TWI351721B - Method to reduce gas-phase reactions in a pecvd pr - Google Patents

Description

1351721 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明的實施方式主要涉及積體電路的製造。更具體 地，實施方式涉及用於在基材和包括介電層的結構上沈積介 電層的方法》 【先前技術】

自從數十年以前引入半導體元件以來，其幾何結構尺寸 上已顯著降低。從那時起，積體電路主要遵循每兩年縮小一 半尺寸的原則（通常稱爲摩爾定律）來發展，其意味著集成 到晶片上的元件數量每兩年會加倍。現在的製造廠常規地生 産具有0.13 μιη甚至0.1 μιη特徵尺寸的元件，並且未來的廠 將很快就會開始製造具有更小幾何尺寸的元件。

爲了進一步減小積體電路上元件的尺寸，越來越需要使 用具有低電阻係數的導電材料並使用具有低介電常數（k) 的絕緣體以減少相鄰金屬線之間的電容耦合。一種低k材料 爲旋塗玻璃，諸如未摻雜的矽玻璃（USG)或者氣摻雜的矽 玻璃（FSG)，其可以沈積爲在半導體製造工藝中的缝隙填 充層。低k材料的其他實施例包括碳摻雜的氧化矽和聚四氟 乙烯。然而，元件幾何尺寸的不斷減小産生了對於具有更低 k值的膜的需求》 在低介電常數t的近來發展已經主要集中在將矽、碳和 氧原子結合到沈積臈中。獲得超低介電常數的一種方法爲製 造有機致孔物（〇rganic porogen )的混合膜和矽矩陣。在後 6 1351721

考°這些專利描述了沈積具有低介電常數的奈米多孔氧化梦 層。奈米多孔氧化矽層由可選地包含熱不穩定有機基團的含 發/氧的材料的等離子增強化學氣相沈積（PECVD )或者微波 增強化學氣相沈積製造，或者通過所沈積的含矽/氧的材料的 可控退火以形成在氧化矽層中均勻分佈的微觀孔隙。在氧化 發層中的微觀氣孔的相對容積是可控的，以優選地在退火之 後保持提供低介電常數的密封槽泡沫結構。奈米多孔氧化梦 層將具有低於約3.0，優選爲低於約2.5的介電常數。

