TWI238471B - Low dielectric constant insulating film and method of forming the same - Google Patents

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TWI238471B
TWI238471B TW93113922A TW93113922A TWI238471B TW I238471 B TWI238471 B TW I238471B TW 93113922 A TW93113922 A TW 93113922A TW 93113922 A TW93113922 A TW 93113922A TW I238471 B TWI238471 B TW I238471B
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low dielectric
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Toshiyuki Ohdaira
Yoshimi Shioya
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Nat Inst Of Advanced Ind Scien
Semiconductor Process Lab Co
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Description

1238471
【發明所屬之技術領域】 及其 本發明係關於一種具有低介電常數之絕源薄膜以 形成方法。 【先前 近 體電路 電常數 膜）。 雖 65nm 或 膜，但 多孔性 少薄膜 用介電 出大小 降低。 技術】 年來’為能降低信號在導線内的傳遞延遲以改善整 的f理速度，已在半導體積體電路中使用具有低介 的緣薄膜（下文中則稱為低介電常數之絕緣薄 然’ f半導體技術藍圖中指出當設計準則進展到 $下=需要介電常數為2· 5或更低的介層絕緣薄 二彳研九多不同的絕緣材料後證明’很難以原（非 穷庚材水料做出有2 · 5或更低的介電常數。因此，以減 2降低有效介電常數的方法曾被使用，其係使 為太:2 ·、5或更低的絕緣材料，在絕源薄膜之中做 …、不，、或次奈米的孔洞，使其成為多孔狀而將密度 /[列 士口 ， ^ 後再以氧化或類提出將接雜物加入生成膜中，之 【專利文件1彳】的步驟將摻雜物從膜中除去的例子。 二ί早ΐ ί開專利公告20 0"73176號 薄膜整體的；：U:f中做出孔洞使其呈現多孔性時， 承受研磨製二強，：；；二、這個問題使細^ •化子枝械研磨）。減小孔洞的尺寸或
1238471 五、發明說明（2) 是降低多孔性可改善薄 ^~' 介電常數的需要。 、的機械強度，然而卻無法滿足低 【發明内容] 本發明的目的是提一 以及其形成方法， ：：：：：電常數之絕源薄膜 導體製程，並具有相對械強度適用於現有的傳統半 先使用現有的薄臈成+二_ 6、介電常數。依據本發明，首 法，在基板上成長一 丄如電漿輔助CVD法與旋轉塗佈 孔性，其孔洞大膜，膜為非多孔性或為多 S^o-Si骨架A上有^不米或更小；同時也擁有 強度。本發明的另方C面”接屮 出的薄膜為非多孔性i的方②，所成長 s , Α /礼性或為多孔性，其孔洞大小為數個太伞 或· ”，月采則為Si-ο的二氧化矽該而非Si_0 —Si，其丁 Γ二CHi鍵"薄膜長成後，於低氣壓環境中經紫外線的昭 射可改善该薄膜的機械強度。 …、 广接著，在低大氣壓的環境或是在主要成份為惰性氣 與氮氣的低壓環境中，藉紫外線的照射使CH3基團從s i〜CH 鍵中分裂出來，然後自該絕緣薄膜中排出。例如，在紫外3 光照射的同時加熱基板，則可使CH3基團排出。因此，非多 孔性的絕緣薄膜就變成多孔性，而原本就是多孔性的薄 膜，其内小的孔洞會變大。 在此例中，所使用之紫外線的能量是大於S i —CH3鍵的 鍵結能，但低於骨架S i -〇 —S i或S i — 〇的鍵結能。例如，選
