利用化学气相沉积法以粘性前驱物沉积功能性梯度介电膜层的方法及系统的制作方法

专利名称：利用化学气相沉积法以粘性前驱物沉积功能性梯度介电膜层的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明有关于在下垫层上形成梯度介电层的方法。此方法包含经由具有阻隔板及面板的喷头导入含硅碳气体、含氧气体与载气的混合气体，以形成梯度介电层的富含氧化物部分，其中含硅碳气体具有初始流速。
背景技术：
传统的集成电路(IC)组件制造包含蚀刻间隙图案至例如铝的金属层。接着，间隙可由如二氧化硅的介电材料填充。近来，IC组件制造商从铝转换至铜及其它导电金属以利用这些金属对电流的低电阻特性。以铜金属而言，其具有比铝较高抗蚀性的特性促使其使用于镶嵌过程中，在镶嵌过程中，介电层沉积以形成一种集体堆栈，并被蚀刻以产生后续金属间隙填充的间隙。
分隔镶嵌结构中金属层的介电层有时指金属层间介电(IMD)层。IMD材料的电容(C)及金属层的电阻(R)为IC电路中RC常数的重要要素。当RC常数减少时，电路速度会增加，而具有较低电容(即，较低介电常数”κ”)的IMD层便可与具有低电阻的金属例如铜金属搭配得宜。
IMD层传统上包含一个阻挡层以防止金属扩散至邻接的介电层。用在阻挡层的材料为氮化硅化合物(SixNy)，其通常亦当作在形成镶嵌结构时的蚀刻停止材料。不幸的是，氮化硅具有相对高的介电常数(相较SiO2的κ值为4.0至4.2，Si3N4的κ值为7.0至7.5)，其将增加整体介电层的κ值。
近来，具有较低介电常数的材料被发展成阻挡层。以基于硅碳的阻挡层(例如，氢化碳氧化硅阻挡层)被发现具有比氮化硅有较低的介电常数。这样的阻挡层，例如，是由位于加州Santa Clara的Applied Material公司所研发的BLOKTM(Barrier Lowκ)材料。例如可利用一种使用三甲基硅烷(TMS)的等离子体增强化学气相沉积以沉积这些低κ阻挡层。
当氢化碳氧化硅及其它基于硅碳的低κ阻挡层改进介电常数时，他们时常对其他用来形成IMD层巨量介电部分的低κ硅碳材料具有较差的粘附性。例如二氧化硅(SiO2)的氧化膜对基于硅碳的低κ阻挡层有较高粘附性，但是却具有较高κ值，这升高了IMD层的整体介电常数。因此，对于形成一种在阻挡层及IMD巨量介电部分间具有好的粘附性且具有低κ的IMD层存在着需求。

发明内容
本发明的实施例包含一种在下垫层上形成梯度介电层的方法。此方法包含经由具有阻隔板及面板的喷头导入含硅碳气体、含氧气体与载气的混合气体以形成梯度介电层的富含氧化物部分，其中含硅碳气体具有初始流速。此方法亦包含导入在第一中间流速的含硅碳气体大约0.5秒或更长时间的步骤，其第一中间流速较初始流速高。此方法亦包含导入具有比第一中间流速要高的最快流速的含硅碳气体以形成梯度介电层的富含碳部分的步骤。
本发明的其它实施例包含在下垫层上形成梯度介电层的方法，其中此方法包含经由具有阻隔板及面板的喷头导入含硅碳气体、含氧气体与载气的混合气体以形成梯度介电层的富含氧化物部分，其中含硅碳气体具有初始流速。此方法亦包含增加含硅碳气体至最快流速以形成梯度介电层的富含碳部分，其中载气具有载气流速，其流速维持恒定直到含硅碳气体达到最快流速。
本发明其他实施例包含一个于下垫层上形成梯度介电层的系统。此系统包含具有阻隔板及面板的喷头，其中此喷头连接至气体供给入口，包括含硅碳气体、含氧气体及载气的制程气体透过此入口被导入喷头内。系统还包含液体流量计以控制含硅碳气体进入喷头的流速，其液体流量计被设计成在形成梯度介电层的富含氧部分时，含硅碳气体会以初始流速流入；接着增加含硅碳气体的流速由初始流速达到中间流速；并使此气体维持中间流速大约0.5秒或更长时间；然后进一步增加含硅碳气体的流速由中间流速达到最快流速以形成梯度介电层的富含碳部分。
以下的详细说明内容将会提及本发明的某些其它技术特征。本领域的普通技术人员在研读本说明书的内容后，应当能了解这类技术特征，或可通过实施本发明而得以领会。通过后附权利要求书所具体指出的装置、各式配置组合及方法等，即能实现并获得本发明的技术特征及优点。


