專利名稱：由鋁硅酸鹽前體形成的低k值介電層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及半導(dǎo)體集成電路(IC)制造的領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及一種用于形成集成電路設(shè)備中的低k值介電材料的方法，和這樣形成的材料。
背景技術(shù)：
IC制造一般地涉及多層的順序形成以形成單個(gè)集成設(shè)備。因?yàn)楦鲗硬牧系男阅茉试S它們固有地滿足IC所需設(shè)備的性能標(biāo)準(zhǔn)或者因?yàn)樗鼈兊男阅苣軌蛲ㄟ^制造方法被改變使得它們滿足那些標(biāo)準(zhǔn)，所以才選擇它們。用于在IC設(shè)備內(nèi)形成層的一種類型的材料是電介質(zhì)。介電材料是電絕緣體，其用于在IC內(nèi)基本上電隔離導(dǎo)電層或特征。由使用給定介電材料的電容器所能存儲(chǔ)的靜電能量的量與使用真空作為其電介質(zhì)的相同電容器所能存儲(chǔ)的靜電能量的量的比值被定義為其“相對(duì)介電常數(shù)”并且表示為該材料的“k”值。低k值介電材料可被看作介電常數(shù)(“k”值)低于二氧化硅的那些；SiO2的k值為4.0-4.2。由于隨著每后續(xù)一代IC的開發(fā)晶體管柵極寬度的減小，降低互連延遲現(xiàn)在已經(jīng)變得和降低晶體管轉(zhuǎn)換頻率以促進(jìn)IC運(yùn)行速度一樣的重要。對(duì)互連延遲的兩個(gè)主要貢獻(xiàn)是用于電路導(dǎo)線的金屬(一般是鋁)的電阻和用于層間電介質(zhì)(ILD)的電介質(zhì)(一般是二氧化硅；SiO2)的電容。為改進(jìn)在電路導(dǎo)線中的速度，銅，其電阻比鋁大約低30％，已經(jīng)在許多高性能IC設(shè)備中代替了鋁。然而，在可容易地結(jié)合到IC設(shè)備中的金屬中，銅具有最低的電阻率，導(dǎo)致減小了ILD介電常數(shù)，而這對(duì)于在互連延遲時(shí)間方面進(jìn)一步的下降是重要的。對(duì)于制造低k值ILD材料來說，已經(jīng)確定了若干方法。已經(jīng)使用的或者正積極研究的兩種方法包括將碳引入SiO2基質(zhì)中(以制造摻雜碳的氧化硅，稱為CDO、OSG、SiOCH或SiCOH)，和使ILD多孔化。這些技術(shù)降低了k值；然而它們還降低了ILD材料的密度和機(jī)械強(qiáng)度。結(jié)果，這些材料容易被在隨后IC設(shè)備制造過程中給予ILD的應(yīng)力所破壞。破壞可以包括穿過ILD的開裂，或分層(其中ILD層與IC設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)相鄰層分離)。破壞可起因于在制造過程和正常使用中當(dāng)IC設(shè)備經(jīng)受熱循環(huán)時(shí)由于ILD和相鄰層之間不同的熱膨脹系數(shù)(CTE)而給予ILD的熱機(jī)械應(yīng)力。低k值ILD材料的易碎性是在大體積IC制造中包含它們的一種障礙。
附圖簡(jiǎn)述

圖1a、1b和1c描述了用于形成二氧化硅介電層的前體的化學(xué)結(jié)構(gòu)。圖2a描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的鋁硅酸鹽前體的一般性化學(xué)結(jié)構(gòu)。圖2b和2c在實(shí)質(zhì)上描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的鋁硅酸鹽前體的化學(xué)結(jié)構(gòu)。圖3描述了集成電路襯底的一種實(shí)施方案，其包括具有形成在其上的許多集成電路設(shè)備的硅片，并且包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的低k值介電層。圖4是一幅示意圖，其舉例說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的集成電路設(shè)備的互連結(jié)構(gòu)和介電層的剖視圖。圖5是一幅框圖，其舉例說明了用鋁硅酸鹽前體形成低k值介電層的方法的實(shí)施方案。圖6描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的蝕刻終止材料。