2060-6337-PF(N2).ptd 第7頁 1238471 五、發明說明（3) 擇紫外光的波長為WOnnK相當於能量為10eV)或更長，則 可以使CH3基團從si -CH3鍵分裂出來而不破壞Si - Ο-Si骨 架。換言之，本發明的重點是，形成一絕緣薄膜，其原本 即為骨架型態的固體；或是形成一絕緣薄膜，在低氣壓的 環境中，其可經由紫外光的照射而轉變成為骨架型態的固 體，並改善其強度。特別是，當使用含有Si—CH3鍵與石夕氧 烧鍵的有钱化合物為沉積材料時’所沉積出之薄膜的強度 決定於骨架中的Si-0_Si鍵，相對於其他的骨架，它是較^ 佳的:另外，當使用含有Si-CH3鍵的有機化合物，在低^ 壓的環境中，經由紫外光的照射而轉變成為骨架型態的固 體以形成絕緣薄膜，這是較佳的。 依本發明，做為絕緣之用的薄膜其剛開始可以是一具 有Si-0-Si鍵為骨幹的薄膜，或是以二氧化矽為骨幹薄/、 3 在低大氣壓環境中以紫外光照射轉變成絕緣薄 嗯二=乳？而是於低大氣塵環境中以紫外光照射來轉變 、，、巴緣溥艇，此方法使有機團，CH團，能怂p3 2 卻不岑鲤私弘门，X n 此攸絶緣薄膜内排出 I + 'y、/譽月幹。因此，除了可扑呈么刀在 R士抵士土 f 1 了改善絶緣薄膜的強度外，同 日守擁有較低的介電常數也成為可能。 【實施方式】 下文中將參照著圖示來說明 fr製作低介電常數薄膜之紫外線力二 低介電常數薄膜為本發明的實施例）。儀-的况明，或 第1圖顯示紫外線加工儀哭 既杰之結構的側視圖，其係用
1238471 五、發明說明（4) 來‘ k本發明之實施例中所提及的低介電常數薄膜。 如第1圖所示，該紫外線加工儀器具有一可降低氣壓 的反應室1 ’此反應室藉由排氣管路4與真空泵2連接。在 排氣管路4的中間處有一開/關閥5，該閥用來控制反應室J 的排氣與不排氣。 在反應室之中有一基板托盤8，其内有加熱器9用來加 熱該托盤8上的基板丨〇。 此外’經由紫外線傳導路徑6在該基板座8的上方有一 紫外光源3，在該傳導路徑6的中間處有一遮光器，用來控 制該傳導路徑的開/關。 紫外光源3可使用氖燈、低M水銀燈或是氣氣燈或類 似的先源，因為從燈泡發出的紫外線並非是單色光而且其 ϊΠΓί:，故絕緣膜中的骨幹可能會被破壞。所以， ===濾鏡以過滤掉會破壞絕緣膜骨幹的高能 Α Α也可以考慮使用雷射光源（如KrF雷 射、ArF雷射與F2雷射）、不同的準朵 σ ^ ^ . ^ . ^ J曰]+九源或是類似的光源， ，、要，、放射先線的能量能夠激發s丨〜Ch鏈中的 CHn(n=l’2, 3)團而不會影響絕緣膜中的1骨幹即 該紫外光加工是使用±冑的紫外線加單 的電極組（反相電極），連接言積二體的供應源與彼此對立 器能進行電漿輔助CVD。如此了 ^籍，到該電極組使該儀 可在同一個反應室中完成。'儿、人之後的紫外線加工 此外，若電漿辅助CVD儀& 一 少夂應至糸統，其一的
2060-6337-PF(N2).ptd 第9頁 1238471
因此在紫外光加工後，可在不 下成長卩早礙薄膜或類似的薄 而造成之介電常數的上升與崩 五、發明說明（5) 反應至可用於紫外線加工， 暴露基板1 〇於空氣中的情形 膜，藉此可避免因吸收水氣 潰電壓的劣化。
