JP2002256434A5

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Publication number: JP2002256434A5
Application number: JP2002008476A
Authority: JP
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2022-01-17

Claims

低誘電率の層間絶縁膜を形成する方法であって、基材上に膜を成長させるのに十分な化学気相成長条件下で有機ケイ素前駆物質を、随意に１種以上の追加の反応性物質と一緒に、反応させて、約３．５以下の誘電率を有する層間絶縁膜を形成することを含み、当該有機ケイ素前駆物質が、下記の構造式Ｉ〜ＩＩＩのうちの１つ以上で表される１種以上のシリルエーテル、又は構造式ＩＶで表されるシリルエーテルオリゴマーを含む、低誘電率層間絶縁膜の形成方法。

（式中、ｘは１〜３の整数、ｙは１又は２、ｚは２〜６の整数であり、
Ｒ^１は、Ｈ、フッ素、枝分かれした又は直鎖のＣ_１〜Ｃ_６アルキル基、置換又は不置換のＣ_３〜Ｃ_８シクロアルキル基、置換又は不置換のＣ_６〜Ｃ_１２芳香族基、部分的又は完全にフッ素化されたＣ_１〜Ｃ_６アルキル基、部分的又は完全にフッ素化されたＣ_３〜Ｃ_８シクロアルキル基、あるいは部分的又は完全にフッ素化されたＣ_６〜Ｃ_１２芳香族基のうちの１種以上であり、
Ｒ^２は、置換又は不置換のＣ_６〜Ｃ_１２芳香族基、部分的又は完全にフッ素化された直鎖又は枝分かれ鎖のＣ_１〜Ｃ_６アルキル基、部分的又は完全にフッ素化されたＣ_３〜Ｃ_８シクロアルキル基、あるいは部分的又は完全にフッ素化されたＣ_６〜Ｃ_１２芳香族基のうちの１種以上であり、
Ｒ^３は、Ｒ^２、Ｃ_１〜Ｃ_６の線状又は枝分かれしたアルキル基、あるいは置換又は不置換のＣ_３〜Ｃ_８シクロアルキル基のうちの１種以上であり、
Ｒ^４は、Ｃ_１〜Ｃ_６の直鎖又は枝分かれしたアルキル基、置換又は不置換のＣ_３〜Ｃ_８シクロアルキル基、置換又は不置換のＣ_６〜Ｃ_１２芳香族基、部分的又は完全にフッ素化されたＣ_１〜Ｃ_６の直鎖又は枝分かれしたアルキル基、部分的又は完全にフッ素化されたＣ_３〜Ｃ_８シクロアルキル基、あるいは部分的又は完全にフッ素化されたＣ_６〜Ｃ_１２芳香族基である）
低誘電率の層間絶縁膜を形成する方法であって、基材上に膜を成長させるのに十分な化学気相成長条件下で有機ケイ素前駆物質を、随意に１種以上の追加の反応性物質と一緒に、反応させて、３．５以下の誘電率を有する層間絶縁膜を形成することを含み、当該有機ケイ素前駆物質が、Ｃ_２〜Ｃ_１０エポキシド、Ｃ_２〜Ｃ_８カルボキシレート、Ｃ_２〜Ｃ_８アルキン、Ｃ_４〜Ｃ_８ジエン、Ｃ_３〜Ｃ_５のひずみのある環式基、及び当該有機ケイ素前駆物質に立体障害もしくはひずみをもたらすことができるＣ_４〜Ｃ_１０基からなる群より選ばれる１以上の反応性側基を有する１種以上の有機ケイ素化合物を含む、低誘電率層間絶縁膜の形成方法。
前記有機ケイ素化合物を、フェノキシトリメチルシラン、２−ｔｅｒｔ−ブチル−フェノキシトリメチルシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメトキシメチルシラン、１，２−ビス（トリメチルシロキシ）エタン、１，４−ビス（トリメチルシロキシ）ベンゼン、１，２−ビス（トリメチルシロキシ）シクロブテン、１，２−ジメトキシテトラメチルジシラン、ペンタフルオロフェノキシトリメチルシラン、１，１，１−トリフルオロエトキシトリメチルシラン、１，１，１−トリフルオロエトキシジメチルシラン、ジメチオキシメチルフルオロシラン、１，２−ビス（トリメチルシロキシ）テトラフルオロエタン、１，４−（トリフルオロシロキシ）テトラフルオロベンゼン、１，１−ジメチル−１−シラ−２，６−ジオキサヘキサフルオロシクロヘキサン、１，２−ジフルオロ−１，２−ジメトキシジメチルジシラン、及びそれらの混合物からなる群より選ぶ、請求項１記載の方法。
前記有機ケイ素前駆物質を、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、トリメチルシリルアセチレン、ビス（トリメチルシリル）アセチレン、トリメチルシロキシアセチレン、１−（トリメチルシロキシ）−１，３−ブタジエン、２−（トリメチルシリル）−１，３−ブタジエン、トリメチルシリルシクロペンタジエン、４−（ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）シラン、１，２−（ジメチルシリル）ベンゼン、トリメチルシリルアセテート、ジ−ｔｅｒｔ−ブトキシジアセトキシシラン、及びそれらの混合物からなる群より選ぶ、請求項２記載の方法。
前記層間絶縁膜が式Ｓｉ_ａＯ_ｂＣ_ｃＨ_ｄＦ_ｅで表され、原子％基準で、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００％となるように、ａ＝１０〜３５％、ｂ＝１〜６６％、ｃ＝１〜３５％、ｄ＝０〜６０％、そしてｅ＝０〜２５％である、請求項１又は２記載の方法。
