CN101450995B - 低介电常数的等离子聚合薄膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低介电常数等离子聚合薄膜，其使用直链有机/无机前驱体的低介电常数等离子聚合薄膜和通过等离子增强化学气相沉积和使用RTA装置退火来制造。该低介电常数等离子聚合薄膜由于具有非常高的热稳定性、低的介电常数和优良的机械性能，可有效用于具有该薄膜结构的多层金属薄膜的制备。

Description

低介电常数的等离子聚合薄膜及其制造方法
技术领域
本发明概括来说涉及一种低介电常数的等离子聚合薄膜及其制造方法，更具体的，涉及一种用于半导体器件的等离子聚合薄膜及制造该薄膜的方法，该薄膜具有低的介电常数，并显示出改良的绝缘性能，在包括硬度和弹性模量的机械性能方面也有改善。
背景技术
目前，半导体装置制造中的主要步骤之一是通过气体的化学反应在衬底上形成金属和电介质薄膜。该沉积过程称为化学气相沉积(CVD)。具有代表性地，在热化学气相沉积过程中，反应气体被供给到到衬底的表面上，以便在衬底上发生热致化学反应，从而形成预定厚度的薄膜。这种热化学气相沉积(CVD)过程在高温下进行，高温肯能会损坏在衬底上形成层的器件的几何形状。在较低温度下沉积金属和电介质薄膜的方法的优选实施例包括公开在美国专利号5,362,526中，题目为“使用TEOS沉积氧化硅的等离子增强CVD工序”的等离子增强化学气相沉积法(PECVD)，其在此以引证的方式结合到本申请中。
根据PECVD，射频(RF)能量施加到反应区中，从而促使反应气体激发和/或分解，因而产生高活性种的等离子体。释放种的高活性降低了发生化学反应所需要的能量，因而降低了这种PECVD所需要的温度。因此，由于这种装置和方法的引入，半导体器件的几何结构尺寸有显著降低。
此外，为了降低用于ULSL半导体器件集成电路的多层金属膜的RC延迟，最近正在进行使用具有低介电常数(K≤3.0)的材料来制备用于金属线的中间层绝缘膜的详细研究。这种低介电常数的薄膜由有机材料或者无机材料形成，例如掺氟(F)的氧化物膜(SiO2)和掺氟的非晶形碳膜(a-C:F)。具有较低介电常数和较好热稳定性的聚合薄膜主要用作有机材料。
到现在非常有用的是二氧化硅(SiO2)或硅氟氧化物(SiOF)的中间层绝缘膜，它们在制造0.5μm或更小的超高集成电路时，具有一些缺陷如高的电容和长的RC延迟时间，因此，最近正在对替代它的新的低介电常数材料进行集中研究，但是还没有提出令人满意的解决办法。
目前可用的替代SiO2的低介电常数材料的例子包括用于旋涂的有机聚合物，例如BCB(苯并环丁烯)、SILK(购自Dow化合物公司)、FLARE(氟化聚(亚芳基醚)，购自联合信号公司)、以及聚酰亚胺、用于CVD的材料，例如黑金刚石(购自应用材料公司)、珊瑚(购自Novellus公司)、SiOF、烷基硅烷和聚对二甲苯、和多孔薄膜材料，例如干凝胶或气凝胶。
大部分聚合薄膜是通过旋模形成的，通过旋模化学合成聚合物，然后聚合物经由旋模涂覆在衬底上，然后干燥。这样形成的低介电常数薄膜有利地具有低的介电常数，因为在薄膜中形成具有个位数字的纳米尺寸的孔，从而降低了薄膜的密度。通常通过旋涂沉积的有机聚合物具有低的介电常数和优异的平坦度，但由于低于450℃的低耐热临界温度，其热稳定性差，因此在有效性方面是不足的。此外，上述有机聚合物是有缺陷的，因为由于它的大尺寸，使孔不均匀地分布在膜中，从而在制造器件时引发了许多问题。此外，上述有机聚合物的问题在于，它们与上下线材接触不良，使得由其获得的薄膜在热固化时固有地会发生高应力，而且其介电常数由于吸水率而变化，不理想地降低了器件的可靠性。
发明内容