接著描述製作該低介電常數之絕 本發明的實施例。 水得胰的万汝L :ί，衣作低’丨電苇數之絕緣薄膜做整體地說明。 ^ 2板上成長出一絕緣薄膜，該薄膜含有Si-0-Si或 杆 /、上有81-(^(]1 = 1，2,3)鍵。製造薄膜 的方法有下述兩種： (a) 使用平行板電漿輔助CVD儀，將成長氣體引導至反 相電極之間，该成長氣體為含有矽氧烷鍵的有機化合物， 或其他含有S1 -CHS鍵的有機化合物。將電能加在該反相電 極上以產生電聚並使成長氣體反應，在基板上因此成長出 含有Si-CHn鍵的CVD絕緣薄膜。 (b) 以旋轉塗佈法在基板上塗佈含有s丨_c扎鍵與矽氧烷 鍵的有機S0G，然後加熱使溶劑排出，以此方式完成含有 Si-CHn鍵的絕緣薄膜。 之後，在低氣壓下以紫外線照射該絕緣薄膜，使其内 的C Hn團從S i - C Hn鍵分裂出來。此例中，該紫外線波長為 1 2Onm或更長，相當於1〇ev或更少的能量，該能量係落在 恰可將Si-CHn鍵中的CHn團分裂卻不會破壞Si-Ο-Si骨幹的 範圍之中。 接著，從絕緣薄膜中將該被分裂的CHn團排出。舉例來
2060-6337-PF(N2).ptd 第10頁 l238471 五、發明說明（6) 兒將基板從室溫加熱至4 5 0 C ’更好的是從1 〇 〇 t力^熱到 4 5 0 °C，結果分裂的chs基團會從絕緣薄膜中排出。最後'， 低介電常數之絕緣薄膜就此完成。 加熱基板的溫度上限之所以疋4 5 0 C的原因乃避免周 圍的材料如銅或鋁的變形或是彼此間發生反應；對加熱严 度的下限而言，雖然室溫或稍高的溫度也可以接受，彳曰在 1 Q 0 °C或之上的溫度使cHn團排出的速度較快。 、，在上述一連串的步驟中，用於使CHS基團從Si—CH鍵中 ^裂的紫外光照射以及使該分裂的(:¾基團從絕緣薄ς排 板兩個步驟可同時進行，意即照射紫外線的同時也加熱基 fb上述之一連串的步驟可重複進行，將許多的低介雷當 絕緣薄膜層加以堆疊’ #此可製做出較 數之絕緣薄膜。 于〜他J丨電吊 接者，對特定之沉積y # 一 α» , 下 躓材枓而S ，特別有效的組合如 (i)沉積氣體 (α)沉積氣體的纽成 (a)氧化性氣體/ 化合物 具有矽氧炫鍵與S1~CH3鍵的有機 (b )氧化性氣體/ 的有機化合物 /、有矽氧烷鍵與Si〜CH3鍵/CxHyFz (c) 氧化性氣體/ (d) 氧化性氣體/s有〜-^3鍵的它種有機化合物 孔體/具有S卜C_/CxHyFz的它種有機
2060-6337-PF(N2).ptd 第11頁 1238471 五、發明說明（7) 化合物 (/3 )具有石夕氧烧鍵與S i - C H3鍵的有機化合物、氧化 性氣體以及CxHyFz的特定例子 (a)具有矽氧烷鍵與S i - C H3鍵的有機化合物 六曱基二矽氧烷 (HMDSO: (CH3)3Si-〇-Si(CH3)3) 十甲基環四矽氧烷（OMCTS) [化學式1 ] CHs ah I f
CHb— Si — 0 — Si ~ CHs 1 I 0 0
t I CHs — Si — 0 — Si —^ CHb ί i
Ote CHa 十曱基三矽氧烷（OMTS) [化學式2 ]
CHb
I
Ofa …SI — 0 — Sf — D —Si — CH3
1 I I
cm CHh CHS 四甲基環四矽氧烷（TMCTS) [化學式3 ]
2060-6337-PF(N2).ptd 第12頁 1238471 五、發明說明（8) CHa CHa — Η丨S丨〇-丨0i - ο οί I H is υ ο n s