前記化学気相成長条件がプラズマ化学気相成長の条件である、請求項１又は２記載の方法。
前記化学気相成長条件が熱化学気相成長の条件である、請求項１又は２記載の方法。
前記基材がシリコンウエハーである、請求項１又は２記載の方法。
前記層間絶縁膜が、Ｓｉ−Ｏ−Ｃ、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｃ、Ｓｉ−Ｆ、Ｓｉ−Ｈ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｈ、及びＣ−Ｆから選ばれる結合タイプのうちの１つ以上を有する、請求項１又は２記載の方法。
前記誘電率が３以下である、請求項１又は２記載の方法。
前記層間絶縁膜が多孔質である、請求項１又は２記載の方法。
前記化学気相成長条件が、Ｏ_２、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ_２、Ｎ_２Ｏ、及びそれらの混合物からなる群より選ばれる酸化剤の使用を含む、請求項１又は２記載の方法。
前記化学気相成長条件が酸化剤の使用を除外する、請求項１又は２記載の方法。
前記化学気相成長条件が、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素からなる群より選ばれる１種以上の不活性ガスの使用を含む、請求項１又は２記載の方法。
前記１種以上の反応性物質を、気体又は液体の有機物質、アンモニア、水素、二酸化炭素、一酸化炭素、フルオロカーボン、及びそれらの混合物からなる群より選ぶ、請求項１又は２記載の方法。
前記気体又は液体の有機物質が、メタン、エタン、エテン、エチン、プロパン、プロペン、ブテン、ベンゼン、ナフタレン、トルエン、スチレン、及びそれらの混合物からなる群より選ばれ、前記フルオロカーボンが、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_６Ｆ_６、及びそれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項１５記載の方法。
前記膜を前記基材上に、集積回路の絶縁層、層間絶縁膜層、金属間誘電体層、キャッピング層、化学的機械的平坦化又はエッチング停止層、バリヤ層、又は密着層として成長させる、請求項１又は２記載の方法。
前記化学気相成長条件がプラズマ化学気相成長の条件であり、且つ、前記１種以上のシリルエーテルが構造式ＩＩで表される、請求項１記載の方法。
請求項１又は２記載の方法により形成された膜。
請求項１８記載の方法により形成された膜。
前記膜が多孔質である、請求項１９記載の膜。
小角ニュートロン散乱又は陽電子消滅寿命分光分析法で測定して、相当球体直径で５ｎｍ以下の細孔寸法を有する、請求項２１記載の膜。
小角ニュートロン散乱又は陽電子消滅寿命分光分析法で測定して、相当球体直径で２．５ｎｍ以下の細孔寸法を有する、請求項２１記載の膜。
２ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有する、請求項１９記載の膜。
１．５ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有する、請求項１９記載の膜。
誘電率が２．５〜３．５であり、ヤング率が３ＧＰａより高く及び／又はナノインデンテーション硬度が０．５ＧＰａより高い、請求項１９記載の膜。
基材上に膜を成長させるのに十分な化学気相成長条件下で、ジエトキシメチルシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメトキシメチルシラン、ジメチルメトキシシラン、フェノキシジメチルシラン、ジフェノキシメチルシラン、ジメトキシフェニルシラン、ジエトキシシクロヘキシルシラン、ｔｅｒｔ−ブトキシジメチルシラン、及びジ（ｔｅｒｔ−ブトキシ）メチルシランからなる群より選ばれる１種以上のシリルエーテルを含む有機ケイ素前駆物質を反応させて、約３．５以下の誘電率を有する層間絶縁膜を形成することを含む、低誘電率層間絶縁膜形成方法。
前記化学気相成長条件がプラズマ化学気相成長の条件である、請求項２７記載の方法。
前記プラズマ化学気相成長の条件が、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウム、窒素、酸素、亜酸化窒素、過酸化水素及びオゾンからなる群から選ばれる１種以上のガスの使用を含む、請求項２８記載の方法。
前記有機ケイ素前駆物質がジエトキシメチルシランである、請求項２８記載の方法。
前記プラズマ化学気相成長の条件が二酸化炭素又はヘリウムの使用を含む、請求項３０記載の方法。
二酸化炭素又はヘリウムの存在下に、基材上に膜を成長させるのに十分なプラズマ気相成長条件下で、ジエトキシメチルシランを反応させて約２．５〜３．５の誘電率を有する層間絶縁膜を形成することを含む、低誘電率層間絶縁膜形成方法。
請求項２７，２８，３０及び３２のいずれか一つに記載の方法により形成された膜。