發(fā)明詳述公開了使用一類在本文中被稱作“鋁硅酸鹽”前體的含鋁前體形成的薄膜層間電介質(zhì)(ILD)材料的許多實(shí)施方案。在一種實(shí)施方案中，這些前體可提供具有較高機(jī)械強(qiáng)度(用彈性模量、硬度或結(jié)合強(qiáng)度表征)的低k值介電材料，與使用不含鋁或其它金屬原子的低k值硅基前體經(jīng)由類似的方法或材料獲得的相比(其典型實(shí)例示于圖1a-1c中)。在這種實(shí)施方案中形成的介電材料的機(jī)械強(qiáng)度的增加可有助于降低由于物理或熱應(yīng)力而對(duì)集成電路設(shè)備造成的破壞(例如破裂)的發(fā)生率。這些應(yīng)力是其中使用介電材料的IC設(shè)備制造過程和最終用途所固有的。前體一般是一些過渡材料或最終材料之前的物質(zhì)。在集成電路制造中，前體的一種使用涉及了可能被引入沉積過程并且可能在化學(xué)上或在結(jié)構(gòu)上有助于材料形成的物質(zhì)。前體的特征可基本上確定隨后形成的材料的性能。在本發(fā)明實(shí)施方案中所述的前體一般表現(xiàn)出在處理和存儲(chǔ)過程中幾乎沒有或沒有明顯的安全風(fēng)險(xiǎn)，盡管可能存在著其中可能指出要另外小心的一些實(shí)施方案。另外，本發(fā)明的若干實(shí)施方案在室溫下是液體，而在使其在正常工作狀態(tài)和配置下適用于某些沉積過程的溫度下汽化，如下文所要討論的。本發(fā)明的一種實(shí)施方案包括使用鋁硅酸鹽前體形成的低k值介電材料。鋁硅酸鹽前體具有如圖2a所示的一般性結(jié)構(gòu)。它們包括硅原子201，其鍵合至氧原子202，后者又與鋁原子203鍵合。硅原子201具有三個(gè)另外的鍵合部位，表示為R3206、R4207和R5208。鋁原子具有兩個(gè)另外的鍵合部位，表示為R1204和R2205。這種硅-氧-鋁結(jié)構(gòu)210在本文中被稱為“甲硅烷氧基鋁基團(tuán)”或簡(jiǎn)稱為“甲硅烷氧基鋁”。鍵合部位R1-R5204-208被稱為“官能團(tuán)鍵合部位”。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，官能團(tuán)鍵合部位被有機(jī)(含碳)官能團(tuán)占據(jù)。由于可能包括的官能團(tuán)的巨大變化，存在著許多種具有這種甲硅烷氧基鋁基結(jié)構(gòu)的前體。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案將描述各種變化。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，在使用鋁硅酸鹽前體形成ILD期間，在一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)和甲硅烷氧基鋁基團(tuán)之間，鍵斷開。然后，甲硅烷氧基鋁基團(tuán)結(jié)合到ILD的總的二氧化硅基質(zhì)中，其中降低數(shù)目的官能團(tuán)保持連接。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，前體材料的至少一個(gè)或者全部官能團(tuán)鍵合部位204-208可能被烷氧基占據(jù)。在本發(fā)明的這種實(shí)施方案，在沉積過程和隨后的退火過程中，官能團(tuán)鍵合部位對(duì)反應(yīng)高度敏感，從而在所形成的材料中提供了含甲硅烷氧基鋁基團(tuán)的較致密的基質(zhì)。烷氧基的實(shí)例包括但不局限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基及其他。在這種實(shí)施方案中的烷氧基可包括直鏈構(gòu)型(例如正丁氧基)或支鏈構(gòu)型(例如仲丁氧基)。