η h (b) 具有Si-CH3鍵的它種有機化合物 二甲基二甲氧矽烷（Si(CH3)2OCH3)2) 四曱基矽烷（SiH(CH3)4) 三曱基矽烷（SiH(CH3)3) 二甲基矽烷（SiH2(CH3)2) 一甲基矽烷（SiCH3(CH3)) (c) 氧化性氣體 H20，N20，CH3OH，C2H5OH，H2 02 或02 其一或兩種或更多的氧化性氣體組合使用 之皆可。 ((1)(^1^2(乂表正整數，：7為0或正整數，2為0或 正整數，而且y與Z不同時為0) chf3 c2h4 (i i)塗佈溶劑
2060-6337-PF(N2).ptd 第13頁 五 1238471 發明說明（9) (心具有石夕氧烧鍵與Sl_CH3 烷基倍半矽氧烷高分子（msq)男 接下來的解說係針對以上述的方法所製造出 =絕緣薄膜的研究結果，包括照射紫外線之 :L洞尺寸的變化’孔洞分佈狀態的變化 數的變化。 幻専膜的機械強度與相 (1)第一實施例 A兒水祠屻沄佤下述的條件在石夕臭 氧化…，接著以下述的照射條件進/板」 工。在下文中所提及的氧化矽薄膜係為含 的絕緣薄膜（薄膜成長條件I) 1 (i ) >儿積氣體條件 HMDSO氣體流量：5〇 sccm H2〇 氣體流量：1 0 0 0 sccni C4 Fs氣體流量：5 0 s c c m 氣體壓力：1. 75 Torr ^1 1 )電漿產生條件 馬頻電能（13.56 MHz) PHF： 3 0 0W 低頻電能（ 38 0 KHz) PLF: 0W (lli)基板加熱溫度：3 75 °C (iv)沉積氧化薄膜 膜厚：6 5 0 n m (外線加工條件） 之低介電 前、後在 ’ CH3基團 對介電常 長出一 &射加 、c 與11 1238471 五、發明說明（10)
(i )紫外線光源：氘燈 紫外線波長·· 120nm〜4QQnm 能量：30W (ii)基板加熱：4〇〇°c (i i i )加工時間·· 3 〇分鐘 接著’將說明在紫外線加 數之絕緣薄膜中之孔洞尺寸的變化别1 =上述低介電常 發出的正離子互毀壽命光譜 ：K: = S T :開 成。正離子互毁壽命光譜儀用mm: 偵測器及光電倍增管來谓測試片上，用閃爍 第2圖即說明苴处φ , 中所么出的r射線。 表示相對強度月橫座=則此=^^ 與實線分別為紫外線加工之前此圖中，虛線 依第2圖所示，$、n 口二，、之後的孔洞尺寸。 外線加工後，整個分佈曲佈，而且在紫 接著均尺寸則變成。 妾者。寸雨於紫外線加工 向上的分佈情形，炱孔洞平均尺寸在膜厚方 標分別是以對數刻声果。該圖的縱座標與横座 有白圈的實線是表；；：與深度(㈣），帶 有黑Π線是表示i外均尺寸，-帶 依第3圖所+ ^ , 俊孔洞的平均尺寸。 _ …|外線照射加工改變了薄膜中所有孔 2060-6337-PF(N2).ptd 第15頁 1238471 五、發明說明（11) 洞的大小。 接著討論於紫外線加工前後，甲基團（CH3基團）從生成 薄膜中排出的程度’此係量測該生成薄膜的紅外線吸收光 譜，第4圖為其結果。此圖的縱座標軸與橫座標軸分別以 線性刻度表示吸收強度（任意單位）與波長（cnrl)。 依第4圖所不，Si-CH3鍵（波長：1 275cnrl )與C — H鍵（波 長：29 50ciri)的信號強度因紫外線照射而顯著地降低，藉 此推論紫外線照射可使孔洞變大的原因係為孔洞中甲基團 的消失。另一方面，因為Si-〇鍵的波長線譜從丨⑽以…稍 稍偏移到K5〇Cm-i，這可視為由Sl—〇〜Si所構成二氧化矽骨 架未被破壞。 僅加熱到4 0 0 °C而未經紫外飧昭M , 、工乐外、深射加工，並不會改變 孔洞的尺寸與紅外線吸收光譜，這已經證實。 