图1A及图1B示出了根据本发明方法实施例以形成于金属填充沟槽上的阻挡层及梯度介电层；图2示出了具有根据本发明方法实施例形成的梯度介电层的集成电路组件的简化剖面图；图3示出了根据本发明方法实施例以形成梯度介电层的步骤流程图；图4示出了根据本发明方法实施例以形成梯度介电层的步骤流程图；图5描述传统的介电层沉积和根据本发明实施例的介电层沉积中含硅碳气体流速与时间的关系图；图6示出了在本发明实施例中使用的喷头的剖面图；图7示出了用于本发明方法及系统实施例中的等离子体CVD沉积反应室的简化剖面图。
具体实施例方式
本发明实施例包含形成低κ、功能性梯度介电层的方法，此介电层包含对下垫层(例如，氢化碳氧化硅阻挡层)具有较好粘附性的富含氧化物部分以及具有低κ值的富含碳部分(例如，巨量介电层)。此方法包含以一种氧气流速比含硅气体流速要高的初始流速导入含硅碳气体及含氧气体的混合气体以沉积一层薄的(例如，大约10至大约80厚度)梯度介电层的富含氧化物部分。接下来，含硅碳气体流速可增加(此时含氧气体可减少)以提高梯度介电层中巨量介电部分的硅碳浓度。因为富含氧化物部分相对小量，其对介电层整体κ值影响小。
本发明中使用的含硅碳气体为有机硅化合物，例如八甲基环四硅氧烷(OMCTS)[((CH3)2SiO)4]。如OMCTS的化合物在室温下为粘性液体，当加热时(例如大约350℃)，此物产生的蒸气可由载气运送至用以形成功能性梯度介电层的沉积反应室中。
这些有机硅化合物在室温下的粘性液相特性使得通过喷头以运送其均匀分布的蒸气至沉积反应室中形成一大挑战。蒸气惯性效应会使得这些蒸气集中在喷头中心，而在边缘较不集中。因而，阻隔板(也为已知的挡板)可嵌入喷头气体供给入口及面板间以更平均地分配硅碳蒸气使其通过面板进入沉积反应室。
然而，阻隔板也可在气体混合的压力下导入一微滴通过此板，其在通过阻挡板及面板的通路附近造成硅碳凝结物。此通路处的凝结物与反应室中的有机硅气胶微粒能导致数量增加的膜内粒子(例如，大约10,000或更多的粒子)落至衬底上。当粒子非均匀分布在衬底上且反而倾向集中在喷头面板中心下的区域时，将使问题更恶化。
本发明实施例通过一些技术以减少硅碳蒸气的凝结物及膜内粒子，其包含调整含硅碳气体的流速变化以及维持高载气流速直到含硅碳气体的流速增加。这些或其它技术，不论是单独或结合使用，都可将膜内粒子从数以万计减至10或更少。在阐述这些技术的实施例前，先说明一些包含梯度介电层的简化IC的结构。
示例性集成电路结构图1A示出了根据本发明方法实施例形成阻挡层及功能性梯度介电层于膜层上的实例；此膜层包含具有导电材料(例如，铜)填充于其中的沟槽106的介电层104。介电层104及沟槽106可形成于下垫支持层102上。于其它种类的膜层中，支持层102可以是硅衬底，金属膜层(例如，铜金属或铝金属层)，形成于源极、漏极或栅极上的硅化物层，或是介电层(例如，IMD层)。
参照图1B，阻挡层108及功能性介电层110形成在图1A所示的下垫层上。阻挡层108可以由基于硅碳的材料(例如，氢化碳氧化硅)所形成，其具有比传统的基于氧化物及氮化物的阻挡层(例如，氮化硅)具有较低的κ值。由基于硅碳材料的阻挡层108的κ值取决于碳及硅原子在膜层中的比例。
具有碳-硅比(C∶Si比)在大约55∶45到大约65∶35的阻挡层108可提供低κ特性的膜层。若膜层中的C∶Si比例太小，介电常数可能会太大(例如，在大约50∶50的C∶Si比例下，κ＝7.0)此外，当膜层中的C∶Si比例减少时，膜层的漏电倾向于增加。碳硅在膜层中的原子比例依次取决于用以形成膜层的气体混合中的C∶Si原子比例。
一般而言，气体混合中的C∶Si比例大于1∶1(例如，大约3∶1至大约8∶1)。气体混合中的C∶Si比例给定后，衬底温度越高则沉积层中的C∶Si比例越低。在高衬底温度下沉积阻挡层108时，气体混合的C∶Si比例需要相当高。根据本发明方法的具有功能性梯度介电层形成其上的示例性阻挡层详述阐述于2002年7月12日所申请的美国专利号6713390内，发明名称为”BARRIERLAYER DEPOSITION USING HDP-CVD”，在此以参考方式并入该案的完整内容。
