[发明专利]一种含纳米孔隙的低介电常数复合薄膜的制备方法

摘要

本发明属于集成电路制造技术领域，具体为一种含纳米孔隙的低介电常数复合薄膜的制备方法。本发明以四乙氧基硅烷和双戊烯为前驱体，采用等离子体增强化学气相沉积工艺，通过控制沉积过程中的衬底温度、射频功率、反应腔中工作压强、前驱体配比等工艺参数，沉积得到无机‑有机复合薄膜；然后对该薄膜进行适当的热退火处理，使得部分有机组分发生热分解，由此获得含纳米孔隙的低介电常数复合薄膜。该薄膜介电常数为2.5~2.9，在1 MV/cm场强下的漏电流密度处于10‑8~10‑9 A/cm2数量级范围内，击穿场强大于2 MV/cm，且具有优异的力学性能。该方法操控简单，与现有集成电路后端互连工艺完全兼容，是互连介质的理想候选者。

主权项

一种含纳米孔隙的低介电常数复合薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）对反应腔体抽真空，使腔体压力小于0.02 Torr，然后通过加热系统将衬底加热至预设的温度，并维持稳定；（2）向反应腔体中通入前驱体TEOS和双戊烯，各自的流量分别为0.1~2 g/min；首先采用汽化器使TEOS和双戊烯汽化，其中TEOS的汽化温度为120~160 ℃，双戊烯的汽化温度为60~100 ℃；然后使用载气将TEOS和双戊烯蒸汽从不同气路输送到反应腔中，其中输送TEOS蒸汽的载气流量为500~5000 sccm，输送双戊烯蒸汽的载气流量为1000~8000 sccm；（3）等离子体增强化学气相沉积过程中，工艺参数分别为：功率50~800 W，衬底温度100~350 ℃，反应腔中工作压强1~8 Torr；上下极板间距10~20 mm；由此得到无机‑有机复合薄膜，其中无机成分主要为Si‑O‑Si结构，有机成分主要为CHx（x=1, 2, 3）基团；（4）将复合薄膜置于管式炉或箱式炉中，进行热退火处理；退火温度为400~600℃，退火时间为0.5~4小时，退火气氛为氩气、氦气或氮气，压力为0.1~ 800 Torr；在退火过程中，部分有机组分发生热分解，从而获得含纳米孔隙的复合薄膜。