为了解决相关技术中碰到的问题，本发明人对制造具有极低介电常数的薄膜的方法进行了详细研究，从而完成了本发明。结果发现，当使用直链有机/无机前驱体通过PECVD形成等离子聚合薄膜时，会形成具有纳米或更小尺寸的孔，能够克服旋模中出现的问题，包括预处理和后处理的复杂处理过程和长的处理时间，通过退火使薄膜的介电常数和机械性能得以改善。
因此，本发明提供了一种低介电常数的等离子聚合薄膜，该薄膜在介电常数、机械性能和绝缘性能方面有所改善，也提供了一种制造该薄膜的方法。
根据本发明的一个方面，使用由下面的式1和式2代表的前驱体来制造低介电常数的等离子聚合薄膜。
式1
Figure G2008101825701D00031
其中R1-R6各独立地选自由氢原子和取代或未取代的C1～5烷基基团组成的组中，且X是氧原子或C1～5亚烷基基团。
式2
Figure G2008101825701D00032
其中R1-R5都各独立地选自由氢原子和取代或未取代的C1～5烷基基团组成的组中，且R6选自由氢原子和取代或未取代的C1～5烷基基团以及烷氧硅烷基团组成的组中。式2的R6可代表-O-Si(R7)3；其中R7可选自由C1～6烷基基团和苯基基团组成的组中。
该低介电常数的聚合薄膜可使用PECVD制造。
由式1代表的前驱体是六甲基二硅氧烷，由式2代表的前驱体是3，3-二甲基-1-丁烯或烯丙氧基三甲硅烷。
此外，根据本发明的另一方面，制造低介电常数等离子聚合薄膜的方法可包括：由下面的式1和式2代表的前驱体通过PECVD法在衬底上沉积等离子聚合薄膜并使用RTA(快速热处理)装置退火沉积的薄膜。
式1
Figure G2008101825701D00041
其中R1-R6都各独立地选自由氢原子和取代或未取代的C1～5烷基基团组成的组中，且X是氧原子或C1～5亚烷基基团。
式2
其中R1-R5都各独立地选自由氢原子和取代或未取代的C1～5烷基基团组成的组中，且R6选自由氢原子和取代或未取代的C1～5烷基基团以及烷氧硅烷基团组成的组中。式2的R6可代表-O-Si(R7)3；其中R7可选自由C1～6烷基基团和苯基基团组成的组中。
同样地，由式1代表的前驱体是六甲基二硅氧烷，由式2代表的前驱体是3，3-二甲基-1-丁烯或烯丙氧基三甲硅烷。
本发明的方法中，在衬底上沉积等离子聚合薄膜可包括：在起泡器中蒸发由式1和式2代表的前驱体，从起泡器将气态前驱体供应到等离子沉积反应器中，并在反应器中利用反应器的等离子体于衬底上形成等离子聚合薄膜。
从起泡器中供应到等离子沉积反应器中的气态前驱体可包括有反应器的载气，且载气是氩气(Ar)或氦气(He)；其中载气压力是1×10-1～100×10-1托(Torr)。此外，衬底温度可为20～50℃，且供给到反应器的功率可以为15～80W。
该方法进一步包括在反应器中衬底上形成等离子聚合薄膜后对等离子聚合薄膜的退火处理和等离子处理。
在附加的等离子处理中，作为等离子气体的反应器的载气可选自由氩气(Ar)、氦气(He)和氢气和氦气的混合气体组成的组中；载气的压力是1×10-3～1×10-1托(Torr)；此外，氢气和氦气的混合气体可包含约5-15vol％的氢气和约95-85vol％的氦气。
本发明的方法中，使用RTA装置对沉积薄膜进行退火的过程包括，将其上沉积有等离子聚合薄膜的衬底放在RTA装置的腔室内，并使用设置在腔室周围的多个卤素灯使得衬底上产生热量。
此外，使用RTA装置对沉积薄膜退火可在氮气中进行。本发明的方法中，使用RTA装置对沉积薄膜进行退火可通过将衬底的温度提高到300～600℃，然后实施退火来进行，优选在5分钟内将衬底的温度提高到300～600℃，然后实施退火1-5分钟来实施。
此外，使用RTA装置对沉积薄膜退火可在0.5～1.5托(Torr)的压力下进行。
附图说明
通过下文的详述并结合附图，将会更清楚地了解本发明的上述和其它目的、特征和优点，其中：
