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公開番号2025096168
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2024199648
出願日2024-11-15
発明の名称高強度低誘電率シリコン含有薄膜形成用前駆体及びそれを用いたシリコン含有薄膜の製造方法
出願人イージーティーエムカンパニーリミテッド
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C23C 16/42 20060101AFI20250619BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】低い誘電定数を有しながらも機械的強度に優れた高強度低誘電率薄膜及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一実施例に係るシリコン含有薄膜形成用前駆体は、下記化1または化2で表される化合物であり、化1及び化2において、Aは、炭素数4～7のシクロアルキル基であり、R₁、R₄及びR₅は、それぞれ独立して、水素;及び置換または非置換された炭素数1～3のアルキル基の中から選択され、R₂、R₃及びR₆は、それぞれ独立して、炭素数1または2のアルキル基である。従って、本発明は、シクロアルキル基を含む非対称構造のシリコン前駆体を利用して高強度低誘電率特性を有するシリコン含有薄膜を提供することができる。
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【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
下記化１または化２で表されるシリコン含有薄膜形成用前駆体：
JPEG
2025096168000012.jpg
42
170
前記化１及び化２において、
Ａは、炭素数４～７のシクロアルキル基であり、
Ｒ
１
、Ｒ
４
及びＲ
５
は、それぞれ独立して、水素；及び置換または非置換された炭素数１～３のアルキル基の中から選択され、
Ｒ
２
、Ｒ
３
及びＲ
６
は、それぞれ独立して、炭素数１または２のアルキル基である。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記前駆体は、２５℃で蒸気圧が０．０３ｍｍＨｇ～０．２ｍｍＨｇである、請求項１に記載のシリコン含有薄膜形成用前駆体。
【請求項３】
前記化１及び前記化２において、Ａは、それぞれ独立して、シクロペンチル基またはシクロヘキシル基である、請求項１に記載のシリコン含有薄膜形成用前駆体。
【請求項４】
前記前駆体は、シクロペンチルジエトキシメチルシラン、シクロペンチルジメチルエトキシシラン、シクロヘキシルジメトキシメチルシラン及びシクロヘキシルジメチルメトキシシランの中から選択される、請求項１に記載のシリコン含有薄膜形成用前駆体。
【請求項５】
下記化３及び下記化４で表される化合物の中から選択される、請求項１に記載のシリコン含有薄膜形成用前駆体：
JPEG
2025096168000013.jpg
56
170
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の前駆体を蒸着して製造される、シリコン含有薄膜。
【請求項７】
前記薄膜の厚さは、０．１μｍ～０．５μｍである、請求項６に記載のシリコン含有薄膜。
【請求項８】
前記薄膜は、プラズマ補強化学気相蒸着法（ＰｌａｓｍａＥｎｈａｎｃｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＥＣＶＤ）で形成された、請求項６に記載のシリコン含有薄膜。
【請求項９】
前記薄膜は、ＳｉＯＣＨ膜を含む、請求項６に記載のシリコン含有薄膜。
【請求項１０】
下記化１または化２で表されるシリコン前駆体をプラズマ補強化学気相蒸着法（ＰｌａｓｍａＥｎｈａｎｃｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＥＣＶＤ）で基板上に蒸着するステップを含む、シリコン含有薄膜の製造方法：
JPEG
2025096168000014.jpg
43
170
前記化１及び化２において、
Ａは、炭素数４～７のシクロアルキル基であり、
Ｒ
１
、Ｒ
４
及びＲ
５
は、それぞれ独立して、水素；及び置換または非置換された炭素数１～３のアルキル基の中から選択され、
Ｒ
２
、Ｒ
３
及びＲ
６
は、それぞれ独立して、炭素数１または２のアルキル基である。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン含有薄膜形成用前駆体及びそれを用いたシリコン含有薄膜の製造方法に関し、より詳細には、高強度低誘電率特性を有するシリコン含有薄膜及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
