TWI875141B - 用於沉積低k介電質膜之系統及方法 - Google Patents

Abstract

茲描述包括半導體處理方法之實施例，所述半導體處理方法於半導體基板上形成低κ膜。所述處理方法可包括以下步驟：將一或多種沉積前驅物流至半導體處理系統。一或多種沉積前驅物可包括含矽前驅物，所述含矽前驅物可為環狀化合物。所述方法可包括以下步驟：自一或多種沉積前驅物產生沉積電漿。所述方法可包括以下步驟：自沉積電漿的電漿流出物沉積含矽及碳材料於基板上。所沉積的含矽及碳材料之特徵可在於：小於或約3.0的介電常數。

Description

用於沉積低K介電質膜之系統及方法

此申請案依專利法主張於2022年8月26日提申之名稱為「SYSTEMS AND METHODS FOR DEPOSITING LOW-K DIELECTRIC FILMS」的美國專利申請案第17/896,734號之優先權，所述美國專利申請案以全文引用方式併入本文。

本技術與沉積製程及腔室有關。更具體而言，本技術與產生低κ膜之方法有關，所述方法可不使用UV處理。

藉由在基板表面上生產錯綜複雜地圖案化的材料層之製程，可製作積體電路。在基板上產生經圖案化材料需要用於形成並移除材料之受控方法。材料特性可能影響裝置的操作，且亦可影響相對於彼此移除膜的方式。電漿增進沉積可產生具有某些特性之膜。為了提供合適的性質，許多膜的形成需要額外處理以調節或增進膜的材料特性。

因此，需要可用於產生高品質裝置及結構之改良的系統及方法。本技術可滿足這些及其他需求。

茲描述本技術的實施例，所述實施例涵蓋將低κ膜形成於半導體基板上之半導體處理方法。所述處理方法可包括以下步驟：將一或多種沉積前驅物流至半導體處理系統。一或多種沉積前驅物可包括含矽前驅物，所述含矽前驅物可為環狀化合物。所述方法可包括以下步驟：自一或多種沉積前驅物產生沉積電漿。所述方法可包括以下步驟：自沉積電漿的電漿流出物沉積含矽及碳材料於基板上。所沉積的含矽及碳材料之特徵可在於：小於或約3.0的介電常數。

在一些實施例中，含矽前驅物的特徵可在於式1： 。R’可為C ₁-C ₆烷基團、C ₁-C ₆烯丙基團或氫，其中x可介於0與3間。R’’可為C ₁-C ₆烷基團，其中y可介於0與3間。X可為C ₁-C ₆烷基團、C ₁-C ₆烯丙基團、NO ₂、NH ₂、OR’或氫，其中n可介於0與4間。含矽前驅物可包括苯環、環戊烷環或環已烷環。沉積前驅物可進一步包括：分子氧(O ₂)、二原子氫(H ₂)或二者之組合。由一或多種沉積前驅物產生沉積電漿可包括：在遠端電漿單元中形成沉積電漿。含矽及碳材料的特徵可在於：大於或約2.0原子%的甲基併入量。含矽及碳材料的特徵可在於：大於或約3 GPa的楊氏模數。含矽及碳材料的特徵可在於：大於或約0.5 GPa的硬度。

本技術的一些實施例可涵蓋半導體處理方法。所述方法可包括：將沉積前驅物流至半導體處理系統。沉積前驅物可包括含矽前驅物及含碳前驅物。含碳前驅物可為環狀化合物。所述方法可包括以下步驟：自一或多種沉積前驅物產生沉積電漿。所述方法可包括：由沉積電漿的電漿流出物將含矽及碳材料沉積在基板上。所沉積的含矽及碳材料之特徵可在於：小於或約3.0的介電常數。

在一些實施例中，可將產生沉積電漿期間之溫度維持在小於或約420 °C。沉積前驅物可進一步包括：分子氧(O ₂)。沉積前驅物可進一步包括：二原子氫(H ₂)。由一或多種沉積前驅物產生沉積電漿可包括：在遠端電漿單元中形成沉積電漿。所沉積之含矽及碳材料之特徵可在於：大於或約5 Gpa之楊氏模數。

本技術的一些實施例可涵蓋半導體處理方法。所述方法可包括：將沉積前驅物流入半導體製程腔室的基板處理區域內。沉積前驅物可包括含矽前驅物。沉積前驅物可包含環狀化合物。所述方法可包括：於基板處理區域內，由沉積前驅物產生沉積電漿。所述方法可包括以下步驟：自沉積電漿的電漿流出物沉積含矽及碳材料於基板上。所沉積的含矽及碳材料之特徵可在於：小於或約3.0的介電常數。所沉積的含矽及碳材料之特徵可在於：大於或約4.0 GPa的楊氏模數。

