发明名称 于半导体应用中使用经选择环矽氧烷与臭氧气体之低介电常数薄膜的低温化学气相沉积方法
摘要 本案系描述一种形成一具有良好间隙填充特性之低介电常数介电质薄膜,特别是一前金属介电质(PMD)于半导体晶圆上的方法。该方法系使用一种热次大气压CVD制程,其包含一含碳有机金属前驱物如TMCTS或OMCTS、一含臭氧气体及一掺杂物来源,其中该掺杂剂来源系用于吸收硷金属元素及降低介电质之回流温度,同时获得介电质薄膜所需之低介电常数及间隙填充性质。磷是一种吸收硷金属元素如钠之较佳掺杂物。另外用于降低回流温度之掺杂物包括(但不限于)硼、锗、砷、氟或其组合物。
申请公布号 TWI234204 申请公布日期 2005.06.11
申请号 TW093135711 申请日期 2002.08.08
申请人 万国商业机器公司;亿恒科技公司 INFINEON TECHNOLOGIES AG 德国 发明人 理查A. 康堤;丹尼尔C. 爱德斯坦;李吉阳
分类号 H01L21/31;C30B25/08 主分类号 H01L21/31
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种沉积介电质薄膜之方法,其包括下列步骤: 提供一化学气相沉积(CVD)反应室; 于该反应室内提供一半导体晶圆,该晶圆在其一表 面上具有特征,其中间隔放置该特征以在该特征之 间形成至少一个间隙; 提供一含碳有机金属前驱物; 提供一含臭氧气体; 提供一含掺杂剂之气体;并 使该前驱物、该含臭氧气体及该含掺杂物气体反 应以沉积一低介电常数薄膜于该表面上, 因此该低介电常数薄膜实质上填充该至少一个间 隙。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中该间隙之深宽 比大于约3。 3.如申请专利范围第1项之方法,其中该低介电常数 薄膜的介电常数小于约3。 4.如申请专利范围第1项之方法,其中该CVD反应室是 一单晶圆反应器。 5.如申请专利范围第1项之方法,其另包括在该反应 步骤之前,预混合该含碳有机金属前驱物、该含臭 氧气体及该含掺杂剂气体之步骤。 6.如申请专利范围第1项之方法,其中该反应步骤包 括热次大气压化学气相沉积。 7.如申请专利范围第1项之方法,其另包括回流该低 介电常数薄膜之步骤。 8.如申请专利范围第7项之方法,其中该回流步骤系 在低于约725℃之温度下进行约20分钟。 9.如申请专利范围第1项之方法,其中该含碳前驱物 系选自由TMCTS与OMCTS组成之群。 10.如申请专利范围第1项之方法,其中该提供一含 碳前驱物之步骤包含介于约100至约10,000mgm之TMCTS 流。 11.如申请专利范围第1项之方法,其中该提供一含 碳前驱物之步骤包含介于约100至约500mgm之TMCTS流 。 12.如申请专利范围第1项之方法,其中该提供一含 臭氧气体之步骤包含从约1,000至约10,000sccm之氧与 臭氧的混合物流。 13.如申请专利范围第12项之方法,其中该臭氧为该 氧与臭氧之混合物的约5至20重量%。 14.如申请专利范围第12项之方法,其中该臭氧为该 氧与臭氧之混合物的约15重量%。 15.如申请专利范围第1项之方法,其中该提供一含 臭氧气体之步骤包含约5,000sccm之氧与臭氧的混合 物流。 16.如申请专利范围第15项之方法,其中该臭氧为该 氧与臭氧之混合物约5至20重量%。 17.如申请专利范围第15项之方法,其中该臭氧为该 氧与臭氧之混合物的约15重量%。 18.如申请专利范围第1项之方法,其中该提供一含 掺杂剂气体的步骤包含TEB流及TEPO流。 19.如申请专利范围第18项之方法,其中该TEB流系约 100至约500sccm且该TEPO流系约10至约100sccm。 20.如申请专利范围第1项之方法,其中该含掺杂剂 之气体包含一选自由磷、硼、锗、砷、氟及其组 合物组成之群的掺杂剂。 21.如申请专利范围第1项之方法,其中该含掺杂剂 之气体包含磷并另包含一选自由硼、锗、砷、氟 及其组合物组成之第二种掺杂剂。 22.如申请专利范围第1项之方法,其另包括在该提 供一晶圆之步骤后,预加热该反应器至一预定温度 的步骤。 23.如申请专利范围第22项之方法,其中该预定温度 系为约100-700℃。 24.如申请专利范围第1项之方法,其中该反应该前 驱物之步骤另包括达到并保持一预定压力。 25.如申请专利范围第24项之方法,其中该预定压力 系约50至约800托。 26.如申请专利范围第24项之方法,其中该预定压力 系约200至约700托。 27.一种沉积介电质薄膜之方法,其包括下列步骤: 提供一化学气相沉积(CVD)反应室; 于该反应室内提供一半导体晶圆,该晶圆在其一表 面上具有特征,其中间隔放置该特征以在该特征间 形成至少一个间隙; 预热该反应室至约500-600℃之预定温度; 提供一含碳有机金属前驱物,其系选自由TMCTS与 OMCTS组成之群; 提供一流量为约5,000sccm之含臭氧气体,其中该含臭 氧气体包含氧及臭氧,其中该臭氧的浓度为约15重 量%; 提供一含掺杂剂之气体,其包含流量为约100-500sccm 之TEB及流量为约10-100sccm之TEPO;并 使该前驱物、该含臭氧气体及该含掺杂物气体在 约200-700托之压力下反应以沉积一低介电常数薄膜 于该表面上, 因此该低介电常数薄膜实质上填充该至少一个间 隙。 28.如申请专利范围第27项之方法,其另包括在该反 应步骤之前,预混合该含碳有机金属前驱物、该含 臭氧气体及该含掺杂剂气体之步骤。 29.如申请专利范围第27项之方法,其中该间隙的深 宽比大于约3。 30.如申请专利范围第27项之方法,其中该低介电常 数薄膜的介电常数小于约3。 31.如申请专利范围第27项之方法,其另包括回流该 低介电常数薄膜之步骤。 32.如申请专利范围第31项之方法,其中该回流步骤 系在低于约725℃之温度下进行约20分钟。 图式简单说明: 图1说明一具有空隙之先前技艺毯覆介电质材料。 图2说明一个根据本发明单晶圆CVD反应器,其可用 于实行沉积一前金属介电质层之制程。 图3说明一个流程图,其显示根据本发明用于沉积 一前金属介电质层之较佳具体实施例的步骤。 图4说明一根据本发明所形成具有良好间隙填充特 性之前金属介电质层。
地址 美国