第1圖是示出根據本發明的實施方式沈積有機矽酸鹽介 電層的方法的流程圖。通過一或多種有機矽化合物和一或多 種具有熱不穩定基團（致孔物）的不飽和的不含矽的化合物 與或·^種氧化礼體反應’化學氣相沈積梦/氧材料。在步轉 101中’將基材定位在能執行PECVD的處理腔室中的基材支 架上。在步驟103中’將具有包括一或多種有機矽化合物和 一或多種氧化氣體的化合物的氣體混合物通過諸如嗔頭的 氣體分配盤引入到腔室中。將射頻（RF )功率施加到電極， 諸如喷頭’以在腔室中提供等離子處理條件。氣體混合物在 RF功率存在下在腔室内反應以沈積牢固枯附到下層基材上 的包含氧化矽層的起始層。 在步驟105中’在RF功率存在下，一或多種有機矽化 合物的流逮以在约 l〇〇mg/min./sec.和約 sooomg/min./sec. 之間的遞增速度增加’優選地，在約l〇00mg/min./sec.和約 2000 mg/min./seC.之間，以沈積第一過渡層直到達到預定的 有機矽化合物氣體混合物。執行流速條件的遞增，使得氣體 1351721 分配盤中的DC偏壓的變化小於60瓦特，優選爲小於3〇瓦 特，以避免電漿損傷（PID)。 在步驟107中，當保持預定的有機矽化合物氣體混合物 時，具有包括一或多種致孔物的成分的氣體混合物通過氣體 分配盤引入到腔室中。在步驟109中，一或多種致孔物的流 速以在約lOOmg/min./sec•和約5000mg/min /sec之間的遞增 速度增加’優選地，在約200mg/min./sec.和約1〇〇〇 φ mg/min./sec.之間，以沈積第二過渡層直到達到預定的最終氣 體混合物。 在步騾111中，RF功率存在下，預定的最終氣體混合 物，具有包括一或多種有機石夕化合物和一或多種致孔物的成 分的最終氣體混合物在腔室内反應，以沈積具有致孔物氡化 石夕層的最終層。在完成時’終止RF功率。在RF功率終止期 間諸如通過不打開腔室節流閥而保持腔室壓力。理論上不期 望限制，一般認爲通過分離有機矽化合物和致孔物的遞增速 度’可以得到更加穩定並可製造的工藝，生産具有較少缺陷 ^ 問題諸如释粒香加物（particle adder )的有機發酸鹽介電層。 有機矽酸鹽介電層可具有在〇 .丨6μιη以上的少於5 〇顆粒添加 物’優選爲’少於25，以及更優選爲少於10顆粒添加物。 - 在另一實施方式中’沈積第二過渡層的步驟109可結合 沈積最終致孔物氧化矽的步驟在該實施方式中，在致 孔物氡化矽層沈積期間，致孔物流速不斷遞增，同時流入預 定的有機矽化合物氣體混合物。 第2圖示出了根據本發明的實施方式一或多種有機發化 10 合物和一或多種致孔物的流速與時間相對的圖表。具有包括 /成多種有機發化合物和一或多種致孔物成分的氣想混人 物弓丨入到腔室中以沈積起始層，如上關於第1圖的步帮^ 所述》起始層沈積可具有在约1秒和約10秒之間範圍内的 時間。在一個實施方式中，起始層沈積可持續約2秒。 然後’一或多種有機矽化合物流速以遞增速度増加，以 沈積第一過渡層直到達到預定的有機矽化合物氣體混合 物，如上關於第1圖的.步驟105所述。第一過渡層可具有在 約1秒和約1 〇秒之間範圍内的時間。在一個實施方式中， 第一過渡層時間可爲約2秒。 當保持預定的有機矽化合物氣體混合物不變時，具有包 栝一或多種致孔物成分的氣體混合物引入到腔室中，以及一 或多種致孔物的流速以遞增速度增加以沈積第二過渡層，直 到達到預定最終氣體混合物’如上關於第1圖的步驟i 09所 述。第二過渡層可具有在約1秒和约1 80秒之間範圍内的時 間《在一個實施方式中，第二過渡層時間可爲約4秒。 具有包括一或多種有機梦化合物和一或多種致孔物成 分的預定最終氣體混合物，在RF功'率存在下在腔室内反應， 以沈積包含致孔物氧化矽層的最終層，如上關於第1圖的步 驟111所述。最終層沈積可具有在約1秒和約丨8〇秒之間範 团内的時間。在一個實施方式中’最終層沈積時間可爲約5 8 秒。 在另一實施方式中，步驟109與步驟in的結合可具有 在約1秒和約1 80秒之間範圍内的時間。 π < 3 1351721 第3圖示意性示出了根據本發明的實施方式形成的致孔 物有機矽酸鹽介電層的截面視圖。有機梦酸鹽介電層210沈 積在能執行PECVD的處理腔室中設置的基材的表面的下一 層（例如，阻障層）220上。