根据下述本发明实施例，梯度介电(FGD)层110形成于下层阻挡层108上。FGD层110可包含接触下层阻挡层108的富含氧化物部分，以及距阻挡层108较远的富含碳部分(即，巨量介电部分)。FGD层富含氧化物部分可包含硅(Si)、氧(O)及碳(C)，其硅比氧的比例比平均值低而反应出氧在此层中具有高于平均值的浓度。FGD层110的富含氧化物部分的厚度介于大约10至100间(例如，大约70至80厚)。
此FGD层110的富含碳、巨量介电部分中具有C∶Si的比例大致相似于在阻挡层108中的C∶Si比例(例如，大约55∶45至大约65∶35)。巨量介电部分的厚度大约5000至大约10000左右，且提供FGD层大约3.5或更少(例如，介于大约3.3至大约3.0间)的整体κ值。
图2示出了具有根据本发明而形成的梯度金属层间介电(FGIMD)层240、242、244的集成电路200的简化剖面图。集成电路200包含N型金属氧化物半导体晶体管(NMOS)203及P型金属氧化物半导体晶体管(PMOS)206，此二者通过硅局部氧化(LOCOS)、或其它技术形成的场氧化区域220而被分开且彼此绝缘。或者，当晶体管203及206同时为N型金属氧化物半导体晶体管或同时为P型金属氧化物半导体晶体管时，晶体管203及206可通过浅沟槽绝缘(STI)技术(未示出)而加以分开且彼此绝缘。每一个晶体管203及206包含源极区212、漏极区215与栅极区218。
金属沉积前的介电(PMD)层221将晶体管203及206与金属层240分隔，且其具有由接触窗224而形成在金属层240与晶体管间的连结。金属层240为集成电路200中四层金属层240、242、244及246的其中之一。每一金属层240、242、244及246通过各自的阻挡层及FGIMD层227、228或229而与邻接的金属层分隔。邻接金属层通过由介层窗226连结在一起。沉积在金属层246上为平坦化的钝化层230。
可以理解的是简化的集成电路200为说明目的之用。任何熟悉本领域的普通技术人员可实施本发明的方法于制作其它集成电路，例如微处理器、特定用途集成电路(ASIC)、内存组件等。甚至，本发明可应用在其它组件中的P型金属氧化物半导体晶体管、N型金属氧化物半导体晶体管、互补型金属氧化物半导体晶体管、双载子或双载子互补型金属氧化物半导体晶体管。
形成梯度介电的示例件方法参照图3，示出了根据本发明实施例以形成梯度介电层的方法步骤流程图。此方法一开始导入具有初始流速的气体混合302通过气体喷头以沉积梯度介电层的富含氧化物部分304于下垫层(例如，低κ阻挡层)上。气体混合可包括含硅碳气体(如，OMCTS)、含氧气体(如，氧气)及载气(如，氦气)。
含硅气体可以是在室温下为粘性液体而其气体蒸气的流速以每分钟毫克(mgm)计算。在沉积梯度介电的富含氧化物部分期间，若含硅碳气体为OMCTS，而氦载气流速在大约4800sccm时，OMCTS的初始流速可例如为500mgm，且氧气以大约500sccm流入。
当梯度介电层的富含氧化物部分形成时，相对量的气体混合组成被改变以形成具有较高碳硅比例(即，梯度介电层的富含碳部分)的介电层部分。这些改变可包含增加含硅碳气体的流速到第一中间流速(例如，增加OMCTS流速从大约500mgm至大约1000mgm)以及维持此流速大约0.5秒或更长(例如，从大约0.5秒至大约2.5秒)。
将增加粘性硅碳前驱物如OMCTS的流速步骤分成一或多个中间步骤，可减少前驱物在喷头通路处凝结，以及/或减少在下垫层上形成气胶微滴。在图3示出的实施例中，含硅碳气体的流速在增加至最后、最快流速之前，被增加至第二中间流速308(例如，从大约1000mgm至大约1750mgm)约0.5秒或更长时间。其它实施例在含硅碳气体流速达到最快流速前，将其流速停留在另一个中间流速一段时间(未示出)。
当含硅碳气体流速持续调整增加时，含氧气体及/或载气的流速可持续减少。例如，当OMCTS流速从500mgm增加至1000mgm时，氧气流速可从大约500sccm降至大约160sccm而氦气流速可能从4800sccm降至1000sccm。除了含硅碳气体外的一或多种气体的流速可从初始流速持续减少至最后流速而不需要停留在中间步骤。例如，随着富含氧化物层的沉积，这些气体(含氧气体及/或载气)流速可以一种稳定且持续的速度减少(不需要一种中间速率的时期)直到达到最后流速以进行剩下的沉积步骤。
在含硅碳气体通过中间流速306及308后，其增加至最后、最快流速310。例如，OMCTS流速可从第二中间流速(如，大约1750mgm)增加至最快流速(如，大约2500mgm)，其中在沉积梯度介电层312的富含碳部分时，此最快流速可维持45秒或更长时间。
图4示出了根据本发明方法的其它实施例以形成梯度介电层的步骤流程图。在实施例中，含硅碳气体流速由初始速率持续增加至最后、最快流速而不需要停留在中间步骤。然而，通过维持载气流速在最高的初始流速直到含硅碳气体被关闭或达到其最快流速，如此可避免含硅碳气体的凝结以及/或气胶化(aerosolization)。
类似上述的实施例，方法一开始可利用通过气体喷头导入具初始流速的气体混合402以沉积梯度介电层的富含氧化物部分404于下垫层(如，低κ阻挡层)上。气体混合可包括含硅碳气体(如，OMCTS)、含氧气体(如，氧气)及载气(如，氦气)。
在富含氧化物部分的介电层形成后，含硅碳气体在步骤406中由初始流速(如，大约500mgm)增加至最快流速(如，大约2500mgm)而不需要停留在中间流速。含硅碳气体的流速例如以每秒大约1350mgm的速度增加，如此可在大约1.5秒内将流速由初始流速持续增加至最后流速。
当含硅碳气体流速接近(如，在最快流速的500mgm以内)或达到最快流速时，载气流速可减至最后流速408以沉积梯度介电层的富含碳部分410。例如，当OMCTS流速从500mgm增加至大约2500mgm时，一种包含氦气的载气可维持He流速在大约4800sccm左右。当OMCTS流速接近(如，大约2000mgm)或达到(如，大约2500mgm)其最快流速时，He流速由初始载气流速降至最后流速(如，大约1000sccm)。
在一些实施例中，当含硅碳气体增加至最快流速时，含氧气体可减少。其它实施例中。含氧气体可与载气一起维持在初始流速直到含硅碳气体接近或达到最快流速。例如，当OMCTS流速由500mgm增加至2500mgm时，氧气流速可由大约500sccm减少至大约160sccm。
图5示出了含硅碳气体流速与根据传统方法(虚线)和根据本发明实施例的方法(实线)的介电层沉积曲线图。传统方法将在尽可能短的时间(如，大约0.2秒)中将含硅碳气体流速由500mgm的初始流速增加至2500mgm的最快流速。当含硅碳气体增加，载气(未示出)锐减且有很高的机会形成大量(如，大约1000或更多)的膜内粒子在下垫层(如，阻挡层)上。
对照之下，根据本发明(实线)增加含硅碳气体流速的线图则显示气体通过两个中间流速时期，每一个时期大约持续2秒。如上指出，中间步骤减少前驱物凝结在喷头通路处的机会，以及/或减少沉积在下垫层上的气胶微滴的形成机会。
示例性喷头及沉积系统图6示出了可使用在本发明实施例中的喷头的剖面图。具有多个穿透孔604的阻隔板602设置于喷头600的面板606与气体供给入口608的连接部之间。具有阻隔板602，由气体供给入口608配送的气体就可暂时存于阻隔板602上游侧的挡板空间610中。
如此，减少了由气体供给入口608配送出的气体的动态压力的不规则。因此，流入穿透孔604的气体流量就几乎相同。此气体被供给至位于阻隔板602下游侧的喷洒前反应室612中。
在喷洒前反应室612中压力的不规则因此减少。结果，由面板606喷洒至面板穿透孔614的气体流量变成固定。气体均匀地被供给至下垫层(未示出)的整个表面。
为了造成流入穿透孔604的气体流量相同，减少穿透孔604的孔直径以便增加穿透孔604的流体压力损失的方法是有效的。当减少穿透孔604的孔直径时，在挡板空间610内的压力增加且因此减少因气体动态压力产生的压力不规则性。此外，因为阻隔板602的上部分与下部分的压力(即，在挡板空间610中的压力与在喷洒前反应室612中的压力)差异变大，因此阻隔板602中每一个位置的压力变成几乎相同。结果，流入穿透孔604的气体流量变成几乎相同。
