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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-02
(45)【発行日】2024-04-10
(54)【発明の名称】非ＵＶ高硬度低Ｋの膜堆積
(51)【国際特許分類】
H01L 21/316 20060101AFI20240403BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20240403BHJP
【ＦＩ】
H01L21/316 X
H01L21/31 C
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2021509990
(86)(22)【出願日】2019-08-27
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-12-16
(86)【国際出願番号】 US2019048394
(87)【国際公開番号】W WO2020046980
(87)【国際公開日】2020-03-05
【審査請求日】2022-08-22
(31)【優先権主張番号】62/724,317
(32)【優先日】2018-08-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ムケルジー， シャウナック
(72)【発明者】
【氏名】シエ， ボー
(72)【発明者】
【氏名】チョ， ケヴィン マイケル
(72)【発明者】
【氏名】イム， カン サブ
(72)【発明者】
【氏名】パディ， ディーネッシュ
(72)【発明者】
【氏名】ガーグ， アスタ
【審査官】加藤 芳健
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－２９４３３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００９／１１９５８３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１４－５０５３５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５１０７２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００４／００４３５５５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平１０－１９９８７３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３１６
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭素がドープされた酸化ケイ素（ＣＤＯ）層を形成する方法において、処理チャンバにキャリアガス流量のキャリアガスと前駆体流量のＣＤＯ前駆体とを提供することであって、ＣＤＯ前駆体が、
第１の無線周波数（ＲＦ）電力を第１の電力レベル及び第１の周波数でＣＤＯ前駆体に印加すること；
前記第１の無線周波数電力の印加後、第２の無線周波数（ＲＦ）電力を第２の電力レベル及び３５０ｋＨｚ以下である第２の周波数で前記ＣＤＯ前駆体に印加すること；並びに
処理チャンバ内で基板上にＣＤＯ層を堆積すること
を含む、方法。
【請求項2】
酸素含有ガス流量の酸素含有ガス及び水素含有ガス流量の水素含有ガスのうちの少なくとも一方を処理チャンバに提供することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
酸素含有ガス流量が、０標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）から１００ｓｃｃｍである、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
酸素含有ガスが酸素ガス（Ｏ２）である、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
水素含有ガス流量が、０ｓｃｃｍから２０００ｓｃｃｍである、請求項２に記載の方法。
【請求項6】
水素含有ガスが水素ガス（Ｈ２）である、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