圖2b公開了一種鋁硅酸鹽前體，二-仲丁氧基鋁氧基三乙氧基硅烷，其包含根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的烷氧基。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，官能團(tuán)鍵合部位中的至少一個(gè)被烷基占據(jù)。在這種實(shí)施方案中的烷基包括直鏈基團(tuán)(例如甲基、乙基)、支鏈基團(tuán)(例如異丙基、叔丁基)、不飽和非環(huán)狀基團(tuán)(例如乙烯基、烯丙基)或飽和或不飽和環(huán)狀基團(tuán)(例如環(huán)己基、環(huán)戊烯基)。另外，在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，官能團(tuán)可包括上述烷基的鹵化衍生物。圖2c公開了一種鋁硅酸鹽前體，三甲基硅氧基二異丙醇鋁，其包含根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的烷氧基和烷基。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，官能團(tuán)鍵合部位中的至少一個(gè)被芳基占據(jù)。在這種實(shí)施方案中芳基包括但不局限于苯基和芐基。另外，在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，官能團(tuán)可包括上述芳基的鹵化衍生物。在一種實(shí)施方案中，鍵合部位R1204和R5208可被限制為僅僅引入烷氧基。這可以有助于確保鋁和硅原子將在沉積和后續(xù)加工中參與基質(zhì)形成反應(yīng)，無需添加外部氧源如氧氣或一氧化二氮。添加氧源的目的是為將甲硅烷氧基鋁基團(tuán)鍵合至二氧化硅基質(zhì)的氧鍵供氧。因?yàn)樵谕檠趸幸呀?jīng)存在氧，所以外部氧源是不必要的。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，鍵合部位R2205也可被限制為烷氧基以限制鋁原子的反應(yīng)性，因?yàn)橹苯渔I合至鋁原子的烷基的存在可導(dǎo)致高反應(yīng)性(自燃)、或許爆炸性的化合物。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，官能團(tuán)鍵合部位中的至少一個(gè)被胺基占據(jù)。在這種實(shí)施方案中的胺基包括二甲胺、二乙胺及其他。胺基可以容易地被氧化以允許在氧源如一氧化二氮(N2O)、氧氣(O2)或水(H2O)存在下易于形成鋁硅酸鹽基質(zhì)。將鍵合部位R1204和R5208限制為烷氧基或胺基可有助于限制鋁原子的反應(yīng)性。具有胺基的前體能夠具有不同水平的反應(yīng)性，使得能夠在不同的沉淀?xiàng)l件下被使用，相比于烷氧基或烷基官能化的前體可使用的條件而言。在本發(fā)明所述實(shí)施方案中，烷氧基-、烷基-、和胺類中的甚至更大尺寸的成員可以在官能團(tuán)鍵合部位進(jìn)行取代；然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的，官能團(tuán)尺寸將影響沉積的容易性和沉積方法。為將前體引入沉積過程中，通常在沉積過程中所用的操作條件下前體為氣態(tài)物理狀態(tài)。然而，還可以使用在沉淀?xiàng)l件下為液態(tài)的前體。在這種情況下，它們可以通過直接液體注入純(未稀釋)的前體或溶于載體溶劑中的前體溶液而被引入沉積過程中。同樣地，固體前體可以首先溶于載體溶劑中，然后含前體的溶液以類似于液體前體的方式被直接注入沉積過程中。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，將前體注入沉積過程中可以包括將它們注入沉積裝置的沉積室中，在其中發(fā)生沉積過程。為了達(dá)到上述目的能被使用的溶劑一般是非極性、無反應(yīng)性溶劑，包括但不局限于己烷和甲苯。