用數字液體流量計改進低介電常數介質膜的初始層的方法

專利名稱：：用數字液體流量計改進低介電常數介質膜的初始層的方法
技術領域：
：本發明的實施方式主要涉及集成電路的制造。更具體而言，本發明的具體實施方式涉及在一種用于在襯底上沉積有機硅化層的方法。
背景技術：
：在制造集成電路時，等離子體工藝逐漸被用于替代熱處理。等離子體處理較之熱處理具有很多優點。例如，等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)使得沉積工藝基本上在低于類似熱處理所需的溫度下進行。這對于需要精確熱預算的工藝，例如制造大規模或超大規模集成電路(VLSI或ULSI)器件來說是有益的。為了進一步減小集成電路上的器件尺寸，需要使用低電阻率的導電材料和使用低介電常數(低-K)絕緣體來降低相鄰金屬連線之間的電容耦合。形成低介電常數介質層的方法包括對有機硅化前驅氣體進行PECVD以形成有機硅化介質層，例如碳摻雜氧化硅薄膜。這一領域的一個難題在于研制出一種碳摻雜氧化硅介電薄膜，所述薄膜具有低介電常數值，并且對下方襯底或相鄰的介質擴散阻擋層材料展現出合適的粘附特性，所述材料包括硅、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧摻雜碳化硅、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、鋁、銅和其組合。粘附不夠可以導致低介電常數層從下方襯底上脫層并且導致該器件可能損壞。一種增強碳摻雜氧化硅薄膜粘附的方法是在碳摻雜氧化硅層和下方阻擋層之間插入薄的氧化硅膜和薄的過渡膜。然而，所述薄的氧化硅和過渡層必須是復合介質薄膜的一小部分以保持介電常數的明顯降低。因此，需要一種制造具有可控氧化硅層和過渡層的低介電常數材料的方法。
發明內容本發明的具體實施方式主要提供了一種用于沉積低介電常數薄膜的方法。在一個具體實施方式中提供了沉積有機硅化介電薄膜的方法，所述方法通過在具有電極的處理腔室中定位襯底，使一種或多種氧化氣體流入處理腔室，從第一大容量儲存容器中使有機硅化合物以第一有機硅流速經過第一數字液體流量計流到第一蒸發器注射閥，蒸發有機硅化合物并使該有機硅化合物和一種載氣流到處理腔室中，保持第一有機硅流速以在RF電源存在下沉積初始層，從第二大容量儲存器中使孔原物(porogen)化合物以第一孔原物流速經過第二數字流量計流到第二蒸發器注射閥，蒸發孔原物化合物并使該孔原物化合物和一種載氣流到處理腔室中，在RF電源存在下，提高第一有機硅流速和第一孔原物流速，同時沉積過渡層，并且保持第二有機硅流速和第二孔原物流速以在RF電源存在下沉積含有孔原物的有機硅化介質層。在一個具體實施方式中，保持第一有機硅流速大約1秒，以及有機硅化合物可以是四甲基環四硅氧垸、八甲基環四硅氧垸、五甲基環五硅氧垸、六甲基環三硅氧烷、二乙氧基甲基硅烷、二甲基二硅氧烷、四硅氧基-2，6-二氧基-4，8-二亞甲酯、四甲基二硅氧烷、六甲基二硅氧烷、1，3-雙(亞甲基硅)-二硅氧垸、雙(l-甲基二硅氧基)甲烷、雙(l-甲基二硅氧基)丙垸、六甲氧基二硅氧烷、二甲基二甲氧基硅烷或者二甲氧基甲基乙烯基硅烷。所述孔原物化合物可以是丁二烯、異戊二烯、環己二烯、雙環庚二烯、1-甲基-4-(l-甲基乙基)-1，3-環己二烯、降冰片二烯、1-甲基-4-(l-甲基乙基)-苯、3-蒈烯、茴香酮、檸檬烯、環戊烯氧化物、乙烯基-1，4-二惡英醚、乙烯基呋喃基醚、乙烯基-1，4-二惡英、乙烯基呋喃、糠酸甲酯、甲酸呋喃酯、乙酸呋喃酯、糠醛、二呋喃基甲酮、二呋喃醚、二糠基醚、呋喃、或l，4-二惡英。所述孔原物化合物的第一孔原物流速可以是大約200mg/min600mg/min，和增速是大約400mg/min/sec800mg/min/sec。因此為了更詳細理解本發明上述所述特性，通過參考具體實施方式，可以得到如上所簡述的、本發明的更具體說明，其中一些說明在附圖中被描述。然而，需要注意附圖僅僅說明了本發明的典型的具體實施方式，并且因此不能認為其限制發明的范圍，因為本發明可以允許其它同樣有效的具體實施方式。圖1說明了根據本發明的實施方式的PECVD系統；圖2是說明根據本發明的實施方式的用于形成有機硅化介質層的方法的工藝流程圖3是根據本發明的實施方式所形成的包括有機硅化介質層的結構的橫截面視圖。具體實施例方式在此，為了各種目的，引用美國專利6,541,367、6,596,627禾B6，913，992作為參考。這些專利描述了具有低介電常數的納米多孔氧化硅層的沉積。