在一些實施例中，含矽前驅物可包括沉積前驅物的環狀化合物。沉積前驅物可進一步包括：包括氦或氮(N ₂)之至少一種載氣。產生沉積電漿可包括：施加小於或約500 W的RF功率。沉積前驅物的流速之特徵可在於：小於或約500 mg/min。所述方法可包括：對含矽及碳材料進行沉積後處理。沉積後處理可包括UV硬化或熱退火。

這樣的技術可相對於習用處理方法提供許多益處。舉例而言，利用包括環狀化合物之沉積前驅物可增加所沉積的低κ材料內之封閉奈米孔洞之存在。封閉奈米孔洞數量之增加可提升材料中之碳水平，而不會降低其機械性質，如楊氏模數及硬度。環狀化合物，除了形成封閉奈米孔洞之外，還可升高這些低κ膜中之碳的水平，將膜的介電常數（κ值）降低至小於或約3.0，而不會同時降低其機械穩定性。進而，增加封閉奈米孔洞的存在可防止或減少蝕刻劑（如濕式蝕刻劑）穿過材料中之開放孔洞到達結構的其他層或區塊而造成損壞。本技術的實施例還包括其中可在大於或約420 °C的溫度下進行低κ材料的沉積之處理方法。沉積溫度的增加還增加了低κ材料中之Si-C交聯的量。在本技術的更進一步實施例中，所沉積的低κ材料的特徵可在於：低κ值及高機械穩定性，而無需進行會對處理方法增加額外時間和複雜度之沉積後、紫外線處理。結合以下描述和附圖更詳細地描述這些和其他實施例以及它們的諸多優點及特徵。

在後段製程(back-end-of-line; BEOL)半導體處理期間，低κ膜可在積體電路中之金屬化層的製造中發揮多種功能。這些功能可包括在導電含金屬結構（如互連線、接觸孔和介層孔等結構）間結合電絕緣低κ膜。它們還可包括在金屬結構形成後部分去除低κ膜。BEOL處理中之一種常見去除製程是化學機械拋光(CMP)，CMP使用化學蝕刻及物理磨蝕的組合以從基板表面去除低κ材料。

BEOL處理中所用之低κ膜應具有相對於未摻雜的氧化矽更低的介電常數（κ值）及高機械穩定性，以防止在含金屬結構形成和由CMP去除期間破裂。不幸的是，這些品質在由含矽及碳材料製成的低κ膜中通常處於緊張狀態。在許多情況下，材料中之較高碳含量可能會同時降低κ值並降低膜的機械穩定性，其特徵在於較低的楊氏模數及較低的硬度，還降低膜的其他機械特性。

增進低κ膜的機械穩定性的一種方式為以紫外光處理所沉積的膜（即，UV處理/硬化操作）。不幸的是，這些UV處理操作通常涉及將基板從低κ膜沉積腔室輸送至UV處理腔室，這增加了整體低κ膜形成操作的時間和複雜度。在大多數情況下，UV光僅可穿透低κ材料至幾埃(angstrom)的深度，因此完全處理的低κ膜需要將基板在沉積腔室與處理腔室間穿梭數次，以完成厚度為數十至數百埃的低κ膜。多次沉積和處理操作可大幅降低半導體製造製程中之晶圓產量。

本技術可藉由包括能形成具有良好機械穩定性的低κ膜之半導體處理方法的實施例來克服這些問題。在實施例中，這些低κ膜的特徵可在於：高楊氏模數（如，大於或約5.0 GPa）和高硬度（如，大於或約0.2 GPa）。藉由以包括一或多種環狀化合物的具體沉積前驅物進行高溫下之沉積，膜的特徵可在於：膜內之封閉的奈米孔的量增加。這可克服膜的模數、硬度和機械穩定性的其他特性隨著介電常數降低而下降的自然趨勢，同時還減少處理期間需要的操作數目。具體而言，本技術可不利用沉積後之後續處理（包括UV暴露、電漿處理或其他處理操作）來對膜進行後處理以增進硬度。

儘管其餘揭示內容將常規地利用所揭示之技術來標示具體沉積製程，但將可容易理解到，所述系統和方法同樣適用於其他沉積及清潔腔室，還有可能發生在所述腔室中之製程。因此，所述技術不應被視為僅限於與這些具體沉積製程或腔室一起使用之技術。在描述根據本技術的實施例之額外細節之前，本揭示內容將討論可用於進行根據本技術的實施例之沉積製程之可能的系統及腔室。

