專利名稱：低介電常數(shù)材料層的制造方法
技術領域：
本發(fā)明是有關一種半導體制程，且特別是有關一種低介電常數(shù)材料層(Low-k Dielectric Material Layer)的制造方法。
然而，由于氮化硅或碳化硅之類的無機材料與有機低介電常數(shù)材料之間的接合性不佳，所以研磨中止層常容易剝離，而無法保護下方的有機低介電常數(shù)材料層，并可能造成微粒等問題。習知之解決方法系先在有機低介電常數(shù)材料層表面上形成一層HMDS(Hexamethyldisilazane)，然后再形成含硅無機介電層。由于含硅無機介電層對HMDS之附著力優(yōu)于對有機低介電常數(shù)材料層之附著力，故采用習知方法時含硅無機介電層與有機低介電常數(shù)材料層之接合性得稍有改善。不過，由于HMDS對有機低介電常數(shù)材料層之附著力僅稍優(yōu)于含硅無機介電層，故含硅無機介電層與有機低介電常數(shù)材料層之接合性無法進一步得到改善。
本發(fā)明并提出一種層間介電層的制造方法，其系先以上述本發(fā)明之低介電常數(shù)材料層的制造方法得到表面含硅之高分子材料層，再于此高分子材料層上形成氮化硅或碳化硅之類的含硅無機材料層。
在本發(fā)明之低介電常數(shù)材料層與層間介電層的制造方法中，由于有機硅化合物中的未飽合碳氫片段可與下層之高分子材料層的表面產(chǎn)生鍵結，且含硅片段與上層之含硅無機材料層的親和力(Affinity)甚佳，故得以增強含硅無機材料層與高分子材料層之接合性，并防止含硅無機材料層產(chǎn)生剝落現(xiàn)象。
為讓本發(fā)明之上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖
式，作詳細說明如下
首先，在一基底上形成一高分子材料層，其方法例如為旋涂法(Spin-On Coating)，然后再熟化此高分子材料層。此高分子材料層之組成例如為陶氏化學公司(Dow Chemicals)生產(chǎn)之商品SiLK，其有效成分系為一具乙炔基(ethynyl)之芳香族化合物(aromatic compound)，且此有效成分在熟化時會聚合而成為高分子。
接著，于此高分子材料層上形成一接合材料層，其主成分系為一有機硅化合物。請參照第1圖，此有機硅化合物110具有相連之一含硅片段110a與一未飽合碳氫片段110b，其中含硅片段110a例如為三乙氧基硅烷基(triethoxysilanyl，-Si(OC2H5)3)或三乙醯氧基硅烷基(triacetoxysilanyl，-Si(OC(＝O)CH3)3)，且未飽合碳氫片段110b例如為丙烯基(allyl，-C-C＝C)或一C2～C4之α-乙炔基(α-ethynyl)，其中C2之α-乙炔基的結構式為(-C≡C)，且C4之α-乙炔基的結構式為(-C-C-C≡C)。此接合材料層之形成方法例如是將有機硅化合物110溶于一溶劑中，再以旋涂法將所得之溶液涂布在高分子材料層100上，其中溶劑系為可溶解上述高分子材料者。此時由于溶劑會侵入高分子材料層100之表面部分中，即「泡脹」(Swell)此部分之高分子材料層100，故有機硅化合物110得以擴散進入高分子材料層100之表面部分，尤其是有機硅化合物110之未飽合碳氫片段110b。
接下來的步驟是熟化此接合材料層，令有機硅化合物110之未飽合碳氫片段110b與高分子材料層100反應并產(chǎn)生鍵結，使得高分子材料層100具有一含硅表面，如第1圖所示。此處熟化之方法例如為加熱熟化(Thermal Curing)法或紫外光熟化法(UV Curing)，其可將未飽合碳氫片段110b之雙鍵或三鍵打開，而與高分子材料層100中的聚合物鏈(Polymer Chain)鍵結。上述在高分子材料層100熟化之后才進行反應之機制稱為「連續(xù)滲透聚合物連結」(SequentialInterpenetrating Polymer Networking)。
除此之外，如果高分子材料層之前驅物系為具有未飽鍵者，如前述之SiLK，則高分子材料層之熟化步驟亦可延后，并與接合材料層之熟化同時進行。此時接合材料層中之有機硅化合物的未飽合碳氫片段即可與高分子材料層表面之未飽合前驅物鍵結，同時未飽合前驅物亦互相聚合成為高分子聚合物，如此即等同于將有機硅化合物連結在高分子材料層之表面上，而使此高分子材料層具有一含硅表面。
接著要說明的是本發(fā)明較佳實施例之層間介電層的制造方法。
在上述表面含硅之高分子材料層形成之后，再于其上形成一含硅無機介電層，其方法例如為化學氣相沉積法(Chemical VaporDeposition，CVD)，且此含硅無機介電層之材質例如為氮化硅或碳化硅。此含硅無機介電層與高分子材料層系合作為一層間介電層，其中含硅無機介電層即可在后續(xù)金屬鑲嵌制程之化學機械研磨步驟中保護下方之高分子材料層，且含硅無機介電層之厚度通常遠小于高分子材料層，以免此層間介電層整體之介電常數(shù)過高。
