专利汇可以提供超低介电常数的SiCOH薄膜及其制造方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种显示出提高的 弹性模量 和硬度的多相超低 介电常数 的 薄膜 ,以及制造该薄膜的多种方法。这种超低介电常数的介电薄膜含有分别用(104),(103),(102)和(101)表示的 硅 原子 , 碳 原子, 氧 原子和氢原子,所述薄膜具有约为2.4或以下的介电常数值, 纳米级 的小孔或者空穴,具有约为5或更大的弹性模量值,具有约为0.7或更大的硬度值。优选的薄膜含有硅原子,碳原子,氧原子和氢原子,且具有约为2.2或以下的介电常数值,具有纳米级的小孔或者空穴,具有约为3或更大的弹性模量值,和具有约为0.3或更大的硬度值。这些薄膜由作为“主”基体的第一相(100)和基本上由碳原子和氢原子构成的第二相(105)组成,其中“主”基体是由氢化的氧化硅碳(SiCOH)形成的无规网络。,下面是超低介电常数的SiCOH薄膜及其制造方法专利的具体信息内容。
1.一种制备多相超低介电常数薄膜的方法,包括以下步骤:
将基片置于等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)反应器中;
使含有Si,C,O和H原子的第一前体气体流入反应器内;
使包括主要含有C和H原子的有机分子的第二前体气体流入反应器内;
使包括至少含有三个Si-O键的硅氧烷分子的第三前体气体流入反应器内;
在基片上沉积多相超低k薄膜。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述第一前体气体由含有Si,C,O和H原子的单一分子组成。
3.如权利要求1所述的方法,其中所述第一前体气体由含有Si,C,O和H原子的分子混合物组成。
4.如权利要求1所述的方法,还包括将He加入到气体混合物里。
5.如权利要求1所述的方法,其还包括将CO2或CO2与O2的混合物加入到气 体混合物里。
6.硅、碳、氧和氢原子。
7.如权利要求6所述的方法,其中所述的硅氧烷是环硅氧烷。
8.如权利要求7所述的方法,其中所述的环硅氧烷选自由以下物质:四甲 基环四硅氧烷,十甲基环五硅氧烷,八甲基环四硅氧烷,三甲基环三硅氧烷, 和六甲基环三硅氧烷组成的组中。
9.如权利要求1所述的方法,其中所述的第一前体气体是四甲基环四硅氧 烷,或八甲基环四硅氧烷。
10.如权利更求1所述的方法,其中所述的第一前体气体还包括氮元素, 氟元素或锗元素。
11.如权利要求1所述的方法,其中所述的第二前体气体包括能提供明 显环张力的稠环类物质,其中所述稠环包括4个,5个,7个或更多原子的环。
12.如权利要求1所述的方法,其中所述的第二前体气体包括环戊烯氧 化物。
13.如权利要求1所述的方法,其中所述的第三前体气体包括含有3个 或4个Si-O键的硅氧烷分子。
14.如权利要求1所述的方法,其中所述的第三前体气体选自由以下物 质:四甲基正硅酸酯(TMOS),四乙基正硅酸酯(TEOS),乙烯基三乙氧基硅烷, 烯丙基三甲氧烷硅烷,乙烯基三甲氧硅烷,烯丙基三乙氧硅烷,苯基三乙 氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷组成的组中。
15.沉积后低k薄膜。
16.如权利要求15所述的方法,其中热处理是通过在不低于300℃的温 度下持续至少0.25小时的退火步骤。
17.如权利要求15所述的方法,其中热处理通过两步完成,其中在第一 步中,膜在第一时间段内在不高于约300℃的温度下被加热,在第二步中,膜在 第二时间段内在不低于约300℃的温度下被加热,这里第二时间段比第一时间段 长。
18.如权利要求1所述的方法,还包括用电子束固化所述多相超低k薄 膜,所述的电子束固化在大约350~450℃温度下经过大约1~300分钟完成。
19.如权利要求1所述的方法,其中所述的PECVD反应器是平行板反应 器。
20.如权利要求19所述的方法,其中所述的平行板反应器有面积为大约 300~800平方厘米的基片卡盘区,和基片到顶电极的间隙为大约1~10cm。
21.如权利要求19所述的方法,还包括将RF电源施加到所述平行板反 应器的电极上。
