[发明专利]用于多孔介电材料的自修复工艺

说明书

技术领域

本发明涉及制造自修复低k介电材料的方法及自修复介电结构。

背景技术

依照摩尔定律的半导体部件尺寸的按比例缩放推动了改进材料性能的需求，从而实现期望的集成电路性能。可以通过利用用于电隔离金属化水平的具有低介电常数的介电材料提高集成电路性能的一些方面。用来制造集成电路的各种部件的工艺步骤会降低介电材料的性能，从而减少产量。因此，需要有效的修复机制。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种制造自修复低k介电材料的方法，包括：在衬底上形成介电材料；使所述介电材料暴露于处理剂颗粒中从而使得所述处理剂颗粒扩散进入所述介电材料中；在所述介电材料之上形成覆盖材料以将所述处理剂颗粒封装在所述介电材料内；在所述介电材料的损伤区域内形成损伤，包括所述介电材料的电参数的衰退；以及引发所述处理剂颗粒和所述损伤区域之间的反应以恢复所述电参数到接近初始值。

在上述方法中，其中，对所述介电材料的损伤包括降低所述损伤区域内的含碳部分的浓度；以及所述处理剂颗粒和所述介电材料的所述损伤之间的反应增加所述损伤区域内的含碳部分的浓度。

在上述方法中，包括：形成具有第一孔径的多孔介电材料，所述第一孔径大于处理剂颗粒尺寸；以及形成具有第二孔径的无孔覆盖材料，所述第二孔径小于所述处理剂颗粒尺寸。

在上述方法中，其中，在所述介电材料的损伤区域内形成损伤包括第一工艺，所述第一工艺包括一次或多次灰化、蚀刻、湿法或干法化学清洗、热循环或它们的组合；以及所述第一工艺在位于所述介电材料的表面区域内的所述损伤区域内形成损伤。

在上述方法中，其中，在所述介电材料的损伤区域内形成损伤包括第一工艺，所述第一工艺包括一次或多次灰化、蚀刻、湿法或干法化学清洗、热循环或它们的组合；以及所述第一工艺在位于所述介电材料的表面区域内的所述损伤区域内形成损伤，上述方法还包括：所述处理剂颗粒与位于所述介电材料的所述表面区域内的所述损伤区域反应，形成所述介电材料内的所述处理剂颗粒的梯度浓度；以及其中所述处理剂颗粒的梯度浓度导致所述处理剂颗粒从所述介电材料的主体区域到所述介电材料的所述表面区域的连续扩散。

在上述方法中，其中，在所述介电材料的损伤区域内形成损伤包括第一工艺，所述第一工艺包括一次或多次灰化、蚀刻、湿法或干法化学清洗、热循环或它们的组合；以及所述第一工艺在位于所述介电材料的表面区域内的所述损伤区域内形成损伤，上述方法还包括：所述处理剂颗粒与位于所述介电材料的所述表面区域内的所述损伤区域反应，形成所述介电材料内的所述处理剂颗粒的梯度浓度；以及其中所述处理剂颗粒的梯度浓度导致所述处理剂颗粒从所述介电材料的主体区域到所述介电材料的所述表面区域的连续扩散，上述方法还包括：使位于所述介电材料的所述主体区域内的处理剂颗粒与扩散进入所述介电材料中的污染物自由基反应。

在上述方法中，其中，在所述介电材料的损伤区域内形成损伤包括第一工艺，所述第一工艺包括一次或多次灰化、蚀刻、湿法或干法化学清洗、热循环或它们的组合；以及所述第一工艺在位于所述介电材料的表面区域内的所述损伤区域内形成损伤，上述方法还包括：所述处理剂颗粒与位于所述介电材料的所述表面区域内的所述损伤区域反应，形成所述介电材料内的所述处理剂颗粒的梯度浓度；以及其中所述处理剂颗粒的梯度浓度导致所述处理剂颗粒从所述介电材料的主体区域到所述介电材料的所述表面区域的连续扩散，上述方法还包括：使位于所述介电材料的所述主体区域内的处理剂颗粒与扩散进入所述介电材料中的污染物自由基反应，其中，通过包括激活工艺的第二工艺引发所述处理剂颗粒和所述损伤区域的反应，所述激活工艺包括高温工艺、紫外线处理或其他能量转移工艺。

在上述方法中，其中，所述电参数包括所述介电材料的介电常数；以及其中所述介电材料包括具有约2.4到约3.0之间的介电常数值的多孔低k介电材料，或者包括具有小于约2.4的介电常数值的多孔极低k介电材料。