然後討論於紫外線加卫前接，兮Γ Γ二 r ^ ^ ^ ^ λ 則後，该生成薄膜的機械強度 (杨氏係數與硬度）。此係傕用您斜介 即從用刼針牙透進入試月中至任音 深度而量測其揚氏係數。 τ 1仕& 第5圖與第6圖為量測姓耍 ^ ^ ^ 择蚰八如丨ν姑从亡丨洛*二、、、°果。弟5圖的縱座標軸與橫座 才示轴刀別以線性刻度表元vq ri. ί" η τ\ 又双不杨氏係數（GPa)與深度（nm)，第6 圖的縱座標轴與橫座標軸分別 弟 與深度（nm)。 Hu㈣ 依此兩圖所示，在深谇氩 揚氏係數與硬度。於紫外=n:到，4的數值被視為 @^73Gpa&h87(ipa 射加工刖，揚氏係數與硬度 ^ 加工後則變成23. 73Gpa盥 3 · 0 1 Gpa。依此結果，势μ l ’、卜線的照射不僅可保持薄膜的機
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1238471 五、發明說明（12) _ 械強度，同時還可以改善之。苴 外線的照射而消失，而且$ 破 V因於甲基團因子 八 阳且七份被破壞的鐽f去 結合，故骨幹的強度增加丁。 键〔未鍵結鍵）彼此 常數接：^: i卜線加工前後，該生成薄膜的相對介電 ;;吉；：乳化石夕薄膜加上直流電，並咖2的42 在该直k電，量測法來量測電容值， y虎重^ 出介電常數。依其結果，在紫外線昭 值汁异 為2·74，照射後則為2.67。 ......則，相對介電常數 如上所述，以紫外線的照射來維持 度並同時降低該膜的相對介電常數是可 改。薄膜的強 發明所提之方法來製做出介電常數絕緣薄膜:2 =；以本 薄膜強度的改善是可被認可#，推誇：；才:為有效。 形成之未鍵結鍵因再結合而減少，但‘=排出所 多時’薄膜反而會收縮且密繼，心；f結合發生太 常數。此外，…基團具有改善抗；相；介電 有甲基團對低介電常數之絕緣薄膜反而不犯私除所 調整再結合反應的發生程度與曱基團的 旦所以，必須 調整紫外線照射量（如能量或照射時間長=丄這可利用 (2 )第二實施例 、丑^元成。 在第二實施例中，用來製作氧化矽 一 同於第一實施例，而在此例中則探討在外、’儿積氣體不 同的基板加熱溫度對孔洞大小及相對介雷#，取射時，不 氧化矽薄膜係用來當做低介電常數之絕緣二的影響。該 一實施例相同的方法來製作該薄膜，之膜，使用舆第 、之後亦進行紫外光照
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五、發明說明（13) 以…漿輔一法來製作該氧 (薄膜成長條件11) (i)沉積條件 HMDSO氣體流量：5〇 sccm 民〇氣體流量：1 000 seem 氣體壓力：1. 75 Torr (i i )電漿產生條件 高頻電能（13· 56 MHz) PHF: 3 0 0W 低頻電能（ 380 KHz) PLF: 0W (Π i )基板加熱溫度：3 7 5 °C (i v )沉積氧化薄膜 膜厚·· 6 5 0 n m (紫外線加工條件）
(i)紫外線光源：氘燈 紫外線波長：120nm〜400nm 能量：30W
(i i)基板加熱：2 0 0 °C、4 0 0 °C (i i i)加工時間：2 0分鐘 前 針對所製作的氧化矽薄膜，將探討於紫外線加工之 後該薄膜中之孔洞尺寸與相對介電常數（k)的變化。 依結果，在紫外線照射前，孔洞大小為0 · 9 6 nm，當將 基板加熱到2 0 0 °C、4 0 0 °C並經紫外線照射後，孔洞變為1. 0 2 n m 與 1 · 1 7 n m 〇
