[发明专利]低介电常数隐晶层及纳米结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种低介电常数隐晶，其可与下一代集成电路和器件结合使用。隐晶表示一种如此精细地成粒状以致在光学显微镜下甚至在电子显微镜下不能分辨出不同的颗粒的材料。具有这种微小晶体的以这种方式设置的物质的状态称作隐晶。这种类型的晶体能显示出特别的介电特性，其可用于多种领域中。

本发明涉及到隐晶且特别涉及到氟化硅铵(Ammonium SiliconFluoride)(ASIF)，其已经从现有技术晶片获得，并且具有一般式(NH₄)₂XF₆(其中X＝Si、Ge、C)，被称作‘氟化X铵’。

背景技术

关于上述光学特性介电氟化X铵隐晶在文献中没有报道。

当氟化铵NH₄F与晶片表面上的Si反应时显示在硅晶片上形成了氟化硅铵(ASiF)材料[M.Niwano，K.Kurita，Y.Takeda和N.Miyamoto，Applied Physics Letters 62，1003(1993)]。

如在另一文献中说明的，在等离子体辅助半导体清洗和沉积处理期间在真空室的壁上和真空排气线中发现了氟化硅铵[S.Munley，I.McNaught，D.Mrotek，和C.Y.Lin，Semiconductor International，10/1，(2001)]。

也已经表明，使用HF/HNO3能从多孔硅获得氟化硅铵的发光粉末[M.Saadoun，B.Bessais，N.Mliki，M.Ferid，H/Ezzaouia和R.Bennaceur，Applied Surface Science 210，240(2003)]。

相似地，[H.Ogawa，T.Arai，M.Yanagisawa，T.Ichiki和Y.Horiike，Jpn.J.Applied Physics 41，5349(2002)]已经示出，当剩余的天然(natural)氧化物与晶片表面上的热铵(NH₃)和氟化氮(NF₃)反应时，氟化硅铵形成于硅晶片上。

而且，报道了当HF和NH₃气体于真空下在SiO₂上反应时形成了氟化硅铵[P.D.Agnello，IBM J.of Research and Development 46，Number 2/3，2002)]。

在上述文献中没有应用特性隐晶结构。而且，在这些文献中，获得的是一种无意的、无规则的、杂乱且被产物污染的氟化硅铵。

文献中没有关于氟化X铵的微米和纳米线的报道。(X＝硅、锗、金刚石)

关于氟化X铵隐晶的介电常数能在很大范围内被调节且其可用作绝缘体的事实没有报道。

微电子线路和纳电子线路是本发明最重要的应用领域。根据International Road Map for Semiconductors(ITRS)[C.Case，Solid State Technology，Jan.，47(2004)] [P.Zeitzoff，R.W.Murto，H.R.Huff，Solid State Technology，71(2002)]，半导体工业需要一种低介电常数(k)的金属间绝缘体，对于高性能互连其介电常数大大低于k＝3.0。因此，开发一种与下一代集成电路(IC)制造相兼容的低k电介质是非常重要的。另一方面，继续努力寻找一种用于50纳米制造节点中的1纳米以下CMOS栅绝缘的高k电介质。本发明还利用隐晶层提供一种高k问题的解决方案，通过扩散可以将隐晶层的介电常数设置为所需值。

根据历史上的摩尔定律[G.E.Moore，Electronics 38，114(1965)][G.E.Moore，IEDM Technical Digest，Washington DC，11(1975)]，在CMOS技术中继续按比例缩小。需要多级金属化以适应多个有源元件的信号集成。这些金属互连中的电阻和寄生电容是限制下一代系统中IC性能的重要因素。这引起工业从铝/SiO2转移向铜/低k结构。虽然铜降低了线电阻，但是低k电介质降低了金属线之间的寄生电容。