1.本发明属于超大规模集成电路技术领域，具体涉及一种低介电常数薄膜的制备方法。
背景技术：
2.在超大规模集成电路中，多级互连己经成为不可缺少的技术。随着集成电路器件特征尺寸缩小到10nm及以下，集成电路互连材料的制备和性能退化成为影响其发展的瓶颈。然而互连阻容耦合造成的信号延迟极大地限制了电路运行的速度，并带来信号窜扰和增加功耗的问题。采用超低k电介质(ulk)材料和新型集成方法的新型互连方案成为了最新的研究热点。
3.目前已报道的降低介质层介电常数的方式主要有两种：一是降低材料本身的极化率，通过向介质材料中掺入大量的c、h、n、f元素来降低材料自身的极性作用。具体来讲可采用含有较多类似c-h、c-n或c-f的低极化率有机基团的有机聚合物作为前驱体来制备低介电常数材料；另外一种方法就是降低材料本身的致密度，一种常用的方法是向材料中引入多孔结构。
技术实现要素：
4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种低介电常数薄膜的制备方法，该制备方法设计科学合理，成本低廉，能高效制备具有多孔结构的低介电常数薄膜，对解决超大规模集成电路中的多级互连问题具有重要意义。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低介电常数薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.s1、制备前驱体：前驱体为乙烯、乙炔和丙烯中的多种气体混合后得到的混合气体；
7.s2、制备造孔剂：造孔剂为α-松油烯或二环庚二烯；
8.s3、将前驱体和造孔剂按9：1的比例同时通入cvd沉积炉中，随后在cvd沉积炉的电极间施加高电压，电极间隙内为低压气体，可激发产生等离子体。前驱体分子与等离子体中的电子发生碰撞时，这些分子将分解成多种成份：离子、原子以及活性基团(激发态)。这些活性基团不断吸附在基板表面上，吸附在基板表面上的活性基团之间发生化学反应并在基板表面上生长形成碳氢化合物层，随后通过加热基板，释放造孔剂，造孔剂在基板上形成多孔结构，最终制得具有多孔性结构的低介电常数薄膜。
9.优选地，所述基板指硅片或者碳化硅片，硅片或者碳化硅片是由单晶硅通过机械加工得到；在cvd沉积之前，预先在cvd沉积炉中放置基板。
10.优选地，所述乙烯、乙炔和丙烯的纯度为5n～5n5。
11.优选地，所述低介电常数薄膜的介电常数为2.6～3。
12.优选地，所述cvd沉积炉内的温度为300～450℃。
13.本发明与现有技术相比具有以下优点：
14.1、本发明设计科学合理，操作简单，实用性强，能高效制备出具有多孔结构的低介电常数薄膜。
15.2、本发明通过乙烯、乙炔和丙烯中的多种气体混合作为前驱体，乙烯、乙炔和丙烯中即含有c-h、c-n或c-f低极化率有机基团的有机聚合物，通过向材料中掺入c、h、n、f元素来降低材料自身的极性作用；另一方面，将α-松油烯和二环庚二烯作为造孔剂在材料上沉积形成多孔结构，从而降低薄膜本身的致密度。
16.下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
17.实施例1
18.本实施例包括以下步骤：
19.s1、制备前驱体：前驱体为纯度为5n的乙烯、乙炔按1∶1混合得到的混合气体；
20.s2、制备造孔剂：造孔剂为α-松油烯和二环庚二烯；
21.s3、将前驱体和造孔剂按9：1的比例同时通入cvd沉积炉中，温度为300℃，沉积5h，随后在cvd沉积炉的电极间施加高电压，电极间隙内为低压气体，可激发产生等离子体。前驱体分子与等离子体中的电子发生碰撞时，这些分子将分解成多种成份：离子、原子以及活性基团(激发态)。这些活性基团不断吸附在基板表面上，吸附在基板表面上的活性基团之间发生化学反应并在基板表面上生长形成碳氢化合物层，随后通过加热基板，释放造孔剂，造孔剂在基板上形成多孔结构，制得具有多孔性结构的低介电常数薄膜，该低介电常数薄膜的介电常数为2.9。
22.实施例2
23.本实施例包括以下步骤：
24.s1、制备前驱体：前驱体为纯度为5n5的乙烯、丙烯按1∶1混合得到的混合气体；
25.s2、制备造孔剂：造孔剂为α-松油烯和二环庚二烯；