包括一流速的一或多種有機矽 化合物的氣體混合物的電漿形成’如上關於第1圖的步驟103 所述，以沈積具有牢固粘附到下一層220上的氧化梦起始層 • 230。起始廣230可沈積至在約5A到約100A範圍内的厚度， - 優選爲約20人到約60入。在沈積起始層230之後，一或多種 _ 有機碎化合物的流速逐漸增加到預定的有機發化合物氣體 混合物’使得在氣體分配盤的DC偏壓中的變化小於瓦特 以避免PID。 在逐漸增加一或多種有機碎化合物的流速時，第__過渡 層240沈積到起始層230上，如上關於第1圖的步驟1〇7所 述。第一過渡層240可沈積至在約10A到約3Ό〇Α範圍内的 厚度，優選爲約100A到約200A。在達到有機矽化合物氣體 混合物組成時，引入一或多種致孔物混合物流，如上關於第 φ 1圖的步驟107所述，以及致孔物的流速逐漸增加至預定的 致孔物氣體混合物。 當逐漸增加一或多種致孔物的流速時，第二過渡廣25〇 - 沈積到第—過渡層240上，如上關於第1圖的步驟〇9所述〇 第二過渡層250可沈積至在约1〇Α到約600A範圍内的犀 度，優選爲約100A到约400A。 當達到最終氣體混合物組成時，包含一流速的一或多箱 有機矽化合物和一流速的一或多種致孔物混合物的最終氣 12 1351721 體混合物的電漿形成，如上關於第1@的步驟ln所示，以 沈積含致孔物的有機矽酸鹽介電層260。含致孔物的有機矽 酸鹽介電層260可沈積至在約2〇〇Α到約丨〇〇〇人範圍内的厚 度直到RF功率終止。 在另一實施方式中，沈積第二過渡層的步驟1〇9可結合 沈積最終致孔物氧化矽層的步驟U1。以這種方式，最終致 孔物氧化矽層可具有在氧化矽中致孔物的濃度隨著致孔物 • 氧化矽層沈積而增加的致孔物的梯度濃度。梯度層可沈積至 在約50A到約10,000A範圍内的厚度，優選爲約1〇〇人到約 5000A >直到RF功率终止。 第4圖不出了用於沈積碳摻雜的氧化矽層的化學氣相沈 積（CVD )腔室300的截面示意圖。該圖基於由App丨ied Materials公司目前製造的PR〇DUCER®腔室的特徵。 PRODUCER CVD腔室（20 0mm或3 00mm )具有可用於沈積 碳摻雜的氧化矽和其他材料的兩個隔離處理區。在美國專利 No .5,855,681中描述了具有兩個隔離處理區的腔室在此引 • 入其作爲參考。 沈積腔室300具有限定分離處理區318、320的腔室主 逋3 02。每個處理區318、3 20具有用於支撐腔室3 〇〇内的基 - 材（未示出）的基座328。基座328典型地包括發熱元件（未 示出）。優選地，基座328通過柱（stem) 326可移動地設 置在每個處理區318、320中，其中柱326貫穿其連接到驅 動系統303的腔室主體302的底部延伸。内部可移動升降柱 (未示出）優選爲設置在基座328中以嚙合基材的下表面。 13 1351721 320的任意氣體的分解β 系統控制器3 3 4控制各種部件的功能諸如Rf功率源 325、驅動系統3〇3、升降裝置.、氣體分配歧管so和其他相 關腔室和/或處理功能。系統控㈣$ 334執行存健在記憶體 338中的系統控制軟體，其中在優選實施方式中記憶體338 爲硬碟驅動，並可以包括類比和數位輸入/輸出板、介面板和 步進電機控制器板。光學和/或磁感應器主要用於移動及確定 ^ 可移動機械裝置的位置。 以上的CVD系統描述主要是爲了示意性的目的，也可 以採用其他電漿系統腔室實施本發明的實施方式。 用於有機矽酸鹽層沈積的前驅物和處理條件 在本文所描述的任意實施方式中，有機矽酸鹽介電層由 包含有機碎化合物和致孔物的工藝氣體混合物沈積。有機矽 酸鹽層可用作介電層。介電層可在元件内的不同級別下使 用。例如’介電層可用作電容層、介電絕緣層或柵介電層。 • 有機矽酸鹽層優選爲低-k介電層，即，具有小於約3_0的介 電常數。 多種工藝氣餿可用於沈積有機矽酸鹽介電層，這種氣體 - 混合物的非限制性實施例在以下提供。一般地，氣體混合物 包括一或多種有機梦化合物（例如，第一和第二有機梦化合 物一或多種致孔物、載氣和氧化氣體。這些成分不是作 爲限制解釋，原因在於可考慮包括諸如碳氫化合物（例如， 月1肪族煙）的額外成分的許多其他氣體混合物。 15 1351721