基板を処理チャンバの基板支持体へと移送すること；及び基板支持体を処理位置に対する上昇処理位置に上昇させること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
処理位置が、処理チャンバのシャワーヘッドから０．７６２ｃｍ（０．３インチ）から３．０４８ｃｍ（１．２インチ）の処理距離にある、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
炭素がドープされた酸化ケイ素（ＣＤＯ）層を形成する方法において、処理チャンバにキャリアガス流量のキャリアガスと前駆体流量のＣＤＯ前駆体とを提供することであって、ＣＤＯ前駆体が式１：
第１の無線周波数（ＲＦ）電力を第１の電力レベル及び第１の周波数でＣＤＯ前駆体に印加すること；
前記第１の無線周波数電力の印加後、第２の無線周波数（ＲＦ）電力を第２の電力レベル及び３５０ｋＨｚ以下である第２の周波数で前記ＣＤＯ前駆体に印加すること；並びに
処理チャンバ内で基板上にＣＤＯ層を堆積すること
を含む、方法。
【請求項10】
キャリアガス流量が、３００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）から５０００ｓｃｃｍである、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
キャリアガスがヘリウム（Ｈｅ）である、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前駆体流量が１５０ミリグラム／分（ｍｇｍ）から１５００ｍｇｍである、請求項９に記載の方法。
【請求項13】
前記第１の電力レベルが２００ワット（Ｗ）から１１００Ｗである、請求項９に記載の方法。
【請求項14】
前記第１の周波数が１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）から４０ＭＨｚである、請求項９に記載の方法。
【請求項15】
炭素がドープされた酸化ケイ素（ＣＤＯ）層を形成する方法において、処理チャンバにキャリアガス流量のキャリアガスと前駆体流量のＣＤＯ前駆体とを提供することであって、ＣＤＯ前駆体が式１：
無線周波数（ＲＦ）電力をある電力レベル及び周波数でＣＤＯ前駆体に印加すること；及び
処理チャンバ内で基板上にＣＤＯ層を堆積すること
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、概して、半導体デバイスの製造に関する。より詳細には、本開示の実施形態は、プラズマ化学気相堆積プロセスによって高硬度を有する低ｋかつ炭素がドープされた酸化ケイ素（ＣＤＯ）層を有するデュアルダマシン構造の製造に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造では、さまざまな特徴が形成されうる。このような特徴には、低ｋ層としても知られる低誘電率材料などの誘電体層、及び該誘電体層の上に積層された導電銅層などの導電金属層を有するデュアルダマシン構造が含まれる。ビア及び／又はトレンチもまた形成されうる。ビア及び／又はトレンチは低ｋ層へとエッチングされ、その後、導電金属層がビア及び／又はトレンチ内に充填され、該導電金属層が平坦化されるように化学機械平坦化プロセス（ＣＭＰ）などによって平坦化される。
【0003】
デュアルダマシン構造に用いられる低ｋ層の一例は、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスによって堆積された、炭素がドープされた酸化ケイ素（ＣＤＯ）層である。ＣＤＯ層は、該ＣＤＯ層が３ｋ未満などの低い誘電率を有するように、ＰＥＣＶＤプロセスによって堆積される。しかしながら、従来の低ｋＣＤＯ層は、機械的強度が不十分である。従来の低ｋＣＤＯは、後続のＣＭＰプロセス中に高い剪断応力にさらされ、これが亀裂及びデバイスの故障につながる可能性がある。堆積したままの低ｋＣＤＯ層は、ヤングのモジュール（Young’s modules）及び硬度が誘電率に対して逆の関係にあるため、機械的強度が不十分である。
【0004】
したがって、ＰＥＣＶＤプロセスによって高硬度を有する低ｋＣＤＯ層を形成する方法が必要とされている。
【発明の概要】
【0005】
一実施形態では、炭素がドープされた酸化ケイ素（ＣＤＯ）層を形成する方法が提供される。該方法は、処理チャンバにキャリアガス流量のキャリアガスと前駆体流量のＣＤＯ前駆体とを提供することを含む。ＣＤＯ前駆体は、
及びそれらの混合物からなる群より選択される。無線周波数（ＲＦ）電力が電力レベル及び周波数でＣＤＯ前駆体に印加される。ＣＤＯ層は、処理チャンバ内の基板上に堆積される。
