一種低介電常數層的製作方法
2023-06-10 04:36:26
一種低介電常數層的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種低介電常數層的製作方法，本發明所製作的低介電常數層包括兩層，下層為採用OMCTS和氧氣形成的第一低介電常數層，上層為採用OMCTS和氬氣（Ar）形成的第二低介電常數層，由於第二低介電常數層比較硬且具有低介電常數，所以後續拋光過程中作為上層，不易被快速去除，有利於控制拋光速率，保證後續拋光後該電介質層的寄生電阻一致性。
【專利說明】一種低介電常數層的製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體【技術領域】，特別涉及一種低介電常數層的製作方法。
【背景技術】
[0002]在半導體器件的製作過程中，需要製作層間介質。層間介質充當了各層金屬間及第一金屬層與半導體器件的矽襯底之間的介質材料。通常，層間介質都是採用二氧化矽作為材料的，但是寄生電阻值比較高，會影響最終製作的半導體器件的性能，尤其隨著半導體技術的發展，半導體器件的特徵尺寸越來越小，這種情況就越來越嚴重。因此，在層間介質層中增加了可以降低寄生電阻值的低介電常數層，該低介電常數層採用低介電常數材料，例如含有矽、氧、碳和氫元素的類似氧化物的黑鑽石(black diamond，BD)等，這樣就可以降低整個層間介質層的寄生電阻值。
[0003]目前，低介電常數層的製作方法過程為:
[0004]第一步驟，在金屬層之上或半導體器件的矽沉積上沉積初始介質層，該初始介質層採用二氧化矽作為沉積材料，介電常數為4.6左右；
[0005]第二步驟，在初始介質層上沉積低介電常數層，該低介電常數層採用八甲基四矽烷(OMCTS)和氧氣的混合氣體沉積得到，介電常數為2.79左右。
[0006]按照以上步驟得到了層間介質層，該層間介質層的介電常數值控制在3..0?2.7之間，降低整個層間介質層的寄生電阻值。
[0007]但是，由於低介電常數層含有大量的碳，所以質地比較軟，在後續拋光過程中不容易控制拋光速率，導致拋光去除部分低介電常數層的速度比較快，造成低介電常數層的寄生電阻一致性比較差。
【發明內容】
[0008]有鑑於此，本發明提供一種低介電常數層的製作方法，該方法能夠製作質地較硬及低介電常數的電介質層，提高後續拋光後該電介質層的寄生電阻一致性。
[0009]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0010]一種低介電常數層的製作方法，該方法包括:
[0011]在金屬層之上或半導體器件的矽沉積上沉積初始介質層，該初始介質層採用二氧化矽作為沉積材料；
[0012]在初始介質層上沉積第一低介電常數層，該第一低介電常數層採用八甲基四矽烷OMCTS和氧氣的混合氣體沉積得到；
[0013]在第一低介電常數層上採用OMCTS和氬氣形成第二低介電常數層。
[0014]所述在初始介質層上沉積第一低介電常數層之前，該方法還包括:
[0015]採用OMCTS和氬氣形成第三低介電常數層。
[0016]所述採用OMCTS和氬氣形成第二低介電常數層為:通入OMCTS的壓力為0.65?7託，功率為50?2000瓦，OMTS氣體流量為50?2000毫升每分鐘，通入氬氣的壓力為0.65?7託，功率為50?2000瓦，氬氣流量為50?2000毫升每分鐘。
[0017]所述採用OMCTS和氬氣的混合氣體沉積第二低介電常數層重複設定次數執行。
[0018]所述次數為6次。
[0019]所述第二低介電常數層為摻雜SICOH和氟離子的氧化膜。
[0020]所述在米用OMCTS和気氣的混合氣體沉積時,還包括通入氫氣H2、氮氣N2、氦氣He和氖氣Ne中的一種和多種組合。
[0021 ] 從上述方案可以看出，本發明所製作的低介電常數層包括兩層，下層為採用OMCTS和氧氣形成的第一低介電常數層，上層為採用OMCTS和氬氣(Ar)形成的第二低介電常數層，由於第二低介電常數層比較硬且具有低介電常數，所以後續拋光過程中作為上層，不易被快速去除，有利於控制拋光速率，保證後續拋光後該電介質層的寄生電阻一致性。因此，本發明提供的方法可以製作質地較硬及低介電常數的電介質層，提高後續拋光後該電介質層的寄生電阻一致性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明提供的低介電常數層的製作方法流程圖；
[0023]圖2a?2c為本發明提供的低介電常數層的製作過程剖面結構圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對本發明做進一步說明。