此處所用的術語“有機矽化合物，，意欲指在有機基團 中包括碳原子的含發化合物。有機矽化合物可包括一或多種 環狀有機矽化合物、一或多種脂肪族有機矽化合物或者其組 合。一些示例性的有機矽化合物包括四甲基環四發氧 (TMCTS )、八甲基環四矽氧（〇MCTS )、五甲基環五妙氧 六甲基環二梦氧、甲基一乙氧基硬烧（DEMS)、二甲基-梦氧、四發-2,6-二氧-4,8-二亞甲基、四甲基二梦氧、六甲基 二矽氧（HMDS ) 、1,3-雙（矽亞曱基）-二梦氧 (l,3-bis(silanomethylene)-disiloxane )、雙（1-甲基二發氧 基）甲炫•、雙（1-甲基二梦氧基）丙烧、六甲氧基二妙氧 (HMDOS )、二曱基二曱氧基矽烷（DMDMOS )和二甲氧基 甲基-乙稀基碎烧（DMMVS)，或者其衍生物。一或多種有 機梦化合物可以約1 〇mg/min到約 5，000mg/min範圍的流 速，優選爲約300mg/min到約3,000mg/min之間的流速引入 到處理腔室》

在此使用的術語“致孔物”意指具有熱不穩定基團的 含不飽和無矽組分，其十熱不穩定基團具有與電漿持續的氧 化環境反應以形成沈積的熱不穩定分子並且當隨後暴露于 升高的溫度時熱分解以形成具有低沸點的揮發性物質。熱不 穩定基團的揮發性物質從所沈積膜的分解和形成將在結構 中留下空隙，降低結構的密度。通過熱工藝選擇性去除化學 性反應嵌入在所沈積膜中的固體材料導致具有低介電常數 的低密度膜。一些示例性致孔物包括線性或環狀分子諸如丁 二烯、異戊二烯、環己二烯、二環庚二烯、1-甲基-4-(1-甲 16 1351721

基乙基）-1，3-環己二烯（ATP或α萜烯）、1-曱基-4- ( 1-甲基乙基）-苯（甲基異丙基苯）、3-蒈烯 '葑酮、苧烯、氧 化環戊稀（cyclopetene oxide )、乙婦基-1,4-二嗔英鍵，乙 烯基呋喃醚、乙烯-1，4-二噁英、乙烯基呋喃、糠酸曱酯、呋 喃基甲酸酯、呋喃基乙酸酯、糠醛、二呋喃甲酮、二呋喃醚、 二糠醚、呋喃和1,4 -二噁英及其氟化碳衍生物。一或多種致 孔物可以約1 Omg/min到約5,000mg/min範圍的流速，優選 爲約500mg/min到約3,000mg/min之間的流速引入到處理腔 室。 氣體混合物可選地包括一或多種載氣。典型地，一或多 種載氣與一或多種有機矽化合物和一或多種致孔物一起引 入到處理腔室中中。可使用的載氣的實施例包括氦、氬、二 氧化碳及其組合。一或多種載氣以小於約20,000sccm的流速 引入到處理腔室中，部分取決於腔室内部的尺寸。優選地， 載氣的流量在約50〇sccm到約l，500sccm的範圍内，更優 選在约l，000sccm。在一些工藝中，在反應工藝氣體引入之

前，將惰性氣體諸如氦或氬輸入到處理腔室中以穩定腔室中 的壓力。 氣體混合物還包括一或多種氧化氣體。適宜的氧化氣體 包括氧氣（〇2 ) '臭氧（〇3 )、氧化亞氮（Ν2〇 )、一氧化 碳（CO)、二氧化碳（c〇2)及其組合。氧化氣體的流量可 以在約lOOsccm到約3,000sccm的範圍内，部分取決於腔室 内部的尺寸。典型地，氧化氣體的流量在約1〇〇sccm到約 l，〇〇〇sccm範圍内。氧氣或含氧化合物的分解可在進入沈積 17 1351721 腔室之前在微波腔室中和/或通過施加到腔室内工藝氣體的 RF功率發生》

在沈積期間，可控的電漿典型地通過使用如第4圖所示 的RF功率源325將RF能量施加到喷頭在鄰近基材的腔室中 形成。可選地，RF功率可提供到基材支架。電漿可使用高頻 RF ( HFRF)功率、以及低頻RF ( LFRF )功率（例如，雙頻 RF )、固定RF、_衝RF或任何其他已知的或者待發現的電 漿産生技術産生。RF功率源325可供應在約5MHz和約 3 00MHz之間的單一頻率rf。另外，rf功率源325還可供 應在約300Hz和約1，〇〇〇kHz之間的單一頻的LFRF以供應混 合頻以增強引入到工藝腔室的工藝氣體反應物質的分解eRF 功率可爲迴圈或脈衝式以降低基材的加熱並促進所沈積膜 中的較高孔隙度。適宜的RF功率可爲在約1 0W到約5,000W 範圍的功率’優選爲在約200W到約1000W範圍。適宜的 LFRF功率可爲在約〇w到約5,000W範圍的功率，優選爲在 約0W到約200W範圍内。