【0006】
別の実施形態では、ＣＤＯ層を形成する方法が提供される。該方法は、処理チャンバにキャリアガス流量のキャリアガスと前駆体流量のＣＤＯ前駆体とを提供することを含み、ＣＤＯ前駆体は式１：
で表され、式１において、Ｒ１及びＲ２は、独立して、Ｃ１－Ｃ２０アルキル基からなる群より選択され、Ｒ３は、Ｃ１－Ｃ２０アルキル基及び水素（Ｈ）からなる群より選択され、Ｒ４は、Ｃ１－Ｃ２０アルキル基及びＣ１－Ｃ２０アルコキシ基からなる群より選択される。ＲＦ電力が、ある電力レベル及び周波数でＣＤＯ前駆体に印加される。ＣＤＯ層は、処理チャンバ内の基板上に堆積される。
【0007】
さらに別の実施形態では、ＣＤＯ層を形成する方法が提供される。該方法は、処理チャンバにキャリアガス流量のキャリアガスと前駆体流量のＣＤＯ前駆体とを提供することを含み、ＣＤＯ前駆体は式１：
で表され、式１において、Ｒ１は、
からなる群より選択され、Ｒ２は、
からなる群より選択され、Ｒ３は、
及びＨからなる群より選択され、Ｒ４は、
からなる群より選択される。ＲＦ電力は、ある電力レベル及び周波数でＣＤＯ前駆体に印加される。ＣＤＯ層は、処理チャンバ内の基板上に堆積される。
【0008】
本開示の上記の特徴を詳細に理解できるように、その一部が添付の図面に示されている実施形態を参照することにより、上に簡単に要約されている本開示のより詳細な説明を得ることができる。しかしながら、添付の図面は例示的な実施形態を示しているにすぎず、したがって、その範囲を限定するとみなすべきではなく、他の等しく有効な実施形態も許容されうることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】一実施形態によるシステムの概略図
【図2】一実施形態によるプラズマ化学気相堆積システムの概略的な断面図
【図3】一実施形態による、プラズマ化学気相堆積プロセスによって低ｋのシリコンＣＤＯ層を形成する方法のフロー図
【発明を実施するための形態】
【0010】
理解を容易にするため、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が用いられる。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記載がなくとも、他の実施形態に有益に組み込むことができることが企図されている。
【0011】
本明細書に記載される実施形態は、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスによって、高硬度を有する低ｋかつ炭素がドープされた酸化ケイ素（ＣＤＯ）層を形成する方法を提供する。該方法は、処理チャンバにキャリアガス流量のキャリアガスと前駆体流量のＣＤＯ前駆体とを提供することを含む。無線周波数（ＲＦ）電力が、ある電力レベル及び第１の周波数でＣＤＯ前駆体に印加される。ＣＤＯ層は、処理チャンバ内の基板上に堆積される。
【0012】
図１は、ＰＥＣＶＤプロセスによって低ｋのシリコンＣＤＯ層を形成する方法に用いられるシステム１００の概略図である。処理システム２００の一例は、米国カリフォルニア州サンタクララ所在のＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）プラットフォームである。以下に記載されるシステムは例示的なプラットフォームであり、本開示の態様を達成するために、他の製造業者によるプラットフォームを含めた他のプラットフォームを使用又は修正することができるものと理解されたい。
【0013】
図１に示されるように、一対の前方開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ）１０２が基板を供給し、該基板がロボットアーム１０４に受容され、保持領域１０６内に配置され、その後、ツインＰＥＣＶＤシステム１０８ａ～１０８ｃの処理チャンバ１１４ａ～１１４ｆのうちの１つに配置される。第２のロボットアーム１１２を使用して、基板を保持領域１０６からＰＥＣＶＤシステム１０８ａ～１０８ｃへと輸送することができる。ＰＥＣＶＤシステム１０８ａ～１０８ｃは、ＰＥＣＶＤプロセスによって低ｋＣＤＯ層を形成するために利用される。
【0014】
