使用等离子体形成介电材料层的方法与流程

本公开总体涉及形成适用于电子器件制造的层的方法。更具体地，本公开的示例涉及使用等离子体形成低介电常数材料层的方法。

背景技术：

1、在器件(例如半导体器件)的制造过程中，通常希望用绝缘或介电材料填充衬底表面上的特征(例如沟槽或间隙)。在一些情况下，可能希望用低介电常数(低k)材料填充特征，例如碳材料(例如碳氧化硅)或其它介电材料，例如氧化硅(siox)、氮化硅(sinx)等。举例来说，低k材料可用作图案化金属特征上的金属间介电层、后段制程过程中完全对准的通孔的间隙填充物、栅极环绕装置的内隔离层、电阻式随机存取存储器(reram)装置中的绝缘层等。

2、一些介电材料沉积过程可以使用有机硅烷和氧化剂来形成最初可流动的材料。该材料可以使用热或等离子体沉积。这些技术通常包括固化步骤以改善膜的性能，比如k值、弹性模量和漏电流。

3、在固化步骤之后，可以观察到低k材料和沟槽之间的粘附力差。此外，在固化步骤期间，低k材料的碳损耗可能在低k材料的表面周围产生。

4、因此，需要用于在衬底表面上形成低k材料层的改进方法，特别是用这种低k材料填充衬底表面上的间隙的方法，其提供期望的材料特性。

5、在本部分中阐述的任何讨论，包括对问题和解决方案的讨论，已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景，并且不应被认为是承认任何或所有讨论在本发明做出时是已知的或者构成现有技术。

技术实现思路

1、提供本技术实现要素：是为了以简化的形式介绍一些概念。这些概念在以下本公开的示例实施例的详细描述中被进一步详细描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

2、根据本公开的示例性实施例，提供了一种在衬底表面上形成介电材料层的方法。该方法可包括以下步骤：沉积步骤，包括：在第一反应室内提供衬底；向第一反应室提供乙烯基取代的环硅氧烷前体；向第一反应室提供反应物；以及向第一反应室提供脉冲等离子体功率；和固化步骤，包括：向衬底提供固化气体；以及用uv光照射衬底。

3、在各种实施例中，沉积步骤的温度可以在40℃和200℃之间。

4、在各种实施例中，固化步骤的温度可以在200℃和450℃之间。

5、在各种实施例中，固化步骤可以在第二反应室中进行。

6、在各种实施例中，产生脉冲等离子体功率的功率可以小于2000w。

7、在各种实施例中，脉冲关闭时间可以大于脉冲开启时间的2倍，或者rf开启占空比小于50％。

8、在各种实施例中，沉积步骤的压力可以在1和1200pa之间。

9、在各种实施例中，固化步骤的压力可以在100和1000pa之间。

10、在各种实施例中，前体可以包含乙烯基取代的环四硅氧烷。

11、在各种实施例中，前体可以包括-ch3(甲基)、-ch2-ch3(乙基)或och3(甲氧基)中的至少一种。

12、在各种实施例中，前体可以包括以下中的至少一种：1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷或1,3,5,7-四甲基、3,7-二甲氧基、1,5-二乙烯基环四硅氧烷或1,3,5,7-六甲基、3,7-二乙烯基环四硅氧烷。

13、在各种实施例中，反应物可以包括氧化剂。

14、在各种实施例中，氧化剂可以包括任意组合的o2、o3、n2o、n2o4、nxoy、co、co2、h2o和h2o2中的至少一种。

15、在各种实施例中，uv可以包括宽带uv。

16、在各种实施例中，uv可以包括窄带uv。

17、在各种实施例中，固化气体可以包括任意组合的he、h2、n2、he和ar中的至少一种。

技术特征：

1.一种在衬底表面上形成介电材料层的方法，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沉积步骤的温度在40℃至200℃之间。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，所述固化步骤的温度在200℃至450℃之间。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述固化步骤在第二反应室中进行。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，用于产生所述脉冲等离子体功率的功率小于2000w。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，脉冲关闭时间大于脉冲开启时间的2倍，或者rf开启占空比小于50％。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，用于所述沉积步骤的压力在1至1200pa之间。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，用于所述固化步骤的压力在100至1000pa之间。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述前体包括乙烯基取代的环四硅氧烷。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，所述前体包括-ch3(甲基)、-ch2-ch3(乙基)或och3(甲氧基)中的至少一种。

11.根据权利要求9和10中任一项所述的方法，其中，所述前体包括以下中的至少一种：1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷或1,3,5,7-四甲基、3,7-二甲氧基、1,5-二乙烯基环四硅氧烷或1,3,5,7-六甲基、3,7-二乙烯基环四硅氧烷。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，所述反应物包括氧化剂。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述氧化剂包括以下中的至少一种：o2、o3、n2o、n2o4、nxoy、co、co2、h2o、h2o2或其组合。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中，所述uv包括宽带uv。

15.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中，所述uv包括窄带uv。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中，所述固化气体包括以下中的至少一种：he、h2、n2、he、ar或其组合。

技术总结提供了一种在衬底表面上形成介电材料层的方法。该方法可包括以下步骤：沉积步骤，包括：在第一反应室内提供衬底；向第一反应室提供乙烯基取代的环硅氧烷前体；向第一反应室提供反应物；以及向第一反应室提供脉冲等离子体功率；和固化步骤，包括：向衬底提供固化气体；以及用UV光照射衬底。技术研发人员：须佐圭雄,石钵德彦,菊地良幸受保护的技术使用者：ASM IP私人控股有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12