電子技術が発展するにつれ、各種の電子装置に活用される半導体素子の微細化、軽量化への要求が急増している。微細な半導体素子を形成するために、多様な物理的、化学的蒸着方法が提案されており、このような蒸着方法で金属含有薄膜や誘電体薄膜等を形成するための多様な研究が進行中である。
【０００３】
一方、半導体素子の製造時、層間絶縁膜として主に使用されるシリコンジオキシド（ｓｉｌｉｃｏｎｄｉｏｘｉｄｅ；ＳｉＯ
２
）またはシリコンオキシフルオライド（ｓｉｌｉｃｏｎｏｘｙｆｌｕｏｒｉｄｅ；ＳｉＯＦ）は、０．５μｍ以下の超高集積回路の製造時、高いキャパシタンス（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）、抵抗キャパシタンス信号遅延（ＲｅｓｉｓｔａｎｃｅＣａｐａｃｉｔａｎｃｅｄｅｌａｙ；ＲＣｄｅｌａｙ）等の問題点がある。そこで、半導体素子の集積回路に使用される多層金属膜の抵抗キャパシタンス信号遅延を減らすために、金属配線に使用される層間絶縁膜を低誘電定数（相対誘電定数、ｋ≦３．０）を有する物質で形成する研究が、近年、盛んに進行している。このような低誘電率薄膜をＳｉ、Ｏ、Ｃ、Ｈ等が混ざっているＳｉＣＯＨ膜とフッ素がドーピングされた非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｆ）膜のように無機物質で形成するか炭素（Ｃ）を含む有機物質で形成することもある。
【０００４】
このようなシリコン系低誘電率薄膜は、スピンオン絶縁膜（Ｓｐｉｎ－ｏｎＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃ；ＳＯＤ）で形成されるか、化学気相蒸着（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｔｉｏｎ；ＣＶＤ）工程で形成され得る。スピンオン絶縁膜は、シリコン前駆体物質をスピンオンコーティング（Ｓｐｉｎ－ｏｎＣｏａｔｉｎｇ）方式でコーティングした後、熱処理（例えば、３００℃～６００℃）してシリコン酸化膜に変換する方式で形成される絶縁膜を意味する。このように形成された絶縁膜の場合、耐熱限界温度が相対的に低く（約４５０℃以下）、熱的安定性が劣悪であり、熱処理後に体積収縮が発生し、機械的な強度が低い問題点があった。また、上下部配線物質との接着が不良であり、熱硬化による高応力が発生し、周囲の水分の吸着により誘電定数が変わって素子の信頼性に劣る等の問題点がある。
【０００５】
化学気相蒸着工程では、基板の表面で前駆体物質と反応性ガスが熱誘導化学反応により反応して薄膜が形成され得る。そこで、蒸着工程は、高温の条件で遂行されるが、この場合、高温の温度によって基板上に形成された層を有する素子の構造物が損傷される問題点があった。
【０００６】
このような問題を解決するために、相対的に低温で金属及び誘電体薄膜を蒸着できるプラズマ補強化学気相蒸着法（ＰｌａｓｍａＥｎｈａｎｃｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＥＣＶＤ）が提案された。
【０００７】
プラズマ補強ＣＶＤ工程では、反応領域に高周波（ＲＦ）エネルギーを加えて反応性ガスの励起および／または解離を促進させ、高い反応性種のプラズマを生成させる。このように生成されたプラズマの高い反応性により、化学反応が発生するに要求されるエネルギーが減少する。従って、このようなプラズマ補強ＣＶＤ工程では、薄膜形成に要求される温度を下げることができる。このような装置及び方法の導入により半導体素子の構造の大きさは非常に減少してきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、低誘電率シリコン薄膜を形成するために使用されるシリコン前駆体としては、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ジエトキシメチルシラン（ＤＥＭＳ）、テトラエトキシオルトシリケート（ＴＥＯＳ）等がある。このような前駆体は、常温で液状で存在して工程の容易性には優れているが、薄膜内に大きさが大きく、分布が不均一な気孔が形成されて硬度が低い短所がある。そこで、薄膜の機械的な強度が不十分で半導体素子の製造時に様々な困難があり、適用範囲に制限があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、低い誘電定数を有しながらも機械的強度に優れた高強度低誘電率薄膜及びその製造方法を提供することである。
本発明の課題は、以上において言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解され得るだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施例に係るシリコン含有薄膜形成用前駆体は、下記化１または化２で表される。
（【００１１】以降は省略されています）

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