Inc | Radical-assisted sequential CVD |
US6472306B1 (en) * | 2000-09-05 | 2002-10-29 | Industrial Technology Research Institute | Method of forming a dual damascene opening using CVD Low-K material and spin-on-polymer |
SG98468A1 (en) * | 2001-01-17 | 2003-09-19 | Air Prod & Chem | Organosilicon precursors for interlayer dielectric films with low dielectric constants |
US6798043B2 (en) * | 2001-06-28 | 2004-09-28 | Agere Systems, Inc. | Structure and method for isolating porous low-k dielectric films |
US7307343B2 (en) * | 2002-05-30 | 2007-12-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | Low dielectric materials and methods for making same |
US6764774B2 (en) * | 2002-06-19 | 2004-07-20 | International Business Machines Corporation | Structures with improved adhesion to Si and C containing dielectrics and method for preparing the same |
US20040089470A1 (en) * | 2002-11-12 | 2004-05-13 | Nec Corporation | Printed circuit board, semiconductor package, base insulating film, and manufacturing method for interconnect substrate |
-
2004
- 2004-01-16 US US10/758,724 patent/US7030468B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-01-10 TW TW094100612A patent/TWI324381B/zh not_active IP Right Cessation
- 2005-01-14 CN CNB2005100043046A patent/CN100378990C/zh active Active
- 2005-01-14 JP JP2005007763A patent/JP4755831B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2005-11-07 US US11/268,106 patent/US7282458B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2008
- 2008-09-02 JP JP2008224431A patent/JP4833268B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002091450A2 (en) * | 2001-05-03 | 2002-11-14 | International Business Machines Corporation | Ordered two-phase dielectric film, and semiconductor device containing the same |
WO2003052162A1 (en) * | 2001-12-14 | 2003-06-26 | Applied Materials, Inc. | A method of depositing dielectric materials in damascene applications |
WO2004001815A1 (en) * | 2002-06-19 | 2003-12-31 | International Business Machines Corporation | An ultralow dielectric constant material as an intralevel or interlevel dielectric in a semiconductor device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008527757A (ja) * | 2005-01-13 | 2008-07-24 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 制御された二軸応力を有する超低誘電率膜および該作製方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN100378990C (zh) | 2008-04-02 |
JP2005203794A (ja) | 2005-07-28 |
CN1645608A (zh) | 2005-07-27 |
JP4755831B2 (ja) | 2011-08-24 |
US7030468B2 (en) | 2006-04-18 |
JP4833268B2 (ja) | 2011-12-07 |
US20060055004A1 (en) | 2006-03-16 |
US20050156285A1 (en) | 2005-07-21 |
TW200531248A (en) | 2005-09-16 |
TWI324381B (en) | 2010-05-01 |
US7282458B2 (en) | 2007-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4833268B2 (ja) | 低誘電率および超低誘電率のSiCOH誘電体膜の形成方法 | |
JP5466365B2 (ja) | 基板上にSiCOH誘電体を形成する方法 | |
KR100724508B1 (ko) | 초저 K(ULK) SiCOH 막 및 그 형성 방법 | |
KR101006329B1 (ko) | 원자외선 레이저 어닐링 및 SiCOH 박막의 안정화 | |
US7923385B2 (en) | Methods for producing low stress porous and CDO low-K dielectric materials using precursors with organic functional groups | |
JP5398258B2 (ja) | 誘電体スタック及びそれを備える相互接続構造体 | |
JP4756036B2 (ja) | 超低誘電率膜を製造するための方法、誘電材料、相互接続構造及び配線構造 | |
KR100907387B1 (ko) | 환원 분위기 하에서 유전 필름을 경화시키는 방법 | |
JP4410783B2 (ja) | 低誘電率膜を作製する方法 | |
KR100702508B1 (ko) | 유전 물질 및 beol 상호 접속 구조체 | |
TWI240959B (en) | Mechanical enhancement of dense and porous organosilicate materials by UV exposure | |
JP5065054B2 (ja) | 制御された二軸応力を有する超低誘電率膜および該作製方法 | |
JP2008527757A5 (ja) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110331 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110616 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110628 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110715 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110906 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110921 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140930 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |