超低k介质层的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种超低K介质层的形成方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体集成电路技术的不断发展，半导体器件尺寸和互连结构尺寸不断减小，从而导致金属连线之间的间距在逐渐缩小，用于隔离金属连线之间的介质层也变得越来越薄，这样会导致金属连线之间可能会发生串扰。现在，通过降低金属连线层间的介质层的介电常数，可有效地降低这种串扰，且低K的介质层可有效地降低金属连线层间的电阻电容延迟(RC delay)，因此，低K介电材料、超低K介电材料已越来越广泛地应用于互连工艺的介质层，用于形成低K介质或超低K介质层，所述低K介电材料为介电常数小于4、大于等于2.2的材料，所述超低K介电材料为介电常数小于2.2的材料。
[0003]由于空气是目前能获得的最低K值的材料(K=1.0)，为了大幅的降低K值，在介质层中形成空气隙或孔洞以有效的降低介质层的K值。因此，为了能使得介电常数低于
2.2，现在广泛应用的超低K介电材料为多孔材料。但是由于多孔材料的多孔性，利用多孔材料形成的介质层的机械强度较低，在进行晶片处理时容易受到损伤；例如，在利用干法刻蚀工艺对超低K介质层进行刻蚀、利用等离子体灰化工艺去除光刻胶或对超低K介质层进行化学机械研磨时，所述等离子体会对暴露出的超低K介质层造成损伤；而且，在除去光刻胶或等离子体刻蚀的过程中，多孔材料容易吸附水汽，且所述水汽可能与多孔材料发生反应，使得原本具有低介电常数的超低K介质层受到损伤，超低K介质层的介电常数增大，影响了互连结构的电学性能。
【发明内容】
[0004]本发明解决的问题是怎样提高形成的超低K介质层的机械强度。
[0005]为解决上述问题，本发明提供一种超低K介质层的形成方法，包括:
[0006]提供基底；
[0007]提供第一前驱体，所述第一前驱体为乙氧基硅烷；
[0008]提供第二前驱体，所述第二前驱体为二硅氧烷；
[0009]将第一前驱体、第二前驱体、造孔剂和氧气供入反应腔室进行反应，在基底上形成超低K介质层；
[0010]对所述超低K介质层进行UV处理工艺，去除超低K介质层中的造孔剂，在超低K介质层中形成孔洞。
[0011]可选的，所述二硅氧烷为六甲基二硅氧烷、四甲基二硅氧烷或四甲基二乙烯基二硅氧烷。
[0012]可选的，所述乙氧基硅烷为四乙氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、二乙氧基二甲基硅烷或甲基三乙氧基硅烷。
[0013]可选的，所述造孔剂为a-松油烯或二环庚二烯。
[0014]可选的，其特征在于，所述超低K介质层包括位于基底上的初始层和位于初始层上的体层。
[0015]可选的，超低K介质层的形成过程为:在所述基底上形成初始层；在初始层上形成体层。
[0016]可选的，形成所述初始层时，所述第一前驱体的流量为0.2?0.5克/分钟，第二前驱体的流量为0.2?0.5克/分钟，造孔剂的流量为0，氧气的流量为500?lOOOsccm，反应腔室中的射频功率为400?800瓦，反应腔室压力为3?10托，反应腔室温度为200?350。。。
[0017]可选的，形成所述体层时，第一前驱体与第二前驱体的流量比为1:10?1:2。
[0018]可选的，形成所述体层时，所述第一前驱体的流量为0.5?3克/分钟，第二前驱体的流量为0.5?3克/分钟，造孔剂的流量为1.5?4克/分钟，氧气的流量为100?lOOOsccm，反应腔室中的射频功率为500?1500瓦，反应腔室压力为3?10托，反应腔室温度为200?350 °C。
[0019]可选的，形成超低K介质层时，所述第一前驱体、第二前驱体、造孔剂和氧气在射频功率的作用下解离成等离子体。
[0020]可选的，所述等离子体包括S1-O-Si等离子体。
[0021]可选的，所述等离子体还包括OC2H5等离子体、CH3等离子体、H等离子体、O等离子体、C-H等离子体、S1-H等离子体、S1-CH3等离子体、S1-C等离子体、Si等离子体、S1-O等离子体。