所述納米多孔氧化硅層是通過對含硅/氧材料進行等離子體增強(PECVD)或者微波增強化學氣相沉積，并且通過對所沉積的含硅/氧材料進行受控退火形成在氧化硅層均勻分散的微孔而產生的，所述材料可選擇地含有熱不穩定有機基團。優選地，控制微氣阱(microscopicgaspockets)與氧化硅層的相對體積以優選地保持閉孔泡沫結構，該結構在退火后具有低介電常數。所述納米多孔氧化硅層的介電常數將小于大約3.0，優選地小于大約2.5。下面，參考改進的PRODUCERSECVD系統或者DXZCVD系統說明性地描述本發明的具體實施方式，所述系統都可以從AppliedMaterials,Inc.,SantaClara,California(加利福尼亞，圣克拉拉市的應用材料公司)市售獲得。ProducerSECVD系統(例如200mm或300mm)具有兩個可以用于沉積碳摻雜氧化硅和其它材料的獨立處理區域，其在美國專利5,855,681和6，495，233中進行了描述，所述專利在此引用作為參考。于2002年4月2日公布的美國專利6,364,954公開了DXZCVD腔室，其在此引用作為參考。圖1顯示了根據本發明的一個具體實施方式的PECVD系統100的橫截面視圖。所述PECVD系統100通常包括支撐腔室蓋104的腔室主體102，所述腔室蓋可以通過合葉附接到所述腔室主體102上。腔室主體102包括限制處理區域的120的側壁112和底面116。腔室蓋104可以包括貫穿其放置的一個或多個氣體分配組件108，其用于將反應液和清洗氣體輸送到處理區域120中。在側壁112上形成的、并且與泵系統164耦合的環形泵通道125配置為用于排出處理區域120中的氣體并控制處理區域120內部的壓力。在底面116中形成兩條通道122和124。加熱器基座128的軸126通過通道122，所述加熱器基座用于支撐和加熱被處理的襯底。連桿130配置為起動襯底提升桿161并通過通道124。加熱器基座128可移動地放置到處理區域120中，通過與軸126耦合的驅動系統103所驅動。加熱器基座128可以包括加熱元件，例如電阻元件，其將放置到其上的襯底加熱到所需的處理溫度。或者，加熱器基座128可以通過例如燈組件的外部加熱元件加熱。所述驅動系統103可以包括線性致動器，或者電機和減速齒輪組件，以在處理區域120內降低或提升加熱器基座128。腔室襯筒127放置在處理區域120中以防止側壁112接觸腐蝕性處理環境，所述襯筒優選由陶瓷等制成。腔室襯筒127可以由形成于側壁112上的凸出部分129所支撐。在腔室襯筒127上可以形成多個排氣口131。所述多個排氣口131構造成連接處理區域120和環形泵通道125。配置為輸送反應物和清潔氣體的氣體分配組件108穿過腔室蓋104設置以將氣體輸送到處理區域120中。所述氣體分配組件108包括氣體入口140，其將氣體輸送到一個花灑頭組件142中。所述花灑頭組件142由具有阻隔板144的環形基板148組成，所述阻隔板被配置到面板146中間。耦合到花灑頭組件142的RF(射頻)電源165向花灑頭組件142提供偏壓以促使在花灑頭組件142的面板146和加熱器基座128之間產生等離子體。在一個具體實施方式中，RF電源165可以是高頻射頻(HFRF)電源，例如13.56MHz的RF發生器。在另一個具體實施方式中，RF電源165可以包括HFRF電源和低頻射頻(LFRF)電源，例如300KHz的RF發生器。在氣體分配組件108的環形基板148中形成冷卻通道147以在運行時冷卻環形基板148。冷卻入口145將諸如水等的冷卻液輸送到冷卻通道147中。冷卻液通過冷卻液出口149流出冷卻通道147。腔室蓋104進一步包括由一個或多個氣體出口166和一個或多個氣體源172輸送氣體的配套通道，所述氣體源172被制成提供載氣和/或前驅氣體。一種或多種處理氣體可以通過氣體入口支管167被輸送到處理區域120中。典型地，存在三種通過前驅物(precursor)形成氣體或蒸汽的方法，以將所述氣體或蒸汽將輸送到處理腔室的處理區域中而在襯底上沉積所需材料層。第一種方法是升華處理，其中使用一種受控過程將固體形式的前驅物蒸發，該過程使得前驅物在安瓿中從固相轉變成氣體(或蒸汽)。第二種方法是利用蒸發處理產生前驅物的氣體，其中一種載氣在經過一種溫度可控的液體前驅物時起泡并且所述載氣帶出前驅氣體。在第三種方法中，在液體輸送系統中產生前驅氣體，其中液體前驅物在所述系統中被輸送到一個蒸發器中，在該系統中，通過轉移到蒸發器中的額外能量使液體前驅物的狀態從液體轉變成氣體。