低介电常数之氟化非晶质碳介电物质及其制造方法

摘要

本发明提供一种沈积氟化非晶质碳(a-F:C)膜于IC晶圆上的制造方法，以提供低介电常数的互连介电材料。该制造方法，在PECVD反应室中进行，将矽烷气体(SiH4)导入于用以沈积a-F:C膜的C4F8和CH4气体混合物中。矽烷帮助减低沈积膜中的氟蚀刻剂，帮助改良沈积产物中的交联。根据本发明所产生的膜同时具有低介电常数，一般低于2.4，和高热稳定性，一般高于440℃，容许较高的热退火温度。

主权项

1.一种沈积介电材料于基材上的电浆强化化学气相沈积(PECVD)制造方法,用于积体电路的互连结构中,方法包含下列步骤:a)定位基材于PECVD处理室中并加热基材至200℃以上的温度;b)在足够的施加能量之下,将含氟气体(FCG)和含碳气体(CCG)流量导入于处理室中,以形成氟和碳气体电浆,选择FCG对CCG比例以沈积氟化非晶质碳于基材上;且c)将SiH|^4(矽烷)气流与步骤b)中的FCG和CCG一起导入于处理室中,藉此使矽烷增加沈积于基材上之氟化非晶质碳的热稳定性。2.根据申请专利范围第1项之PECVD制造方法,其中在步骤a)中,将基材加热至一般在200℃至300℃之范围内的温度。3.根据申请专利范围第1项之PECVD制造方法,其中在步骤b)中所导入的FCG是C|^4F|^8。4.根据申请专利范围第3项之PECVD制造方法,其中在步骤b)中所导入的CCG是CH|^4。5.根据申请专利范围第4项之PECVD制造方法,其中C|^4F|^8.CH|^4.和矽烷的导入期间,在PECVD处理室中所维持的周遭压力一般是在0.3托耳至2.0托耳的范围中。6.根据申请专利范围第5项之PECVD制造方法,其中在步骤b)和c)期间,导入PECVD处理室内的C|^4F|^8对CH|^4比例(C|^4F|^8/CH|^4)一般是介于1/1和30/1之间。7.根据申请专利范围第5项之PECVD制造方法,其中在步骤b)和c)期间,导入PECVD处理室内的C|^4F|^8对CH|^4比例(C|^4F|^8/CH|^4)一般是介于5/1和15/1之间。8.根据申请专利范围第6项之PECVD制造方法,其中在步骤b)和c)中导入PECVD处理室内之C|^4F|^8.CH|^4.和矽烷气体的矽烷百分比一般是在1%至15%的范围内。9.根据申请专利范围第5项之PECVD制造方法,其中在步骤b)和c)中导入PECVD处理室内之C|^4F|^8.CH|^4.和矽烷气体的流动速率,每立方米的处理室内部容积,一般是在下列的范围中:每立方米3000至10,000 sccm的C|^4F|^8;每立方米300至1100 sccm的CH|^4;和每立方米100至550 sccm的SiH|^4。10.根据申请专利范围第1项之PECVD制造方法,其中施加于处理室内以在其中形成气体电浆的电浆能量包括13.56百万赫兹之频率和每平方厘米基材表面0.5瓦和3.0瓦间之能量大小的高频能量。11.根据申请专利范围第10项之PECVD制造方法,其中施加于处理室内的电浆能量更包括一般在100千赫兹至900千赫兹范围内之频率和每平方厘米基材表面0.5瓦和3.0瓦间之能量大小的低频能量。12.根据申请专利范围第1项之PECVD制造方法,其包括持续进行该制造方法,直至选定厚度之氟化非晶质碳沈积于基材上,且更包括在一般于300℃至550℃之范围内的温度下退火基材的步骤。13.一种沈积介电材料于基材上的电浆强化化学气相沈积(PECVD)制造方法,用于积体电路的互连结构中,方法包含下列步骤:a)定位基材于PECVD处理室中并加热基材至200℃和300℃之间的温度;b)导入八氟环丁烷(C|^4F|^8)、甲烷(CH|^4)、和矽烷(SiH|^4)于处理室中,其中导入气体中的矽烷百分比一般是在1%至15%的范围中。c)施加电浆能量于处理室中以形成包括CF|^x聚合物自由基的气体电浆,对沈积氟化非晶质碳于基材上而言,其中x大于或等于1且小于或等于2;且d)在步骤b)期间,维持足够流量的八氟环丁烷、甲烷、和矽烷进入处理室中,以提供一般是在0.3托耳至2.0托耳之范围内的内部处理室压力,直到选定厚度之氟化非晶质碳沈积于基材上。14.根据申请专利范围第13项之PECVD制造方法,其中施加于处理室内的电浆能量更包括13.56百万赫兹之频率和每平方厘米基材表面0.5瓦和3.0瓦间之能量大小的高频能量。15.根据申请专利范围第14项之PECVD制造方法,其中施加于处理室内的电浆能量更包括一般在100千赫兹至900千赫兹范围内之频率和每平方厘米基材表面0.5瓦和3.0瓦间之能量大小的低频能量。16.根据申请专利范围第13项之PECVD制造方法,其中在制造方法期间导入PECVD处理室内的八氟环丁烷对甲烷比例(C|^4F|^8/CH|^4)一般是介于1/1和30/1之间。17.根据申请专利范围第16项之PECVD制造方法,其中在步骤b)和c)中导入PECVD处理室内之C|^4F|^8.CH|^4.和矽烷气体的矽烷百分比一般是在1%至15%的范围内。18.根据申请专利范围第13项之PECVD制造方法,其中在制造方法期间导入PECVD处理室内的八氟环丁烷对甲烷比例(C|^4F|^8/CH|^4)一般是介于5/1和15/1之间。19.根据申请专利范围第18项之PECVD制造方法,其中在步骤b)和c)中导入PECVD处理室内之C|^4F|^8.CH|^4.和矽烷气体的矽烷百分比一般是在1%至15%的范围内。20.根据申请专利范围第13项之PECVD制造方法,其包括持续进行该制造方法,直至选定厚度之氟化非晶质碳沈积于基材上,且更包括在大于或等于440℃的温度下退火基材的步骤。