[发明专利]用于固化多孔低介电常数电介质膜的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及2005年11月9日递交的题目为“用于固化电介质膜的多步系统和方法”的未决美国专利申请No.11/269581和2006年9月8日递交的题目为“用于固化电介质膜的热处理系统”的未决美国专利申请No.11/269581。此外，本申请涉及与本申请同日递交的题目为“用于从未固化的低k电介质膜中去除孔产生材料的方法”(TDC-007)的共同未决美国专利申请No.12/XXX,XXX、题目为“多孔含SiCOH电介质膜及其制备方法”(TDC-008)的共同未决美国专利申请No.12/XXX,XXX、和题目为“用红外辐射处理电介质膜的方法”(TDC-009)的共同未决美国专利申请No.12/XXX,XXX。上述专利申请的全部内容通过引用整体结合于此。

技术领域

本发明涉及用于处理电介质膜的方法，更具体的，涉及用电磁(electromagnetic，EM)辐射处理低介电常数(低k)电介质膜的方法。

背景技术

对于半导体技术领域的技术人员来说众所周知的，互联延迟是推动提高集成电路(IC)的速度和性能中的主要限制因素。一种尽量减小互联延迟的方法是通过使用低介电常数(低k)材料作为IC器件中金属线的绝缘电介质来减小互联电容。因此，在近年来，发展了低k材料(例如二氧化硅)来取代相对高介电常数的绝缘材料。具体来说，低k膜用于半导体器件中金属线之间的电介质层之间和之内。此外，为了进一步降低绝缘材料的介电常数，材料膜形成具有气孔，即，多孔低k电介质膜。可以与施加光阻剂一样通过旋转涂布电介质(SOD)方法，或者通过化学气相沉积(CVD)来沉积上述低k膜。因此，使用低k材料容易适应现有的半导体制造工艺。

低k材料没有更传统的二氧化硅坚固，并且机械强度随着引入多孔性而进一步下降。在等离子体处理过程中多孔低k膜很容易被损坏，从而更需要机械强度增强过程。已经理解了多孔低k电介质的材料强度的增强对于成功集成是很重要的。为了增强机械强度，开发可选的固化技术，以使得多孔低k膜更坚固并适合于集成。

聚合物的固化包括处理例如使用旋转涂布或气相沉积(例如化学气相沉积CVD)技术所沉积的薄膜以引起膜内的交联的过程。在固化过程中，自由基聚合被认为是用于交联的主要路径。由于聚合物链交联，提高了机械性能，例如杨氏模量、膜硬度、断裂韧性和界面粘结，从而提高了低k膜的构造物坚固性。

由于有多种形成具有超低介电常数的多孔电介质膜的方法，沉积后处理(固化)的目的可以根据膜不同而不同，包括例如去除水分、去除溶剂、耗尽用于在多孔电介质膜中形成气孔的成孔剂，和提高上述膜的机械性能等等。

对于CVD膜，低介电常数(低k)材料通常在300℃到400℃的范围内的温度下热固化。例如，炉内固化足以制造具有大于约2.5的坚固致密介电常数的低k膜。但是，当以高孔隙度处理多孔电介质膜(例如超低k膜)时，热处理(或热固化)所实现的交联度不再足以为坚固互联结构而制造具有足够强度的膜。

在热固化过程中，将适量的能量传送到电介质膜而不损坏电介质膜。但是，在感兴趣的温度范围内，只能产生少量的自由基。由于热能在与衬底的热耦合中损失并且热量损失在周围环境中，所以待固化的低k膜中只能实际吸收少量的热能。因此，通常的低k炉内固化需要高温和长固化时间。但是，即使有高的热预算，在热固化中没有产生引发剂并且在所沉积的低k膜中存在大量甲基端基也能使得很难实现所需的交联度。

发明内容

本发明涉及用于处理电介质膜的方法，更具体的，涉及固化低介电常数(低k)电介质膜的方法。

本发明还涉及用电磁(EM)辐射处理低k电介质膜的方法。

根据实施例，描述了固化衬底上的低介电常数(低k)电介质膜的方法，其中该低k电介质膜的介电常数是小于约4的值。该方法包括将低k电介质膜暴露于红外(IR)辐射和紫外(UV)辐射。

根据另一实施例，描述了固化衬底上的低介电常数(低k)电介质膜的方法，其包括：在衬底上形成低k电介质膜；将低k电介质膜暴露于第一红外(IR)辐射；在暴露于第一IR辐射之后，将低k电介质膜暴露于紫外(UV)辐射；并且在暴露于UV辐射之后，将低k电介质膜暴露于第二红外(IR)辐射，其中，低k电介质膜的介电常数是小于约4的值。