PECVD系統通常包括一種或多種前驅物輸送系統。圖1示意性地說明了一個具有數字液體流量計153的液體輸送氣體源150。一種低蒸汽壓液體前驅物可以儲存到位于遠離處理腔室主體102或者接近處理腔室主體102的大容量儲存容器(安瓿)158中。儲存在容器158中的液體前驅物在由供給管路159提供的諸如氦或氮的惰性氣體的壓力為大約1560psig下保持。容器158中的氣體壓力為液體前驅物提供了足夠的壓力，以便使液體前驅物流到其它蒸汽輸送系統部分中，從而消除使用泵輸送液體前驅物的需要。為了維持或補充液體前驅物，容器158的出口具有一個截止閥152以隔離大容量儲存容器158。朝向容器158的壓力導致容器158中的液體前驅物提供給前驅物供給管路156和用于測量流經的前驅物流量的數字液體流量計153。液體前驅物從液體流量計153中流到蒸發器注射閥151中，該蒸發器注射閥使液體前驅物蒸發成前驅氣體并通過氣體入口166將前驅氣體轉移到腔室中。數字液體流量計(LFM)153和蒸發器注射閥151可以用于測定和控制在處理過程中提供給處理區域120的前驅氣體的流速。在一個具體實施方式中，數字液體流量計153可以是從Horiba/Stec市售可得的LF-F系列數字液體質量流量計/控制器。當數字LFM153接收到一個流量設定值時，數字LFM153立即調整或釋放蒸發器注射閥151中內閥的電壓以設置所需的流速。同時也啟動PID(比例-積分-微分)控制。與使用常規模擬的液體流量計的響應時間和流量精度相比，內閥的瞬時電壓釋放可以減小大約50%的流量設定響應時間，同時將流量精度從大約+/-2%提高到大約+/-1%。數字LFM153的PID控制可以自動優化響應時間并且數字地記錄記錄PID參數，這可以在計算機控制器上觀察到，代替了通過調整在LFM主體上的二極管的模擬PID調整。載氣供給157將例如氦氣或者氮氣的載氣提供給蒸發器注射閥151。載氣可以經過熱交換器(未顯示)，該熱交換器將載氣預熱到一定溫度以使得進入蒸發器注射閥151的已加熱的載氣流不妨礙在蒸發器注射閥151中進行蒸發的前驅液體的高效蒸發。在一個具體實施方式中，氣體熱交換器可以使用電阻加>熱器加熱氣體，例如可以從Lintec.市售獲得型號HX-01的載氣熱交換器。盡管圖1描述了一種液體輸送氣體源150，預期PECVD系統100可以包括兩種或多種所述液體輸送氣體源150，這取決于要被引入到腔室中的液體前驅物的多少。圖2是說明根據本發明的一個具體實施方式用于形成有機硅化介質層的方法的工藝流程圖。硅/氧材料是通過將一種或多種氧化硅化合物和一種或多種具有熱不穩定性基團(孔原物)的不含硅的不飽和化合物與一種或多種氧化氣體反應而沉積的化學蒸汽。在步驟201中，在能夠進行PECVD的處理腔室中將襯底定位到襯底支架上。在歩驟203中，一種或多種氧化氣體通過氣體分配盤被引入到腔室中，所述氣體分配盤例如花灑頭。在步驟205中，有機硅化合物從第一大容量儲存容器中通過第一數字液體流量計流到第一蒸發器注射閥中。所述第一數字流量計控制并監控有機硅化合物的流速。在步驟207中，有機硅化合物被蒸發并與一種惰性載氣結合以及結合后的氧化硅/載氣混合物通過一個例如花灑頭的氣體分配盤被引入到處理腔室中。在步驟209中，有機硅化合物以第一有機硅流速流動大約一秒，同時將一個射頻(RF)電源施加于諸如花灑頭的電極以便在腔室中提供等離子體處理條件。在RF電源存在下，氣體混合物在腔室內反應以沉積含有氧化硅層的初始層，所述初始層牢固地粘附到下方襯底上。在步驟211中，孔原物化合物從第二大容量儲存容器中流經第二數字液體流量計并到達第二蒸發器注射閥。第二數字液體流量計監控孔原物化合物的流速。在步驟213中，在完成步驟209的初始層沉積的基礎上，孔原物化合物被蒸發并與一種惰性載氣結合，結合后的孔原物/載氣混合物通過一個例如花灑頭的氣體分配盤引入到處理腔室中。在步驟215中，有機硅化合物的流速以增速為大約100mg/min/sec約5000mg/min/sec增加，優選大約1000mg/min/sec約2000mg/min/sec。另外在步驟215中，一種或多種孔原物化合物的流速以增速為大約200mg/min/sec約5000mg/min/sec增加，優選地，在約200mg/min./sec.約1000mg/min./sec.增加，更優選大約400mg/min/sec約800mg/min/sec。為了沉積過渡層施加RF電源直至達到第二有機硅流速和第二孔原物流速。