如上所指出，急速增加如OMCTS此粘性前驱物的流速可导致气体蒸气在穿透孔604以及/或面板穿透孔614处的凝结，其会在下层衬底中产生膜内粒子。此外，当蒸气存在时会开始凝结，此时喷头600就像是晶核形成处，在此会产生掉落在衬底上的气胶微粒，成为膜内粒子的其它来源。
图7示出了用于本发明方法及系统实施例中的平行板等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统10的实施例。系统10包含一个真空反应室15，一或多层膜层会在此沉积在衬底上(未示出)。系统10包含气体分配喷头11以散布工艺气体通过喷头11的面板中的通孔直达位于基座12中的衬底(如，200毫米晶圆或300毫米晶圆等)上。基座12为热感应且安装于支持件13上，从而使基座12(及衬底)可受控制地在下层装卸位置及邻近喷头11的上层处理位置14之间移动。具有一个包含传感器的中央板(未示出)以提供衬底位置的信息。
当基座12及衬底于处理位置14中，其由具有多个空间孔23的挡板17包围，空间孔用以排出气体至一个环状真空歧管24中。沉积气体及载气通过供给线18输入至一个混合系统19中，在此上述气体结合然后被送至喷头11。工艺气体的供给线18可包含(1)可自动或手动关闭工艺气体流入反应室的安全关闭阀(未示出)；以及(2)可测量气体或液体流过供给线的流量的质量流量控制器20。在传统的配置中，当有毒气体用于工艺时，多种安全关闭阀设置于每一种气体供给线处。
沉积气体及载气供给至气体混合系统19的速率受液体或气体质量流量控制器20以及/或阀门控制。工艺中，供给至喷头11的气体朝向衬底排放且以放射状方向均匀地分布通过晶圆的表面，如同箭头21所示的层流。排放系统经由端口23将气体排入环状真空歧管24中且通过真空泵(未示出)将气体排出排气管31外。气体经排气管31释出的速率受节流阀32所控制。
当在系统10中进行等离子体增强工艺时，通过由RF能源供给25将RF能供给至喷头11，使受控制的等离子体在邻近衬底处形成。当基座12接地时，喷头11亦可当作RF电极。RF能源供给可供给单一或混合频率的RF能(或符合其它需求的变化)至喷头11处以加强导入反应室15中的反应性物种的分解。混合频率RF能由一个高频率RF产生器40(RF1)和相应匹配电路42以及一个低频率RF产生器44(RF2)和相应匹配电路46所产生。高频率滤波器48避免由高频率产生器40产生的高压损害低频率产生器。
热源由外部灯管模块26所供应。外部灯管模块26提供准直式环状光源27通过石英窗28至基座12的环状外围部分。如此热分布弥补基座12的自然热流失，并提供快速热源以及均匀加热衬底及基座以有效沉积。
反应室内层、喷头面板、支持件13以及其它系统硬件可由例如铝或电镀铝所制成。这样的装置实施例详述于美国专利号5,000,113中，其发明名称为”Thermal CVD/PECVD Reactor and Use for Thermal Chemical Vapor Depositionof Silicon Dioxide and In situ Multi-step Planarized Process”，由Wang等人申请并转让给同样为本发明受让人的Applied Material公司，在此以参考方式并入该案的完整内容。
本发明并提供一种在处理位置14及下层衬底装卸位置间升降基座12的机构(未示出)。机构及光学传感器用于移动及决定例如节流阀32及基座12这类可移动式机械组件的位置。加热器、机构及连接至供给线18的流量控制器20、气体输送系统、节流阀32、RF能源供给25以及灯管电磁驱动器皆受到位于控制线路36上的系统控制器34的控制，部分上述组件于图7中示出。
系统控制器34控制装置的动作。系统控制器执行系统控制软件，软件储存于计算机可读媒介例如内存38中的计算机程序。更可行的是，内存38可以是硬盘装置，但亦可以是其它种类的内存。计算机程序包含指令组合，例如可支配时间、气体的混合、反应室压力、RF能阶、基座位置以及其它工艺参数。其它计算机程序(例如，储存于其它如软盘或其它程序储存媒介的内存组件中的程序)亦可用于操作处理器34。