22.如权利要求1所述的方法,其中所述的沉积还包括以下步骤:将所 述基片的温度设置在约25~400℃之间;将RF功率密度设置在0.05~4.0W/cm2 之间。
23.将所述第一前体气体的流速设置约在5~1000sccm之间。
24.如权利要求1所述的方法,其中所述的沉积还包括以下步骤:将所 述第二前体气体的流速设置为约5~50000sccm。
25.如权利要求1所述的方法,其中所述的沉积还包括以下步骤:将所 述第三前体气体的流速设置为约5~1000sccm。
26.如权利要求1所述的方法,其中所述沉积还包括以下步骤:将PECVD 反应器内压力设置在约50~5000mTorr之间。
27.如权利要求1所述的方法,其中所述第一前体气体是四甲基环四硅 氧烷,和所述第二前体气体是环戊烯氧化物。
28.一种制备多相超低介电常数薄膜的方法,包括以下步骤:
将基片置于等离子体增强化化学气相沉积(PECVD)反应器中;
使含有Si,C,O和H原子的第一前体气体流入反应器内;
使主要包括含有C和H原子的有机分子的第二前体气体流入反应器内;
对电子束敏感的进反应器;
在基片上沉积多相超低k薄膜;
用电子束射线固化沉积后的薄膜。
29.如权利要求28所述的方法,其中所述第一前体气体由含有Si,C,O和H原子的单一分子组成。
30.如权利要求28所述的方法,其中所述第一前体气体由含有Si,C,O和H原子的分子的混合物组成。
31.如权利要求28所述的方法,还包括将第一前体气体与He混合。
32.如权利要求28所述的方法,还包括将所述的第一前体气体与CO2或 CO2与O2的混合物混合。
33.如权利要求28所述的方法,其中所述的第一前体气体是含有Si,C, O和H原子的硅氧烷。
34.如权利要求33所述的方法,其中所述的硅氧烷是环硅氧烷。
35.如权利要求34所述的方法,其中所述的环硅氧烷选自由以下物质: 四甲基环四硅氧烷,十甲基环五硅氧烷,八甲基环四硅氧烷,三甲基环三硅氧 烷,和六甲基环三硅氧烷组成的组中。
36.如权利要求28所述的方法,其中所述的第一前体气体是四甲基环四 硅氧烷,或八甲基环四硅氧烷。
37.如权利要求28所述的方法,其中所述的第一前体气体还包括氮元素, 氟元素或锗元素。
38.如权利要求28所述的方法,其中所述的第二前体气体包括能提供明 显环张力的稠合环类物质,其中所述稠环包括4个,5个,7个或更多原子的环。
39.如权利要求28所述的方法,其中所述的第二前体气体包括环戊烯氧 化物
40.如权利要求28所述的方法,其中所述的第三前体气体是一种硅氧烷 分子,并且所述第三前体气体中的反应性基团选自由以下物质:乙烯基,烯丙 基,苯基,炔属基,以及它们的混合物组成的组中。
41.如权利要求28所述的方法,其中所述的第三前体气体选自由以下物 质:乙烯基三甲氧基硅烷,烯丙基三乙氧基硅烷,苯基三甲氧基硅烷,苯基三 乙氧基硅烷和含有2个不饱和基团的硅氧烷组成的组中。
42.如权利要求28所述的方法,其中所述的第三前体气体选自由含乙烯 基,烯丙基,苯基,或炔属基的硅烷和硅氧烷,以及它们的混合物组成的组中。
43.如权利要求28所述的方法,其中所述的第三前体气体选自由:含有 不饱和烃基团的硅烷和硅氧烷组成的组中。
44.如权利要求28所述的方法,其中所述的第三前体气体选自由含有超 过一个不饱和C-C双键或三键的双官能有机分子组成的组中。
45.由1,3-丁二烯,1,4-戊二烯,1,5-己二烯,单环双官能分子和双 环双官能分子组成的组中。
46.如权利要求28所述的方法,还包括在沉积后对所述多相超低k薄膜 进行热处理。
47.如权利要求46所述的方法,其中所述热处理是通过在不低于300℃ 的温度下进行至少0.25小时的退火步骤。
48.如权利要求46所述的方法,其中所述热处理通过两步完成,其中在 第一步中,在第一时间段内以不高于约300℃的温度加热薄膜,在第二步中,在 第二时间段内以不低于约300℃的温度加热薄膜,这里第二时间段比第一时间段 长。
49.如权利要求48所述的方法,其中所述第二时间段至少是第一时间段 的10倍。
50.如权利要求28所述的方法,其中通过大约在350~450℃温度下经过 约1~300分钟完成固化。
51.如权利要求30所述的方法,其中所述的PECVD反应器是平行板反应 器。