在沈積期間’基材保持在约2〇〇c和约5〇0°c之間的溫度 下，優選爲在約1 〇〇〇C和約45〇〇c之間。沈積壓力典型爲在約 ITorr和約20Torr之間，優選爲在約4τ〇ΓΓ和約1〇T〇rr之間。 沈積速度典型爲在約2,0〇〇A/min和約2〇 〇〇〇入/min之間。 優選地，在沈積低介電常數薄膜之後，對該薄膜後處 理薄膜可利用熱或電漿增強的退火工藝後處理或電子束處 理。在一個實施方式中，薄膜在約2001和約40(TC之間的溫 度下退火’勺2秒到約i小時，優選爲約3〇分鐘。非活性氣 18 1351721 體諸如氦、氫、氮或其混合物以100到約1〇 〇〇〇sccm的速度 引入。腔室壓力保持在約2Τ〇ΓΓ和約10Τ〇ΓΓ之間。在退火期 間RF功率在約13.56MHz的頻率下爲約2〇〇w到約1〇〇〇w， 優選的基材間隔爲在約3〇〇mil和約800mU之間。在低介電 常數薄膜沈積之後在20(TC到約4〇〇β(：之間的基材溫度下退 火的低介電常數薄膜蒸發薄膜中的至少部分有機基團，在薄 • 膜中形成空隙。可蒸發的有機基團來自在此描述的氣體混合 « 物的有機成分，諸如包含一個環和在環中的一個或多個碳- 碳雙鍵的一個或多個不含氧的碳氫化合物的環。 在另一實施方式中，低介電常數薄膜以電子束處理進行 後處理。電子束處理典型地在約】到2〇千電子伏（KeV )下 具有在每平方爱米約50和約2000的微庫侖（Mm/cm2 )。電 子束處理典型地在約室溫和約450。(：之間的溫度下處理約j 分鐘到約15分鐘，諸如約2分鐘。優選地，電子束處理在 約400°C執行约2分鐘。在一個方案中，電子束處理條件包 括在400。(：下4.5kV、1.5mA和15(^c/cm2。儘管可以使用任 φ 何電子束元件，但是一個示例性元件爲可從應用材料公司購 得的EBK腔室。 電子束固化工藝改善所沈積膜網路結構（netvv〇rk )的機 • 械強度並還降低k值。高能電子束改變所沈積薄膜的分子網 路結構中的化學鍵並從薄膜去除至少部分分子基困，諸如來 自包含一個環和在環中的一個或多個碳-碳雙鍵的—或多種 不含氧的碳氫化合物的環的有機成分。分子基團的去除産生 薄膜内的空隙或孔，降低k值。如FTIR光譜學分析的電子 19 1351721 束處理還通過交聯的Si-〇-Si或Si-C-Si鏈加強薄膜網路 、 吩辟 構。 在另一實施方式中，低介電常數薄膜是通過紫外線固化 工藝後處理。使用紫外線固化工藝固化的低介電常數薄膜具 有所示出的改善的阻障層屬性並具有所示出的降低和最小 的光阻中毒（resist poisoning)。紫外線固化工藝可在相门 的處理腔至或系統中原位執行，例如，從一個腔室傳遞到另 一腔室而不用中斷真空環境。 基材引入到可包括沈積腔室的腔室中，並且低介電常數 薄膜暴露於在約0_01毫瓦/羞米2和約1瓦/釐米2之間的紫 外輻射。紫外輻射可包含一範圍内的紫外波長，並同時包括 一個或多個的波長。適宜的紫外波長包括在約lnm和約 400nm之間’並可更包括高達約6〇〇nm或78〇nm的光學波 長°在约lnm和約4〇〇nm之間的紫外波長可提供在約u 48 (eV)和約3.5 ( eV)之間的光子能量（電子伏特）。優選 的紫外波長包括在約lOOnm和約350nm之間的波長。 另外’紫外輻射可在多個波長處、可調諧波長輻射和可 調諸功率輕射或如所需的在多個波長之間的調製處應用，並 彳從單一 UV燈輪出或從應用紫外燈陣列。適宜的UV燈的 實施例包括Xe填充的ZeridexTM UV燈，其發出約丨72nm波 長的紫外輕射或Ushi〇 Excimer UV燈’或Hg Arc燈，其發 出波形的紫外輻射。所沈積的矽碳化物層暴露於紫外輻射在 约10秒和约6〇〇秒之間的時間。

在處理期間，處理腔室的溫度可保持在約01與約45(TC 20 1 之間’例如’在約2〇〇c與約4〇〇。〇之間的攝氏度，例如约 Λ r 〇λ 和在真空下的腔室壓力，例如小於約lmTon•直到約大 β^· 六

