[发明专利]用于选择性超低k孔密封的可流动电介质

说明书

技术领域

本发明总体上涉及半导体处理领域，更具体涉及用于选择性超低k孔密封的可流动电介质。

背景技术

随着集成电路(IC)特征尺寸的减小，增加的电阻和电阻-电容(RC)耦合的问题抵消了从小器件尺寸得到的任何速度优势，从而限制了器件性能的提高。提高器件性能和可靠性的方式包括使用高导电性金属(例如，铜)，以及采用低电介质常数(低k)材料。

低k材料是电介质常数(k)低于二氧化硅SiO₂的电介质常数(k)(即，3.9)的半导体等级的绝缘材料。由于越来越先进的技术需求，使用了k小于2.5的超低k电介质(ULK)材料。ULK电介质可以通过在低k电介质中并入或形成空隙从而形成多孔电介质材料来获得。ULK电介质的应用包括后段制程(BEOL)层间电介质(ILD)。

发明内容

本公开的主题的一个方面可以用密封多孔电介质层中的孔的方法来实现。多孔电介质层可具有外表面和开口通向所述外表面的孔。该方法可以包括：引入气相电介质前体到处理室中，其中所述电介质前体的分压在所述电介质前体的饱和压以下，从而在所述多孔电介质层的孔的至少所述开口中选择性地沉积可流动电介质膜。所述可流动电介质膜可以通过所述孔中的毛细凝聚沉积。

在一些实施方式中，所述多孔电介质层包括形成在其中的凹陷区域，使得所述外表面包括凹陷区域的表面。凹陷区域的实施例包括形成在所述电介质中的通孔和沟槽。从所述凹陷区域表面凹陷的孔通过所沉积的所述可流动电介质膜密封。可以在所述凹陷区域没有实质性沉积的情况下执行所述可流动电介质膜的沉积。在某些实施方式中，所述凹陷区域的底部包括暴露的金属、金属氮化物或金属氧化物表面。在这样的实施方式中，可以在所述金属、金属氮化物或金属氧化物表面上没有沉积的情况下，执行所述可流动电介质膜的沉积。

在一些实施方式中，所述方法进一步包括在所述凹陷区域表面上形成含金属层。在一些实施方式中，可以用金属填充所述凹陷区域。

可流动电介质膜的实施例包括掺杂的或未掺杂的氧化硅、碳掺杂的氧化硅、氧氮化硅、和氮化硅材料。在一些实施方式中，所述方法涉及将氧化剂引入所述处理室中。在一些实施方案中，所述方法涉及将含氮共反应物引入所述处理室。电介质前体的实施例包括烷氧基硅烷、烷基硅烷、氨基硅烷。在一些实施方案中，使所述多孔电介质层暴露于所述电介质前体，从而替换所述多孔电介质层中的键。

本公开的主题的一个方面可以用一种方法来实现，所述方法包括：提供多孔的层间电介质(ILD)层，在所述多孔的层间电介质(ILD)层中形成有暴露金属表面的凹陷区域；引入在气相电介质前体的饱和压以下的所述气相电介质前体到处理室中，从而在所述多孔ILD层的孔的至少所述开口中选择性地凝聚所述电介质前体；在所述凹陷区域中形成含金属的阻挡层；以及用导电材料填充所述沟槽。

本公开的主题的一个方面可以实现一种装置，该装置包括：可流动电介质沉积室，该可流动电介质沉积室被配置成在设置在该可流动电介质沉积室内的工件上沉积可流动电介质膜；以及控制器，该控制器包括用于以下操作的指令：保持工件温度在介于-20℃和100℃之间；以及将电介质前体和共反应物引入所述沉积室持续5秒或5秒以下的时间段，从而在所述工件的孔中选择性地沉积可流动电介质膜。所述控制器还可以包括引入气相电介质前体的饱和压以下的电介质的指令。

这些以及其它的方面将在下文参照附图进一步描述。

附图说明

图1是描绘密封在多孔电介质中的孔的方法的实施例的处理流程图。

图2A-2D是示出在后段制程(BEOL)处理中孔密封的实施例中的阶段的横截面图。

图3示出了图解金属渗透到层间电介质(ILD)中的机制的实施例的剖面图。

图4是描绘根据某些实施方式的密封多孔电介质的孔的方法的处理流程图。

图5A-5C是示出在BEOL处理中的在孔密封的实施例中的阶段的横截面图。

图6是显示关键尺寸-分压沉积曲线的实施例的曲线图的示意图。

图7A是说明在超低k(ULK)层中钴的扩散量的图表，该扩散量以具有不同程度的孔密封的ULK膜的ULK层厚度相对于对照的百分比表示。

图7B是示出各种衬底上的可流动氧化物沉积厚度与沉积时间的函数关系曲线图。

图8A、8B和图9是适于实施本文描述的方法的装置的示意图。

具体实施方式