[发明专利]低k电介质及其形成工艺

说明书

本文描述的实施例总体涉及用于形成低k电介质的方法和由此形成的结构。在一些实施例中，在半导体衬底上方形成电介质。电介质具有等于或小于3.9的k值。形成电介质包括使用等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)。PECVD包括使甲基二乙氧基硅烷(mDEOS，C₅H₁₄O₂Si)前体气体流动，使氧(O₂)前体气体流动；以及使载气流动。mDEOS前体气体的流量与载气的流量的比率小于或等于0.2。本发明实施例涉及低k电介质及其形成工艺。

技术领域

本发明实施例涉及低k电介质及其形成工艺。

背景技术

在使半导体器件小型化的当前工艺中，为了减小由于电容效应而导致的信号传播中的电阻电容(RC)延迟，低k介电材料作为导电互连件之间的金属间电介质(IMD)和/或层间电介质(ILD)是期望的。因此，介电层的介电常数越低，邻近的导线的寄生电容越低并且集成电路(IC)的RC延迟越低。

发明内容

根据本发明的一些实施例，提供了一种形成半导体结构的方法，包括：在半导体衬底上方形成电介质，所述电介质具有等于或小于3.9的k值，形成所述电介质包括使用等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)，其中，所述等离子体增强化学汽相沉积包括：使甲基二乙氧基硅烷(mDEOS，C₅H₁₄O₂Si)前体气体流动；使氧(O₂)前体气体流动；以及使载气流动，其中，所述甲基二乙氧基硅烷前体气体的流量与所述载气的流量的比率小于或等于0.2。

根据本发明的另一些实施例，还提供了一种形成半导体结构的方法，包括：在半导体衬底上方形成介电层，形成所述介电层包括使用利用第一甲基二乙氧基硅烷(mDEOS，C₅H₁₄O₂Si)前体气体和第一载气的第一等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)，其中，在所述第一等离子体增强化学汽相沉积期间：所述第一甲基二乙氧基硅烷前体气体的流量等于或小于600sccm；以及所述第一载气的流量等于或大于3000sccm；穿过所述介电层形成开口；以及穿过所述介电层在所述开口中形成导电部件。

根据本发明的又一些实施例，还提供了一种半导体结构，包括：电介质，位于半导体衬底上方，其中：所述电介质具有小于或等于3.9的k值；所述电介质具有碳浓度、氧浓度和硅浓度；所述碳浓度在从5原子百分比至30原子百分比的范围内；所述氧浓度在从40原子百分比至55原子百分比的范围内；和所述硅浓度在从30原子百分比至40原子百分比的范围内；以及导电部件，沿着所述电介质的侧壁。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1至图4是根据一些实施例的用于形成其中形成有导电部件的一个或多个介电层的示例性方法期间的处于相应的阶段的相应的中间结构的截面图。

图5是根据一些实施例的示出样品的Si-CH₃键的原子力显微镜红外光谱(AFM-IR)分析。

图6是根据一些实施例的示出样品的Si-C-Si键的AFM-IR分析。

图7是根据一些实施例的示出低k介电层中的各个元件的面密度的图。

图8是根据一些实施例的示出每单位距离电容随低k电介质的多个样品的反电阻的变化的图。

图9是根据一些实施例的示出样品的故障率随电压击穿(VBD)的变化的图。

图10是根据一些实施例的示出样品的故障时间随电场的变化的图，以示出样品的时间依赖性介电击穿(TDDB)。

具体实施方式