图1是用于制造本发明的低介电常数等离子聚合薄膜的PECVD和等离子处理装置的示意图；
图2是用于制造本发明实施例1的低介电常数等离子聚合薄膜的RTA(快速热退火)装置的示意图；
图3是根据本发明实施例1制造的低介电常数等离子聚合薄膜的沉积速率图；
图4是根据本发明实施例1制造的低介电常数等离子聚合薄膜的热稳定性图；
图5是根据本发明实施例1制造的低介电常数等离子聚合薄膜的介电常数图；
图6A和图6B是通过傅里叶变换红外分光镜获得的根据实施例1的低介电常数等离子聚合薄膜的热处理前后的化学结构图；
图7A和图7B是通过傅里叶变换红外分光镜获得的根据实施例1的低介电常数等离子聚合薄膜的热处理前后碳氢键的化学结构图；
图8A和图8B是通过傅里叶变换红外分光镜获得的根据实施例1的低介电常数等离子聚合薄膜热处理前后硅氧键的的化学结构图；
图9是根据本发明实施例1制造的低介电常数等离子聚合薄膜的硬度图；
图10是根据本发明实施例1制造的低介电常数等离子聚合薄膜的弹性模量图；
图11是根据实施例2的低介电常数等离子聚合薄膜的沉积速率对应于沉积等离子功率的图；
图12是根据实施例2的低介电常数等离子聚合薄膜的介电常数对应于沉积等离子功率的图；
图13是根据实施例3的低介电常数等离子聚合薄膜的I(电流)-V(电压)对应于等离子处理时间的图；和
图14是根据实施例4的低介电常数等离子聚合薄膜的I(电流)-V(电压)对应于等离子处理时间的图。
具体实施方式
根据本发明，由下面式1和式2代表的前驱体制造了低介电常数等离子聚合薄膜：
式1
其中R1-R6都各独立地选自由氢原子和取代或未取代的C1～5烷基基团组成的组中，且X是氧原子或C1～5亚烷基基团。
式2
其中R1-R5都各独立地选自由氢原子和取代或未取代的C1～5烷基基团组成的组中，且R6选自由氢原子和和取代或未取代的C1～5烷基基团以及烷氧硅烷基团组成的组中。
在式1中，烷基基团具有1～5个碳原子，且其实例包括甲基基团、乙基基团、丙基基团和丁基基团。烷基基团是直链或支链的，其一个或多个氢原子可被代物如氟原子取代。此外，在式1中，作为键连接的X是氧原子(-O-)或C1～5亚烷基基团如亚甲基或亚乙基。特别优选的是氧原子(-O-)。
同样在式2中，烷基基团具有1～5个碳原子，且其实例包括甲基基团、乙基基团、丙基基团和丁基基团，如在式1中。烷基基团是直链或支链的，其一个或多个氢原子可被取代物如氟原子取代。在式2的R6是烷氧硅烷基团的情况下，R6可代表-O-Si(R7)3，且R7可选自由C1～6烷基基团和苯基基团组成的组中。特别地，为了对式1的前驱体冷凝和/或水解，优选R1到R3是氢原子。
在本发明中，式1代表的前驱体实例包括由下式3代表的六甲基二硅氧烷。此外，也可认为实例之一，即形成式2的前驱体包括下文式4代表的3-二甲基-1-丁烯(新己烯)或式5的烯丙氧基三甲硅烷。
式3
Figure G2008101825701D00081
式4
Figure G2008101825701D00082
式5
Figure G2008101825701D00083
式1和式2的直链有机或无机前驱体可以组合使用，以便在聚合薄膜中形成纳米或更小尺寸的孔。此外，介电常数显著降低的同时，机械性能包括硬度和弹性模量会提高。
低介电常数等离子聚合薄膜优选使用PECVD法制造，以便减少旋模过程中存在的预处理和后处理的复杂加工过程和长的加工时间。
此外，本发明提供了一种使用PEVCD法制造低介电常数等离子聚合薄膜的方法，包括使用式1和式2的前驱体在衬底上沉积等离子聚合薄膜，并使用RTA装置对沉积薄膜进行退火。
在本发明的方法中，在衬底上沉积等离子聚合薄膜包括：在起泡器中蒸发式1和式2的前驱体，从起泡器将气态前驱体供给到等离子沉积反应器中，并在反应器中使用反应器的等离子体于衬底上形成等离子聚合薄膜。