如上所述，在本發(fā)明之低介電常數(shù)材料層與層間介電層的制造方法中，由于有機硅化合物中的未飽合碳氫片段可與下層之高分子材料層的表面產(chǎn)生鍵結，且含硅片段與上層之含硅無機材料層之親和力甚佳，故得以增強含硅無機材料層與高分子材料層之接合性，并防止含硅無機材料層產(chǎn)生剝落現(xiàn)象。此外，高分子材料層亦可與接合材料層同時熟化，以縮減熟化步驟之次數(shù)及所需時間。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當可作各種之更動與潤飾，因此本發(fā)明之保護范圍當視后附之申請專利范圍所界定者為準。
權利要求
1.一種低介電常數(shù)材料層的制造方法，包括提供一基底；于該基底上形成一高分子材料層；熟化該高分子材料層；于該高分子材料層上形成一接合材料層，該接合材料層之主成分為一有機硅化合物，該有機硅化合物具有相連之一含硅片段與一未飽合碳氫片段；以及熟化該接合材料層，令該有機硅化合物與該高分子材料層反應并產(chǎn)生鍵結，使得該高分子材料層具有一含硅表面。
2.如申請專利范圍第1項所述之低介電常數(shù)材料層的制造方法，其中熟化前之該接合材料層系由該有機硅化合物與可溶解該高分子材料之一溶劑所組成。
3.如申請專利范圍第1項所述之低介電常數(shù)材料層的制造方法，其中該高分子材料層系與該接合材料層同時熟化。
4.如申請專利范圍第3項所述之低介電常數(shù)材料層的制造方法，其中該高分子材料層系由一未飽合前驅物在熟化過程中聚合而成。
5.如申請專利范圍第1項所述之低介電常數(shù)材料層的制造方法，其中熟化該接合材料層之方法包括加熱熟化法。
6.如申請專利范圍第1項所述之低介電常數(shù)材料層的制造方法，其中熟化該接合材料層之方法包括紫外光熟化法。
7.如申請專利范圍第1項所述之低介電常數(shù)材料層的制造方法，其中該含硅片段包括三乙氧基硅烷基(triethoxysilanyl)。
8.如申請專利范圍第1項所述之低介電常數(shù)材料層的制造方法，其中該含硅片段包括三乙醯氧基硅烷基(triacetoxysilanyl)。
9.如申請專利范圍第1項所述之低介電常數(shù)材料層的制造方法，其中該未飽合碳氫片段包括丙烯基(allyl)。
10.如申請專利范圍第1項所述之低介電常數(shù)材料層的制造方法，其中該未飽合碳氫片段包括一C2～C4之α-乙炔基(α-ethynyl)。
11.一種低介電常數(shù)之層間介電層的制造方法，包括提供一基底；于該基底上形成一高分子材料層；熟化該高分子材料層；于該高分子材料層上形成一接合材料層，該接合材料層之主成分為一有機硅化合物，該有機硅化合物具有相連之一含硅片段與一未飽合碳氫片段；熟化該接合材料層，令該有機硅化合物與該高分子材料層反應并產(chǎn)生鍵結，使得該高分子材料層具有一含硅表面；以及于該接合材料層上形成一含硅無機介電層。
12.如申請專利范圍第11項所述之低介電常數(shù)之層間介電層的制造方法，其中熟化前之該接合材料層系由該有機硅化合物與可溶解該高分子材料之一溶劑所組成。
13.如申請專利范圍第11項所述之低介電常數(shù)之層間介電層的制造方法，其中該高分子材料層系與該接合材料層同時熟化。
14.如申請專利范圍第13項所述之低介電常數(shù)之層間介電層的制造方法，其中該高分子材料層系由一未飽合前驅物在熟化過程中聚合而成。
15.如申請專利范圍第11項所述之低介電常數(shù)之層間介電層的制造方法，其中熟化該接合材料層之方法系為加熱熟化法與紫外光熟化法二者之一。
16.如申請專利范圍第11項所述之低介電常數(shù)之層間介電層的制造方法，其中該含硅片段包括三乙氧基硅烷基(triethoxysilanyl)。
17.如申請專利范圍第11項所述之低介電常數(shù)之層間介電層的制造方法，其中該含硅片段包括三乙醯氧基硅烷基(triacetoxysilanyl)。
18.如申請專利范圍第11項所述之低介電常數(shù)之層間介電層的制造方法，其中該未飽合碳氫片段包括丙烯基(allyl)。
19.如申請專利范圍第11項所述之低介電常數(shù)之層間介電層的制造方法，其中該未飽合碳氫片段包括一C2～C4之α-乙炔基(α-ethynyl)。
20.如申請專利范圍第11項所述之低介電常數(shù)之層間介電層的制造方法，其中該含硅無機介電層之材質系為氮化硅與碳化硅二者之一。
全文摘要
一種低介電常數(shù)材料層的制造方法，其步驟如下首先在基底上形成一高分子材料層，再熟化此高分子材料層。接著于此高分子材料層上形成一接合材料層，其主成分為一有機硅化合物，且此有機硅化合物具有相連之一含硅片段與一未飽合碳氫片段。然后熟化此接合材料層，令其中的有機硅化合物與高分子材料反應并產(chǎn)生鍵結，以使此高分子材料層具有一含硅表面。另外，上述之高分子材料層亦可與接合材料層同時熟化。
文檔編號H01L21/3105GK1409381SQ02124608
公開日2003年4月9日 申請日期2002年6月19日 優(yōu)先權日2001年6月19日
發(fā)明者謝宗棠, 蔡正原 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司