図２は、ＰＥＣＶＤプロセスによって低ｋＣＤＯ層を形成する方法に用いられるＰＥＣＶＤシステム１０８ａの概略的な断面図である。システム１００の一例は、米国カリフォルニア州サンタクララ所在のＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．製造のＰＲＥＣＩＳＩＯＮ（登録商標）システムである。以下に記載されるシステムは例示的なシステムであり、本開示の態様を達成するために、他の製造業者によるシステムを含めた他のシステムを使用又は修正することができるものと理解されたい。
【0015】
図２に示されるように、システム１０８ａは、処理チャンバ１１４ａ、１１４ｂを備えており、該処理チャンバ１１４ａ、１１４ｂはリソースを共有する。例えば、処理チャンバ１１４ａ、１１４ｂは、減圧ポンプ２２０及びガス源２１６などのリソースを共有する。処理チャンバ１１４ａ（例えば、第１の処理チャンバ）と処理チャンバ１１４ｂ（例えば、第２の処理チャンバ）は、同様に構成される。処理チャンバ１１４ａは、基板２０１を支持するために内部に基板支持体２０６が配置された、処理容積２０４を含むチャンバ本体２０２を有する。基板支持体２０６は、加熱素子２１０と、基板支持体２０６の上面２０７に基板２０１を保持する機構（図示せず）、例えば、静電チャック、真空チャック、基板保持クランプなどを含む。基板支持体２０６は、開口部２１２を介したシステム１０８ａの内外への基板２０１の移送を容易にする、上昇処理位置と下降位置との間で基板支持体２０６を移動させるリフトシステム（図示せず）に接続したステム２０８によって、処理容積２０４に結合され、その中に移動可能に配置されている。
【0016】
処理チャンバ１１４ａは、ガス源２１６から、処理容積２０４全体にわたり処理ガスを分配するために用いられるシャワーヘッド２１４への処理ガスの流量を制御するために、ガス源２１６とチャンバ本体２０２との間に配置された、質量流量制御（ＭＦＣ）デバイスなどの流量コントローラ２１８を備えている。シャワーヘッド２１４は、処理ガスから処理容積２０４内にプラズマを生成するために、ＲＦフィード２２４によってＲＦ電源２２２に接続される。ＲＦ電源２２２は、ＲＦエネルギーをシャワーヘッド２１４に供給し、シャワーヘッド２１４と基板支持体２０６との間のプラズマの生成を促進する。ステム２０８は、上面２０７とシャワーヘッド２１４との間の処理距離２２６で、上昇処理位置へと移動するように構成される。減圧ポンプ２２０は、処理容積２０４内の圧力を制御するためにチャンバ本体２０２に結合される。処理チャンバ１１４ａは処理チャンバ１１４ｂと同様である。
【0017】
図３は、ＰＥＣＶＤプロセスによって低ｋＣＤＯ層を形成する方法３００のフロー図である。説明を容易にするために、図３は、図２を参照して説明される。しかしながら、図２の処理チャンバ１１４ａ以外の処理チャンバを、方法３００と組み合わせて利用することができることに留意されたい。
【0018】
動作３０１では、基板２０１は、開口部２１２を通じてチャンバへと移送される。基板２０１は、開口部２１２を介した処理チャンバ１１４ａの内外への基板２０１の移送を容易にする下降位置にある基板支持体２０６の上面２０７に配置される。動作３０２では、基板支持体２０６は、上面２０７とシャワーヘッド２１４との間の処理距離２２６で、上昇処理位置へと上昇する。処理チャンバ１１４ａ内の処理ガスの滞留時間は、処理距離２２６によって制御することができる。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、処理距離２２６は約０．３インチ（ｉｎ）から約１．２インチである。処理距離２２６を短縮すると、プラズマ密度が増加して、硬度が増加し、堆積したＣＤＯ層の誘電率が低下する。処理距離２２６を増加させると、プラズマ密度が低下して、硬度が低下し、ＣＤＯ層の誘電率が増加する。
【0019】
動作３０３では、ＰＥＣＶＤプロセスが行われる。ＰＥＣＶＤプロセスは、基板１０１上にＣＤＯ層を形成する。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、動作２０３中、キャリアガス流量のキャリアガスと前駆体流量のＣＤＯ前駆体とが処理チャンバ１１４ａの処理容積に供給される。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、キャリアガス及びＣＤＯ前駆体に加えて、酸素含有ガス流量の酸素含有ガス及び水素含有ガス流量の水素含有ガスのうちの少なくとも一方が、処理容積２０４に供給される。ガス源１１６とチャンバ本体２０２との間に配置された流量コントローラ１１８は、キャリアガス流量、前駆体流量、並びに、酸素含有ガス流量と水素含有ガス流量のうちの少なくとも一方を制御する。