[发明专利]制造硅烷化多孔绝缘膜的方法、制造半导体装置的方法和硅烷化材料

说明书

技术领域

本发明涉及制造硅烷化多孔绝缘膜的方法、制造半导体装置的方法和硅烷化材料。

背景技术

近来，在具有多层布线结构的半导体装置中，已经将多孔绝缘膜用作低介电常数的层间绝缘膜。例如，关于低介电常数(低k)的层间绝缘膜，存在含有硅氧烷聚合物作为基本结构的薄膜。例如，能够以下列顺序制造这种低k的层间绝缘膜。首先，在衬底上对通过将含有硅氧烷键的原料如烷氧基硅烷等和具有挥发性的原料进行混合而得到的溶液进行旋涂，所述具有挥发性的原料充当用于中等尺度的孔(具有1至几个纳米的直径)的模板。随后，通过在炉子中进行烘烤处理来挥发所述模板材料。结果，所述模板材料挥发的部分分别变成孔，从而在衬底上形成了含有硅氧烷聚合物作为基本结构的多孔绝缘膜，所述硅氧烷聚合物由含硅氧烷键的材料生成。

然而，上述多孔绝缘膜在这种状态下易于吸收水分并易于损失低介电常数的性能。非专利文献1公开了一种在1，3，5，7-四甲基环硅氧烷(TMCTS)蒸汽的气氛下对作为多孔低介电常数薄膜的多孔二氧化硅进行退火的技术。因此认为，所述TMCTS分子与多孔薄膜的各个孔表面上的Si-OH基团发生反应而形成聚合物网络，从而提高了多孔二氧化硅的疏水性和强度。

专利文献1(日本特开2005-89448号公报)公开了这样一种技术，其中在使用化学气相沉积(CVD)法形成二氧化硅如二氧化硅膜时将环四硅氧烷用作CVD前体的情况下，添加了有效量的自由基阻聚剂。

专利文献1：日本特开2005-89448号公报

非专利文献1：K.Kohmura等人，“用于改进多孔低k膜的新型有机硅氧烷蒸气退火法(Novel organosiloxane vapor annealing process for improving properties of porous low-k films)”，薄固体膜(Thin Solid Films)，515，5019(2007)。

发明内容

在非专利文献1中所述的技术中，由于TMCTS的自聚而导致材料的粘度增大，从而产生了诸如在作为处理溶液进行处理时存在困难或因在硅烷化设备的管道中发生堵塞而造成故障的问题。

根据本发明，提供了一种制造硅烷化多孔绝缘膜的方法，所述方法包括：

形成具有多个孔的二氧化硅基多孔绝缘膜；以及

向所述二氧化硅基多孔绝缘膜施用通过蒸发硅烷化材料而得到的硅烷化气体，所述硅烷化材料包含具有疏水基团的有机硅烷化合物和用于抑制所述有机硅烷化合物自聚的阻聚剂。

根据本发明，提供了一种制造半导体装置的方法，所述方法包括：

在衬底上形成具有多个孔的二氧化硅基多孔绝缘膜；以及

向所述二氧化硅基多孔绝缘膜上施用通过蒸发硅烷化材料而得到的硅烷化气体，所述硅烷化材料包含具有疏水基团的有机硅烷化合物和用于抑制所述有机硅烷化合物自聚的阻聚剂。

根据本发明，提供了一种硅烷化材料，所述硅烷化材料以汽化状态(evaporated state)施用到具有多个孔的二氧化硅基多孔绝缘膜上，从而使得所述二氧化硅基多孔绝缘膜具有疏水性或赋予其疏水性能，并对其进行强化，所述硅烷化材料包含：

具有疏水基团的有机硅烷化合物；和

用于抑制所述有机硅烷化合物自聚的阻聚剂。

根据本发明人的研究发现，在不添加阻聚剂的情况中(将阻聚剂的浓度设定为0ppm)，在所述硅烷化材料中，所述有机硅烷化合物发生自聚，从而使所述硅烷化材料的稳定性存在问题。特别地，发现添加阻聚剂是使所述硅烷化材料在充分的时间内稳定从而抑制这种有机硅烷化合物的自聚并在工业上施加硅烷化处理所必需的。

根据本发明的构造，可以防止所述有机硅烷化合物的自聚并适当地进行硅烷化处理。

另外，在本文中，作为阻聚剂，可以使用例如苯酚、氢醌或它们的混合物中的一种。

此外，关于方法和设备，本发明上述元素的任意组合和表达的任意修改也可以有效地作为本发明的方面。

根据本发明，可以适当地对具有多个孔的二氧化硅基多孔绝缘膜进行硅烷化处理。

附图说明

通过下列优选实施方案和附图，将使得上述和其它目的、特征和优点变得更加明显。

图1为显示根据本发明实施方案形成硅烷化多孔绝缘膜的顺序的过程截面图。

图2为显示根据本发明实施方案制造半导体装置的顺序的过程截面图。

图3为显示根据本发明实施方案制造半导体装置的顺序的过程截面图。