[发明专利]集成电路用低介电常数薄膜层的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路用低介电常数薄膜层的制备工艺，属于半导体技术领域。

背景技术

在集成电路内部，各个器件间的链接主要是靠金属导线。随着集成电路技术的发展，芯片中互联线密度不断增加，互连线的宽度和间距不断减小，由此产生的互联电阻（R）和电容（C）所产生的寄生效应越来越明显。为了降低互联RC延迟，提升芯片性能，具有低介电常数（k）的材料不断被提出和采用，并成为主要发展趋势。

用于制备低介电常数薄膜层的方法通常有等离子体增强化学气相沉积（PECVD）和旋涂（spin-caoting）两种方法。其中，等离子体增强化学气相沉积由于具有薄膜均匀，成本低等特点，被广泛应用于半导体工业中。

在众多的用于制备低介电常数的材料中，有机硅烷或有机硅氧烷由于其化学合成简单，成本较低，相较于气体易于储存运输，被广泛采用作为制备低介电常数材料的液体源，用该种液体源所制备的薄膜材料的化学组成可简要表示为SiCOH，分子间以硅氧键为主相连形成大规模的笼状结构。但普通的单一液体源难以便捷精确地调控其介电常数值，并且合成高碳硅比的液体源具有一定的困难，故大规模生产仍具有一定的困难。

发明内容

本发明目的是提供一种集成电路用低介电常数薄膜层的制备工艺，该制备方法实现了便捷精确调控薄膜介电常数值并获得了低介电常数值的薄膜层，此薄膜层化学成分更均匀，具有较好的热稳定性、硬度，提高了薄膜的平整度。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种集成电路用低介电常数薄膜层的制备工艺，所述制备方法基于一沉积装置，所述沉积装置包括两端密封安装有端盖的炉体、位于炉体一侧的液体源喷射机构，所述炉体前半段缠绕有感应线圈，此感应线圈依次连接到13.36MHz射频电源和匹配器，所述液体源喷射机构包括耐压不锈钢釜、第一耐压混气罐和第二耐压混气罐，此第一耐压混气罐一端连接有均安装第一质量流量计的第一进气管、第二进气管，第一耐压混气罐另一端与耐压不锈钢釜一端通过安装有顶针阀的管路连接，耐压不锈钢釜另一端通过安装有顶针阀、第一质量流量计的管路连接到第一喷嘴；所述第二耐压混气罐一端连接有均安装第二质量流量计的第三进气管，所述第二耐压混气罐另一端连接到第二喷嘴，所述第一喷嘴、第二喷嘴密封地插入所述炉体一端的端盖从而嵌入炉体内；

一真空泵位于炉体另一侧，连接所述真空泵一端的管路密封地插入炉体另一端的端盖内，一手动挡板阀、真空计安装于端盖和真空泵之间的管路上；

包括以下步骤：

步骤一、关闭顶针阀和第一、第二质量流量计后，打开手动挡板阀和真空泵，抽除炉体内气体；

步骤二、当炉体内真空度小于10^-3Pa时，启动13.36MHz射频电源和匹配器；

步骤三、开启第二质量流量计后，将用于排净炉体内残存气体的排气氮气或者惰性气体从第三进气管依次经过第二耐压混气罐、第二喷嘴送入炉体内；

步骤四、将八甲基环四硅氧烷、环己烷混合均匀并注入所述耐压不锈钢釜内，将鼓泡气体分别从第一进气管、第二进气管注入并依次经过第一耐压混气罐、耐压不锈钢釜、第一喷嘴送入炉体内，从而将八甲基环四硅氧烷、环己烷带入炉体内，八甲基环四硅氧烷、环己烷、鼓泡气体在等离子条件下在基底表面沉积一薄膜层；

步骤五、沉积结束后，关闭13.36MHz射频电源、匹配器、顶针阀和第一、第二质量流量计后，关闭手动挡板阀，并对炉体进行放气，待炉体内压力恢复至大气压时，打开真空泵一侧端盖，将已沉积的薄膜层转移至炉体的加热温区内，关闭端盖，打开手动挡板阀进行抽真空处理，当炉体内真空度小于10^-3Pa时，将已沉积的薄膜层转移至炉体的加热温区内，加热至300℃~800℃保温进行退火处理后，退火的条件为真空无气体保护，从而获得所述低介电常数薄膜层。

上述技术方案中进一步改进的方案如下：

1. 上述方案中，一尾气净化器安装于端盖和真空泵之间。

2. 上述方案中，所述步骤四中鼓泡气体的流量为0.1sccm~1000sccm。

3. 上述方案中，所述步骤四中鼓泡气体为鼓泡氮气或者惰性气体，此惰性气体为氩气、氦气和氖气中的一种。

4. 上述方案中，所述步骤五中13.36MHz射频电源、匹配器的功率为25W~300W，沉积时间为30秒~1小时。

5. 上述方案中，所述步骤三中排气氮气或者惰性气体的流量为2~5sccm，通气时间为10分钟。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：