有機硅化合物流速的增加和一種或多種孔原物化合物流速的增加可以同時發生，以便在初始層沉積后，有機硅化合物的流速隨著孔原物化合物被引入和孔原物流速增加而立即增加(步驟217)。在這一具體實施方式中形成一層過渡層。或者，有機硅化合物流速的增加可以在引入任何孔原物化合物之前部分地或者全部地完成，以便當不存在任何孔原物化合物時，在增加第一有機硅流速的同時形成第一過渡層。在完成或部分完成有機硅化合物增速后，通過引入孔原物化合物或增加其流速而形成第二過渡層。在完成過渡層沉積(步驟217)后，保持有機硅流速為第二有機硅流速和保持孔原物流速為第二孔原物流速以便在RF電源存在下沉積含有孔原物的有機硅化介質層。圖3示出了根據本發明的一個具體實施方式形成的孔原物有機硅化介質層的橫截面示意圖。有機硅化介質層310沉積在襯底表面的下方層(例如阻擋層)320上，該襯底放置在能夠進行PECVD的處理腔室中。如上述圖2中的步驟209所述，形成了含有一種或多種有機硅化合物流速的氣體混合物等離子體以沉積對下方層320具有較強粘附性的純氧化硅初始層330。該初始層330可以以大約5A約IOOA的厚度沉積，優選大約20A約60A。當初始層330沉積后，如圖2中的步驟217所述，在增加有機硅流速和增加孔原物流速時形成過渡層340期間，形成過渡層340。該過渡層340可以具有孔原物的濃度梯度，其中在氧化硅層中的孔原物濃度隨孔原物氧化硅層沉積而增加。對有機硅化合物和孔原物化合物流速加大控制使得過渡層沉積而導致過渡層340的厚度為大約200A或更小，優選大約150A約200A之間。如圖2中的步驟219所述，當達到最終氣體混合物組成時，形成了包括第二有機硅流速和第二孔原物流速的最終氣體混合物等離子體以沉積含有孔原物的有機硅化介質層350。直到停止RF電源前，該含有孔原物的有機硅化介質層350可以沉積到厚度大約是200A約10000A。減少初始層330和過渡層340的厚度也使得有機硅化介電層310的全部介電常數從使用模擬LFM沉積的有機硅化介質層的數值大約2.55降低到介電常數大約是2.50。另外，有機硅化介質層310的膜壓力可以從大約61MPa減小到大約58MPa，以及有機硅化介質層310對下方層320的粘附強度可以從大約5.7J/m2增加到大約6.0J/m2。對孔原物化合物流速加大控制導致在有機硅化介質層310上形成更少的顆粒缺陷。當初始孔原物流速為200mg/min，孔原物增速為大約400mg/min/sec約800mg/min/sec時，可以觀察到少于大約10處缺陷。對于初始孔原物流速為400mg/min的孔原物，孔原物增速為大約400mg/min7sec約600mg/min/sec，和大約700mg/min/sec約800mg/min/sec時，可以觀察到少于大約10處缺陷。然而，當增速為大約650mg/min/sec時，幾乎可以觀察到IOO處缺陷。當初始孔原物流速為大約600mg/min時，和孔原物增速為大約400mg/min/sec800mg/min/sec時，可以觀察到的缺陷可達大約100處。沉積有機硅化層的前驅物和處理條件在此所描述的任何具體實施方式，有機硅化介質層是由含有有機硅化合物的處理氣體混合物和孔原物而沉積的。該有機硅化層可以用作介質層。該介質層可以用于器件中的不同層。例如，該介質層可以用作金屬前介質層、金屬層間介質層，或者柵介質層。所述有機硅化介質層優選是低介電常數介質層，即介電常數大約是2.50的介質層。多種處理氣體混合物可以用于沉積有機硅化介質層，下面給出所述氣體混合物的非限制性實施例。通常，該氣體混合物包括一種或多種有機硅化合物(例如，第一有機硅化合物和第二有機硅化合物)，一種或多種孔原物化合物，載氣和氧化氣體。引用這些組分并非作為限制，也可以考慮包括例如碳水化合物(例如脂肪烴)的其它組分在內的許多其它氣體混合物。本文所使用的術語"有機硅化合物"意指在有機基團中包括碳原子的含硅化合物。所述有機硅化合物可以包括一種或多種環體有機硅化合物，一種或多種脂肪族有機硅化合物或者其組合。有機硅化合物的一些實例包括四甲基環四硅氧烷(TMCTS)、八甲基環四硅氧烷(OMCTS)、五甲基環五硅氧烷、六甲基環三硅氧烷、二乙氧基甲基硅烷(DEMS)、二甲基二硅氧烷、四硅氧基-2，6-二氧基-4，8-二亞甲酯、四甲基二硅氧垸、六甲基二硅氧烷(HMDS)、1，3-雙(亞甲基硅)-二硅氧烷、雙(l-甲基二硅氧基)甲烷、雙(l-甲基二硅氧基)丙垸、六甲氧基二硅氧烷(HMDOS)、二甲基二甲氧基硅垸(DMDMOS)和二甲氧基甲基乙烯基硅烷(DMMVS)或者其衍生物。