系统控制器可包含硬盘装置(内存38)、软盘装置以及底板架。底板架包含单板计算机(SBC)处理器37、逻辑与数字输入/输出板、接口板以及步进电机控制器板。系统10的各种部分遵照用以定义板、卡笼及连接器尺寸及种类的VersaModular European(VME)标准。VME标准亦定义具有16位数据总线及24位地址总线的总线结构。
实验的实施例实验的实施例显示根据本发明方法以形成梯度介电层可减少膜内粒子沉积在下层阻挡层上。使用传统的沉积技术以形成介电层的对照实施例的工艺条件列于表1-A中表1-A传统的介电层沉积的工艺条件

使用上述传统的工艺参数，在等离子体CVD反应室中形成巨量介电层于300毫米的晶圆上。以往用于分散工艺气体的喷头包含用以分隔气体供给入口与面板的496孔洞阻隔板。以往面板为标准REV 3面板。沉积结果如表1-B所述。
表1-B传统的介电层沉积的沉积条件

如表1-B所示，对上述两个对照晶圆而言，大小超过0.16微米的膜内粒子超过10,000个。多数粒子集中或接近晶圆的中心(如，在晶圆中心附近100毫米以内)且在晶圆周围处几乎没有量测到粒子。
接下来的实验根据本发明实施例，利用单一步骤中间OMCTS流速以形成梯度介电层。表2-A列出此沉积制程时的工艺条件表2-A梯度介电层的工艺条件

类似上述对照例，在等离子体CVD反应室中使用表2-A的工艺参数形成巨量介电层于300毫米的晶圆上。亦使用同样的喷头。沉积结果如表2-B所述。
表2-B梯度介电层沉积的沉积条件

如表2-B所示，具有根据本发明方法形成梯度介电层的晶圆仅有难以量测到数量的大小超过0.16微米的膜内粒子(即，少于10个粒子)。同样使用OMCTS成分，利用在其初始流速与最后流速间加入三个中间流速步骤的方法时，量测到同样少量的膜内粒子(9及16个粒子)。
虽然本发明已以较佳实施例进行如上描述，然其并非用以限定本发明，任何熟知本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的改进与变形，此外，为了避免不必要地模糊混淆本发明的精神，未在阐述一些公知的工艺及组件。因此，以上描述不应用以限定本发明范围。
此外，”包含”、”包括”及”具有”等用在说明书及后附的权利要求书中的文字用以具体描述本发明主张的特征、整体、组件或步骤，但不排除一或多个其它组件、整体、组件或步骤的加入或存在。
权利要求
1.一种在一下垫层上形成一梯度介电层的方法，该方法包含经由一具有一阻隔板及一面板的喷头导入一含硅碳气体、一含氧气体与一载气的一混合气体，以形成该梯度介电层的一富含氧化物部分，其中该含硅碳气体具有一初始流速；以一第一中间流速导入含硅碳气体大约0.5秒或更长时间，其中该第一中间流速较该初始流速高；以及以一较该第一中间流速为高的最快流速导入该含硅碳气体，以形成该梯度介电层的一富含碳部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该含硅碳气体在室温下为一液体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该含硅碳气体为八甲基环四硅氧烷(OMCTS)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该含氧气体为氧气(O2)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该载气为氦气(He)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该下垫层为一含碳的扩散阻挡层。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该含碳的扩散阻挡层包含氢化碳氧化硅(SiOCH)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该梯度介电层的富含氧部分具有大约70至80的厚度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该含硅碳气体以大约每秒600毫克或更少的速度由该初始流速增加至该第一中间流速。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包含导入具一第二中间流速的含硅碳气体大约0.5秒或更长时间，其中该第二中间流速较该第一中间流速高。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当该含硅碳气体由该初始流速到该第一中间流速时，该含氧气体的流速会减少。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当该含硅碳气体由该初始流速到该第一中间流速时，该载气的流速会减少。
