一种含氟的多孔低介电常数复合薄膜及其制备方法

摘要

本发明属于集成电路制造技术领域，具体涉及一种含氟的多孔低介电常数复合薄膜及其制备方法。本发明以TEOS和LIMO作为液态源前驱体，以C₂F₆作为氟源，采用PECVD工艺，通过控制沉积过程中的衬底温度、射频功率、反应腔中工作压强、前驱体与氟源配比等工艺参数，沉积得到含氟的无机‑有机复合薄膜；然后对该薄膜进行适当的热退火处理，使得部分有机组分发生热分解，由此获得含氟的多孔低介电常数复合薄膜。在100℃高温下测试，该薄膜的介电常数为2.37~2.75，在1 MV/cm场强下的漏电流密度处于10^‑8~10^‑9 A/cm²数量级范围内。此外，该类薄膜还具有优异的力学性质。本发明工艺操控简单，与现有集成电路后端互连工艺完全兼容，是互连介质的理想候选者。

主权项

一种含氟的多孔低介电常数复合薄膜的制备方法，其特征在于：以TEOS和LIMO作为液态源前驱体，以C₂F₆作为氟源，采用PECVD工艺沉积，具体步骤如下：（1）将晶圆置于PECVD的反应腔中，对反应腔体抽真空，使腔体压力小于0.02 Torr；然后，通过加热系统将衬底加热至150~300 ℃，并维持稳定；（2）向反应腔体中通入前驱体TEOS和LIMO，两者的流量均为0.1~2 g/min；首先采用汽化器使前驱体汽化，其中TEOS的汽化温度为120~160 ℃，LIMO的汽化温度为60~100 ℃；然后使用载气将前驱体蒸汽从不同气路输送到反应腔中，其中输送TEOS蒸汽的载气流量为500~5000 sccm，输送LIMO蒸汽的载气流量为1000~8000 sccm；其中，TEOS为四乙氧基硅烷，LIMO为双戊烯；（3）经单独的管路向反应腔体中通入C₂F₆气体，流量为10~2000 sccm；（4）进行等离子增强化学气相沉积，沉积过程中，工艺参数分别为：射频功率100~700 W；反应腔中工作压强1~8 Torr；上下极板间距10~20 mm，得到含氟的无机‑有机复合薄膜；（5）将PECVD沉积得到的无机‑有机复合薄膜置于管式炉、箱式炉或其他腔体中，进行热退火处理，退火温度为400~600 ℃，退火时间为0.5~4小时，退火气氛为氩气、氦气或氮气，压力为0.1~800 Torr，由此获得含氟的多孔低介电常数复合薄膜。