所述一種或多種有機硅化合物可以以流速大約是10mg/min5，000mg/min引入到處理腔室中，優選大約300mg/min約3,000mg/min。本文所使用的術語"孔原物化合物"意指具有熱不穩定性基團的不含硅的不飽和組分，其具有與持續的等離子體氧化環境進行反應以形成沉積的熱不穩定分子的特性，并且當隨后暴露于高溫時，所述孔原物化合物熱分解以形成低沸點揮發物。沉積膜的所述熱不穩定基團的揮發物的分解和演化將使結構中留下孔隙，降低結構密度。使用熱處理選擇性地去除嵌入到沉積膜中的化學反應的固體材料導致產生具有低介電常數的低密度薄膜。一些示例性孔原物化合物包括線性或環狀分子，例如丁二烯、異戊二烯、環己二烯、雙環庚二烯、1-甲基_4-(l-甲基乙基)-1，3-環己二烯(ATP或a蔽品烯)、降冰片二烯、1-甲基-4-(l-甲基乙基)-苯(異丙基甲苯)、3-蒈烯、茴香酮、檸檬烯、環戊烯氧化物、乙烯基-1、4-二惡英醚、乙烯基呋喃基醚、乙烯基-1，4-二惡英、乙烯基呋喃、糠酸甲酯、甲酸呋喃酯、乙酸呋喃酯、糠醛、二呋喃基甲酮、二呋喃醚、二糠基醚、呋喃、或l，4-二惡英，和其氟化碳的衍生物。所述一種或多種孔原物化合物可以以大約10mg/min約50mg/min的流速引入到處理腔室中，優選流速為大約500mg/min約3000mg/min。可選擇地，所述氣體混合物包括一種或多種載氣。典型地，所述一種或多種載氣和一種或多種有機硅化合物以及一種或多種孔原物化合物一起引入到處理腔室中。可以使用的載氣的實施例包括氦氣、氬氣、二氧化碳和它們的組合。所述一種或多種載氣可以以小于大約20,000sccm的流速引入到處理腔室中，這部分取決于腔室內部的尺寸。優選地，載氣的流速是大約500sccm約1,500sccm，和更優選大約1,000sccm。在一些處理過程中，在引入處理氣體之前，將例如氦氣或氬氣的惰性氣體輸送到處理腔室中以穩定腔室內的壓力。所述氣體混合物也可以包括一種或多種氧化氣體。適宜的氧化氣體包括氧氣(o2)、臭氧(03)、一氧化二氮(N20)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(C02)和它們的組合。氧化氣體的流速可以是大約100sccm約3,000sccm，這部分取決于腔室內部的尺寸。典型地，氧化氣體的流速是大約100sccm約1,000sccm。氧氣或含有氧氣的化合物的分解可以在進入沉積腔室前在微波腔室中發生和/或在腔室中通過施加于處理氣體的RF電源而發生。在沉積期間，典型地，通過使用如圖1所示的RF電源165將RF能量施加到花灑頭上，在腔室緊鄰襯底處形成一受控等離子體。或者可以在襯底支架上提供RF電源。使用高頻RF(HFRF)電源以及低頻RF(LFRF)電源(例如雙頻RF)、恒定RF、脈沖RF或者任何其它已知或者仍待發現的等離子體產生技術可以產生等離子體。RF電源165可以提供介于大約5MHz和大約300MHz之間的單頻RF。另夕卜，RF電源165也可以提供介于大約300Hz和大約1000kHz之間的單頻LFRF以提供一種混合頻率來增強引入到處理腔室中的處理氣體的活性物的分解。RF電源可以是循環的或者是脈沖的以減少對襯底的加熱并顯著提高在沉積膜上的孔隙率。適宜的RF電源可以是功率大約10W約5000W,優選大約200W約IOOOW。適宜的LFRF電源可以是功率大約OW約5000W，優選大約OW約200W。在沉積期間，保持襯底溫度為大約-2(TC約50(TC，優選大約100。C約450°C。典型地，沉積壓力為大約1Torr約20Torr，優選大約4Torr約10Torr。典型地，沉積速率為大約2,000A/min約20,000A/min。優選地，在低介電常數薄膜沉積后，對所述膜進行后處理。可以使用熱或等離子體增強熱處理或者電子束處理對該薄膜進行后處理。在一個具體實施方式中，在溫度大約是200。C約40(rC時，使薄膜退火大約2秒約1小時，優選大約30分鐘。以大約100約10000sccm的速率引入一種非活性氣體，該氣體例如氦氣，氫氣，氮氣或其混合物。腔室壓力保持在大約2Torr約10Torr。退火時的RF功率是大約200W約IOOOW，頻率是大約13.56MHz，以及優選的襯底空間是大約300mil約800mil。當低介電常數薄膜沉積后，在襯底溫度為大約20(TC約40(TC時對低介電常數薄膜進行退火可使薄膜中的至少一些有機基團揮發，在薄膜上形成孔隙。