第1圖顯示根據實施例之沉積、蝕刻、烘烤及硬化腔室之處理系統100的一個實施例之頂部平面視圖。在圖式中，一對前開式統一傳送盒102供應各種尺寸的基板，所述基板由機械手臂104接收並放置入低壓保持區106內，接著將所述基板放置在基板製程腔室108a至108f中之一者內，所述基板製程腔室108a至108f安置在串聯區塊109a至109c中。可使用第二機械手臂110將基板晶圓從保持區106運送至基板製程腔室108a至108f並返回。可裝配各基板製程腔室108a至108f以進行數個基板處理操作，包括本文所述之半導體材料的堆疊之形成，還有電漿增進化學氣相沉積、原子層沉積、物理氣相沉積、蝕刻、預清潔、脫氣、定向及其他基板製程(包括退火、灰化等等)。

基板製程腔室108a至108f可包括用於沉積、退火、硬化及/或蝕刻基板上之介電膜或其他膜之一或多個系統部件。在一種配置中，製程腔室之兩對製程腔室，如，108c及108d和108e及108f，可用於將介電材料沉積在基板上，且製程腔室之第三對製程腔室，如，108a及108b，可用於蝕刻所沉積之介電質。在另一種配置中，所有三對腔室，如，108a至108f，可經配置以將交替的介電質膜之堆疊沉積於基板上。可在不同的實施例中所示之與製造系統分開的腔室中進行本文所述之製程中之任何一或多者。將可理解到，可思及將系統100用於介電質膜之沉積、蝕刻、退火和硬化腔室之其他配置。

第2圖顯示根據本技術的一些實施例之範例電漿系統200的示意剖面視圖。電漿系統200可說明一對製程腔室108，所述製程腔室108可安裝在上述一或多個串聯區塊109a至109c中，且可包括根據本技術的實施例之蓋堆疊部件，並進一步解說如下。電漿系統200通常可包括腔室主體202，腔室主體202具有界定一對處理區域220A及220B之側壁 212、底壁216及側壁201。可以類似方式配置各處理區域220A至220B，且各處理區域220A至220B可包括相同部件。

舉例而言，處理區域220B(其部件也可包括在處理區域220A中)可包括台座228，台座228經過形成於電漿系統200中之底壁216中之通道222設置於處理區域中。台座228可提供加熱器，加熱器適於將基板229支撐在台座的暴露表面(如主體部分)上。台座228可包括例如電阻加熱元件等加熱元件232，其可加熱並將基板溫度控制在期望的製程溫度。也可由諸如燈泡組件或任何其他加熱元件等遠端加熱元件加熱台座228。

台座228的主體可由凸緣233耦接至軸桿226。軸桿226可將台座228電性耦接至電力輸出或動力箱203。動力箱203可包括驅動系統，所述驅動系統控制台座228在處理區域220B內之升降和移動。軸桿226也可包括電力介面，以提供電力至台座228。動力箱203也可包括用於電力及溫度指示器之介面，如熱耦介面。軸桿226可包括適於可拆卸地耦接動力箱203之基底組件238。周圍環235示於動力箱203上方。在一些實施例中，周圍環235可以是適於作為機械止擋件之肩部，或經配置以提供介於基底組件238與動力箱203的上表面之間的機械介面之平台。

可包括通過通道224之桿230，通道224形成於處理區域220B的底壁216中，且可利用桿230來定位通過台座228的主體設置之基板舉升銷261。基板舉升銷261可選擇性地將基板229與台座分隔，以有助於用機器人交換基板229，所述機器人用來傳送基板229經由基板傳送埠260進入和離開處理區域220B。

腔室蓋204可耦接腔室主體202的頂部部分。蓋204可容納耦接至蓋204之一或多個前驅物分佈系統208。前驅物分佈系統208可包括前驅物入口通道240，前驅物入口通道240可經由雙通道噴灑頭218將反應劑和清潔前驅物輸送至處理區域220B內。雙通道噴灑頭218可包括環形基底板248，環形基底板248具有設置在面板246中間之阻隔板244。射頻（「RF」）源265可耦接雙通道噴灑頭218，RF源265可供電給雙通道噴灑頭218以有助於在雙通道噴灑頭218的面板246與台座228之間產生電漿區域。雙通道噴灑頭218及/或面板246可包括一或多個開口，以允許前驅物從前驅物分佈系統208流至處理區域220A及/或220B。在一些實施例中，開口可包括直形(straight-shaped)開口及圓錐形開口中之至少一種。在一些實施例中，RF源可耦接腔室主體202的其他部分，如台座228，以有助於電漿產生。可將介電絕緣器258設置在蓋204與雙通道噴灑頭218之間，以防止將RF功率傳導至蓋204。陰影環206可設置在台座228的外圍上，陰影環206與台座228銜接。

