半導體器件的形成方法技術

本發明專利技術的實施例提供了一種半導體器件的形成方法，包括：提供半導體襯底；所述半導體襯底表面形成有具有至少兩個溝槽的層間介質層；所述溝槽內形成有導電線；形成覆蓋層間介質層和導電線的種子層；形成位于種子層表面的圖案層，所述圖案層具有第一開口，所述第一開口位于相鄰兩溝槽間的層間介質層上，且所述第一開口的寬度小于相鄰兩溝槽之間的距離；以所述圖案層為掩膜，刻蝕種子層和層間介質層，形成第二開口和位于所述第二開口兩側的犧牲層，所述第二開口暴露出所述半導體襯底表面；去除所述犧牲層，形成空氣間隙；形成覆蓋所述種子層、且橫跨所述空氣間隙的絕緣層。本發明專利技術實施例形成的半導體器件中空氣間隙的質量好，集成電路的性能好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體制造
，尤其涉及一種。
技術介紹
隨著半導體產業進入高性能與多功能的集成電路新時代，集成電路內元件的密度會隨之增加，而元件尺寸以及零件或元件之間的間距會隨之縮小。在過去要達成上述目的，僅受限于光刻技術定義結構的能力，現有技術中，具有較小尺寸的元件的幾何特征產生了新的限制因素。例如，當導電圖案之間的距離縮小時，任意兩相鄰的導電圖案所產生的電容(為用以隔開導電圖案之間的距離的絕緣材料的介電常數K的函數)會增加。此增加的電容會導致導體間的電容耦合上升，從而增加電力消耗并提高電阻-電容(Re)時間常數。因此，半導體集成電路性能以及功能是否可以不斷的改良取決于正在開發的具有低介電常數的材料。由于具有最低介電常數的材料為空氣(k = 1.0)，通常會形成空氣間隙來進一步降低互連層內的有效K值。現有技術中，包括:請參考圖1，提供半導體襯底100 ;形成覆蓋所述半導體襯底100的刻蝕停止層101 ;形成覆蓋所述刻蝕停止層101的層間介質層103 ;形成位于所述層間介質層103表面的圖形化的光刻膠層105 ；請參考圖2，以所述圖形化的光刻膠層105為掩膜，刻蝕所述層間介質層103和刻蝕停止層101，形成溝槽107 ；請參考圖3，去除所述圖形化的光刻膠層，暴露出所述層間介質層103表面；在去除所述圖形化的光刻膠層后，采用沉積工藝形成覆蓋所述溝槽107側壁的犧牲層109 ；請參考圖4，向所述溝槽內填充導電金屬，形成金屬線111 ；請參考圖5，去除所述犧牲層，形成空氣間隙113。然而，采用現有技術形成的半導體器件在半導體集成電路中的性能較差。更多關于在請參考公開號為US20110018091的美國專利。
技術實現思路
本專利技術解決的問題是提供一種半導體集成電路性能較好的。為解決上述問題，本專利技術提供了一種，包括:提供半導體襯底；所述半導體襯底表面形成層間介質層，所述層間介質層具有至少兩個溝槽；所述溝槽內形成有導電線；形成覆蓋所述層間介質層和導電線的種子層；形成位于所述種子層表面的圖案層，所述圖案層具有第一開口，所述第一開口位于相鄰兩溝槽間的層間介質層上，且所述第一開口的寬度小于相鄰兩溝槽之間的距離；以所述圖案層為掩膜，刻蝕所述種子層和層間介質層，形成第二開口和位于所述第二開口兩側的犧牲層，所述第二開口暴露出所述半導體襯底表面；去除所述犧牲層，形成空氣間隙；形成覆蓋所述種子層、且橫跨所述空氣間隙的絕緣層。可選地，去除所述犧牲層的工藝為各向同性的刻蝕方法。可選地，去除所述犧牲層的工藝為濕法刻蝕，所述濕法刻蝕采用的化學試劑為氫氟酸。可選地，去除所述犧牲層的工藝為干法刻蝕，所述干法刻蝕采用的刻蝕氣體中包括F元素。可選地，所述干法刻蝕采用的刻蝕氣體包括SF6。可選地，去除所述犧牲層的步驟包括:去除所述犧牲層和部分種子層，使得所述種子層的側壁與所述層間介質層的側壁相對齊；或者去除所述犧牲層時，保留位于所述犧牲層表面的部分種子層。可選地，所述空氣間隙的寬度為10-40 μ m。可選地，所述種子層的材料為Si02。可選地，所述種子層的形成步驟包括:采用TEOS和O2或O3反應。可選地，所述種子層的形成工藝為低溫氧化工藝。可選地，所述絕緣層的材料為Si02。可選地,所述絕緣層的形成步驟包括:采用TEOS和O3反應。可選地，所述層間介質層的材料為K值小于3.0的低K介質材料。可選地，所述低K介質材料中包括C、S1、O和H元素。與現有技術相比，本專利技術的實施例具有以下優點:本專利技術的實施例中，在以所述圖案層為掩膜，刻蝕所述種子層和層間介質層后，形成第二開口后，還去除了所述第二開口兩側的犧牲層，形成空氣間隙。由于所述犧牲層已被去除，因此后續形成絕緣層時所述絕緣層不會在犧牲層表面沉積，形成的空氣間隙的質量好，且空氣間隙相對于現有技術形成的空氣間隙較大，有效降低了相鄰導電線之間的互連層的K值，減小了 RC效應，形成的半導體器件在半導體集成電路中性能好。附圖說明圖1-圖5是現有技術半導體器件的形成過程的剖面結構示意圖；圖6是本專利技術一實施例的半導體器件的剖面結構示意圖；圖7是本專利技術實施例的的流程示意圖；圖8-圖14是本專利技術另一實施例的半導體器件的形成過程的剖面結構示意圖。具體實施例方式正如