从起泡器供将气态前驱体供给到等离子沉积反应器过程中，反应器的载气可使用氩气(Ar)或氦气(He)；且载气的压力是1×10-1～100×10-1托(Torr)。如果载气压力落在上述范围之外，沉积速率将会降低。
该方法进一步包括在反应器中衬底上形成等离子聚合薄膜后对等离子聚合薄膜的退火处理和等离子处理。退火处理或等离子处理的附加过程可改善薄膜的性能。进行退火处理使等离子聚合薄膜在300～600℃下退货30分钟到4小时。进行等离子处理使涂覆有等离子聚合薄膜的衬底载入反应器中，随后使用载气在适当压力下进行等离子处理。
在附加的等离子处理中，作为反应器载气的等离子气体可选自由氩气(Ar)、氦气(He)和氢气与氦气的混合气体组成的组中。载气压力是1×10-3～1×10-1托(Torr)。如果载气压力落在上述范围之外，薄膜的绝缘性能将会劣化。
氢气和氦气的混合气体可包含约5-15vol％的氢气和约95-85vol％的氦气。如果氢气体积数小于5vol％，将会有氦气产生的作用，但很少有添加的氢气产生作用。另一方面，如果氢气的体积数超过15vol％，薄膜的结构可能会有变化。
进行PECVD过程的PECVD装置包括可进行薄膜沉积过程的反应器，该反应器是由上部腔盖和下部腔体组成的处理腔室。反应气体通过设置在腔盖上的喷头均匀喷射到衬底上，衬底放置在于腔体内形成的衬托器的上表面上，因而沉积该薄膜。该反应由通过设置在衬托器上的电极供应的射频能量而激活，使薄膜沉积过程得以进行。这样沉积的薄膜放置在作为退火装置的RTA装置的衬托器上，之后在预定温度快速实施退火过程。
以下参照附图，对本发明的低介电常数等离子聚合薄膜和其制造方法进行详细说明。
图1显示了用于制造本发明的低介电常数等离子聚合薄膜的PECVD装置。
PECVD装置的实例包括但不限制于电冷凝型PECVD装置。作为选择，可使用其他类型的PECVD装置。
PECVD装置包括：第一和第二载气储存部件10、11，其含有载气，如Ar气；第一和第二流速控制器20、21，其用来控制通过其中的气体的摩尔数；第一和第二起泡器30、31，其含有固体或液体前驱体；反应器50，其中进行反应；以及射频发生器40，其用来在反应器50中产生等离子体。载气储存部件10、11、流速控制器20、21、起泡器30、31以及反应器50通过管路60相连。反应器50中，设置有连接到射频发生器40上的衬托器51，其用来产生等离子体并用来支撑其上的衬底1。此外，加热器(未示出)嵌入在衬托器51中，以便在薄膜沉积过程中将放置在衬托器51上的衬底1加热到适合沉积的温度。进一步地，排气系统设置在反应器50下面，以便在完成沉积反应后排出残留在反应器50内的反应气体。
根据本发明的实施方式，使用PECVD装置沉积薄膜的方法如下所述。
将具有金属性的掺硼硅(P++-Si)制成的衬底1用三氯乙烯、丙酮或者甲醇清洗，然后放置在反应器50的衬托器51上。
第一和第二起泡器30、31分别含有式1和式2的前驱体，第一和第二起泡器30、31被加热到适合相应的前驱体蒸发的温度。如此，应该注意的是，两种前驱体分别装入两个起泡器30、31中，起泡器没有区别，根据分别装入其中的前驱体种类来控制起泡器的加热温度。
在第一和第二载气储存部件10、11中，充入选自氩气(Ar)或氦气(He)的载气，载气通过第一和第二流速控制器20、21经由管路60流动。沿着管路60流动的载气经由起泡器的入口导入到起泡器30、31的前驱体溶液中，以便发生起泡，之后它与气体前驱体再次流入管路60再经由起泡器的出口流出。
从起泡器30、31沿着管路60流动的载气和气体前驱体通过反应器50的喷头53喷射。此处，射频发生器40连接到喷头53上，以便通过喷头53喷射的反应气体转变成等离子体状态。通过反应器50的喷头53喷射并转变成等离子状态的前驱体，沉积在设置于衬托器51上的衬底1上，因而形成薄膜。完成沉积反应后残留的气体经由设置在反应器下方的排气系统排出到外部。