可在前驅物分佈系統208的環形基底板248中形成可選的冷卻通道247，以在操作期間冷卻環形基底板248。諸如水、乙二醇、氣體等熱傳流體可循環通過冷卻通道247，使得基底板248可維持在預定溫度。襯裡組件227可設置在處理區域220B內緊鄰腔室主體202的側壁201、212，以防止側壁201、212暴露於處理區域220B內之處理環境。襯裡組件227可包括可耦接泵送系統264之周圍泵送腔225，泵送系統264經配置以從處理區域220B排放氣體及副產物，並控制處理區域220B內的壓力。複數個排放埠231可形成於襯裡組件227上。排放埠231可經配置以容許氣體以增進系統200內之處理的方式從處理區域220B流向周圍泵送腔225。

第3圖顯示根據本技術的一些實施例之半導體製程的範例方法300的操作。可在各種製程腔室中進行所述方法，包括上述電漿系統200，還有可在其中進行電漿沉積之任何其他腔室。方法300可包括數個可選操作，所述操作可與根據本技術之方法的一些實施例具體相關或可不與根據本技術之方法的一些實施例具體相關。

方法300可包括電漿增進化學氣相沉積(PECVD)處理操作，以形成具有高機械穩定性的沉積態低κ膜。相較於傳統方法，這些沉積的低κ膜不需要進行像UK硬化等沉積後處理來提高膜的機械穩定性。儘管可能不需要沉積後處理，但在一些實施例中，仍可進行所述處理，以進一步提升膜的各種性質。在一些實施例中，方法可包括在方法300開始前之可選操作，或者方法可包括在沉積低κ的機械性穩定材料後之額外操作。在額外實施例中，如第3圖所示，方法300可包括在操作305處將沉積前驅物流入半導體製程腔室的基板處理區域內。在實施例中，在沉積前驅物流入腔室時，基板可存在半導體製程腔室的基板處理區域中。

沉積前驅物可包括環狀化合物。藉由提供具有環狀化合物之一或多種沉積前驅物，可在膜內形成閉合的奈米孔，降低膜的介電常數並提升膜的機械性質。在實施例中，沉積前驅物可包括含矽前驅物。在實施例中，沉積前驅物可包括含矽前驅物。含矽前驅物可為環狀化合物。在額外的實施例中，含矽前驅物的特徵可在於式1： ， 其中R’可為C ₁-C ₆烷基團、C ₁-C ₆烯丙基團或氫。在式1中，x可介於0與3間。R’’可為C ₁-C ₆烷基團，且y可介於0與3間。X可為C ₁-C ₆烷基團、C ₁-C ₆烯丙基團、NO ₂、NH ₂、OR’或氫，且n可介於0與4間。在進一步的實施例中，含矽前驅物可為以下含矽環狀化合物，其可由以下結構式表示： 。

在進一步的實施例中，含矽前驅物可包括具有Si-O鍵及/或Si-C鍵之前驅物，且可包括直鏈分支的含矽前驅物、環狀含矽前驅物或任何數量的額外含矽前驅物。舉例而言，含矽前驅物的特徵可在於式2： 其中各個R可獨立地選自烷基團（如，C ₁-C ₆烷基團）、烷氧基團、烯基團、炔基團、丙烯酸酯、鹵化物、NO ₂、NH ₂、CN、NCO、NCS或C=OR。

含矽前驅物的額外實施例可包括那些具有式3者： 其中A與前文就式1討論之SiR’x(OR’’)y具有相同特徵。前驅物可具有從環的碳延伸之一個、兩個、三個或更多個A部分。X可為C ₁-C ₆烷基團、C ₁-C ₆烯丙基團、NO ₂、NH ₂、OR’或氫，且n可介於0與4間。在進一步的實施例中，含矽前驅物可為以下含矽環狀化合物，其可由以下結構式表示： 。

在一些實施例中，沉積前驅物可進一步包括：分子氧(O ₂)。在實施例中，可將O ₂的流速相對於含矽前驅物的流速維持在有助於形成具有低介電常數（κ值）及高機械穩定性之所沉積低κ膜之流速比，所述低介電常數（κ值）及高機械穩定性可由膜特性（如楊氏模數及硬度等等）反映。附加地或替代地，沉積前驅物也可包括氫，如二原子氫(H ₂)。