シャワーヘッド１１４は、処理容積２０４全体にわたり、キャリアガス、ＣＤＯ前駆体ガス、並びに、酸素含有ガスと水素含有ガスのうちの少なくとも一方を分配する。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、キャリアガスは、ヘリウム（Ｈｅ）又はアルゴン（Ａｒ）を含む。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、酸素含有ガスは、酸素ガス（Ｏ２）又は二酸化炭素（ＣＯ２）を含む。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる、さらに別の実施形態では、水素含有ガスは水素ガス（Ｈ２）を含む。前駆体流量は、約１５０ミリグラム／分（ｍｇｍ）から約２０００ｍｇｍであり、キャリアガス流量は、約１００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）から約５０００ｓｃｃｍであり、酸素含有ガス流量のうちの少なくとも一方は、約０ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍであり、水素含有ガス流量は約０ｓｃｃｍ及び２０００ｓｃｃｍである。
【0020】
本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、ＣＤＯ前駆体は、米国カリフォルニア州サンタクララ所在のＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な次の化合物のうちの少なくとも１つ：
を含み、ここで、Ｅｔは、式Ｃ２Ｈ５を有するエチル基であり、Ｍｅは、式ＣＨ３を有するメチル基である。
【0021】
本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる他の実施形態では、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＤＯ前駆体は、式１で表される：
【0022】
ここで、式１において、Ｒ１及びＲ２は、独立して、Ｃ１－Ｃ２０アルキル基からなる群より選択され、Ｒ３は、Ｃ１－Ｃ２０アルキル基及び水素（Ｈ）からなる群より選択され、Ｒ４は、Ｃ１－Ｃ２０アルキル基及びＣ１－Ｃ２０アルコキシ基からなる群より選択される。式１の一例では、Ｒ１は、
からなる群より選択され、Ｒ２は、
からなる群より選択され、Ｒ３は、
及びＨからなる群より選択され、Ｒ４は、
からなる群より選択される。ＣＤＯ前駆体及びキャリアガスは、ＲＦ電力の存在下でイオン化される。ＲＦ電力は、ＣＤＯ前駆体を活性化するために、電力レベル及び第１の周波数でＣＤＯ前駆体に印加され、その結果、ＣＤＯ層が基板２０１上に堆積される。動作３０３中、処理チャンバ１１４ａ内の圧力は、約４ｔｏｒｒから約３５ｔｏｒｒであり、処理チャンバ１１４ａ内の温度及び基板２０１の温度は、摂氏約３５０度（℃）から４００℃の間である。処理チャンバ１１４ａ内の約３５０℃から４００℃の間の温度は、ＣＤＯ層の弾性率及び硬度を増加させる。ＣＤＯ前駆体の架橋したＳｉ－Ｏ－Ｓｉ及びＳｉ－ＣＨ２－Ｓｉ結合は、約３５０℃から４００℃の間の温度では分解せず、したがって、堆積膜内で架橋されたまま維持され、それによって、ＣＤＯ層の弾性率及び硬度を増加させる。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、ＣＤＯ層は、２５ＧＰａを超える弾性率、４．５ＧＰａを超える硬度、及び４未満の誘電率を有する。
【0023】
化合物１～６及び式１のＣＤＯ前駆体、並びにそれらの組合せは、ＣＤＯ層の硬度が４．５ＧＰａを超え、ＣＤＯ層の誘電率が４未満になるように選択される。理論に縛られはしないが、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合は、動作３０３中のＣＤＯ前駆体の－ＯＲ基（－ＯＣＨ２ＣＨ３及び－ＯＣＨ３など）の縮合を介して、又は化合物１～６及び式１のＣＤＯ前駆体の組み込みＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合を介して、並びにそれらの組合せによって、ＣＤＯ層に組み込まれる。Ｓｉ－Ｏ結合は、Ｓｉ－Ｃ結合よりも大きい結合強度を有しており、したがって、ＣＤＯ層にＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合を組み込むと、より高い機械的強度をもたらし、結果的に４．