這些方法將能夠使用的前體的范圍擴(kuò)展至具有較大官能團(tuán)的那些。另外，取決于前體中存在的官能團(tuán)的尺寸和種類，不同量的官能團(tuán)在ILD沉積后可保持鍵合至甲硅烷氧基鋁基團(tuán)。因此，一些補(bǔ)充加熱或其它加工方法可能是期望的以便降低在最終的低k值ILD材料中剩余官能團(tuán)的量。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，鋁硅酸鹽前體與低k值硅基前體共同沉積。在本發(fā)明中用于共同沉積的低k值硅基前體的實(shí)例示于圖1a-1c中，并且包括二甲基二甲氧基硅烷(圖1a)、二乙氧基甲基硅烷(圖1b)或八甲基環(huán)化四硅氧烷(圖1c)。這些低k值硅基前體將大部分硅原子貢獻(xiàn)給ILD的最終基質(zhì)并且有助于提供ILD材料的低k值性能，而鋁硅酸鹽前體提供了增強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，而對(duì)ILD材料的介電常數(shù)的影響相對(duì)較小。在一種實(shí)施方案中，具有結(jié)合到基質(zhì)中的鋁的低k值ILD材料可以通過使用其中硅和鋁直接一起鍵合成硅-鋁結(jié)構(gòu)或者由非單個(gè)氧原子鍵合在一起的前體而形成。所述結(jié)構(gòu)的一些實(shí)例包括Si-Al、Si-(CH2)n-Al(其中n＝1或以上)、Si-(NH)-A]或(Si)2-N-Al。官能團(tuán)鍵合部位可被如前所述的烷氧基、烷基、芳基或胺基所占據(jù)。在一種實(shí)施方案中，外部氧源如一氧化二氮(N2O)、氧氣(O2)或水(H2O)可包括在沉積反應(yīng)中。通過在沉積反應(yīng)中提供氧源，氧鍵合至硅-鋁結(jié)構(gòu)。結(jié)果，形成甲硅烷氧基鋁基團(tuán)并且甲硅烷氧基鋁基團(tuán)被結(jié)合到ILD材料的基質(zhì)中。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，以至多約20mol％的濃度將鋁結(jié)合到ILD材料的二氧化硅基質(zhì)中。在這種濃度下，鋁向其中無需在ILD中維持低k值性能的ILD材料提供了增強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度。在一種實(shí)施方案中，以至多約10mol％的濃度將鋁結(jié)合到ILD材料的二氧化硅基質(zhì)中。這種實(shí)施方案還顯著提高了ILD材料的機(jī)械強(qiáng)度，而與具有較高鋁含量的實(shí)施方案相比提供了較低的k值。純氧化鋁，Al2O3，具有k≈9.7的體積介電常數(shù)。因此，在ILD層中限制鋁含量將使由于鋁的添加造成的k值增加最小化。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，將鋁以大約2-5mol％結(jié)合入ILD材料的二氧化硅基質(zhì)中，此時(shí)看出來機(jī)械強(qiáng)度增加，同時(shí)還在沉積的ILD材料中實(shí)現(xiàn)了低k值介電性能。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，相對(duì)于基質(zhì)中的硅添加3-4mol％的鋁可以增加ILD材料的硬度最高達(dá)大約100％，而k值僅僅增加大約5％。圖4舉例說明集成電路設(shè)備400的一個(gè)實(shí)施方案，其包括通過沉積鋁硅酸鹽前體形成的ILD材料的一個(gè)或多個(gè)層421?？梢蕴峁┻@些層以滿足性能要求，如導(dǎo)電墊423、通道424、跡線(trace)425或集成電路導(dǎo)電層互相之間的電絕緣。這對(duì)于正常使用中的最終設(shè)備的適當(dāng)和最佳性能是有用的。集成電路設(shè)備410，包括襯底431(例如，硅片)和形成在其表面上的設(shè)備的功能元件432。順序地，可以形成導(dǎo)電和非導(dǎo)電疊層420的層，其包括導(dǎo)電元件423-425以及ILD材料的非導(dǎo)電層421。