在更進一步的實施例中，沉積前驅物可包括含碳前驅物。在實施例中，含碳前驅物可為環狀化合物。舉例而言，含碳前驅物可為環狀烴化合物或可為包括氧之環狀化合物。預期含碳前驅物可提供環狀化合物，且含矽前驅物可包括環狀化合物或可不包括環狀化合物。因此，當提供環狀含碳化合物時，含矽前驅物可為用於沉積含矽材料之習用矽化合物。在此類實施例中，含碳前驅物可為，例如，苯、環戊烷、環己烷、吡啶、呋喃或任何其他環狀含碳化合物。

在進一步的實施例中，沉積前驅物亦可包括一或多種載氣，如氦(He)、氮(N ₂)及氬(Ar)。儘管可與其他沉積前驅物一起輸送一或多種載氣，但載氣可被視為惰性氣體，其不會發生反應形成所沉積的低κ膜的一部分。

在實施例中，用於含矽前驅物之流速可為大於或約100毫克每分鐘(mgm)、大於或約110 mgm、大於或約120 mgm、大於或約130 mgm、大於或約140 mgm、大於或約150 mgm、大於或約160 mgm、大於或約170 mgm、大於或約180 mgm、大於或約190 mgm、大於或約200 mgm、大於或約210 mgm、大於或約220 mgm、大於或約230 mgm、大於或約240 mgm、大於或約250 mgm或更大。用於一或多種載氣之流速可為大於或約300 sccm、大於或約320 sccm、大於或約340 sccm、大於或約360 sccm、大於或約380 sccm、大於或約400 sccm、大於或約420 sccm、大於或約440 sccm、大於或約460 sccm、大於或約480 sccm、大於或約500 sccm或更大。

在一些實施例中，已觀察到，O ₂相對於含矽前驅物之過量流速可能會使所沉積之低κ膜的介電常數升高到異常大的程度。咸信，在這些情況下過量的O ₂流速可能導致膜中之氧與氫間的反應次數增加，從而產生羥基(—OH)基團。在許多實施例中，含矽-氧-及-碳的低κ膜的介電常數可能對膜中之羥基團的數量高度敏感。相對少量增加膜中羥基團的量（如，增加小於或約1原子%）可能引起膜的介電常數之相對大的提升（如，提升大於或約10%）。在一些實施例中，O ₂流速可為小於或約200 sccm、小於或約180 sccm、小於或約160 sccm、小於或約150 sccm或更小。

在額外的實施例中，流入半導體製程腔室的基板處理區域內之沉積前驅物可改變腔室中之壓力。在實施例中，在形成低κ膜期間，半導體基板腔室壓力的特徵可在於：大於或約1托耳、大於或約2托耳、大於或約3托耳、大於或約4托耳、大於或約5托耳、大於或約6托耳、大於或約7托耳、大於或約8托耳、大於或約9托耳、大於或約10托耳或更大之壓力。類似地，壓力的特徵可在於：小於或約10托耳、小於或約9托耳、小於或約8托耳、小於或約7托耳、小於或約6托耳、小於或約5托耳或更小的壓力。

方法300的實施例可包括：在操作310處，由沉積前驅物產生沉積電漿。在實施例中，可在處理區域內由沉積前驅物產生沉積電漿，例如藉由提供RF功率至面板，以在半導體製程腔室的基板處理區域內產生電漿。或者，可遠離基板處理區域形成沉積電漿，如在遠端電漿系統中。藉由形成遠端電漿，可在所沉積的膜中維持Si—O—Si網絡。可在前文描述之任何頻率下產生沉積電漿，並且可在小於15 MHz（如，13.56 MHz）的頻率下產生沉積電漿。儘管可使用較高的頻率，但在一些實施例中，不同於較高電漿頻率操作，較低頻率電漿的產生可有助於在處理期間去除碳。進而，可使用小於或約1,000 W的RF功率形成電漿，且可在小於或約900 W、小於或約800 W、小於或約700 W、小於或約600 W、小於或約500 W、小於或約400 W、小於或約300 W、小於或約250 W、小於或約200 W、小於或約150 W、小於或約100 W或更小的功率下形成電漿。