５ＧＰａを超える硬度が得られる。さらには、ＣＤＯ前駆体の末端Ｓｉ－ＣＨ３基は、ＣＤＯ層におけるミクロ多孔性の形成に加えて、より多くの末端炭素を組み込み、ＣＤＯ層により多くの非極性Ｓｉ－Ｃ結合を組み込む。ＣＤＯ層の誘電率は、ＣＤＯ層に末端炭素及び非極性Ｓｉ－Ｃ結合を組み込み、ＣＤＯ層に末端Ｓｉ－ＣＨ３基から形成されたミクロ多孔性を組み込むことによって、低下する。加えて、ＣＤＯ前駆体内の組み込みＳｉ－ＣＨ２－Ｓｉ結合は、より多くのネットワーク化された炭素を組み込み、炭素の割合（誘電率に寄与する）及びＣＤＯ層の機械的強度を制御する。したがって、ＣＤＯ層の硬度が４．５ＧＰａを超え、ＣＤＯ層の誘電率が４未満になるように、堆積したＣＤＯ層におけるＳｉ－Ｏ結合のＳｉ－Ｃ結合に対する比を制御するために、化合物１～６及び式１、並びにそれらの組合せが、ＣＤＯ前駆体のために選択される。
【0024】
酸素含有ガスと水素含有ガスのうちの少なくとも一方が処理容積２０４に提供されると、ＲＦ電力の印加に応答して、酸素イオン／ラジカル及び水素イオン／ラジカルのうちの少なくとも１つが生成される。酸素イオン／ラジカル及び水素イオン／ラジカルは、緩く結合したＣＨｘ及びＳｉＣＨ２Ｓｉ基、並びに末端ＳｉＣＨ３基と反応する。しかしながら、緩く結合したＣＨｘは積極的に除去され、緩く結合したＣＨｘ及びＳｉＣＨ２Ｓｉ基、並びに末端ＳｉＣＨ３基との反応の副生成物が処理チャンバから排出される。緩く結合したＣＨｘ及びＳｉＣＨ２Ｓｉの除去により、ＣＨｘ型の炭素及び一部の末端ＳｉＣＨ３型の炭素が除去されるため、ＣＤＯ層にミクロ多孔性が導入される。ミクロ多孔性は、ＣＤＯ層の弾性率及び硬度を増加させることなく、ＣＤＯ層の誘電率を低下させる。
【0025】
処理中、ＲＦ電力の電力レベルは、約２００ワット（Ｗ）から約２０００Ｗである。ＲＦ電力の第１の周波数は、約１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）から約４０ＭＨｚである。一例では、第１の周波数のプラズマは、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ構造及び末端Ｓｉ－ＣＨ３基の線形骨格の保存を容易にして、ＣＤＯ層の硬度及び誘電率を維持する。２７ＭＨｚ以上の第１の周波数では、イオンエネルギー及び衝撃が少なく、したがって、ＣＤＯ前駆体の骨格が気相中で断片化されるのを防ぎ、それによってＳｉ－Ｏ結合のＳｉ－Ｃ結合に対する比が維持される。前駆体のＳｉＯＣ長鎖ポリマーが基板上に堆積されると、ＲＦ電力は、３５０キロヘルツ（ｋＨｚ）以下の第２の周波数で印加されて、ＣＤＯ層から過剰の炭素を除去し、ＣＤＯ層の誘電率が約３から約４の間になるように、末端Ｓｉ－ＣＨ３基の断片化を誘発することによって誘電率を増加させることができる。
【0026】
要約すると、ＰＥＣＶＤプロセスによって低ｋＣＤＯ層を形成する方法が本明細書に記載される。結果として得られるＣＤＯ層は、４未満の誘電率及び４．５ＧＰａを超える硬度を有する。一実施形態では、誘電率は約３．１０から約３．２０の間であり、硬度は、約４．８から５．４ＧＰａの間である。したがって、結果として得られる低ｋＣＤＯ層は、さもなければ亀裂及びデバイスの故障につながるであろう後続のＣＭＰプロセス中の高い剪断応力に耐える、高い機械的強度を有する。ＣＤＯ前駆体に用いられる化合物は、架橋したＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合を有しており、低ｋＣＤＯ層の弾性率及び硬度を増加させ、３５０℃を超えるチャンバ内温度に耐える。ＰＥＣＶＤ中のチャンバの３５０℃を超えるチャンバ内温度は、ＣＤＯ層の弾性率及び硬度を増加させる。したがって、ＣＤＯ層は、４未満の誘電率及び４．５ＧＰａを超える硬度を有する。４未満の誘電率及び４．５ＧＰａを超える硬度は、炭素のドーピング及びＵＶ硬化を実施する必要性を排除する。炭素のドーピングはＣＤＯ層の誘電率及び硬度を低下させ、ＵＶ硬化はＣＤＯ層の誘電率及び硬度を増加させる。炭素のドーピング及びＵＶ硬化を排除することにより、収量が増加し、コストが削減され、顧客の保有コストが削減される。
【0027】
以上の説明は本開示の例を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく、本開示の他の例及びさらなる例を考案することができ、本開示の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図1】
【図2】
【図3】