多孔低介電薄膜、其制作方法及包括其的層間介質層的制作方法
【技術領域】
[0001] 本申請涉及半導體集成電路的技術領域，具體而言，涉及一種多孔低介電薄膜、其 制作方法及包括其的層間介質層。
【背景技術】
[0002] 在半導體器件中通常在金屬層和半導體基體之間，以及相鄰金屬層之間形成層間 介質層，以將金屬層和半導體基體以及相鄰金屬層隔離開。該層間介質層通常包括沿遠離 半導體基體方向上依次設置的擴散阻擋層、介電材料初始層和低介電材料層。由于多孔低 介電薄膜具有較小的介電常數和絕緣性能，因此通常采用多孔低介電薄膜作為為多孔低介 電薄膜。
[0003] 形成上述多孔低介電薄膜的方法通常包括以下步驟：首先，以硅前驅體和氧氣為 反應氣體，采用等離子增強化學氣相沉積工藝在介電材料初始層沉積形成多孔低介電薄 膜；然后，采用UV照射多孔低介電薄膜，以使多孔低介電薄膜中孔徑分布更為均勻。
[0004] 采用上述方法所制得的多孔低介電薄膜中氣孔尺寸比較大（通常為15Λ以上），然 而多孔低介電薄膜中氣孔尺寸越大，其力學強度越低。因此，現有多孔低介電薄膜的力學強 度太低，導致多孔低介電薄膜容易產生分層，進而降低了多孔低介電薄膜的絕緣性能（隔 離性能）。針對上述問題，目前還沒有有效的解決方法。
【發明內容】
[0005] 本申請旨在提供一種多孔低介電薄膜、其制作方法及包括其的層間介質層，以提 高多孔低介電薄膜的力學強度。
[0006] 為了實現上述目的，本申請提供了一種多孔低介電薄膜，該多孔低介電薄膜包括 沿遠離半導體基材的方向上依次設置的至少兩層多孔低介電材料層，且在沿遠離半導體基 材的方向上各層多孔低介電材料層中的平均孔徑依次增加。
[0007] 進一步地，上述多孔低介電薄膜中，多孔低介電薄膜包括在沿遠離半導體基材的 方向上依次設置的第一多孔低介電材料層、第二多孔低介電材料層和第三多孔低介電材料 層。
[0008] 進一步地，上述多孔低介電薄膜中，第一多孔低介電材料層中的孔徑分布范圍為 3.-4A,第二多孔低介電材料層中孔徑分布范圍為5和1(ΜΜ:?第三多孔低介電材料層中 的孔徑分布范圍為〗ο15A、、
[0009] 進一步地，上述多孔低介電薄膜中，第一多孔低介電材料層、第二多孔低介電材料 層和第三多孔低介電材料層的厚度之比為1 :0. 5~2 :0. 5~2。
[0010] 進一步地，上述多孔低介電薄膜中，多孔低介電薄膜的材料為Si02、Si0C或SiON。
[0011] 本申請還提供了一種多孔低介電薄膜的制作方法，該制作方法包括：在半導體基 體上沿遠離半導體基體的方向上依次形成至少兩層多孔低介電材料層，且在沿遠離半導體 基材的方向上各層多孔低介電材料層中的平均孔徑依次增加。
[0012] 進一步地，至少兩層多孔低介電材料層包括在沿遠離半導體基材的方向上依次形 成的第一多孔低介電材料層、第二多孔低介電材料層和第三多孔低介電材料層。
[0013] 進一步地，上述制作方法中，在形成多孔低介電薄膜的步驟中，形成孔徑分布范圍 為；Μ\的第一多孔低介電材料層，孔徑分布范圍為美和~15A.的第二多孔低介電材料 層，以及孔徑分布范圍為KK15A的第三多孔低介電材料層。
[0014] 進一步地，上述制作方法中，在形成第一多孔低介電材料層的步驟中，以硅前驅 體、氧氣和環丙烯為反應氣體；在形成第二多孔低介電材料層的步驟中，以硅前驅體、氧氣、 環丙烯和1-甲基-4-(1-甲基乙基）-1，4-環己二烯為反應氣體；在形成第三多孔低介電材 料層的步驟中，以硅前驅體、氧氣和1-甲基-4-(1-甲基乙基）-1，4_環己二烯為反應氣體。
[0015] 進一步地，上述制作方法中，硅前驅體為四甲基硅烷、四乙基硅烷或甲基二乙氧基 石圭燒。
[0016] 本申請還提供了一種層間介質層，包括沿遠離半導體基體方向上依次設置的擴散 阻擋層、介電材料初始層和多孔低介電薄膜，其中多孔低介電薄膜為本申請提供的多孔低 介電薄膜。
[0017] 應用本申請的技術方案，本申請通過提供一種包括沿遠離半導體基材的方向上依 次設置的至少兩層多孔低介電材料層的多孔低介電薄膜，且在沿遠離半導體基材的方向上 各層多孔低介電材料層中的平均孔徑依次增加，且頂層多孔低介電材料層中的平均孔徑小 于或等于相對現有多孔低介電薄膜中氣孔尺寸，從而使得多孔低介電薄膜中氣孔尺寸得以 減小，進而提高了多孔低介電薄膜的力學強度。同時，多孔低介電薄膜中由于其力學強度較 低引起的分層現象得以減少，從而提高了多孔低介電薄膜的絕緣性能。
【附圖說明】
[0018] 構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示 意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：
[0019] 圖1示出了本申請實施方式所提供的多孔低介電薄膜的剖面結構示意圖；
[0020] 圖2示出了本申請一種優選實施方式所提供的多孔低介電薄膜的制作方法的流 程意圖；
[0021] 圖3示出了在本申請一種優選實施方式所提供的多孔低介電薄膜的制作方法中， 在半導體基材上形成第一多孔低介電材料層后的基體的剖面結構示意圖；
[0022] 圖4示出了在圖3所示的第一多孔低介電材料層上形成第二多孔低介電材料層后 的基體的剖面結構示意圖；
[0023] 圖5示出了在圖4所示的第二多孔低介電材料層上形成第三多孔低介電材料層后 的基體的剖面結構示意圖；以及
[0024] 圖6示出了本申請實施方式所提供的層間介質層的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。
[0026] 需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根 據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式 也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用屬于"包含"和/或"包 括"時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0027] 為了便于描述，在這里可以使用空間相對術語，如"在……之上"、"在……上方"、 "在……上表面"、"上面的"等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特 征的空間位置關系。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位 之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為"在其他器 件或構造上方"或"在其他器件或構造之上"的器件之后將被定位為"在其他器件或構造下 方"或"在其他器件或構造之下"。因而，示例性術語"在……上方"可以包括"在……上方" 和"在……下方"兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位（旋轉90度或處于其他方 位），并且對這里所使用的空間相對描述作出相應解釋。
[0028] 在下面的描述中，技術術語"平均孔徑"是指多孔低介電材料層中孔徑的平均值， 技術術語"孔徑分布范圍"是指多孔低介電材料層中數量占全部氣孔中數量百分比30%以 上的氣孔的尺寸分布范圍。
[0029] 正如【背景技術】中所介紹的，現有層間介質層中多孔低