ILD材料的層421可以進(jìn)行處理以使它們多孔化，從而有助于降低它們的k值。這種處理可以包括暴露于熱、電子束或紫外線能量。在設(shè)備的硅片部分430中所用的材料和整個(gè)導(dǎo)電和非導(dǎo)電疊層420的材料可以具有不同的熱膨脹系數(shù)。結(jié)果，當(dāng)根據(jù)IC設(shè)備中的溫度變化，材料非均勻地膨脹時(shí)，所產(chǎn)生的應(yīng)力可以導(dǎo)致各層彼此剝離或者在層內(nèi)開裂和斷裂。由于低k值介電層422的多孔結(jié)構(gòu)的低強(qiáng)度，其特別地處于危險(xiǎn)之中。如所提及的，在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，將鋁包含到低k值介電層的二氧化硅基質(zhì)中可能為基質(zhì)增加機(jī)械強(qiáng)度，從而有助于防止或降低開裂的發(fā)生。本發(fā)明的一種實(shí)施方案包括一種在集成電路設(shè)備形成期間利用鋁硅酸鹽前體將低k值ILD材料設(shè)置到集成電路襯底上的方法。例如，在如圖3所示的本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，集成電路襯底300包括硅片310，在其上可以順序地形成一層或多層的集成電路設(shè)備320，包括用鋁硅酸鹽前體形成的至少一個(gè)低k值ILD層。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，集成電路襯底可以包括印刷電路板(有時(shí)稱為印刷線路板)。在又一個(gè)實(shí)施方案中，可以在作為集成電路襯底一部分的犧牲材料上形成低k值介電材料層，這種犧牲材料然后在全部設(shè)備形成期間通過后處理被除去或置換。如圖5所示，在510，襯底首先接收任何需要的預(yù)備處理如形成預(yù)先層、蝕刻、清洗或如被形成的特定設(shè)備、沉積裝置或用戶優(yōu)選作法所規(guī)定的其它作用。然后，在520，該襯底可被放入沉積裝置的沉積室中?？梢詾樵S多沉積技術(shù)中的任一種設(shè)計(jì)(engineer)沉積裝置，所述沉積技術(shù)包括化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子強(qiáng)化化學(xué)氣相沉積(PE-CVD)、原子層沉積(ALD)或熱沉積。在引入沉積裝置的沉積室前，前體可能需要制備。在一種實(shí)施方案中，在所用沉積裝置的正常沉積條件下，前體可能是液態(tài)或固態(tài)形式，并且可能需要制備535，如本說明書中所描述的或者如本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解的。在一種實(shí)施方案中，一旦沉積室被密封并且內(nèi)部環(huán)境達(dá)到了沉積過程的合適狀況530，可以將前體引入沉積室中540。在一種實(shí)施方案中，引入前體可以包括引入鋁硅酸鹽前體和一種或多種低k值硅基前體。用作多孔物質(zhì)(porogens)的有機(jī)前體也可被引入以在ILD材料中誘發(fā)多孔性。多孔(porogenic)(誘發(fā)多孔性的)有機(jī)前體的實(shí)例可以包括α-萜品烯、β-萜品烯、D-苧烯及其他本領(lǐng)域已知的。在一種實(shí)施方案中，可以使用含胺基的前體，同時(shí)可以將氧源如氧氣(O2)、一氧化二氮(N2O)或水(H2O)引入到沉積室作為前體。在這種情況下，氧源可以被看作前體，因?yàn)樗虺练e的ILD的結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)了氧。在一種實(shí)施方案中，鋁硅酸鹽前體和低k值硅基前體可然后在550被共沉積到襯底上。當(dāng)沉積室的內(nèi)部環(huán)境已經(jīng)到達(dá)沉積條件時(shí)，當(dāng)將前體引入沉積室時(shí)，沉積將立即開始。