改善多孔低k薄膜的機械強度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造工藝中的薄膜成形工藝，更具體的，本發(fā)明涉及一種改善多孔低k薄膜的機械強度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導體工藝的范疇中，低k(low-k)材料通常是指介電常數(shù)比氧化硅的介電常數(shù)(3.9-4.1)更低的材料。典型的低k介電薄膜可具有小于3.5的介電常數(shù)。
[0003]一種類型的低k材料是多孔材料(例如多孔氧化硅)。由于材料中的孔洞具有低至I的介電常數(shù)，因此多孔材料整體的介電常數(shù)低于其基材的介電常數(shù)?？锥丛蕉?，則介電常數(shù)被拉低越多。
[0004]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種形成多孔低k薄膜的工藝。首先，通過適當?shù)某练e方式得到電介質(zhì)薄膜101。適當?shù)某练e工藝可包括化學氣相沉積(CVD)工藝、物理氣相沉積(PVD)工藝、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝、原子層沉積(ALD)工藝等。接下來，對沉積的電介質(zhì)薄膜101進行UV固化，得到具多孔結(jié)構(gòu)的低k薄膜102。UV是紫外光的縮寫，通常定義為100-400nm混合波長的光。
[0005]從半導體制造工藝的角度來看，通過上述工藝所得的多孔低k薄膜所面臨的一項挑戰(zhàn)是:隨著多孔性的增高，薄膜的機械強度會變差。機械強度的劣化會影響后續(xù)工藝所形成的結(jié)構(gòu)(BE0L結(jié)構(gòu))，例如，多孔低k薄膜機械強度的劣化會影響CPI和接線粘合的效果。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)(US6703324B2)嘗試給出增強多孔低k薄膜的機械強度的方案。根據(jù)該文獻記載的技術(shù)，在多孔介質(zhì)的孔洞內(nèi)加入第二種成分來增強其機械強度。由于要在獨立的工藝步驟中引入新的成分，這種技術(shù)對多孔低k薄膜成形工藝進行了很復雜的改動。同時，由于多孔材料的孔洞被其他材料填充，因此犧牲了薄膜的總體介電常數(shù)。
[0007]業(yè)界需要一種更為簡便且高效的增強多孔低k薄膜的機械強度的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]如前文結(jié)合圖1所述，現(xiàn)有技術(shù)通過UV固化工藝處理沉積的電介質(zhì)薄膜以得到多孔結(jié)構(gòu)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，UV固化的作用至少包括:消除沉積的電介質(zhì)薄膜中的有機物質(zhì)，使電介質(zhì)薄膜具有多孔特性；通過加強S1-O鍵的交聯(lián)來增強機械強度。進一步研究發(fā)現(xiàn)，250-400nm范圍的UV光給予3-5ev的能量，有利于消除有機物質(zhì)(形成孔洞)，而100_200nm范圍的UV光給予7-9ev的能量，有利于加強S1-O鍵的交聯(lián)(加強機械強度)。
[0009]基于上述發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人提出一種處理方法，將UV固化分階段進行，首先用高波長范圍(例如250-400nm)的UV光來消除電介質(zhì)薄膜中的有機物質(zhì)，然后用低波長范圍(例如100-200nm)的UV光來增強機械強度。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出一種制作多孔低k薄膜的方法，包括:在半導體基片上沉積電介質(zhì)薄膜；對經(jīng)沉積的電介質(zhì)薄膜進行分階段UV固化，其中，所述分階段UV固化至少包括:a)施加第一波長范圍的UV固化以去除所述電介質(zhì)薄膜中的有機成分；b)施加第二波長范圍的UV固化以強化所述電介質(zhì)薄膜的機械強度。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，前述方法中，所述第一波長范圍是250-400nm。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，前述方法中，所述第一波長范圍是300_400nm。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，前述方法中，所述第二波長范圍是100_200nm。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，前述方法中，所述第二波長范圍的UV固化增強所述電介質(zhì)薄膜中的S1-O鍵交聯(lián)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，前述方法中，所述UV固化還包括:
[0016]步驟C)，施加第三波長范圍的UV固化作為步驟a)和步驟b)之間的過渡處理，所述第三波長范圍在第一波長范圍和第二波長范圍之間。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，前述方法中，所述第三波長范圍是200_300nm。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，前述方法中，使用濾光器從混合波長UV光獲得分階段UV固化的各階段所需UV光。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，前述方法中，
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出一種制作多孔低k薄膜的方法，包括:在半導體基片上沉積電介質(zhì)薄膜；對經(jīng)沉積的電介質(zhì)薄膜進行分階段UV固化，其中，所述分階段UV固化至少包括:施加300-400nm波長的UV固化；施加200_300nm波長的UV固化；以及施加100-200nm波長的UV固化。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出一種制作多孔低k薄膜的方法，包括:在半導體基片上沉積電介質(zhì)薄膜；對經(jīng)沉積的電介質(zhì)薄膜進行分階段固化處理，其中，所述固化處理包括:施加第一能量范圍的固化處理以去除所述電介質(zhì)薄膜中的有機成分；施加第二能量范圍的固化處理以強化所述電介質(zhì)薄膜中的機械強度。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，前述方法中，所述第一能量范圍是3_5ev，所述第二能量范圍是7_9ev。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出一種半導體結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括根據(jù)任一項前述方法制作的多孔低k薄膜。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出一種半導體器件，其特征在于，包括根據(jù)任一項前述方法制作的多孔低k薄膜。
[0025]本發(fā)明的技術(shù)效果至少包括:通過分階段的固化處理改善了多孔低k材料的機械強度；此外，UV固化各個階段的工藝條件(照射劑量、時間等)可根據(jù)質(zhì)量需求來獨立控制，實現(xiàn)更精細的工藝管理。
【附圖說明】
[0026]為了進一步闡明本發(fā)明的各實施例的以上和其他優(yōu)點和特征，將參考附圖來呈現(xiàn)本發(fā)明的各實施例的更具體的描述。在附圖中，相同的附圖標記用于指代若干視圖中的相同或類似的元件或功能，并且附圖中元件并不一定彼此按比例繪制，個別元件可被放大或縮小以便在本描述的上下文中更容易理解這些元件?？梢岳斫?，這些附圖只描繪本發(fā)明的典型實施例，因此將不被認為是對其范圍的限制。
[0027]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種形成多孔低k薄膜的工藝。
[0028]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于形成多孔低k薄膜的一種工藝方法流程圖。
[0029]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于形成多孔低k薄膜的另一工藝方法流程圖。
[0030]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于形成多孔低k薄膜的另一工藝方法流程圖。
【具體實施方式】
[0031]下面的詳細描述參照附圖，附圖以例示方式示出可實踐所要求保護的主題的特定實施例。充分詳細地描述這些實施例，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員將該主題投入實踐。要理解，各實施例盡管是不同的，但不一定是相互排斥的。例如，這里結(jié)合一個實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可在其它實施例中實現(xiàn)而不脫離所要求保護的主題的精神和范圍。類似地，為了解釋的目的，闡述了特定數(shù)量、材料和配置，以便提供對本發(fā)明的實施例的全面理解