26.s3、将前驱体和造孔剂按9：1的比例同时通入cvd沉积炉中，温度为350℃，沉积6h，随后在cvd沉积炉的电极间施加高电压，电极间隙内为低压气体，可激发产生等离子体。前驱体分子与等离子体中的电子发生碰撞时，这些分子将分解成多种成份：离子、原子以及活性基团(激发态)。这些活性基团不断吸附在基板表面上，吸附在基板表面上的活性基团之间发生化学反应并在基板表面上生长形成碳氢化合物层，随后通过加热基板，释放造孔剂，造孔剂在基板上形成多孔结构，得到具有多孔性结构的低介电常数薄膜，该低介电常数薄膜的介电常数为2.6。
27.实施例3
28.本实施例包括以下步骤：
29.s1、制备前驱体：前驱体为纯度为5n5的乙炔、丙烯按3∶2混合得到的混合气体；
30.s2、制备造孔剂：造孔剂为α-松油烯和二环庚二烯；
31.s3、将前驱体和造孔剂按9：1的比例同时通入cvd沉积炉中，温度为400℃，沉积6h，随后在cvd沉积炉的电极间施加高电压，电极间隙内为低压气体，可激发产生等离子体。前驱体分子与等离子体中的电子发生碰撞时，这些分子将分解成多种成份：离子、原子以及活
性基团(激发态)。这些活性基团不断吸附在基板表面上，吸附在基板表面上的活性基团之间发生化学反应并在基板表面上生长形成碳氢化合物层，随后通过加热基板，释放造孔剂，造孔剂在基板上形成多孔结构，最终制得具有多孔性结构的低介电常数薄膜，该低介电常数薄膜的介电常数为2.8。
32.实施例4
33.本实施例包括以下步骤：
34.s1、制备前驱体：前驱体为纯度为5n5的乙炔、乙炔和丙烯按1∶1∶1混合得到的混合气体；
35.s2、制备造孔剂：造孔剂为α-松油烯和二环庚二烯；
36.s3、将前驱体和造孔剂按9：1的比例同时通入cvd沉积炉中，温度为450℃，沉积6h，随后在cvd沉积炉的电极间施加高电压，电极间隙内为低压气体，可激发产生等离子体。前驱体分子与等离子体中的电子发生碰撞时，这些分子将分解成多种成份：离子、原子以及活性基团(激发态)。这些活性基团不断吸附在基板表面上，吸附在基板表面上的活性基团之间发生化学反应并在基板表面上生长形成碳氢化合物层，随后通过加热基板，释放造孔剂，造孔剂在基板上形成多孔结构，最终制得具有多孔性结构的低介电常数薄膜，该低介电常数薄膜的介电常数为2.6。
37.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
技术特征：
1.一种低介电常数薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、制备前驱体：前驱体为乙烯、乙炔和丙烯中的多种气体混合后得到的混合气体；s2、制备造孔剂：造孔剂为α-松油烯或二环庚二烯；s3、将前驱体和造孔剂按9：1的比例同时通入cvd沉积炉中，在高频电压的作用下使得前驱体电离形成等离子体，在基板表面发生气相化学反应，在基板上生长成碳氢化合物层，随后通过加热基板，释放造孔剂，造孔剂在基板上形成多孔结构，最终制得具有多孔性结构的低介电常数薄膜。2.根据权利要求1所述的一种低介电常数薄膜的制备方法，其特征在于，所述乙烯、乙炔和丙烯的纯度为5n～5n5。3.根据权利要求1所述的一种低介电常数薄膜的制备方法，其特征在于，所述低介电常数薄膜的介电常数为2.6～3。4.根据权利要求1所述的一种低介电常数薄膜的制备方法，其特征在于，所述cvd沉积炉内的加热温度为300～450℃。5.根据权利要求1所述的一种低介电常数薄膜的制备方法，其特征在于，所述基板为硅片或者碳化硅片，基板是由单晶硅通过机械加工得到；在cvd沉积之前，预先在cvd沉积炉中放置基板。
技术总结
本发明提供了一种低介电常数薄膜的制备方法，包括以下步骤：将乙烯、乙炔、丙烯中的多种气体混合后作为前驱体，以α-松油烯和二环庚二烯作为造孔剂，制备具有多孔性结构的低介电常数薄膜。本发明制备的薄膜介电常数低能充分满足超大规模集成电路中多级互连的要求，制备速度快，薄膜质量好。薄膜质量好。
技术研发人员：陈润泽 张建伟 吝秀锋 孙加其 张旭 李雷 姜世楠 郭花花
受保护的技术使用者：中船（邯郸）派瑞特种气体股份有限公司
技术研发日：2022.10.13
技术公布日：2022/12/6