反应器50的载气压力设置在1×10-1～100×10-1托，以优化薄膜的形成，衬底1的温度优选为20-50℃。如果衬底1的温度落在上述范围之外，沉积速率会降低。使用嵌入在衬托器中的加热器控制衬底1的温度。此外，供应到RF发生器40上的功率是15-80W。在功率值超过或低于上述范围的情况下，低介电常数薄膜的形成难以完成。产生的等离子体频率为10-20MHz。这样，设置载气压力、衬底1的温度和供应功率形成最佳的等离子体频率，使得前驱体转变成等离子态，然后沉积到衬底1上，并可根据前驱体种类适当调整。在六甲基二硅氧烷和3，3-二甲基-1-丁烯用作前驱体的情况下，可调整上述因素以使等离子体频率在13.56MHz附近。
对于根据上述方式制造的薄膜来说，可以增加退火处理或等离子处理步骤。
图2显示了用于实施退火处理的RTA(快速热处理)装置。
RTA装置用于实施样品的热处理，激活半导体器件过程中的电子，改变薄膜与薄膜之间或者晶片与薄膜之间的界面性质并提高薄膜的密度。此外，该装置能够转变生长薄膜的状态，减少因离子注入导致的损耗并有助于从一薄膜到另一薄膜或者从一薄膜到晶片的电子传输。这种RTA使用加热卤素灯和热卡盘进行。该RTA过程进行时间短于使用炉子时的过程时间，因此被称为RTP(快速热处理过程)。使用这种热处理装置，能够对等离子沉积薄膜退火。
将其上沉积有薄膜的衬底1放置在RTA装置的腔室中，使用围绕着腔室设置的多个卤素灯(波长：约2μm)，当发出黄光时热量产生。RTA过程优选通过在300-600℃对其上设置有等离子沉积薄膜的衬底退火来进行。如果退火温度低于300℃，不能改变开始沉积的薄膜的性能。相反，如果退火温度高于600℃，薄膜的结构可能会非所愿的由低介电常数薄膜转变成SiO2薄膜。因此优选处理温度在5分钟之内提高到上述退火温度，然后实施退火1-5分钟以有效地改变薄膜的结构。RTA在1×10-1～100×10-1托压力的的氮气中进行。
为了评价等离子聚合薄膜和附加退火和/或等离子处理的等离子聚合薄膜的性能，进行了以下实施例，实施例仅用于示例，并不应该被解释为是对本发明的限制。
实施例
实施例1
使用如图1中所示的PECVD装置，将前驱体，例如六甲基二氧硅烷(下文称为‘HMDSO’)和3，3-二甲基-1-丁烯(下文称为‘DMB’)分别装入第一和第二起泡器30、31中，之后将起泡器分别加热到55℃和45℃，从而蒸发前驱体溶液。气态前驱体与具有99.999％超高纯度且用作载气的氩气(Ar)为了沉积等离子通过反应器50的喷头53喷射，然后等离子沉积到衬底1上。反应器50的氩压力为5×10-1托，且衬底温度为35℃。此外，供应到RF发生器上的功率为15-80W，得到的等离子体频率约13.56MHz。
这样沉积的等离子聚合薄膜被称为‘HMDSO：DMB’。HMDSO：DMB的厚度经测量为0.4-0.5μm。猜测沉积根据以下机理发生，具体来说，传送到反应器50中的前驱体混合物的单体通过等离子体被激活或分解成活性种的组分，从而冷凝在衬底1上。这样，由于容易在HMDSO和DMB分子之间形成交联，在适当条件下沉积的HMDSO：DMB容易因二氧化硅基团和HMDSO的甲基而交联，因此具有良好的热稳定性，此外，要注意到HMDSO和DMB的甲基之间的聚合可有效地发生。
这样获得的HMDSO：DMB使用如图2所示的RTA装置进行退火。将HMDSO：DMB放置在衬底1上，然后通过围绕衬底设置的12个卤素灯(波长：约2μm)加热产生热量，以便在氮气气氛中将HMDSO：DMB在450℃退火5分钟。氮气压力为1.0托。