[0025]從【背景技術】可以看出，造成所製造的低介電常數層在拋光後寄生電阻值一致性比較差的原因為:低介電常數層含有大量的碳，造成質地比較軟，在後續拋光過程中不容易控制拋光速率，導致拋光去除部分低介電常數層的速度很快且不均。因此，為了克服以上問題，就需要製作介電常數值比較低且質地較硬的低介電常數層，本發明採用製作兩層低介電常數層的方法，也就是所製作的低介電常數層包括兩層，下層為採用OMCTS和氧氣形成的第一低介電常數層，上層為採用OMCTS和Ar形成的第二低介電常數層，由於第二低介電常數層經過了氬氣的轟擊，比較硬且具有低介電常數，所以後續拋光過程中作為上層，不易被快速去除，有利於控制拋光速率，保證後續拋光後該電介質層的寄生電阻一致性。
[0026]圖1為本發明提供的低介電常數層的製作方法流程圖，結合圖2a?2c所示的本發明提供的低介電常數層的製作過程剖面結構圖，進行詳細說明:
[0027]步驟101、如圖2a所示，在金屬層之上或半導體器件的矽沉積上沉積初始介質層20，該初始介質層採用二氧化矽作為沉積材料，介電常數為4.6左右；
[0028]步驟102、如圖2b所示，在初始介質層上沉積第一低介電常數層21，該第一低介電常數層21採用OMCTS和氧氣的混合氣體沉積得到，介電常數為2.79左右；
[0029]步驟103、如圖2c所示，在第一低介電常數層21上採用OMCTS和氬氣形成第二低介電常數層22。
[0030]這樣，本發明所製作的低介電常數層就包括第一低介電常數層和第二低介電常數層。由於第二介電常數層22在進行OMCTS 了之後，採用氬氣進行物理轟擊，OMCTS過程可以降低了碳含量，而氬氣轟擊提高了第二低介電常數層22的硬度，所以在後續拋光過程中易於控制拋光速率，保證拋光後剩餘的低介電常數層寄生電阻的一致性較高。
[0031]在圖1所述的過程中，在步驟102之前，還可以增加一個步驟，進一步提高拋光後剩餘的低介電常數層寄生電阻的一致性，也就是用OMCTS和氬氣形成第三低介電常數層。
[0032]在本發明實施例中，所述採用OMCTS和氬氣的混合氣體沉積的過程為:通入OMCTS的壓力為0.65?7託，功率為50?2000瓦，OMTS氣體流量為50?2000毫升每分鐘，通入氬氣的壓力為0.65?7託，功率為50?2000瓦，氬氣流量為50?2000毫升每分鐘。
[0033]在本發明中，步驟103所示的過程可以重複多次執行，比如，採用6次進行。
[0034]在本發明實施例中，第二低介電常數層22可以是一層摻雜SICOH和氟離子的氧化膜，並採用氬氣進行物理轟擊得到。
[0035]在本發明實施例中，當採用Ar時，可以同時通入氫氣(H2 )、氮氣(N2 )、氦氣(He )和氖氣(Ne)中的一種和多種組合，用於作為稀釋氣體存在。
[0036]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。
【權利要求】
1.一種低介電常數層的製作方法，其特徵在於，該方法包括: 在金屬層之上或半導體器件的矽沉積上沉積初始介質層，該初始介質層採用二氧化矽作為沉積材料； 在初始介質層上沉積第一低介電常數層，該第一低介電常數層採用八甲基四矽烷OMCTS和氧氣的混合氣體沉積得到； 在第一低介電常數層上採用OMCTS和氬氣形成第二低介電常數層。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述在初始介質層上沉積第一低介電常數層之前，該方法還包括: 採用OMCTS和氬氣形成第三低介電常數層。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述採用OMCTS和氬氣形成第二低介電常數層為:通入OMCTS的壓力為0.65?7託，功率為50?2000瓦，OMTS氣體流量為50?2000毫升每分鐘，通入氬氣的壓力為0.65?7託，功率為50?2000瓦，氬氣流量為50?2000毫升每分鐘。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述採用OMCTS和氬氣的混合氣體沉積第二低介電常數層重複設定次數執行。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述次數為6次。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第二低介電常數層為摻雜SICOH和氟離子的氧化膜。
7.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述在採用OMCTS和氬氣的混合氣體沉積時，還包括通入氫氣H2、氮氣N2、氦氣He和氖氣Ne中的一種和多種組合。
【文檔編號】H01L21/31GK103794491SQ201210419650
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月29日 優先權日:2012年10月29日
【發明者】周鳴 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司