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紫外光照射前為2.58 ’照射後 在相對介電常數方面， 則降低為2. 4 2。 中 更 與 ，：士述的’口果’ 4不影響絕緣薄膜中的骨幹的範圍 :土板加熱到較高的溫度時可獲的更大的孔洞尺寸 低的相對介電常數。 (3)第三實施例 在第三實施例中，將探討薄膜中有不同的曱基團含量 對孔洞尺寸與相對介電常數的影塑。為此目的，所使用的 沉積氣體不同於第一與第二實施；，至於奚製作薄膜：J 法則與第一時實施例相同，製作試片的方法也相同。。 助電漿CVD法來製作該氧化石夕薄膜的條件教述如下。 (薄膜成長條件111) (i)沉積條件 HMDSO氣體流量：5〇 sccm H2 〇氡體流量：1 〇 〇 〇 s c c m C2H4氣體流量：5〇 sccm 氣體壓力：1 · 75 Torr (i i)電漿產生條件 高頻電能（13. 56 MHz) PHF： 3 0 0W 低頻電能（ 3 8 0 KHz) PLF: 0W (i i i )基板加熱溫度：4 0 0 °C (i v)沉積氧化薄膜 膜厚：6 50 nm (紫外線加工條件）
2060-6337-PF(N2).ptd 第19頁 1238471 五、發明說明（15)
(i )紫外線光源··氘燈 紫外線波長：1 20nm〜40 Oiun 能量：30W (i i )基板加熱·· 4 0 0。〇 (i i i )加工時間：3 0分鐘 針對所製作的氧化矽薄膜，將探 前、後該薄膜之相對介電常數⑴的變化4外線加工之 依結果，在紫外線照射前， 照射後，常數降低成2.45。相對介電；】：數，66，經 中下降得較多？原因如下所述二；二實施例 c2h4，則在所製作出的絕 1 原始^積乳體含有 因此…較大量的孔洞。換言之甲基在團= 數的效果也就較大。 、’°較大# ’降低相對介電常 (4 )第四實施例 矽薄：弟：；：：：气：探討使用旋轉塗佈法來製作氧化 實施例的方法，以旋與Sl-CH3鍵的有機S〇G ’同第- 常數之絕緣薄膜的氧化秒故為低介電 該氧切薄膜的條件敘^的製法亦相同。製作 (薄膜成長條件IV) (i)塗佈條件 塗佈溶劑：烷基倍半古 旋轉速度·· 20nn 回刀子（MSQ) Z000rP» 〜3000 rpffl 2060-6337-PF(N2).Ptd 第20頁 1238471 五、發明說明（16) (i i )塗佈後熱處理條件 基板加熱溫度：4 0 0 °C (i i i)塗佈氧化矽薄膜 膜厚：40 0nm (紫外線加工條件） (i)紫外線光源：氘燈
紫外線波長：1 2 0 n m〜4 0 0 n m 能量：30W (i i )基板加熱：4 〇 〇。〇 (i i i )加工時間：3 0分鐘 第7圖顯示在紫外線照射加工前、後，於氧化矽薄膜 内之孔洞尺寸的分佈。該圖的縱座標軸係以線性刻产 強度（任意单位），横座標軸則表示孔洞尺寸（nm)。 依第7圖所示，纟t外線照射《前孔洞的平均 0 · 8 1 n m，照射之後則轡為]]】 _ y y^ ’、、、 ^ j欠為1 · 11 nm，這個結果證明了在龛仆 矽薄膜内的孔洞尺寸轡女了 工斗义， 】在乳化 佈的方法所製成。因★亥丄^薄模是將MSQ以旋轉塗 S, - 0 - S, f ^ ^ Λ Λ ； 1 ^ ^ ® ^ ^ ^ 於紫外線照射使甲基團二而所以可以將孔洞變大歸因 如上述，依本發明的實 座玍〜曰 轉塗佈法所製作出之原太且古例·以電漿辅助CVD法或旋 其内含有Si-CH3鍵，在4 為骨幹的薄膜， 射而非氧化後’ Si-CH鍵中=^環境中，經過紫外線的照 排出。 CH3鍵中的CH3基團會被分裂並從薄膜中
