[发明专利]形成超低介电层用模板衍生物及其形成超低介电层的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年12月27日提交的申请号为10-2006-0135737和于2007年4月30日提交的申请号为10-2007-0042106的韩国专利申请的优先权，其通过引用全部引入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于形成超低介电层的模板衍生物(template derivative)和使用其形成超低介电层的方法，更具体而言，本发明涉及一种能够形成具有优良机械强度的超低介电层的形成超低介电层用模板衍生物以及使用其形成超低介电层的方法。

背景技术

由于对半导体装置的高集成度和高速度的要求，金属布线的线宽以及金属布线之间的间距已经随时间快速减小。尤其是随着金属布线之间的间距的减小，导致在绝缘层的插入下，金属布线之间的寄生电容增大。

因此，已经研究了各种用于降低金属布线的电阻和减小寄生电容的工艺技术。作为该技术的一部分，已经尝试使用低电阻的材料，如铜(Cu)代替现有的铝(Al)作为金属布线材料，以及使用介电常数k为约3.0的低介电材料代替介电常数k为4.0的SiO₂或者代替介电常数k为3.5的氟化硅玻璃作为在金属布线之间形成的绝缘层材料。

并且近来，对于介电常数k为2.2-2.5的超低介电层的研究在积极地进行中。与此相关，已经尝试了纳米模板法，其中，将热不稳定的成孔树脂例如成孔剂(porogen)用作纳米模板并且将其分散到无机基质中，然后通过高温热处理将孔引入到该无机基质中以形成超低介电层。此时，重要的是含孔的基质应该具有优良的机械和介电特性，并且同时，该孔应该有很小的尺寸和低的连通性。

同时，超低介电层可以通过化学气相沉积(CVD)法或旋涂法进行沉积。

在CVD法的使用中，将包含非反应性成孔剂的基于硅的单体单独沉积，或将非反应性成孔剂和基质一起共沉积以形成超低介电层。然而，由于CVD法的使用没有伴随所述两种材料即非反应性成孔剂和基质的化学键接，因此，CVD法的使用具有不可能抑制非反应性成孔剂凝集(clumping)的问题。

为了降低介电常数，使用旋涂法比使用CVD法更好。然而，使用旋涂法是成问题的，因为难以控制孔的形态，而且特别地，当孔的含量超过20％时，孔互相连通，并且机械强度随着孔含量的增加而迅速减小。

因此，希望得到一种使用反应性成孔剂例如环糊精衍生物形成超低介电层的方法。

图1为图示环糊精衍生物的图。

如所示出的，以环糊精为前体并且通过使用烯丙基溴的烯丙基化反应和使用三烷氧基硅烷的硅氢化反应形成环糊精衍生物，并且该环糊精衍生物具有其末端含有(capped with)三烷氧基硅烷的结构。

在图1中，反应基团R代表H，以及R’代表(CH₂)_n-SiH₃。

因为与现有的非反应性成孔剂例如聚己内酯和聚甲基丙烯酸甲酯不同，该反应性成孔剂能够与有机硅酸盐(silicate)基质前体进行溶胶-凝胶反应，使用该反应性成孔剂形成的超低介电层具有其不仅在孔的形态方面较好而且在机械强度方面也较好的优点。

然而，因为与基质自身的反应性相比，反应性成孔剂，例如环糊精具有很低的与基质的反应性，当成孔剂的含量高于特定量时，产生反应性成孔剂的凝集，因此不能解决孔的形态问题。尤其，当成孔剂含量高时，孔尺寸和孔连通性增加，因此不可能获得所需的超低介电层。

而且，即使在使用反应性成孔剂例如环糊精形成的超低介电层中，当介电常数均匀且持续地降低时，孔尺寸迅速增大，导致机械强度迅速减小。尤其，应该随后进行使用紫外线的固化工艺以解决这个问题，这使得工艺更加复杂。

发明内容

本发明的实施方案涉及一种能够解决孔的形态问题的形成超低介电层用模板衍生物和使用其形成超低介电层的方法。

而且，本发明的实施方案还涉及一种能够形成具有优良机械强度的超低介电层的形成超低介电层用模板衍生物，以及使用其形成超低介电层的方法。

在一个实施方案中，用于形成超低介电层的模板衍生物由通过下式1表示的环糊精衍生物构成：

式1

其中，在式1中，n为6-8的整数，m表示1-3的整数。

所述环糊精衍生物是通过使用烯丙基溴的反应性环糊精的烯丙基化作用、以及随后的所述烯丙基化的反应性环糊精与SiH₄气体的硅氢化作用形成的。

所述环糊精衍生物的末端含有Si-H。