，即，760 Torr,例如在約100 Torr»紫外輻射源可 距離基材表面在約lOOmil和約600mil之間的距離。可選地， 處理氣體可在紫外固化工藝期間引入。適宜的處理氣體包括 氡氣（〇2)、氮氣（n2)、氫氣（H2)、氦（He)、氬（Ar)、 水蒸氣（Ηζ〇 )，一氧化碳、二氧化碳，碳氫化合物氣體， 碳氣化合物氣體和氟化的碳氫化合物氣體或者其結合。碟氫 化合物可具有化學式CxHy、CxFy、CxFyHz，或其結合，其中 X是在1和6之間的整數，y是在4和14之間的整數，以及 2是在1和3之間的整數。 實施例 含致孔物的有機矽酸鹽介電層可根據以上關於第1圖所 述的實施方式沈積在基材上。薄膜可使用可從加州的Santa Clara的應用材料公司購得的producer®系統上的PECVD 腔至.（即’ CVD腔室）進行沈積。在沈積期間，腔室壓力保 持在約4_5Torr的壓力下以及基材保持在約35(rc的溫度下。 基材距離氣體分配噴頭3〇〇niil設置。 基材放置在在工藝腔室内設置的基材支架上。對於介面 層具有1000 seem氦和700sccm氧的初始氣體成分的工藝氣 體混合物引入到腔室中以及在RF功率起始之前穩定流速。 隨後’約500W的RF功率施加到喷頭以形成包括約 300xng/min的OMCTS流速的介面工藝氣體混合物成分的電 21 1351721 漿以沈積氧化矽起始層。在RF功率起始約2秒後，0MCTS 的流速以约1 500mg/mi n./sec.的遞增速度增加約2秒。另外， 〇2的流速以約500sccm/sec遞減速度降低。

在達到並保持約2〇OOmg/min的最终OMCTS流速時，環 己二烯的流速以約375 mg/min./sec.的遞增速度引入到腔室 中超過4秒的時間以達到約1500 mg/min./sec.的致孔物沈積 流速。最終氣體混合成分還包括900Sccm的氦和160sccm的 氧氣》在達到含致孔物的有機矽酸鹽介電層的所需厚度約58 秒之後’ RF功率（RF和LFRF)終止以停止進一步的沈積。 在RF功率終止後，腔室節流閥打開以允許工藝氣骽混合物 從腔室抽出。比較有機矽酸鹽介電層的分析表示在〇1邮⑺ 以上的約7顆粒添加物❶ 比較有機矽酸鹽介電層使用如所述相同的工藝參數洽 成，但是關於同時具有的0MCTS和環己二烯，分別與75 mg/min./sec.的遞增速度和375 mg/min /sec遞增速度相反。 比較有機矽酸鹽介電層的分枳矣_

J刀衍表不在0.16 μχη以上的兴 74000顆粒添加物。 可以實施以上實施例的許吝想 J叼矸多變型。例如，可使用其他有 機矽前驅物、致孔物前驅物、备儿_ ^ 氧化氣體和惰性氣體》另外， 可以採用不同的流速和/或轡 凡雙化速度。在一個實施例中， TMCTS可取代OMCTS用作右換 作有機石夕前驅物。在另一實施你 中，有機矽前驅物可包括三甲 τ &矽烷流以及OMCTS流。在 另一實施例中’二環庚二烯可 取代環己二烯用作致孔物前壤 物。 22 1351721 變化的致孔物轉變流速和致孔物遞 及它們對顆粒添加物總數的影響在以下表 變流速和致孔物遞減速度的增加導致具有 較多顆粒添加物的有機矽酸鹽介電層。 致孔物轉變流速 致孔物變化速度 (mg/min.) (mg/min./sec.) 400 400 400 500 400 650 600 400 600 650 600 700 600 800 雖然前述針對本發明的實施方式，但 的基本範固的情況下，可以設計本發明的 施方式’並且本發明的範圍由以下的權利 【圖式簡單說明】 因此爲了更詳細地理解本發明的以上 附圓中不出的實施例對以上簡要所述的 描述。然而，應該注意，附圖中只示出了 I因此不能認爲是對本發明範圍的限定 允許其他等同的有效實施例。 成速度的實施例以 中示出。致孔物轉 在0·16μπι以上的 總顆粒添加物 1 3 48 55 23 1 4955 8949 是在不脫離本發明 其他和進一步的實 要求書所確定。 所述特徵，將參照 良發明進行更具體 本發明典型的實施 ，因爲本發明可以 23 1351721 第1圖是示出根據本發明的實施方式的第一方法的工藝 流程圖； 第 2圖是根據本發明的實施方式的先驅物的流速的圖 表； 第3圖是根據本發明的實施方式形成的有機矽酸鹽介電 層的截面視圖； 第4圖是可用于實施本發明的實施方式的示例性處理腔