HMDSO：DMB和通过使用氮气使HMDSO：DMB退火获得的退火HMDSO：DMB的效果通过以下试验加以证实。在附图中，‘沉积的薄膜’和‘450℃-退火薄膜’如下进行定义。
* 沉积薄膜：等离子沉积后的初始HMDSO：DMB
* 450℃-退火薄膜:通过使开始的HMDSO：DMB经受使用氮气的RTA而获得的退火HMDSO：DMB
图3是表示HMDSO：DMB沉积速率的图。可以看出，沉积速率对应功率增加成比例地增加。
图4是表示退火的HMDSO：DMB的热稳定性的图。在450℃进行退火5分钟后，该薄膜保持95％或更高的程度。因此，能够确定本发明的低介电常数等离子聚合薄膜具有优良的热稳定性。
图5是表示HMDSO：DMB和退火HMDSO：DMB的相对介电常数的图。通过将频率1MHz的信号施加到设置在极低阻值硅衬底上的具有Al/HMDSO：DMB/金属性Si结构的电冷凝器来测量介电常数。随着功率增加测量HMDSO：DMB的介电常数。在这种情况下，HMDSO：DMB的相对介电常数从2.67增加到3.27，退火的HMDSO：DMB的相对介电常数从2.27增加到2.8。因此，可以看出，RTA处理的薄膜的相对介电常数要比等离子沉积薄膜的介电常数小得多。
图6A和图6B分别是通过傅里叶变换红外分光镜获得的HMDSO：DMB和退火HMDSO：DMB的化学结构图。如图6A和图6B所示，在初始HMDSO：DMB和退火HMDSO：DMB中，整个波数范围内的相同位置处产生了相应化学结构的伸缩振动。因此，证实了HMDSO：DMB和退火HMDSO：DMB具有相似的键结构。
图7A和图7B分别是通过傅里叶变换红外分光镜获得的HMDSO：DMB和退火HMDSO：DMB的碳氢键的化学结构图。
这些图表明在整个波数范围内的吸收率数值中对应于有机材料的碳氢(CHx)的归一化吸收率。从图7A中看出，HMDSO：DMB的吸收率对应于功率增加反比例地逐渐降低，从图7B中看出，退火HMDSO：DMB的吸收率与退火过程之前相比整体下降。
图8A和图8B分别是通过傅里叶变换红外分光镜获得的HMDSO：DMB和退火HMDSO：DMB的硅-氧键的化学结构图。
从显示硅-氧-碳(Si-O-C)和硅-氧-硅(Si-O-Si)化学键的图表明显看出，作为HMDSO：DMB的基本结构的硅键的比例在退火后减少。
图9表示使用纳米压痕仪测量的HMDSO：DMB和退火HMDSO：DMB的硬度。当功率增加时，HMDSO：DMB的硬度从0.13Gpa增加到2.50Gpa，退火HMDSO：DMB的硬度从0.05Gpa增加到2.66Gpa。
图10表示HMDSO：DMB和退火HMDSO：DMB的弹性模量。当功率增加时，HMDSO：DMB的弹性模量从2.25Gpa增加到21.81Gpa，退火的HMDSO：DMB的弹性模量从1.66Gpa增加到18.9Gpa。退火薄膜的弹性模量要小于等离子沉积薄膜的弹性模量。
实施例2
以与实施例1相同的方法进行实施例2，除了使用HMDSO和烯丙氧基三甲硅烷(下称‘AOTMS’)作为前驱体以外，HMDSO和AOTMS分别装入第一和第二起泡器中，之后将起泡器分别加热到45℃和80℃，这样沉积的等离子聚合薄膜称为‘HMDSO：AOTMS’。图11表示对应于沉积等离子功率的HMDSO：AOTMS的沉积速率。值得注意的是，随着功率从15W增加到60W，沉积速率成比例地从36nm/分增加到64nm/分。图12表示对应于薄膜沉积等离子功率的HMDSO：AOTMS的介电常数。值得注意的是，当沉积等离子功率从15W增加到60W时，HMDSO：AOTMS的介电常数从2.6增加到3.4。
实施例3
对根据实施例1沉积的等离子聚合薄膜进行等离子处理，以使用10vol％的H2和90vol％的He的混合气体(H2/He)作为载气进行附加的等离子处理。在等离子处理中，供应到RF发生器的功率为50W，反应器的H2和He的混合气体的压力为20毫托，等离子处理时间确定为1、2、10、15分钟和30分钟。