方法300的實施例可包括：在操作315處，於基板上沉積低κ膜。在實施例中，基板存在於半導體製程腔室的基板處理區域中，且由也存在於處理區域中之沉積電漿所產生之沉積電漿流出物形成低κ膜。在一些實施例中，基板的特徵可在於：小於或約420 °C、小於或約410 °C、小於或約410 °C、小於或約°C、小於或約380 °C、小於或約370 °C、小於或約360 °C、小於或約350 °C、小於或約340 °C、小於或約330 °C、小於或約320 °C、小於或約310 °C、小於或約300 °C、小於或約290 °C、小於或約280 °C、小於或約270 °C或更小之沉積期間的溫度。在實施例中，可設定基板的溫度以增加所沉積的低κ膜中之Si-C交聯的量。增加的Si-C交聯可提高低κ膜的機械穩定性。在實施例中，所沉積的低κ膜的特徵可在於：在較高溫度下之增加的楊氏模數和增加的硬度。另一方面，過高的溫度可能導致沉積低κ膜中之碳揮發並從膜脫氣。在過高的溫度下，顯著量的碳可能以碳氧化物（如，CO、CO ₂）及揮發性有機化合物（如，-CH ₃、CH ₄）的形式從低κ膜去除，而降低膜中之碳水平。降低的碳水平可將膜的介電常數（κ值）增加至大於3.0、大於或約3.1、大於或約3.2、大於或約3.3、大於或約3.4、大於或約3.5或更大的程度。在一些實施例中，基板的特徵可在於：低κ膜的沉積期間之溫度小於或約450 °C。

在一些實施例中，低κ膜的沉積速率可能超過10 Å/min，且可在以下速率下沉積：大於或約15 Å/min、大於或約20 Å/min、大於或約50 Å/min、大於或約100 Å/min、大於或約150 Å/min、大於或約200 Å/min、大於或約250 Å/min、大於或約300 Å/min、大於或約400 Å/min、大於或約500 Å/min或更大。在沉積到足夠厚度（如，小於或約1000 Å）後，許多習用製程可接著將基板傳送至第二腔室以進行處理，如UV處理或其他沉積後處理。這可能會降低產量，且可能需要額外的腔室或工具來進行處理而增加生產成本。然而，本技術可產生包括含矽及碳材料（如，碳摻雜的氧化矽）之材料，其特徵在於：如沉積時之足夠的材料性質，且無須額外處理（如UV處理）。儘管本技術的實施例可包括沉積後之附加處理，但所沉積之膜的特性可包括相對於習用技術之一系列改良。

如上所解說，本技術的處理方法可包括利用可形成具有低介電常數及高機械穩定性的低κ膜之沉積前驅物及處理條件之實施例。在處理方法300的實施例中，可將所沉積的低κ膜形成為含矽-碳-及氧膜，所述含矽-碳-及氧膜具有小於或約3.0、小於或約2.9、小於或約2.8、小於或約2.7、小於或約2.6、小於或約2.5、小於或約2.4、小於或約2.3、小於或約2.2、小於或約2.1、小於或約2.0或更小的介電常數。膜的低介電常數可至少部分歸因於膜的孔隙率。在實施例中，使用含有環狀化合物之前驅物能夠在膜內形成封閉的奈米孔。封閉的奈米孔之形成降低了膜的介電常數，同時維持機械穩定性。在習用的膜成形中，可能僅在高多孔原子級網絡的情況下才可能實現先前所述的介電常數，通常需要成孔劑(poragen)及/或旋塗應用方法。

在一些實施例中，低κ膜的降低的介電常數（κ值）和提升的機械穩定性可能與作為膜中整體碳的一部分之甲基基團的水平增加相關。低κ膜中之甲基基團的保留可在材料種維持較高的碳原子百分比，這反過來可降低材料的介電常數。然而，咸認為，相較於其他烴基基團，甲基基團較不會對低κ膜的機械性質有不穩定影響。在實施例中，增加的甲基基團水平可能部分歸因於包括至少一種環狀化合物之沉積前驅物。在沉積溫度下，環狀化合物可容易地氫化而形成甲基基團。所沉積的低κ膜的特徵可在於：低κ膜中之甲基基團(-CH ₃)相對於氧化矽(SiO)基團的原子（即，分子）百分比，其由歸因於這些基團之紅外線吸收峰的面積所測量。在實施例中，甲基基團(-CH ₃)的原子百分比可為大於2.5原子%、大於2.75原子%、大於或約3原子%、大於3.25原子%、大於3.5原子%、大於3.75原子%、大於4原子%或更大。類似地，甲基基團的原子百分比可為小於或約10.0原子%、小於或約9.5原子%、小於或約9.0原子%、小於或約8.5原子%、小於或約8.0原子%、小於或約7.5原子%、小於或約7.0原子%或更小。