【主要元件符號說明】 101-111 步驟 210 有機矽酸鹽介電層 220 下一層 230 氧化碎起始層 240 第一過渡層 250 第二過渡層 260 有機矽酸鹽介電層 300 沈積腔室 302 腔室主體 303 驅動系統 304 腔室蓋 308 · 氣體分配元件 312 腔室壁 318、 320 處理區 319 氣體分配歧管 325 RF (射頻）源 326 柱 328 基座 334 系統控制器 338 記憶體 340 氣體入口通道 342 喷頭 346 區隔板 348 歧管

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Claims (1)

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申請專利範園· 1、一種沈積有機矽酸鹽介電層的方法’包含： 在一處理腔室内設置一基材’該處理腔室具有—供能電 極（powered electrode); 流入一起始氣體混合物到該處理腔室中，該起始氣體混 合物包含一流速的一或多種有機矽化合物和一流速的一或 多種氧化氣體； 利用施加一射頻功率在該供能電極上’而沈積—起始層 在該基材上； 遞增該一或多種有機矽化合物的該流速’直到達到該— 或多種有機妙化合物的最终流速，同時並沈積一第一過渡層 在該起始層上； 流入最終流速的該一或多種有機矽化合物，同時流入— 流速的氣體混合物（其包含一或多種致孔物）； 遞增該一或多種致孔物的該流速’直到達到該一或多種 致孔物的最終流速，同時並沈積第二過渡層在該第—過沪^層 上；以及 終止該射頻功率。 —發氧' 甲基二石夕 矽 S 氧-4,8-二亞甲基、四甲基二矽氧、六 1,3- 雙 （矽亞 曱基） ·二 2、如請求項1所述的方法’其中該一或多種有機s夕化入 物選自四甲基環四矽氧、八甲基環四矽氧、五甲基環五石夕 氧、六甲基環三矽氧、二乙氧基曱基矽烷、二甲 四矽-2,6- 氧 、 25 1351721

(l，3-bis(silan〇methyiene)-disn〇xane)、雙（1-曱基二矽氧 基）甲烧、雙（1-曱基二矽氧基）丙烷、六甲氧基-二-矽氧、 一甲基一甲乳基硬烧（dimethyldimethoxy-silane，DMDMOS) 和二甲氧基甲基-乙烯基矽烷。

3、如請求項丨所述的方法，其中該一或多種致孔物選自 環己二烯、二環庚二烯、1_甲基_4_(ΐ·曱基乙基）-1，3-環己 二烯、1-曱基-4- ( 1-甲基乙基）-苯、3-蒈烯（3-carene)、葑 酮（fenchone)、苧稀（limonene)、氧化環戊稀（cyclopeantene oxide) ' 乙歸;基 _i,4 -二。惡英縫（vinyl-1，4-dioxinyl ether)、乙 烯基呋喃醚、乙烯基-1，4-二噁英（vinyl-1，4-dioxin)、乙烯基 °夫喃、糠酸甲酯、》夫喃基曱酸酯（furyl formate)、咳喃基乙酸 酯（furyl acetate)、糠醛（furaldehyde)、二呋喃曱酮（以尸111^1 ketone)、二》夫喃醚、二糠謎（difurfuryl ether)、咳喃（furan) 和 1，4-二噁英（i，4-di〇xin)。 4、 如請求項1所述的方法’其中該一或多種氧化氣體選 自臭氧、氧氣、二氧化碳、一氧化碳、水、一氧化二氮、2,3_ 丁二酮及其組合。 5、 如請求項1所述的方法’更包括後處理該低介電常數 膜。 6、 如請求項2所述的方法’其中該一或多種有機石夕化合 26 S 1351721 物包含八甲基環四矽氧，且該一或多種致孔物包含κ -4-(l-f基乙基）4,3-環已二烯。 7、 如請求項1所述的方法，更包括流入該最终流速 或多種有機矽化合物和該最終流速的一或多種致孔物， 該第二過渡層上沈積一摻雜有該致孔物的氧化矽層。 8、 如請求項丨所述的方法’其中該遞增一或多種有 化合物流速的步騾包含一介於約1〇〇 mg/min 和約 mg/min./sec·之間的遞增速度。 9、 如請求項8所述的方法，其中該遞增一或多種致 流速的步驟包含一介於約1〇〇mg/min /sec和約 mg/min./sec·之間的遞增速度。 10、 如請求項9所述的方法，其中該遞增一或多種 夕化口物流速的步騨執行約【秒至約^ 〇秒之間的時間， 11如喷求項10所述的方法，其中該遞增一或多種 物流速的步驟係執行約1秒至約180秒之間的時間周期 12、—種沈積一低介電常數膜的方法，包含： 在處理腔室内設置基材，該處理腔室具有一供能驾 _起始步驟，包含： 甲基 的一 以在 機石夕 5〇〇〇 孔物 5〇〇〇 有機 导期。 致孔 〇 :極； 27 丄川/21