52.如权利要求51所述的方法,其中所述的平行板反应器有约为300~ 800平方厘米的基片卡盘面积,和基片到顶电极的间隙约为1~10cm。
53.所述平行板反应器的电极。
54.如权利要求28所述的方法,其中所述的沉积还包括以下步骤:将所 述基片的温度设置在约25~400℃之间;将RF功率密度设置为约0.05~4.0W/ 平方厘米之间。
55.如权利要求28所述的方法,其中所述的沉积还包括以下步骤:将所 述第一前体气体的流速设置在约5~1000sccm之间。
56.如权利要求28所述的方法,其中所述的沉积还包括以下步骤:将所 述第二前体气体的流速设置在约5~50000sccm之间。
57.如权利要求28所述的方法,其中所述的沉积还包括以下步骤:将所 述第三前体气体的流速设置在约5~1000sccm之间。
58.如权利要求28所述的方法,其中所述沉积还包括以下步骤:将PECVD 反应器内的压力设置在约50~5000mTorr之间。
59.如权利要求28所述的方法,其中所述第一前体气体是四甲基环四硅 氧烷,所述第二前体气体是环戊烯氧化物。
60.一种制备多相超低介电常数薄膜的方法,包括以下步骤:
将基片置于PECVD反应器中;
使含有Si,C,O和H原子的第一前体气体流入反应器中;
使包括含有对电子束射线敏感的反应性基团的分子的第二前体气体流入反 应器中;
在基片上沉积多相超低k薄膜;
用电子束射线固化沉积膜。
61.如权利要求60所述的方法,其中第一前体气体由含有Si,C,O和H原子的单一分子组成。
62.如权利要求60所述的方法,其中所述第一前体气体由含有Si,C,O和H原子的分子的混合物组成。
63.如权利要求60所述的方法,还包括使第一前体气体与He混合。
64.如权利要求60所述的方法,还包括使所述第一前体气体与CO2或CO2与O2的混合物混合。
65.如权利要求60所述的方法,其中所述的第一前体气体是一种含有 Si,C,O和H的硅氧烷。
66.如权利要求65所述的方法,其中所述的硅氧烷是环硅氧烷。
67.由四甲基环四硅氧烷,十甲基环五硅氧烷,八甲基环四硅氧烷,三 甲基环三硅氧烷,和六甲基环三硅氧烷组成的组中。
68.如权利要求60所述的方法,其中所述的第一前体气体是四甲基环四 硅氧烷,或八甲基环四硅氧烷。
69.如权利要求60所述的方法,其中所述的第一前体气体还包括氮元素, 氟元素或锗元素。
70.如权利要求60所述的方法,其中所述的第二前体气体的反应性基团 选自由含乙烯基,烯丙基,苯基,炔属基的硅烷和硅氧烷,以及它们的混合物 组成的组中。
71.如权利要求60所述的方法,其中所述的第二前体气体是一种选自由 以下物质:乙烯基三乙氧基硅烷,烯丙基三甲氧基硅烷,乙烯基三甲氧基硅烷, 烯丙基三乙氧基硅烷,苯基三甲氧基硅烷,苯基三乙氧硅烷,以及含有2个 不饱和基团的硅氧烷组成的组中的硅氧烷。
72.如权利要求60所述的方法,其中所述的第三前体气体选自由含超过 一个不饱和C-C双键或三键的双官能有机分子组成的组中。
73.如权利要求60所述的方法,其中所述第三前体气体选自由1,3-丁 二烯,1,4-戊二烯,1,5-己二烯,单环双官能团分子和双环双官能团分子组成 的组中。
74.如权利要求60所述的方法,还包括在沉积后对所述多相超低k薄膜 进行热处理。
75.通过在不低于300℃的温度下进行至少0.25小时的退火步骤来完 成。
76.如权利要求74所述的方法,其中热处理通过两步完成,其中在第一 步中,在第一时间段内以不高于约300℃的温度对薄膜进行加热,在第二步中, 在第二时间段内以不低于约300℃的温度对薄膜进行加热,这里第二时间段比第 一时间段长。
77.如权利要求76所述的方法,其中所述第二时间段至少是第一时间段 的10倍。
78.如权利要求60所述的方法,通过约在350~450℃温度下大约经过 1~300分钟完成固化。
79.如权利要求60所述的方法,其中所述的PECVD反应器是平行板反应 器。
80.如权利要求79所述的方法,其中所述的平行板反应器约有300~800 平方厘米的基片卡盘面积,和基片到顶电极的间隙约为1~10cm。
81.如权利要求79所述的方法,其中还包括以下步骤:将RF电源施加 于所述平行板反应器中的一个电极。