可以被揮發的有機基團來自于本文所述的氣體混合物的有機組分，例如一種或多種無氧碳水化合物的環，所述碳水化合物包括一個環和在該環上包括一個或兩個碳-碳雙鍵。在另一個具體實施方式中，使用電子束處理對低介電常數薄膜進行后處理。典型地，電子束處理為在大約120千電子伏特(KeV)下，其用量大約是50約2000微庫侖每平方厘米(nc/cm2)。典型地，電子束處理在溫度大約在室溫和大約45(TC之間時，進行大約1分鐘15分鐘，例如大約2分鐘。優選地在約40(TC進行電子束處理大約2分鐘。在一個技術方案中，電子束處理的條件包括400。C，4.5kV，1.5mA和150pc/cm2。盡管可以使用任何電子束裝置，一個示例性裝置是AppliedMaterials,Inc市售可得的EBK腔室。電子束固化工藝增加沉積膜網絡的機械強度并降低K值。激活的電子束改變沉積膜的分子網絡中的化學鍵并且從薄膜的一種或多種無氧碳水化合物>中去除分子基團的至少一部分，例如有機部分，所述無氧碳水化合物包括一個環和在該環上的一個或兩個碳-碳雙鍵。分子基團的去除在膜內產生空隙或孔隙，降低K值。由FTIR(傅立葉變換紅外)光譜推斷，電子束處理通過Si-O-Si或Si-C-Si鏈交聯也增強膜網絡。在另一個具體實施方式中，使用紫外光固化工藝對低介電常數薄膜進行后處理。使用光固化工藝處理的低介電常數膜表現示出改善的阻擋膜特性并表現出減弱的和最小的抗毒性。紫外光固化工藝可以在相同處理腔室或系統的原位進行，例如從一個腔室轉移到另一個腔室而不用真空中斷。將襯底引入到腔室中，該腔室可以包括沉積腔室，以及低介電常數薄膜暴露于大約0.01毫瓦/厘米2約1瓦/厘米2的紫外輻射中，例如大約O.l毫瓦/厘米2約10毫瓦/厘米2。所述紫外輻射可以包括一系列的波長，和同時包括一種或多種波長。適宜的紫外波長包括大約lnm約400nm，而且可以進一步包括高達大約600或780nm的光波。大約為1nm約400nm的紫外波長可以提供大約3.5(eV)約11.48(eV)的光子能量(電子伏特)。優選紫外波長包括大約100nm約350nm。另外，所述紫外輻射可以以多波長、可調波長發射和可調功率發射、或者按所需在多種波長之間調制而被應用，以及可以從單個紫外燈發射或由一排紫外燈而應用。所沉積的有機硅化介質層暴露在紫外輻射中大約10秒約600秒。在處理期間，可以保持處理腔室的溫度為大約ot:約55(rc，例如大約2(TC約400°C，例如大約25°C，和例如，真空間的腔室壓力小于大約1mTorr至約大氣壓力，即760Torr，例如大約100Torr。紫外輻射源可以在距離襯底表面大約100mil600mil。可選擇地，可以在紫外光固化工藝進行時引入處理氣體。適宜的處理氣體包括氧氣(02)、氮氣(N2)、氫氣(H2)、氦氣(He)、氬氣(Ar)、水蒸氣(H20)、一氧化碳、二氧化碳、碳氫氣體、氟碳氣體，和氟化碳氫氣體，或者其組合。所述碳氫化合物可以具有通式CxHy、CxFyHz、或者其組合，其中x是l6的整數，y是414的整數，和z是l3的整數。實施例根據圖2所述的具體實施方式，有機硅化介質層沉積到襯底上。使用從AppliedMaterials,Inc.ofSantaClara,California獲得的PRODUCER系統中的PECVD腔室(即CVD腔室)沉積膜。在沉積時，保持腔室壓力為大約4.5Torr和保持襯底溫度為大約350°C。使襯底定位于處理腔室中所配置的襯底支架上。用于界面層的處理氣體混合物引入到腔室中且在開啟RF電源前流速穩定，所述處理氣體混合物具有1000sccm氦氣和700sccm氧氣的起始氣體組成。隨后，對花灑頭施加大約500W的RF功率以形成包括二乙氧基甲基硅烷(DEMS)的界面層處理氣體混合物組成的等離子體。在開啟RF功率大約1秒后，以大約200mg/min約600mg/min的速率將1-甲基-4-(l-甲基乙基)-1，3-環己二烯(ATP)引入到腔室中，并且該速率立即以增速為大約400mg/min/sec800mg/min/sec增力口，同時以增速為大約1500mg/min/sec增加DEMS流速直到達到ATP流速為大約2950mg/min。在下表中示出了各種孔原物過渡流速和孔原物增速的實例，以及其對顆粒增加總數的影響。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>盡管前述內容針對與本發明的具體實施方式，可以設計本發明的其它以及更多的具體實施方式，而不脫離本發明的基本范圍，并且該范圍被下述權利要求所確定。