多孔低介电薄膜、其制作方法及包括其的层间介质层的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及半导体集成电路的技术领域，具体而言，涉及一种多孔低介电薄膜、其 制作方法及包括其的层间介质层。
【背景技术】
[0002] 在半导体器件中通常在金属层和半导体基体之间，以及相邻金属层之间形成层间 介质层，以将金属层和半导体基体以及相邻金属层隔离开。该层间介质层通常包括沿远离 半导体基体方向上依次设置的扩散阻挡层、介电材料初始层和低介电材料层。由于多孔低 介电薄膜具有较小的介电常数和绝缘性能，因此通常采用多孔低介电薄膜作为为多孔低介 电薄膜。
[0003] 形成上述多孔低介电薄膜的方法通常包括以下步骤：首先，以硅前驱体和氧气为 反应气体，采用等离子增强化学气相沉积工艺在介电材料初始层沉积形成多孔低介电薄 膜；然后，采用UV照射多孔低介电薄膜，以使多孔低介电薄膜中孔径分布更为均匀。
[0004] 采用上述方法所制得的多孔低介电薄膜中气孔尺寸比较大（通常为15Λ以上），然 而多孔低介电薄膜中气孔尺寸越大，其力学强度越低。因此，现有多孔低介电薄膜的力学强 度太低，导致多孔低介电薄膜容易产生分层，进而降低了多孔低介电薄膜的绝缘性能（隔 离性能）。针对上述问题，目前还没有有效的解决方法。
【发明内容】
[0005] 本申请旨在提供一种多孔低介电薄膜、其制作方法及包括其的层间介质层，以提 高多孔低介电薄膜的力学强度。
[0006] 为了实现上述目的，本申请提供了一种多孔低介电薄膜，该多孔低介电薄膜包括 沿远离半导体基材的方向上依次设置的至少两层多孔低介电材料层，且在沿远离半导体基 材的方向上各层多孔低介电材料层中的平均孔径依次增加。
[0007] 进一步地，上述多孔低介电薄膜中，多孔低介电薄膜包括在沿远离半导体基材的 方向上依次设置的第一多孔低介电材料层、第二多孔低介电材料层和第三多孔低介电材料 层。
[0008] 进一步地，上述多孔低介电薄膜中，第一多孔低介电材料层中的孔径分布范围为 3.-4A,第二多孔低介电材料层中孔径分布范围为5和1(ΜΜ:?第三多孔低介电材料层中 的孔径分布范围为〗ο15A、、
[0009] 进一步地，上述多孔低介电薄膜中，第一多孔低介电材料层、第二多孔低介电材料 层和第三多孔低介电材料层的厚度之比为1 :0. 5~2 :0. 5~2。
[0010] 进一步地，上述多孔低介电薄膜中，多孔低介电薄膜的材料为Si02、Si0C或SiON。
[0011] 本申请还提供了一种多孔低介电薄膜的制作方法，该制作方法包括：在半导体基 体上沿远离半导体基体的方向上依次形成至少两层多孔低介电材料层，且在沿远离半导体 基材的方向上各层多孔低介电材料层中的平均孔径依次增加。
[0012] 进一步地，至少两层多孔低介电材料层包括在沿远离半导体基材的方向上依次形 成的第一多孔低介电材料层、第二多孔低介电材料层和第三多孔低介电材料层。
[0013] 进一步地，上述制作方法中，在形成多孔低介电薄膜的步骤中，形成孔径分布范围 为；Μ\的第一多孔低介电材料层，孔径分布范围为美和~15A.的第二多孔低介电材料 层，以及孔径分布范围为KK15A的第三多孔低介电材料层。
[0014] 进一步地，上述制作方法中，在形成第一多孔低介电材料层的步骤中，以硅前驱 体、氧气和环丙烯为反应气体；在形成第二多孔低介电材料层的步骤中，以硅前驱体、氧气、 环丙烯和1-甲基-4-(1-甲基乙基）-1，4-环己二烯为反应气体；在形成第三多孔低介电材 料层的步骤中，以硅前驱体、氧气和1-甲基-4-(1-甲基乙基）-1，4_环己二烯为反应气体。
[0015] 进一步地，上述制作方法中，硅前驱体为四甲基硅烷、四乙基硅烷或甲基二乙氧基 石圭烧。
[0016] 本申请还提供了一种层间介质层，包括沿远离半导体基体方向上依次设置的扩散 阻挡层、介电材料初始层和多孔低介电薄膜，其中多孔低介电薄膜为本申请提供的多孔低 介电薄膜。
[0017] 应用本申请的技术方案，本申请通过提供一种包括沿远离半导体基材的方向上依 次设置的至少两层多孔低介电材料层的多孔低介电薄膜，且在沿远离半导体基材的方向上 各层多孔低介电材料层中的平均孔径依次增加，且顶层多孔低介电材料层中的平均孔径小 于或等于相对现有多孔低介电薄膜中气孔尺寸，从而使得多孔低介电薄膜中气孔尺寸得以 减小，进而提高了多孔低介电薄膜的力学强度。同时，多孔低介电薄膜中由于其力学强度较 低引起的分层现象得以减少，从而提高了多孔低介电薄膜的绝缘性能。
【附图说明】
[0018] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示 意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0019] 图1示出了本申请实施方式所提供的多孔低介电薄膜的剖面结构示意图；
[0020] 图2示出了本申请一种优选实施方式所提供的多孔低介电薄膜的制作方法的流 程意图；
[0021] 图3示出了在本申请一种优选实施方式所提供的多孔低介电薄膜的制作方法中， 在半导体基材上形成第一多孔低介电材料层后的基体的剖面结构示意图；
[0022] 图4示出了在图3所示的第一多孔低介电材料层上形成第二多孔低介电材料层后 的基体的剖面结构示意图；
[0023] 图5示出了在图4所示的第二多孔低介电材料层上形成第三多孔低介电材料层后 的基体的剖面结构示意图；以及
[0024] 图6示出了本申请实施方式所提供的层间介质层的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0025] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0026] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根 据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式 也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于"包含"和/或"包 括"时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0027] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如"在……之上"、"在……上方"、 "在……上表面"、"上面的"等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特 征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位 之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为"在其他器 件或构造上方"或"在其他器件或构造之上"的器件之后将被定位为"在其他器件或构造下 方"或"在其他器件或构造之下"。因而，示例性术语"在……上方"可以包括"在……上方" 和"在……下方"两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方 位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0028] 在下面的描述中，技术术语"平均孔径"是指多孔低介电材料层中孔径的平均值， 技术术语"孔径分布范围"是指多孔低介电材料层中数量占全部气孔中数量百分比30%以 上的气孔的尺寸分布范围。
[0029] 正如【背景技术】中所介绍的，现有层间介质层中多孔低