本技術的處理方法包括產生特徵在於高機械穩定性之所沉積的低κ膜之實施例。在實施例中，所沉積的低κ膜的特徵可在於：大於或約3.0 GPa的楊氏模數，且其特徵可在於：大於或約3.5 GPa、大於或約4.0 GPa、大於或約4.5 GPa、大於或約5.0 GPa、大於或約5.5 GPa、大於或約6.0 GPa、大於或約6.5 GPa、大於或約7.0 GPa、大於或約7.5 GPa、大於或約8.0 GPa、大於或約8.5 GPa或更大的楊氏模數。在進一步的實施例中，所沉積的低κ膜的特徵可在於：大於或約0.2 GPa的硬度，且其特徵可在於：大於或約0.3 GPa、大於或約0.4 GPa、大於或約0.5 GPa、大於或約0.6 GPa、大於或約0.7 GPa或更大的硬度。本技術的這些及其他實施例提供了由含矽電漿流出物形成所沉積的低κ膜之途徑，可以習用的電漿沉積方法生產具有低介電常數、高楊氏模數及高硬度之所述低κ膜，且不需要額外的處理操作，如UV硬化。

在前文描述中，出於解說之目的，已經闡述了諸多細節以便提供對本技術之各種實施例的理解。然而，對於本案所屬技術領域中具通常知識者將顯而易見的是，可在沒有這些細節中的某些細節或在有額外細節的情況下實踐某些實施例。

在已揭示若干實施例之後，本案所屬技術領域中具通常知識者將認識到，在不偏離實施例之精神的情況下可使用各種修改、替代構造及等效物。另外，為了避免不必要地混淆本技術，未描述若干已熟知的製程及元件。因此，上文描述不應視為限制本技術之範疇。

在提供一範圍之值之情況下，除非本文另有明確指定，應理解亦特定地揭示彼範圍之上限與下限之間的每一中間值，精確度為至下限單位的最小分位。將涵蓋在陳述範圍中之任一陳述值或未陳述的中間值與在彼陳述範圍中之任一其他陳述值或中間值之間的任何較窄範圍。此等較小範圍之上限及下限可獨立地包括於該範圍中或排除於該範圍之外，且在界限中任一者、沒有任一界限或兩界限皆包括於該等較小範圍中之每一範圍亦涵蓋於本技術內，所述每一範圍受所陳述範圍中任何特定排除之界限管轄。在所陳述範圍包括該等限制中一者或兩者之情況下，亦包括排除彼等包括之限制中一者或兩者之範圍。

如本文及隨附申請專利範圍中所使用，除非本文另有明確指定，否則單數形式「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」包括複數參照。因此，例如，參照「一材料」包括複數個此類材料，且參照「該前驅物」包括參照一或多種前驅物及本案所屬技術領域中具通常知識者所知之等效物，等等。

又，當在本案說明書中及下文申請專利範圍中使用字彙「包含(comprise)」、「包含(comprising)」、「含有(contain)」「包括(include)」及「包括(including)」時，意欲指定陳述之特徵、整數、部件或操作之存在，但該等字彙不排除一或多個其他特徵、整數、部件、操作、動作或群組之存在或添加。

100:處理系統

102:前開式統一傳送盒

104:機械手臂

106:低壓保持區

108a~108f:基板製程腔室

109a~109c:串聯區塊

110:第二機械手臂

200:電漿系統

201:側壁

202:腔室主體

203:動力箱

204:蓋

206:陰影環

208:前驅物分佈系統

212:側壁

216:底壁

218:雙通道噴灑頭

220A,220B:處理區域 222:通道 224:通道 225:周圍泵送腔 226:軸桿 227:襯裡組件 228:台座 229:基板 230:桿 231:排放埠 232:加熱元件 233:凸緣 235:周圍環 238:基底組件 240:前驅物入口通道 244:阻隔板 246:面板 247:冷卻通道 248:環形基底板 258:介電絕緣器 260:基板傳送埠 261:基板舉升銷 264:泵送系統 265:射頻（「RF」）源 300:方法 305,310,315:操作

透過參考說明書的其餘部分及圖式，可進一步瞭解本文揭露之技術的本質與優點。

第1圖顯示根據本技術的一些實施例之範例處理系統的頂部平面視圖。

第2圖顯示根據本技術的一些實施例之範例電漿系統的示意剖面視圖。

第3圖顯示根據本技術的一些實施例之半導體處理的範例方法之操作。

以示意方式包括數個圖式。應理解到，該等圖式僅用於說明之目的，且除非特別說明是按比例繪示，否則不應被視為按比例繪示。此外，作為示意圖，該等圖式用於幫助理解，且相較於現實的表現，可能不包括所有態樣或資訊，且出於說明之目的，可能包括誇大的材料。