權利要求1、一種沉積有機硅化介質層的方法，包括將襯底定位在具有電極的處理腔室中；將一種或多種氧化氣體流入處理腔室；將有機硅化合物從第一大容量儲存容器中以第一有機硅流速經過第一數字液體流量計流到第一蒸發器注射閥；將所述有機硅化合物蒸發并將該有機硅化合物和第一載氣流到所述處理腔室中；保持第一有機硅流速以在RF電源存在下沉積初始層；將孔原物化合物從第二大容量儲存器中以第一孔原物流速經過第二數字流量計流到第二蒸發器注射閥；將孔原物化合物蒸發并將該孔原物化合物和第二載氣流到處理腔室中；在RF電源存在下，增加第一有機硅流速和第一孔原物流速，同時沉積過渡層；以及保持第二有機硅流速和第二孔原物流速以在RF電源存在下沉積含有孔原物的有機硅化介質層。2、根據權利要求1所述的方法，其特征在于，保持所述第一有機硅流速l秒。3、根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一孔原物流速是200mg/min600mg/min。4、根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機硅化合物選自下述化合物組成的組，其是四甲基環四硅氧垸、八甲基環四硅氧垸、五甲基環五硅氧垸、六甲基環三硅氧烷、二乙氧基甲基硅烷、二甲基二硅氧烷、四硅氧基-2，6-二氧基-4，8-二亞甲酯、四甲基二硅氧烷、六甲基二硅氧烷、1，3-雙(亞甲基硅)-二硅氧烷、雙(l-甲基二硅氧基)甲烷、雙(l-甲基二硅氧基)丙烷、六甲氧基二硅氧烷、二甲基二甲氧基硅烷和二甲氧基甲基乙烯基硅烷。5、根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔原物化合物選自下述化合物組成的組丁二烯、異戊二烯、環己二烯、雙環庚二烯、1-甲基-4-(l-甲基乙基)-1，3-環己二烯、降冰片二烯、1-甲基-4-(l-甲基乙基)-苯、3-蒈烯、茴香酮、檸檬烯、環戊烯氧化物、乙烯基-1，4-二惡英醚、乙烯基呋喃基醚、乙烯基-1，4-二惡英、乙烯基呋喃、糠酸甲酯、甲酸呋喃酯、乙酸呋喃酯、糠醛、二呋喃基甲酮、二呋喃醚、二糠基醚、呋喃和l，4-二惡英。6、根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述一種或多種氧化氣體選自下述化合物組成的組，其是氧氣、臭氧、一氧化二氮、一氧化碳和二氧化碳o7、根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述有機硅化合物包括二乙氧基甲基硅烷以及所述孔原物化合物包括1-甲基-4-(l-甲基乙基)-1，3-環己二烯。8、根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一和第二載氣分別選自氦氣、氬氣和二氧化碳。9、一種沉積有機硅化介質層的方法，包括將襯底定位在具有電極的處理腔室中；將一種或多種氧化氣體流入處理腔室；將有機硅化合物從第一大容量儲存容器中以第一有機硅流速經過第一數字液體流量計流到第一蒸發器注射閥；將所述有機硅化合物蒸發并將該有機硅化合物和第一載氣流到處理腔室中；保持第一有機硅流速約一秒鐘以在RF電源存在下沉積初始層；將孔原物化合物從第二大容量儲存器中以第一孔原物流速經過第二數字流量計流到第二蒸發器注射閥；將孔原物化合物蒸發并將該孔原物化合物和第二載氣流到處理腔室中；在RF電源存在下，增加第一有機硅流速和第一孔原物流速，同時沉積過渡層；以及保持第二有機硅流速和第二孔原物流速以在RF電源存在下沉積含有孔原物的有機硅化介質層。10、根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一孔原物流速是200mg/min600mg/min。11、根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一孔原物流速以增速為400mg/min./sec800mg/min./sec增力口。12、根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述有機硅化合物選自下述化合物組成的組四甲基環四硅氧烷、八甲基環四硅氧烷、五甲基環五硅氧垸、六甲基環三硅氧垸、二乙氧基甲基硅垸、二甲基二硅氧垸、四硅氧基-2，6-二氧基-4，8-二亞甲酯、四甲基二硅氧烷、六甲基二硅氧烷、1，3-雙(亞甲基硅)-二硅氧烷、雙(l-甲基二硅氧基)甲烷、雙(l-甲基二硅氧基)丙烷、六甲氧基二硅氧烷、二甲基二甲氧基硅烷和二甲氧基甲基乙烯基硅垸。