[发明专利]形成受控的空隙的材料和方法

说明书

本申请是申请日为2007年4月18日、申请号为200710103575.6、发明名称为“形成受控的空隙的材料和方法”的发明专利申请的分案申请。 

相关申请的交叉参考 

本申请要求于2006年4月18日提交的美国临时申请60/792,793的权益。该临时申请的公开内容在这里通过参考进行引用。 

技术领域

本发明涉及形成受控的空隙的材料和方法。在一个实施方案中本发明是在基底中所述的形成气隙的方法。 

背景技术

在微电子和纳米技术工业中均希望能够沉积能作为制备的辅助材料但一旦制备完成能容易除去的材料。在纳米技术领域中一个实例是使用SiO₂作为制备的辅助材料以帮助制备硅悬臂结构。一旦制备完成，能通过HF水溶液刻蚀除去SiO₂而没有影响硅。然而使用水溶液除去SiO₂，由于在水干燥过程中的毛细管效应能引起小结构的坍塌，例如在悬臂制备中。也已经报道能使用XeF₂相对于SiO₂选择性的刻蚀硅用于该制备，硅覆盖有薄的有机膜，XeF₂能通过该有机膜进行扩散。 

在微电子工业中使用牺牲材料的一个实例是使用牺牲有机材料以在有机硅酸盐玻璃(OSG)中引入空隙以制备多孔OSG。这些空隙的产生将显著地降低材料的介电常数，因为空气的介电常数是1.0，而OSG材料的介电常数通常＞2.7。通过引入有效介电常数为1.0的气隙，获得微电子制备中介电常数的下限。牺牲有机层的使用是实现这一种希望的方法。 

能通过各种方式在半导体基底中所述的形成气隙。在器件中所述的形成气隙的一种方法是通过沉积差的保形材料，当在凸起表面间具有间隙的基底顶部沉积时，在这些表面间形成气隙或空隙。在这方面，如图1所示，当间隙部分填充差的保形介电材料时，在一对互连引线间的间隙中所述的形成气隙。该差的保形材料可以通过例如化学气相沉积或其它方式进 行沉积。然而，该方法对于目前在铜集成中使用的双层镶嵌方法(例如参见6,057,226)是不适合的。 

美国专利申请号2002/0149085和美国专利号6,472,719B1；6,211,057B1；6,297,125B1；6,268,277B1；6,238,987B1和6,228,763B1公开了方法，其中牺牲材料由具有高HF刻蚀率的旋涂玻璃或化学气相沉积的含有氧化物的材料构成，后者被桥层加帽，桥层具有在其中形成的开口。然后使用稀释的HF通过开口除去旋涂的材料。在图2中参见该技术。 

美国专利申请号US 20040099951A1；美国20040094821A1和2002/1016888和2002/002563和美国专利号6,316,347；6,329,279；和6,498,070；6,713,835B1；6,720,655B1公开了方法，其中牺牲材料是被桥层加帽的有机聚合物，桥层具有一个或多个开口，通过在惰性环境下的热退火或使用氧化剂例如分子氧(O₂)烧除以除去聚合物。 

发明内容

本发明是在基底中所述的形成气隙的方法。在本发明的一个实施方式中，所述方法包括：提供基底；在基底上沉积具有至少一种有机前体的牺牲层；在基底上沉积具有成孔剂和至少一种含有氧化硅的前体或OSG前体的复合材料层，该成孔剂与牺牲层中的至少一种有机前体相同；对具有牺牲层和复合材料层的基底应用能量以除去牺牲层而提供气隙和除去成孔剂而形成多孔层。 

在本发明的另一实施方式中，所述方法包括：提供基底；提供基底；沉积包括硅的牺牲层；沉积具有成孔剂和至少一种含有氧化硅的前体或有机硅酸盐玻璃(OSG)前体的复合层；对具有牺牲层和复合层的基底应用能量以除去成孔剂而形成多孔层；使具有牺牲层和多孔层的基底与能够通过多孔层扩散的含氟试剂在减少的压力下进行接触，以选择性地除去牺牲层而形成气隙。 

在本发明的又一实施方式中，所述方法包括：提供基底；沉积具有金属前体的极性溶剂可溶解的金属氧化物牺牲层；沉积具有成孔剂和至少一含硅前体或有机硅酸盐玻璃(OSG)前体的复合层；对具有牺牲层和复合层的基底应用能量以除去成孔剂而形成多孔层；使具有牺牲层和多孔层的基底与极性能够通过多孔层扩散的溶剂接触，以除去牺牲层而形成气隙。