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第21頁 1238471 五、發明說明（17) 鍵二=中但:的：量 基團可被分裂卻不會影響薄膜的二Sl的鍵結能，故CHs 數。不僅可改善絕緣薄膜的強度又能降低該薄膜的介電常 本發以：對本發明做了詳細的說明，然 的是，本發明所=施例1時亦須了解到 種的改變與變化都脫離不出:眾f，修改、。因此，各 例如上述的第一實施例，：：：：：：神之中。 於所提出的條件，能成長出只限制 1 CHn (η- 1，2，3 )的絕緣薄膜的比 成長出絕緣薄膜，應用本發明、可、白只要能 果。 」^又传本發明所k及的效 而且，下述的薄膜成長侔株 而非Sl-o-Sl的骨幹其上有^条妾f，成長f以to 膜，並能在低大氣壓環境中11 ’3)的絶緣薄 機械強度。譬如，川種含紫外線的方法強化其 CSUCH)〇 5 r 〇 · uiru , Λ -田甘 3j2〇CH3)2)、四甲基矽烷 (Siiuciuj 、二甲基矽烷（Si 一 (叫啊)2)…甲基以（Si哪i))。夕坑 在此例中’剛沉積出來的絕緣薄膜具有Si-Ο的二氧化 石夕骨幹而非S卜o-Si ’在低大氣屬環境中以紫外線照射 強化其機械強度並變成多孔性。 2060-6337-PF(N2).ptd 第22頁 1238471 五、發明說明（18) 如上述，依本發明，為製作含有Si-CHn(n = l，2，3)鍵 的絕緣薄膜，先製作出具有Si-Ο-Si骨幹或是含有二氧化 矽骨幹的薄膜，並在低大氣壓環境中，以照射紫外線而非 氧化的方法使CHn MSi-CHn分裂出來，然後由絕緣薄膜中排 出，如此可將該薄膜轉變成具有堅固骨幹的絕緣薄膜。 在此例中，該紫外線的能量是高於S i -CHn鍵的鍵結能 而低於Si-0-Si鍵或Si-Ο鍵的鍵結能，如此可破壞Si-0心鍵 而使CHn團分裂出來卻不會對絕緣薄膜的骨幹造成不良影 響。 因此使既能改善絕緣薄膜的強度又能降低介電常數成 為可能。
2060-6337-PF(N2).ptd 第23頁 1238471 圖式簡單說明 """ 〜 第1圖係為侧視圖，其說明該紫外線照射加工之事置 的構造，其係用於製做本發明實施例中所提及的低介# 數之絕緣薄膜。 1吊 第2圖係為曲線圖，其說明一電漿CVD絕緣薄膜經紫外 線照射加工前、後，在其内之孔洞尺寸分佈的變化，該絕 緣薄膜係以本發明第一實施例中所提之形成低介電常數薄 膜的方法製作。 ♦ 第3圖係為曲線圖，其說明一電漿CVD絕緣薄膜經紫外 線照射加工前、後'在其内之孔洞尺寸的狀態，該絕緣薄 膜係以本發明第一實施例中所提之形成低介電常數薄膜的 方法製作。 ' 第4圖係為曲線圖，其說明一電漿CVD絕緣薄膜經紫外 線知、射加工別、後’在其内之CH3基團的排出程度，該絕緣 薄膜係以本發明第一實施例中所提之形成低介電常數薄膜 的方法製作。 第5圖係為曲線圖，其說明一電漿CVD絕緣薄膜經紫外 線知、射加工别、後的機械強度（楊氏係數），該絕緣薄膜係 以本發明第一實施例中所提之形成低介電常數薄膜的方法 製作。 第6圖係為曲線圖，其說明一電漿CVD絕緣薄膜經紫外 線照射加工前、後的機械強度（硬度），該絕緣薄膜係以本 發明第一實施例中所提之形成低介電常數薄膜的方法製 作。 第7圖係為曲線圖，其說明一電漿CVD絕緣薄膜經紫外
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Claims (1)