/Λ 起始氣體混合物到該處理腔室中 體混合物包含一流速的— 或多種有機石夕化合物和一 —或多種氧化氣體；以及 利用施加—勒· jte _L· ir λ. iL 射頻功率在該供能電極上，來沈 化妙層在該基材上； —第一過渡步驟，其包含： = 遞^該或多種有機矽化合物的該流速，直 該一或多種有機矽化合物的最終流速； 提供一流速的該一或多種氧化氣體到該處 中；以及 利用施加該射頻功率在該供能電極上，而沈 過渡層在該氡化矽層上； 一第二過渡步驟，其包含： 提供該最終流速的一或多種有機矽化合物 理腔室中； 提供該流速的一或多種氧化氣體到該處理腔 提供一流速的一或多種致孔物到該處理腔室 遞增該一或多種致孔物的該流速，直到達到 多種致孔物的一最终流速； 利用施加該射頻功率在該供能電極上，而沈 二過渡層在該第一過渡層上；以及 —沈積步驟，其包含： 提供該最終流速的該一或多種有機矽化合 處理腔室中； :起始氣 流速的 1積一氧 到達到 理腔室 積第一 到該處 室中； 中； 該一或 積一第 物到該 28 1351721 提供該最終流速的該一或多種致孔物到該處理腔 室中； 提供該流速的一或多種氧化氣體到該處理腔室 中；及 利用施加該射頻功率在該供能電極上，而沈積一 摻雜有該致孔物的氧化矽層在該第二過渡層上。

13、如請求項12所述的方法，其中該一或多種有機矽化 合物選自四甲基環四珍氧、八曱基環四石夕氧、五曱基環五碎 氧、六甲基環三矽氧、曱基二乙氧基矽烷、二曱基二矽氧、 四矽-2,6 -二氧-4,8 -二亞甲基、四甲基二妙氧、六曱基二矽 氧 、1，3-雙（矽亞 甲基）-二矽氧 (l，3-bis(silan〇methylene)-disiloxane)、雙（1-甲基二梦氧 基）甲烷、雙（1-曱基二矽氧基）丙烷、六甲氧基-二-矽氧、 二甲基二甲氧基矽烷（DMDMOS )和二f氧基甲基-乙烯基 矽烷。

14、如請求項12所述的方法，其中該一或多種致孔物選 自環己二烯、二環庚二烯、1-甲基-4- ( 1-甲基乙基）-1，3-環 己二稀、1-甲基- 4- ( 1-甲基乙基）-苯、3 -菩稀、蔚酿]、学稀、 氧化環戊稀、乙稀基-1，4 -二°惡英、乙稀基°夫喃_、乙烤基 -1,4-二噁英、乙烯基呋喃、糠酸甲酯、呋喃基甲酸酯、呋喃 基乙酸酯、糠路、二》夫喃甲酮、二》夫喃醚、二糠謎、〇夫喃和 1,4 -二。惡英。 S 29 1351721 15、 如請求項12所述的方法，其中該一或多種氧化氣艏 選自臭氧、氡氣、二氧化破、—氧化碳、水、一氧化二氮、 2,3-丁二網及其組合。 16、 如請求項I〗所述的方法’更包括後處理該低介電常 數臈。

17、如請求項I〗所述的方法’其中該一或多種有機石夕化 合物包含八甲基環四矽氧，且該一或多種致孔物包含丨_甲基 -4- (1-甲基乙基）_ι，3 -環己一稀。 18、如請求項12所述的方法’其中該低介電常數膜包含 少於25顆的顆粒添加物’該顆粒之粒徑至少為0.16μιη。

19、如請求項12所述的方法’其中該遞增一或多種有機 矽化合物流速的步雜包含—介於約l〇〇mg/min./sec·和約 5000 mg/min./sec之間的遞增速度。 20、如請求項12所述的方法’其中該遞增一或多種致孔 物流速的步驟包含〆介於約1 〇〇mg/min./sec·和約 5000 mg/min./sec.之間的遞增速度。 S 30