[发明专利]多孔低K介电膜的紫外辅助孔密封

说明书

背景技术

本发明总体涉及半导体装置的制备，更特别地，涉及一种用于半导体 装置中的多孔低k介电材料的紫外辅助孔密封方法。

随着半导体和其它微电子器件的尺寸逐渐变小，对于器件元件的需求 不断提高。例如，对于更小的器件，防止互连线之间的电容性串音明显变 得更加重要。电容性串音通常是导线之间的距离和位于导线之间的材料的 介电常数(k)的函数。在使用具有较低介电常数的新型绝缘体将导线彼 此电隔离方面，投入了相当大的关注，因为尽管二氧化硅(SiO₂)由于其 相对较好的电和机械性能通常用于这种装置，然而当装置降至更小尺寸 时，需要介电常数比约为4的SiO₂值更低。需要这些新型的低k(即小 于4的介电常数)材料用作例如层间绝缘(ILD)。

为了达到较低的介电常数，人们可以使用具有较低介电常数的材料， 和/或为材料引入多孔性，由于空气的介电常数指定为1，因此其能够降低 介电常数。通过多种方法在低k材料中引入了多孔性。在旋涂低k电介质 的情况中，可以通过使用高沸点的溶剂、通过使用模板或通过基于致孔剂 的方法，实现k值的降低。然而，在半导体装置的制备中，多孔低k材料 的集成通常被证明是困难的。

例如，由于多孔低k介电材料的开放性(open nature)，在后续工艺 (即在形成多孔低k介电材料之后)中使用的工艺气体和化学物质会扩散 到多孔网络中，并会被截留在此，在此其会造成损害，以及改变介电常数。 而且，与表面直接相邻的孔会造成在其上沉积和/或形成的后续层(例如 阻挡层)中形成针孔。

因此，在本领域需要提供对用于集成为半导体装置的多孔低k介电材 料的改进方法。因为存在现有技术中提到的这些问题，因此需要在沉积其 它层和/或在进一步处理之前需要将多孔低k介电材料密封。多孔低k介 电材料表面的密封将有利于防止工艺气体和化学物质的渗透(和截留)。 而且，密封将为其它层在其上的涂覆/沉积提供连续的表面层。因此，可 以基本防止在后续层中形成针孔。

发明内容

在此公开了用于多孔低k介电材料的紫外辅助孔密封方法。在一 种实施方式中，一种用于密封位于基体之上的多孔低k介电材料的方 法，包括将多孔低k介电材料的表面暴露于紫外辐射图形(pattern)，其 时间、强度和波长将该多孔低k材料的表面有效密封到小于或等于约 20纳米的深度，其中该表面基本不含孔。

在其它实施方式中，一种制备电互联结构的方法，包括将位于基 体上的多孔低k介电材料形成图形；将多孔低k介电膜暴露于紫外辐 射，其时间、强度和波长图形将该多孔低k材料的表面有效密封到小 于或等于约20纳米的深度，其中该表面基本不含孔；以及在形成图形 的多孔低k介电材料上沉积阻挡层和/或导电层。

在其它实施方式中，一种用于密封位于基体之上的多孔低k介电 材料的方法，包括通过将其表面暴露于紫外辐射图形，其时间、强度 和波长在包含氧气的气氛中将该多孔低k材料的表面有效密封到小于 或等于约20纳米的深度，将多孔低k介电材料的表面氧化。

在其它实施方式中，一种用于密封位于基体之上的多孔低k介电 材料的方法，包括通过将其表面暴露于紫外辐射图形，其时间、强度 和波长将该多孔低k材料的表面有效密封到小于或等于约20纳米的深 度，使多孔低k介电材料的表面碳化。

在其它实施方式中，一种用于密封位于基体之上的多孔低k介电 材料的方法，包括通过将其表面暴露于紫外辐射图形，其时间、强度 和波长有效将该多孔低k材料的表面密封到小于或等于约20纳米的深 度，使多孔低k介电材料的表面致密。

在其它实施方式中，一种用于密封沉积于基体之上的介电材料的 孔的方法，包括将该基体暴露于紫外辐射，改变表面键合，以使键合 部位用于后续材料施用，然后用其密封孔。

在其它实施方式中，一种用于密封沉积于基体之上的介电材料的 孔的方法，包括在氧化或还原气氛存在下将该基体暴露于紫外辐射， 改变表面键合，以使键合部沉积用于后续材料施用，然后用其密封孔。

在其它实施方式中，一种用于密封沉积于基体之上的介电材料的 孔的多步方法，包括在存在或不存在氧化或还原气氛下，将该介电材 料暴露于紫外辐射，改变表面键合，然后沉积可选择性与由UV过程形 成的键合进行反应的密封材料，然后用其密封孔。