图13是根据实施例3形成的HMDSO：AOTMS的I(电流)-V(电压)对应于等离子处理时间的图。当在10分钟内实施H2/He等离子处理时，实施例3的HMDSO：AOTMS与不进行附加H2/He处理的原始薄膜之间没有明确的差异。然而，当H2/He等离子处理进行10分钟或更长(例如15分钟和30分钟)时，击穿电压提高了，漏电流得以增强，因此改善了绝缘性能。
实施例4
以与实施例3相同的方法进行实施例4，除了使用He气作为载气，以对根据实施例1沉积的等离子聚合薄膜进行附加的等离子处理。
图14是根据实施例4的HMDSO：DMB的I(电流)-V(电压)对应于时间的图。当在10分钟内实施He等离子处理时，实施例4的HMDSO：DMB与不进行附加He处理的原始薄膜之间没有明确的差异。然而，当He等离子处理进行10分钟或更长(例如15分钟和30分钟)时，击穿电压提高了，漏电流得以增强，从而改善了绝缘性能。
如图13和图14中所示，通过H2/He和He等离子处理的两薄膜的I-V性能都得以提高，而且不会降低薄膜的厚度。
因此，可以看出，本发明的等离子聚合薄膜在介电性能、均匀的薄膜厚度、热稳定性、均匀的化学键结构、硬度、弹性模量和绝缘性能等方面是优异的。
如上所述，本发明提供了一种低介电常数等离子聚合薄膜和制造该薄膜的方法。根据本发明，使用直链有机/无机前驱体能够制造具有相当低介电常数的低介电常数薄膜，并进一步能够减少旋模中存在的预处理和后处理的复杂过程。此外，因为使用RTA装置进行退火，所以能够提高等离子聚合薄膜的介电常数和机械性能。
尽管出于示例的目的已经公开了本发明的优选实施方式，但本领域的技术人员能够想到，在不脱离如所附权利要求书中公开的本发明的保护范围和实质下，各种修改、添加和替换是可能的。

Claims (4)

1.一种使用等离子增强化学气相沉积法制造低介电常数等离子聚合薄膜的方法，包括：
在衬底上沉积等离子聚合薄膜，所述在衬底上沉积等离子聚合薄膜包括：
在起泡器中蒸发由(a)六甲基二硅氧烷，以及(b)3，3-二甲基-1-丁烯或烯丙氧基三甲硅烷组成的前驱体，
使用载气从起泡器中将气态前驱体供给到等离子沉积反应器中，其中，所述载气是氩气(Ar)或氦气(He)，并且载气压力是1×10-1～100×10-1托，以及
在反应器中使用反应器的等离子体于20～50℃的衬底上形成等离子聚合薄膜，其中，作为等离子气体，使用选自由氩气(Ar)、氦气(He)、以及氢气和氦气的混合气体组成的组中的载气；载气的压力是1×10-31×10-1托，氢气和氦气的混合气体由5-15vol％的氢气和95-85vol％的氦气组成，以及供给到反应器的功率为15～80W；以及
使用快速热退火装置在氮气中退火沉积的薄膜，其中所述退火步骤是通过将衬底的温度提高到300～600℃，然后实施退火1-5分钟来进行。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用快速热退火装置对沉积薄膜进行退火是通过将其上沉积有等离子聚合薄膜的衬底放在快速热退火装置的腔室内，并使用围绕腔室设置的多个卤素灯使衬底上产生热量来实施。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用快速热退火装置对沉积薄膜进行退火是通过将衬底的温度在5分钟内增加到300～600℃，然后进行退火来实施。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用快速热退火装置对沉积薄膜退火是在0.5～1.5托的压力下进行。
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