沉積過程的持續(xù)時(shí)間及其他參數(shù)將會(huì)變化，取決于沉積的ILD層的期望厚度和其它考慮因素，如本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的。在一種實(shí)施方案中，沉積室內(nèi)的壓力可被設(shè)置為0.1-50托；優(yōu)選地1-10托。在一種實(shí)施方案中，沉積室內(nèi)的溫度可被設(shè)置為150-500℃；優(yōu)選地200-400℃。在一種實(shí)施方案中，沉淀時(shí)間(持續(xù)時(shí)間)可為30-300秒。在一種實(shí)施方案中，當(dāng)使用PECVD時(shí)，RF功率可被設(shè)置為250-1000瓦。在一種實(shí)施方案中，在完成沉積過程后，可以將襯底從沉積室中取出560。另外的加工570，如退火或固化，可用來除去較大量的保持在ILD材料中的官能團(tuán)。這些加工方法通過進(jìn)一步除去沉積后仍然連接至甲硅烷氧基鋁基團(tuán)上的鍵合部位的官能團(tuán)起作用從而使ILD材料的基質(zhì)固化。它們還有助于通過增加甲硅烷氧基鋁基團(tuán)和全部二氧化硅基質(zhì)之間的鍵的數(shù)目來固化ILD材料的基質(zhì)。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，退火或固化處理可以包括暴露于熱、電子束或紫外線能量。隨后，用戶可以測(cè)量ILD材料的特征以確保它滿足適當(dāng)?shù)男阅芎统叽缫?，如由用戶所確定的。另外的加工可以進(jìn)行以制備附加層，從而獲得完全的IC設(shè)備。在一種實(shí)施方案中，并非引入鋁硅酸鹽前體，而是將含硅-鋁結(jié)構(gòu)的前體以及氧源如氧、一氧化二氮或水在540引入到該室中。如本說明書中所述，硅-鋁結(jié)構(gòu)包括直接鍵合至鋁原子的硅原子或者通過非單個(gè)氧原子鍵合至鋁原子的硅原子。在一種實(shí)施方案中，在沉積550期間，硅和鋁原子鍵合至由氧源提供的氧原子，形成甲硅烷氧基鋁基團(tuán)，該基團(tuán)可在沉積期間結(jié)合到ILD材料中。該方法的其余部分可類似于對(duì)鋁硅酸鹽前體所述的那樣進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案，用鋁硅酸鹽前體形成的層也可在設(shè)備的各種元件、特征和層的形成期間提供控制(control)，同時(shí)維持總的結(jié)構(gòu)和低k值目標(biāo)。例如，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案使用ILD材料作為低k值蝕刻終止層以預(yù)防在集成電路設(shè)備中材料的過度蝕刻。當(dāng)蝕刻材料時(shí)，目標(biāo)可能是一旦在被蝕刻的材料中獲得了標(biāo)的特征尺寸，蝕刻過程終止。一些蝕刻法是非特異性的(即，它們將蝕刻那些并非意圖被蝕刻過程所加工的材料的材料)，因此，可以在標(biāo)的材料附近包括更耐受蝕刻劑的材料。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，與未引入鋁的二氧化硅基質(zhì)相比，將鋁引入二氧化硅基質(zhì)可使得所得材料顯示出不同的蝕刻速率。圖6顯示一種結(jié)構(gòu)600，其包括兩種材料。根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案沉積的第一材料620被置于第二材料610附近，所述第二材料由在其基質(zhì)中未引入甲硅烷氧基鋁基團(tuán)的ILD材料或其它材料形成，或者由引入了不同濃度的甲硅烷氧基鋁基團(tuán)的ILD材料形成。在蝕刻過程期間，根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案形成的材料可以基于兩種材料間蝕刻速率的差異而提供作為蝕刻終止材料的益處。一旦標(biāo)的材料基本上被蝕刻并且暴露了蝕刻終止材料630，那么蝕刻可以沿放置蝕刻終止材料的方向變慢或終止。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，蝕刻終止材料可以作為層形成。