82.如权利要求60所述的方法,其中所述的沉积还包括以下步骤:将所 述基片的温度设置约25~400℃之间;将RF功率密度设置在约0.05~4.0W/平 方厘米之间。
83.将所述第一前体气体的流速设置在约5sccm~1000sccm之间。
84.如权利要求60所述的方法,其中所述的沉积还包括以下步骤:将所 述第二前体气体的流速设置在约5~100sccm之间。
85.如权利要求60所述的方法,其中所述沉积还包括以下步骤:将PECVD 反应器内的压力设置在约50~5000mTorr之间。
86.如权利要求60所述的方法,其中所述的采用电子束射线对沉积后的 薄膜进行固化的步骤在真空中完成。
87.如权利要求60所述的方法,其中所述的采用电子束射线对沉积后的 薄膜进行固化的步骤通过使用约为1~100keV的电子能量来完成。
88.如权利要求60所述的方法,其中所述的采用电子束射线对沉积后的 薄膜进行固化的步骤通过使用约为2~30keV的电子能量来完成。
89.如权利要求60所述的方法,其中所述的采用电子束射线对沉积后的 薄膜进行固化的步骤通过使用约为50~5000微居/平方厘米的电子辐射量来完 成。
90.如权利要求60所述的方法,其中所述的采用电子束射线对沉积后的 薄膜进行固化的步骤通过使用约为100~2000微居/平方厘米的电子辐射量来完 成。
91.一种含有Si,C,O和H原子的多相超低k介电膜,其有大约2.4或 以下的介电常数,纳米级的小孔或空穴,大约5或更大的弹性模量,和大约0.7 或更大的硬度。
92.如权利要求91所述的多相超低k薄膜,其有大约2.2或以下的介电 常数,纳米级的小孔或空穴,大约3或更大的弹性模量,和大约0.3或更大的 硬度。
93.如权利要求91所述的多相超低k薄膜,其中小孔或空穴的直径约为 0.5~20纳米。
94.如权利要求91所述的多相超低k薄膜,其中所述薄膜具有氢化的氧 化硅碳材料(SiCOH)形成的第一相,和至少另一个主要由C和H原子构成的相, 所述的SiCOH材料由以共价连接网络形式的Si,C,O和H原子组成。
95.如权利要求91所述的多相超低k薄膜,其中通过调节电子束射线的 杂件而在薄膜顶面形成致密区。
96.一种电子结构,其至少含有一层如权利要求91所述的多相超低k薄 膜。
97.一种电子结构,其至少含有一层如权利要求91所述的多相超低k薄 膜和还包括在薄膜顶面上的致密区。
98.如权利要求96所述的电子结构,其中所述的多相超低k薄膜是生产 线后端(BEOL)引线结构中的层内介电层或层间介电层。
99.BEOL引线结构的帽或扩散阻挡层。
100.如权利要求96所述的电子结构,其中所述的多相超低k薄膜是BEOL 引线结构中的硬掩模或抛光停止层。
本发明通常涉及一种超低介电常数(k)薄膜,及制造这种薄膜的方法和包 含这种薄膜的电子器件。更特别地,本发明涉及一种多相超低介电常数薄膜, 其被用作层内或层间介电薄膜、帽层(cap)材料或是ULSI生产线后端(BEOL) 引线结构中的硬掩模/抛光停止层(polish stop),及具有该薄膜的电子结构和 制作该薄膜和电子结构的方法。
标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
---|---|---|
用于等离子体增强化学气相沉积的腔室 | 2020-05-15 | 459 |
等离子体增强化学气相沉积设备 | 2020-05-12 | 582 |
等离子体增强化学气相沉积装置 | 2020-05-11 | 692 |
等离子体增强化学气相沉积腔室背板强化 | 2020-05-13 | 526 |
等离子体增强化学气相沉积方法 | 2020-05-12 | 965 |
一种等离子体增强型化学气相沉积设备 | 2020-05-15 | 673 |
一种等离子体增强式化学气相沉积处理方法 | 2020-05-15 | 841 |
等离子体增强化学气相沉积装置 | 2020-05-11 | 864 |
等离子体增强式化学气相沉积处理方法 | 2020-05-13 | 670 |
等离子体增强化学气相沉积装置 | 2020-05-12 | 292 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。