13.一种在一下垫层上形成一梯度介电层的方法，所述方法包含经由一具有一阻隔板及一面板的喷头导入一含硅碳气体、一含氧气体与一载气的一混合气体，以形成该梯度介电层的一富含氧化物部分，其中该含硅碳气体具有一初始流速；以及增加该含硅碳气体至该最快流速，以形成该梯度介电层的一富含碳部分，其中该载气具有一载气流速，该流速维持固定直到该含硅碳气体达到最快流速。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该含硅碳气体为八甲基环四硅氧烷(OMCTS)。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该载气为氦气(He)。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该含氧气体为氧气(O2)。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在该含硅碳气体达到该最快流速之后，该载气流速减少大约50％或更多。
18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该含硅碳气体的该初始流速大约500mgm且该最快流速大约3000mgm。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在该含硅碳气体达到该最快流速之后，该载气流速从大约5000sccm减少至大约1000sccm。
20.一种在一下垫层上形成一梯度介电层的系统，所述系统包含一喷头，包含一阻隔板及一面板，其中该喷头连接至一气体供给入口，而一包含一含硅碳气体、一含氧气体及一载气的工艺气体可通过该气体供给入口而导入该喷头；以及一液体流量计，以控制该含硅碳气体进入该喷头的一流速，其中该液体流量计被设计成在形成该梯度介电层的该富含氧部分时，该含硅碳气体会以一初始流速流入，接着将含硅碳气体的流速由该初始流速增加到一中间流速，并维持该中间流速大约0.5秒或更长时间，然后进一步将该含硅碳气体的该流速由该中间流速增加至一最快流速以形成该梯度介电层的一富含碳部分。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，该含硅碳气体包含八甲基环四硅氧烷(OMCTS)。
22.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，该含氧气体包含氧气(O2)以及该载气包含氦气(He)。
23.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，该系统包含一等离子体产生系统，其经配置以从离开喷头的工艺气体中形成一等离子体。
全文摘要
本发明提供了一种在下垫层上形成梯度介电层的方法，该方法包含通过一包含一阻隔板及一面板的喷头导入一含硅碳气体、含氧气体及载气的气体混合，以形成此梯度介电层的富含氧化物部分，其中含硅碳气体具有初始流速；以一高于初始流速的第一中间流速导入含硅碳气体大约0.5秒或更长时间；以及以一高于第一中间流速的最快流速导入含硅碳气体，以形成梯度介电层中富含碳部分。
文档编号H01L21/768GK101065835SQ200580034510
公开日2007年10月31日 申请日期2005年8月29日 优先权日2004年9月1日
发明者迪内士·帕德希, 朴贤秀, 甘恩士·巴拉萨布拉曼尼恩, 胡安·卡洛斯·罗奇-阿尔维斯, 夏立群, 德里克·R·威蒂, 希姆·M’萨德 申请人:应用材料股份有限公司