本發(fā)明的一種實(shí)施方案可以用作濕法蝕刻工藝、干法蝕刻工藝或其它如本領(lǐng)域已知的蝕刻工藝的蝕刻終止層。對(duì)于蝕刻終止材料來說，可能還期望的是具有低k值性能。這種方法可用于其中低k值ILD是所期望的先進(jìn)集成電路設(shè)備類型中，因?yàn)樯鲜鲈O(shè)備中的特征通常是相當(dāng)小的，具有嚴(yán)格的尺寸公差。傳統(tǒng)蝕刻終止層所用的材料未必滿足先進(jìn)的集成電路設(shè)備的低k值要求。傳統(tǒng)的蝕刻終止材料的實(shí)例可以包括碳化硅、四氮化三硅和氮氧化硅。以上詳細(xì)說明和附圖僅僅是說明性的而并非限制性的。提供它們主要是用于清楚和全面的理解本發(fā)明的實(shí)施方案，從中將不應(yīng)理解不必要的限制。在不背離實(shí)施方案的精神和所附權(quán)利要求的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對(duì)本文中所述的實(shí)施方案以及備選結(jié)構(gòu)作出許多添加、刪除和改變。
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括將前體沉積到襯底上；前體中的至少一種包括甲硅烷氧基鋁基團(tuán)，該甲硅烷氧基鋁基團(tuán)包括由氧原子鍵合在一起的硅原子和鋁原子，并且該硅原子和該鋁原子還鍵合至多個(gè)官能團(tuán)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述多個(gè)官能團(tuán)包括至少一種烷氧基。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述至少一種烷氧基包括至少一種直鏈烷氧基或至少一種支鏈烷氧基。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述多個(gè)官能團(tuán)包括至少一種與鋁原子鍵合的烷氧基，至少一種與硅原子鍵合的烷氧基，和至少一種烷基。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所述至少一種烷基包括直鏈烷基或其鹵化衍生物中的至少一種，支鏈烷基或其鹵化衍生物中的至少一種，不飽和非環(huán)狀烷基或其鹵化衍生物中的至少一種，不飽和環(huán)狀烷基或其鹵化衍生物中的至少一種，或飽和環(huán)狀烷基或其鹵化衍生物中的至少一種。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述官能團(tuán)包括至少一種與鋁原子鍵合的烷氧基，至少一種與硅原子鍵合的烷氧基，和至少一種胺基。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述前體進(jìn)一步包括氧氣、一氧化二氮或水中的至少一種作為氧源。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述多個(gè)官能團(tuán)包括至少一種與鋁原子鍵合的烷氧基，至少一種與硅原子鍵合的烷氧基，和至少一種芳基。
9.權(quán)利要求1的方法，其中沉積包括化學(xué)氣相沉積、等離子強(qiáng)化化學(xué)氣相沉積、原子層沉積或熱沉積。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述前體包括二甲基二甲氧基硅烷，二乙氧基甲基硅烷或八甲基環(huán)化四硅氧烷中的至少一種。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述前體包括至少一種多孔有機(jī)前體。
12.權(quán)利要求1的方法，其中將前體沉積到襯底上包括形成含約2-5mol％的甲硅烷氧基鋁的材料。
13.權(quán)利要求1的方法，其中將前體沉積到襯底上包括形成低k值介電層。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述襯底包括集成電路襯底。