13、根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述孔原物化合物選自下述化合物組成的組丁二烯、異戊二烯、環己二烯、雙環庚二烯、1-甲基-4-(l-甲基乙基)-1，3-環己二烯、降冰片二烯、1-甲基-4-(l-甲基乙基)-苯、3-蒈烯、茴香酮、檸檬烯、環戊烯氧化物、乙烯基-1，4-二惡英醚、乙烯基呋喃基醚、乙烯基-1，4-二惡英、乙烯基呋喃、糠酸甲酯、甲酸呋喃酯、乙酸呋喃酯、糠醛、二呋喃基甲酮、二呋喃醚、二糠基醚、呋喃和l，4-二惡英。14、根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述一種或多種氧化氣體選自下述化合物組成的組氧氣、臭氧、一氧化二氮、一氧化碳和二氧化碳。15、根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述有機硅化合物包括二乙氧基甲基硅烷以及所述孔原物化合物包括1-甲基-4-(l-甲基乙基)-1，3-環己二烯。16、根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一和第二載氣分別選自氦氣、氬氣和二氧化碳。17、一種沉積有機硅化介質層的方法，包括將襯底定位在具有電極的處理腔室中；將一種或多種氧化氣體流入處理腔室；將有機硅化合物從第一大容量儲存容器中以第一有機硅流速經過第一數字液體流量計流到第一蒸發器注射閥；將所述有機硅化合物蒸發并將該有機硅化合物和第一載氣流到處理腔室中；保持第一有機硅流速以在RF電源存在下沉積初始層；將孔原物化合物從第二大容量儲存器中以第一孔原物流速經過第二數字流量計流到第二蒸發器注射閥，所述第一孔原物流速是200mg/min600mg/min;將所述孔原物化合物蒸發并將該孔原物化合物和第二載氣流到處理腔室中；在RF電源存在下，以增速為400mg/min/sec800mg/min/sec增加第一有機硅流速和第一孔原物流速，同時沉積過渡層；以及保持第二有機硅流速和第二孔原物流速以在RF電源存在下沉積含有孔原物的有機硅化介質層。18、根據權利要求17所述的方法，其特征在于，所述有機硅化合物選自下述化合物組成的組四甲基環四硅氧烷、八甲基環四硅氧烷、五甲基環五硅氧烷、六甲基環三硅氧垸、二乙氧基甲基硅烷、二甲基二硅氧烷、四硅氧基-2，6-二氧基-4，8-二亞甲酯、四甲基二硅氧烷、六甲基二硅氧垸、1，3-雙(亞甲基硅)-二硅氧垸、雙(l-甲基二硅氧基)甲烷、雙(l-甲基二硅氧基)丙烷、六甲氧基二硅氧烷、二甲基二甲氧基硅垸和二甲氧基甲基乙烯基硅烷。19、根據權利要求17所述的方法，其特征在于，所述孔原物化合物選自下述化合物組成的組，其是丁二烯、異戊二烯、環己二烯、雙環庚二烯、1-甲基_4-a—甲基乙基)"，3-環己二烯、降冰片二烯、1-甲基-4-(l-甲基乙基)-苯、3-蒈烯、茴香酮、檸檬烯、環戊烯氧化物、乙烯基-1，4-二惡英醚、乙烯基呋喃基醚、乙烯基-1，4-二惡英、乙烯基呋喃、糠酸甲酯、甲酸呋喃酯、乙酸呋喃酯、糠醛、二呋喃基甲酮、二呋喃醚、二糠基醚、呋喃和l，4-二惡英。20、根據權利要求19所述的方法，其特征在于，所述有機硅化合物包括二乙氧基甲基硅烷和所述孔原物化合物包括1-甲基-4-(l-甲基乙基)-1，3-環己二烯。全文摘要本發明公開了一種用于沉積有機硅化介質層的方法，所述方法通過將襯底定位在具有電極的處理腔室中，將一種或多種氧化氣體流入處理腔室，將有機硅化合物從第一大容量儲存容器中以第一有機硅流速經過第一數字液體流量計流到第一蒸發器注射閥，將有機硅化合物蒸發并將該有機硅化合物和一種載氣流到處理腔室中，保持第一有機硅流速以在RF電源存在下沉積初始層，將孔原物化合物從第二大容量儲存器中以第一孔原物流速經過第二數字流量計流到第二蒸發器注射閥，將孔原物化合物蒸發并將該孔原物化合物和一種載氣流到處理腔室中，在RF電源存在下，增加第一有機硅流速和第一孔原物流速，同時沉積過渡層，并保持第二有機硅流速和第二孔原物流速以在RF電源存在下沉積含有孔原物的有機硅化介質層。文檔編號C23C16/30GK101187011SQ20071016513公開日2008年5月28日申請日期2007年10月29日優先權日2006年11月21日發明者亞歷山德羅斯·T·迪莫斯,凱爾文·陳,納加拉簡·雷杰戈帕蘭,維斯韋斯瓦倫·西瓦拉馬克里史南,胡安·卡洛斯·羅奇-阿爾維斯,達斯廷·W·胡申請人:應用材料股份有限公司