[发明专利]使用十字型烃类化合物形成无定形碳层和形成低K值介电层的方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及形成无定形碳层的方法和形成低k值介电层的方法，并 且更具体地，涉及使用十字型烃类化合物作为前体形成无定形碳层的方 法和形成低k值介电层的方法。

相关技术的讨论

通常，使用含有烃类化合物的气体混合物和诸如Ar和He的惰性气 体，通过等离子体或热活化作用沉积无定形碳层。沉积的无定形碳层被 应用于仿生材料、有机发光二极管(OLED)、半导体集成电路、硬掩模等 各种领域。

根据美国专利公开第US2006-0084280号(2006年4月20日)或美国 专利第7,079,740号(2006年7月18日)中公开的相关技术，无定形碳层 沉积被应用于硬掩模、ARC(抗反射涂层)、DARC(介电抗反射涂层)、 BARC(底部抗反射涂层)等，其中主要使用直链型烃类化合物或环状型 烃类化合物作为前体。

烷烃系列(C_nH_2n+2)、烯烃系列(C_nH_2n)或炔烃系列(C_nH_2n-2)是直链型烃 类化合物的代表。并且苯系列或环己烷系列是环状型烃类化合物的代 表。图1显示丁烷(C₄H₁₀)和丙烯(C₃H₆)作为直链型烃类化合物的代表性 实例。图2显示苯(C₆H₆)和三甲基苯(C₉H₁₂)作为环状型烃类化合物的代 表性实例。

通过PECVD等沉积的无定形碳层具有直链型、支链型或环状型结 构的复杂构成和包括单键、双键或三键在内的键结构。复杂构成的比率 根据前体结构及其性质而变化。特别地，在使用直链型烃类化合物作为 前体的情况下，沉积的无定形碳层的结构主要成为直链型或支链型。在 使用环状型烃类化合物作为前体的情况下，沉积的无定形碳层主要具有 连接在直链型和支链型之间的环状型构型。

向反应室供给用于沉积的液相或气相前体。如果向反应室供给气相 前体，则电离能很高。因此，沉积层氢含量高。该方法中产生颗粒。可 提高层的硬度。但沉积速率非常低。当向反应室供给液相前体时，沉积 速率高。但其缺点是沉积层的硬度降低。

发明概述

因此，本发明涉及使用十字型烃类化合物作为前体形成无定形碳层 的方法以及使用十字型烃类化合物作为前体形成低k值介电层的方法， 所述方法充分地消除了由于相关技术的限制和缺点而产生的一个或多 个问题。

本发明的目的是提供沉积无定形碳层的方法，通过该方法能够沉积 用于硬掩模或低k值电介质的无定形碳层，该方法使用十字型烃类化合 物或与先前作为前体的化合物结构类似的烃类化合物，以沉积无定形碳 层。

本发明的另一目的是提供使用气体分离型花洒沉积无定形碳层的 方法，该方法使用十字型烃类化合物或与先前作为前体的化合物结构类 似的烃类化合物以沉积无定形碳层。

本发明的另一目的是提供形成低k值介电层的方法，该方法使用十 字型烃类化合物作为前体以形成低k值介电层以及通常使用的含有Si-O 的材料。

本发明另外的优点、目的和特征一部分将在下文的说明书中阐明， 一部分经本领域技术人员考查下文的说明后对其是显而易见的或是其 可从本发明的实践中学到的。通过说明书、权利要求书以及附图中具体 指出的结构可实现并获得本发明的目的和其它优点。

为了达到这些目的和其它优点并根据本发明的目的，如本文中体现 的和广泛描述的，本发明的使用十字型烃类化合物形成无定形碳层的方 法包括步骤(a)蒸发含有十字型烃类化合物的前体，步骤(b)通过花洒向反 应室供给蒸发的前体和添加的气体，其中将所述前体和所述添加的气体 转变为等离子态；以及步骤(c)在所述反应室中沉积用于硬掩模或低k值 电介质的无定形碳层。