在附圖中，類似的部件及/或特徵可以具有相同的元件符號。進一步而言，同類的各部件可透過在元件符號後加上字母（該字母區別類似部件）加以區別。若在說明書中僅使用第一元件符號，則該描述適用於具有相同第一元件符號之任何一個相似部件，無論字母為何。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

300:方法

305,310,315:操作

Claims (20)

1. 一種半導體處理方法，包含以下步驟：將一或多種沉積前驅物流至一半導體處理系統，其中該一或多種沉積前驅物包括一含矽前驅物，其中該含矽前驅物是一環狀化合物；自該一或多種沉積前驅物產生一沉積電漿；以及自該沉積電漿的電漿流出物將一含矽及碳材料沉積於一基板上，其中所沉積之該含矽及碳材料的特徵在於：小於或約3.0的介電常數。
2. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中該含矽前驅物的特徵在於式1：

   

   其中R’為一C₁-C₆烷基團、一C₁-C₆烯丙基團(allyl group)或氫，其中x介於0與3間；其中R’’為一C₁-C₆烷基團，其中y介於0與3間；且其中X為一C₁-C₆烷基團、一C₁-C₆烯丙基團、NO₂、NH₂、OR’或氫，其中n介於0與4間。
3. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中該含矽前驅物包含一苯環、一環戊烷環或一環已烷環。
4. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中該沉積前驅物進一步包括：分子氧(O₂)、二原子氫(H₂) 或二者之組合。
5. 如請求項4所述之半導體處理方法，其中自該一或多種沉積前驅物產生該沉積電漿之步驟包含以下步驟：於一遠端電漿單元中形成該沉積電漿。
6. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中該含矽及碳材料的特徵在於：大於或約2.0原子%之甲基併入量(methyl incorporation)。
7. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中該含矽及碳材料的特徵在於：大於或約3GPa之楊氏模數。
8. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中該含矽及碳材料的特徵在於：大於或約0.5GPa之硬度。
9. 一種半導體處理方法，包含以下步驟：將沉積前驅物流至一半導體處理系統，其中該沉積前驅物包括一含矽前驅物及一含碳前驅物，且其中該含碳前驅物係一環狀化合物；自該沉積前驅物產生一沉積電漿；以及自該沉積電漿的電漿流出物沉積一含矽及碳材料於一基板上，其中所沉積之該含矽及碳材料的特徵在於：小於或約3.0之介電常數。
10. 如請求項9所述之半導體處理方法，其中將該沉積電漿產生期間之溫度維持在小於或約420℃。
11. 如請求項9所述之半導體處理方法，其中該沉積前驅物進一步包括分子氧(O₂)。
12. 如請求項9所述之半導體處理方法，其中該沉積前驅物進一步包括二原子氫(H₂)。
13. 如請求項9所述之半導體處理方法，自該沉積前驅物產生該沉積電漿之步驟包含以下步驟：於一遠端電漿單元中形成該沉積電漿。
14. 如請求項9所述之半導體處理方法，其中所沉積之該含矽及碳材料的特徵在於：大於或約5GPa之楊氏模數。
15. 一種半導體處理方法，包含以下步驟：將沉積前驅物流入一半導體製程腔室的一基板處理區域內，其中該沉積前驅物包括一含矽前驅物，且其中該沉積前驅物包含一環狀化合物；於該基板處理區域內，自該沉積前驅物產生一沉積電漿；以及自該沉積電漿的電漿流出物沉積一含矽及碳材料於基板上，其中所沉積之該含矽及碳材料的特徵在於：小於或約3.0之介電常數，且其中所沉積之該含矽及碳材料的特徵在於：大於或約4.0GPa之楊氏模數。
16. 如請求項15所述之半導體處理方法，其中該含矽前驅物包含該沉積前驅物的該環狀化合物。
17. 如請求項15所述之半導體處理方法，其中該沉積前驅物進一步包括至少一種載氣，該至少一種載氣包含氦或氮(N₂)。
18. 如請求項15所述之半導體處理方法，其中 產生該沉積電漿之步驟包含以下步驟：施加小於或約500W之RF功率。
19. 如請求項15所述之半導體處理方法，其中該沉積前驅物的流速的特徵在於：小於或約500mg/min。
20. 如請求項15所述之半導體處理方法，進一步包含以下步驟：對該含矽及碳材料進行一沉積後處理，其中該沉積後處理包含UV硬化或熱退火。

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