15.權(quán)利要求1的方法，其還包括將沉積在襯底上的前體暴露于熱、電子束或紫外線能量中的至少一種。
16.一種層，其包括含被沉積前體的介電材料，前體中的至少一種包括多個(gè)甲硅烷氧基鋁基團(tuán)，該甲硅烷氧基鋁基團(tuán)包括由氧原子鍵合在一起的硅原子和鋁原子，并且該硅原子和該鋁原子鍵合至多個(gè)官能團(tuán)。
17.權(quán)利要求16的層，其中介電材料是低k值介電材料。
18.權(quán)利要求16的層，其中介電材料包含約2-5mol％的甲硅烷氧基鋁。
19.權(quán)利要求16的層，其中所述多個(gè)官能團(tuán)包括至少一種烷氧基。
20.權(quán)利要求19的層，其中所述至少一種烷氧基包括至少一種直鏈烷氧基或至少一種支鏈烷氧基。
21.權(quán)利要求16的層，其中所述多個(gè)官能團(tuán)包括與鋁原子鍵合的至少一種烷氧基、與硅原子鍵合的至少一種烷氧基、和烷基、胺基或芳基中的至少一種。
22.權(quán)利要求21的層，其中所述至少一種烷基包括直鏈烷基或其鹵化衍生物中的至少一種，支鏈烷基或其鹵化衍生物中的至少一種，不飽和非環(huán)狀烷基或其鹵化衍生物中的至少一種，不飽和環(huán)狀烷基或其鹵化衍生物中的至少一種，或飽和環(huán)狀烷基或其鹵化衍生物中的至少一種。
23.權(quán)利要求16的層，其中所述含沉積前體的介電材料被置于集成電路襯底上。
24.權(quán)利要求16的層，其中所述介電材料包括蝕刻終止層。
25.一種器件，其包括含被沉積鋁硅酸鹽前體的低k值介電層，所述鋁硅酸鹽前體包括鍵合至多個(gè)官能團(tuán)的甲硅烷氧基鋁基團(tuán)；和具有在其上形成的集成電路特征的多個(gè)層。
26.權(quán)利要求25的器件，其中低k值介電層包括約2-5mol％的甲硅烷氧基鋁。
27.權(quán)利要求25的器件，其中所述多個(gè)官能團(tuán)包括至少一種烷氧基。
28.權(quán)利要求27的器件，其中所述至少一種烷氧基包括至少一種直鏈烷氧基或至少一種支鏈烷氧基。
29.權(quán)利要求25的器件，其中所述多個(gè)官能團(tuán)包括與鋁原子鍵合的至少一種烷氧基、與硅原子鍵合的至少一種烷氧基、和烷基、胺基或芳基中的至少一種。
30.權(quán)利要求29的器件，其中所述至少一種烷基包括直鏈烷基或其鹵化衍生物中的至少一種，支鏈烷基或其鹵化衍生物中的至少一種，不飽和非環(huán)狀烷基或其鹵化衍生物中的至少一種，不飽和環(huán)狀烷基或其鹵化衍生物中的至少一種，或飽和環(huán)狀烷基或其鹵化衍生物中的至少一種。
31.一種方法，其包括將前體引入沉積裝置中；所述前體包含硅-鋁結(jié)構(gòu)，所述硅-鋁結(jié)構(gòu)包括硅原子和鋁原子，并且所述硅原子和所述鋁原子還鍵合至多個(gè)官能團(tuán)；將氧源引入沉積裝置中；和將介電材料沉積到襯底上，所述介電材料包括甲硅烷氧基鋁基團(tuán)。
32.權(quán)利要求31的方法，其中所述硅-鋁結(jié)構(gòu)包括Si-Al、Si-(CH2)n-Al，其中n＝1或以上、Si-(NH)-Al或(Si)2-N-Al中的至少一種。
33.權(quán)利要求31的方法，其中所述氧源包括氧氣、一氧化二氮或水中的至少一種。
34.一種方法，其包括將鋁硅酸鹽前體作為蝕刻終止材料沉積到另一種材料附近。
35.權(quán)利要求34的方法，其中蝕刻終止材料是低k值介電材料。
36.權(quán)利要求34的方法，其中蝕刻終止材料以層的形式形成。
全文摘要
一種用于用鋁硅酸鹽前體形成高機(jī)械強(qiáng)度、低k值、層間介電材料使得鋁容易地被結(jié)合到材料的硅基質(zhì)中的方法，和一種包含一個(gè)或多個(gè)這樣形成的高強(qiáng)度、低k值層間介電層的集成電路設(shè)備。
文檔編號(hào)C23C16/40GK101053070SQ200580035778
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月8日
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