1238471 案號93113922_η年 > 月A日 修正本f : 月^ ：]! 六、申請專利範ϊ ' - Π^^ΊΗ一·"Xlj 、〜〜〜— r I 1 · 一種低介電常數之絕緣薄膜的形成方法，包括下列 步驟： (a )在一基板上形成一絕緣薄膜，該薄膜含有 Si-CHn(n = l，2，3)鍵在Si-〇-Si或它種二氧化矽骨架上； (b )在低大氣壓環境中，或是在含有惰性氣體及氮氣 的低氣壓環境中，對該絕緣薄膜照射紫外線，使該絕緣薄 膜中的CHn團從Si-CHn鍵中分裂出；以及 “ (c )使該C Hn團從該絕緣薄膜中排出。 2 ·如申睛專利範圍第1項所述之低介電常數之絕緣薄 膜的形成方法，其中該紫外線的波長為1 2〇nm或更長。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之低介電常數之絕緣薄 膜的形成方法，其中該步驟（c)係在該步驟（b)之後進行。 4·如申請專利範圍第3項所述之低介電常數之絕緣薄 膜的形成方法，其中該步驟（b)及該步驟（c)係一齊進行， 即在低大氣壓環境中對該絕緣薄膜照射紫外線並同時加熱 该基板。 · ^ 5 ·如申請專利範圍第1項所述之低介電常數之絕緣薄 膜的形成方法，其中該步驟（a)到該步驟（c)係重複進行。 + 6 ·如申請專利範圍第1項所述之低介電常數之絕緣薄 膜的形成方法，其中該步驟（a)係為將電能加到沉積氣體 以產生電漿，藉此在該基板之上形成含有^—CHn鍵之CVD絕 緣薄膜的步驟，該沉積氣體中包括含有s丨_CHs鍵與矽氧烷 鍵的有機化合物，或是它種含有Si-CH3鍵的有機化合物金 氧化性氣體。 一
1238471 案號 93113922 年 月 臼 修正 六、申請專利範圍 7.如申請專利範圍第6項所述之低介電常數之絕緣薄 膜的形成方法，其中該含有S i _CH3鍵與矽氧烷鍵的有機化 合物為下述的其中之任一： 六曱基二矽氧烷（HMDSO : (CH3)3Si-0-Si(CH3)3) 十曱基環四矽氧烷（OMCTS)， [化學式4 ] CHs Ob CHx— Si CHs Ο — Sr ♦ Ο Ο CHs — Si 一 0 — 3 _ CHs I J CHs CHb 十曱基三矽氧烷（OMTS) [化學式5 ] CHa — Si1 Ob 0 Si i cmI G —S — CH3I 043 及 四曱基環四矽氧烷（TMCTS) [化學式6 ]
2060-6337-PFl(N2).ptc 第27頁 1238471 案號 93113922 六、申請專利範圍 修正 Μ Η Ctfe I i SS — Q -i—. 53 "^****" CHs 1 I o o CFfe 0— s CHs Η H 〇 8 .如申請專利範圍第6項所述之低介電常數之絕緣薄 膜的形成方法，其中它種含有Si-CH3鍵的有機化合物為下 述其中之任一： 二甲基二曱氧矽烷（Si(CH3)2OCH3)2)， 四甲基矽烷（SiH(CH3)4)， 三甲基矽烷（SiH(CH3)3)， 二甲基矽烷（SiH2(CH3)2)， 以及 一曱基矽烷（SiCH3(CH3))。 9.如申請專利範圍第6項所述之低介電常數之絕緣薄 膜的形成方法，其中該氧化性氣體為1120，N20，CH30H， C2H50H，H2 02及02中至少其一。 I 0 .如申請專利範圍第6項所述之低介電常數之絕緣薄 膜的形成方法，其中該沉積氣體除了包括含有矽氧烷鍵的 有機化合物與氧化性氣體外，亦包括Cx Hy Fz (X表正整數，y 為0或正整數，z為0或正整數，而且y與z不同時為0)。 II .如申請專利範圍第1 〇項所述之低介電常數之絕緣 薄膜的形成方法，其中SC4F8 AC2F4。
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