[发明专利]一种形成低介电常数薄膜及其缓冲层的成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种形成低介电常数薄膜及其缓冲层的成膜方法。

背景技术

在40纳米以下铜互连工艺中，为了降低线间延时，两层互连金属间的介质层要求有较低的介电常数，介电常数越低，延时越小，器件速度也就越快。40纳米常用的超低介电常数薄膜的介电常数已经在2.6以下。除了较低的介电常数，还要保证薄膜有较高的机械性能，包括杨氏模量、硬度等。目前最常用的方法是使用致孔剂采用PECVD的方法沉积一层掺碳的薄膜，然后通过紫外线处理将有机致孔剂赶出薄膜，得到有孔的掺碳薄膜。紫外线照射能够将有机物分解，然后以气体的形式脱离薄膜，形成孔洞，孔洞的引入能够降低介电常数，通常孔洞的密度越大，直径越大，得到的介电常数越小，同时紫外线还会将薄膜中的硅碳键重新链接，形成更致密的骨架结构，这样来支撑孔洞。有机物致孔剂在沉积过程中的含量直接决定介电常数的大小和薄膜的硬度，薄膜致孔剂含量较高时，经过紫外线的照射，薄膜孔洞的密度较高，孔径较大，得到的介电常数较底，但是硬度也会随之降低，相反，致孔剂含量较底时，薄膜的孔洞的密度较小，孔径较小，得到的介电常数较高，但是硬度会大大增加。为了获得较低的延时，必须要保证较低的介电常数，但是这样就牺牲了薄膜的机械性能，因此找到一种能够保证较低薄膜介电常数的同时又较高机械性能的成膜方法就尤为重要。

目前业界常用的低介电常数薄膜在生在过程中主要包括三个步骤：1，引入液源反应物并使得流量稳定在一个较低的流量值；2沉积一层碳硅氧化物作为缓冲层(反应物流量很低)；3沉积含有致孔剂的低介电常数薄膜(反应物流量很高)。这种传统的生长方式从第二步到第三步过程中有液源流量由低到高最后稳定在高流量的过程，由于液源流量控制器的特性，这个过程一般要持续10S左右的时间，占整个薄膜沉积的时间比在五分之一到二分之一之间，而且受到液源流量控制器稳定性的影响，流量上升的过程会产生很大的不稳定性，对薄膜性质造成很大影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够使得工艺更加稳定可靠的低介电常数薄膜的成膜方法。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种形成低介电常数薄膜及其缓冲层的成膜方法，包括依次执行：第一步骤，用于形成第一层金属层；第二步骤，用于在第一层金属层上生长刻蚀阻挡层；第三步骤，用于在刻蚀阻挡层上生长低介电常数薄膜及其缓冲层，其中低介电常数薄膜布置在缓冲层上方，并且其中在生长低介电常数薄膜及其缓冲层时引入两步以上的液源稳定过程；第四步骤，用于对低介电常数薄膜进行紫外线固化；第五步骤，在低介电常数薄膜上沉积光刻掩模并进行光刻刻蚀。

优选地，低介电常数薄膜是含有致孔剂的掺碳薄膜。

优选地，所述第三步骤包括：第一步，进行第一次液源反应物稳定过程，其中在不开启射频的情况下使得液源前驱物以第一流量流入反应腔；第二步，在致孔剂不流入反应腔体并开启射频的情况下，使得含有甲基键的硅源前驱体和氧气氦气参与反应，从而生长一层不含致孔剂的碳硅氧化物作为缓冲层；第三步，在不开启射频的情况下使得液源前驱物以流入与反应腔管道并列的转移管道，待流量稳定在设定的第二流量以后再从转移管道流入反应腔，其中第二流量大于第一流量；第四步，开启反应腔体中的射频，从而沉积含有致孔剂的低介电常数薄膜。

优选地，致孔剂为包含碳和氢的有机物，并且在紫外线照射后会解离并挥发形成空洞。

优选地，第一层金属层包括钨金属层、铜金属层和铝金属层中的一种。

优选地，对低介电常数薄膜进行紫外线固化包括对低介电常数薄膜进行紫外线照射。

优选地，对低介电常数薄膜进行紫外线照射的时间为20s-500s，对低介电常数薄膜进行紫外线照射的温度在300度到480度之间。