[0022]可选的，所述UV处理工艺时UV光强度为20?300mW/cm2，温度300?400°C，腔室压力2?10托，He流量10000?20000sccm，Ar流量10000?20000sccm，处理时间为100 ?500S。
[0023]可选的，所述超低K介质层中包括S1、C、O和H元素。
[0024]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0025]本发明超低K介质层的形成方法，所述第一前驱体采用乙氧基硅烷，第二前驱体采用二硅氧烷，由于二硅氧烷中一个氧与两个硅连接形成S1-O-Si键，在形成超低K介质层时，二硅氧烷被射频功率解离的等离子体中会包括S1-O-Si等离子体，因而二硅氧烷的存在使得反应的等离子中增加了 S1-O-Si等离子体，在进行反应时，S1-O-Si等离子体容易与其他的等离子体(比如O等离子体、或S1-O等离子体等)结合形成机械强度更高的网状交联的-S1-O-S1-O-结构，从而增加了形成的超低K介质层中网状交联的-S1-O-S1-O-结构的数量，提高了的形成的超低K介质层的机械强度。
[0026]进一步，形成所述体层时，所述第一前驱体的流量为0.5?3克/分钟，第二前驱体的流量为0.5?3克/分钟，造孔剂的流量为1.5?4克/分钟，氧气的流量为100?lOOOsccm，第一前驱体与第二前驱体的流量比为1:10?1: 2，反应腔室中的射频功率为400?800瓦，反应腔室压力为3?10托，反应腔室温度为200?350°C，有利于提高了形成的超低K介质层的机械强度和质量。
【附图说明】
[0027]图1为本发明实施例超低K介质层形成过程的流程示意图。
【具体实施方式】
[0028]如【背景技术】所言，现有形成的多孔超低K介电材料的机械强度较低。
[0029]研究发现，现有技术在形成超低K介电材料时，采用的前驱气体为DEMS(DiEthoxyMethySilane，甲基二乙氧基娃烧)，DEMS解离后形成的等离子体中包括S1-O等离子体、OC2H5等离子体、CH 3等离子体、Si等离子体、O等离子体等，各等离子之间相互结合形成超低K介质材料层，但是该方式形成的超低K介质材料层的机械强度仍有待提尚O
[0030]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0031]图1为本发明实施例超低K介质层形成过程的流程示意图。
[0032]请参考图1，进彳丁步骤S101，提供基底。
[0033]所述基底可以为半导体衬底，比如硅衬底、锗衬底或硅锗衬底等。所述半导体衬底上可以形成半导体器件，比如晶体管等，后续在半导体衬底上形成超低K介质层。
[0034]在其他实施例中，所述基底可以包括半导体衬底和位于半导体衬底上的介质层。所述半导体衬底上形成有半导体器件，比如晶体管等，所述介质层覆盖所述半导体衬底和半导体器件，所述介质层中形成有与半导体器件连接的金属互连结构，所述金属互连结构可以为金属插塞、或者包括金属插塞以及与金属插塞连接的金属连线。
[0035]接着，进行步骤S102，提供第一前驱体，所述第一前驱体为乙氧基硅烷；提供第二前驱体，所述第二前驱体为二硅氧烷。
[0036]所述第一前驱体和第二前驱体为后续形成超低K介质层时通入腔室的前驱气体。
[0037]本实施例中，所述前驱气体除了第一前驱体外还包括第二前驱体，所述第二前驱体为二硅氧烷，二硅氧烷中一个氧与两个硅连接形成S1-O-Si键，在后续形成超低K介质层时，二硅氧烷被射频功率解离的等离子体中会包括S1-O-Si等离子体，因而二硅氧烷的存在使得反应的等离子中增加了 S1-O-Si等离子体，在进行反应时，S1-O-Si等离子体容易与其他的等离子体(比如O等离子体、或S1-O等离子体等)结合形成机械强度更高的网状交联的-S1-O-S1-O-结构，从而增加了形成的超低K介质层中网状交联的-S1-O-S1-O-结构的数量，提高了的形成的超低K介质层的机械强度。
[0038]所述二硅氧烷可以为六甲基二硅氧烷((CH3)3S1-0-Si(CH3)3)、四甲基二硅氧烷((CH3)2HS1-O-SiH(CH3)2)或四甲基二乙烯基二硅氧烷((CH3)2C2H3S1-