技術介紹
所述，現有技術在形成的半導體器件在半導體集成電路中性能較差。經過研究后，請繼續參考圖5，專利技術人發現現有技術半導體集成電路性能較差的原因是由于相鄰兩溝槽間的層間介質層103較多，導致互連層中的有效K值較高所引起的。經過進一步研究后，專利技術人發現:如果不采用沉積工藝而采用氧化溝槽107的側壁形成犧牲層可以減少工藝步驟，請參考圖2，在采用灰化工藝去除所述圖形化的光刻膠層105(請參考圖2)的同時，氧化溝槽107側壁的層間介質層103形成犧牲層，之后，在所述溝槽107內填充導電金屬并去除犧牲層形成空氣間隙，可以有效降低互連層中的有效K值。然而，專利技術人發現，請參考圖6，如果在氧化去除光刻膠(未標示)的同時，氧化所述層間介質層103形成犧牲層，再去除所述犧牲層來形成空氣間隙115，光刻膠被氧化會形成一種聚合物(polyma)llO附著在溝槽的側壁,所述有聚合物110附著處的犧牲層的寬度小于沒有聚合物110附著處的犧牲層的寬度，即所述聚合物110的存在影響了后續形成的犧牲層的寬度的均一性，導致后續形成的空氣間隙115的寬度的均一性受到影響，從而影響了半導體器件在半導體集成電路中的性能。經過進一步研究，專利技術人提供了一種，包括先在具有溝槽的層間介質層內填充導電材料形成導電線；隨后形成覆蓋所述層間介質層和導電線的種子層，以及覆蓋所述種子層的圖案層，所述圖案層具有第一開口 ；以所述圖案層為掩膜刻蝕所述種子層和層間介質層，形成暴露出半導體襯底的第二開口 ；然后去除在刻蝕層間介質層形成第二開口時，所述第二開口兩側受損的層間介質層，形成空氣間隙，避免受損的層間介質層成分與后續形成的絕緣層的成分接近，在第二開口兩側的層間介質層上沉積而影響后續形成的空氣間隙的質量；最后再形成橫跨所述空氣間隙、且覆蓋所述種子層的絕緣層。為使本專利技術的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本專利技術。但是本專利技術能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本專利技術內涵的情況下做類似推廣，因此本專利技術不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本專利技術利用示意圖進行詳細描述，在詳述本專利技術實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應限制本專利技術保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。請參考圖7，本專利技術實施例的，包括:步驟S201，提供半導體襯底；所述半導體襯底表面形成有層間介質層，所述層間介質層具有至少兩個溝槽；所述溝槽內形成有導電線；步驟S203，形成覆蓋所述層間介質層和導電線的種子層；步驟S205，形成位于所述種子層表面的圖案層，所述圖案層具有第一開口，所述第一開口位于相鄰兩溝槽間的層間介質層上，且所述第一開口的寬度小于相鄰兩溝槽之間的距離；步驟S207，以所述圖案層為掩膜，刻蝕所述種子層和層間介質層，形成第二開本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體器件的形成方法，包括：提供半導體襯底；所述半導體襯底表面形成有層間介質層，所述層間介質層具有至少兩個溝槽；所述溝槽內形成有導電線；其特征在于，還包括：形成覆蓋所述層間介質層和導電線的種子層；形成位于所述種子層表面的圖案層，所述圖案層具有第一開口，所述第一開口位于相鄰兩溝槽間的層間介質層上，且所述第一開口的寬度小于相鄰兩溝槽之間的距離；以所述圖案層為掩膜，刻蝕所述種子層和層間介質層，形成第二開口和位于所述第二開口兩側的犧牲層，所述第二開口暴露出所述半導體襯底表面；去除所述犧牲層，形成空氣間隙；形成覆蓋所述種子層、且橫跨所述空氣間隙的絕緣層。

【技術特征摘要】
1.一種半導體器件的形成方法，包括: 提供半導體襯底；所述半導體襯底表面形成有層間介質層，所述層間介質層具有至少兩個溝槽；所述溝槽內形成有導電線； 其特征在于，還包括: 形成覆蓋所述層間介質層和導電線的種子層； 形成位于所述種子層表面的圖案層，所述圖案層具有第一開口，所述第一開口位于相鄰兩溝槽間的層間介質層上，且所述第一開口的寬度小于相鄰兩溝槽之間的距離； 以所述圖案層為掩膜，刻蝕所述種子層和層間介質層，形成第二開口和位于所述第二開口兩側的犧牲層，所述第二開口暴露出所述半導體襯底表面； 去除所述犧牲層，形成空氣間隙； 形成覆蓋所述種子層、且橫跨所述空氣間隙的絕緣層。2.按權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，去除所述犧牲層的工藝為各向同性的刻蝕方法。3.按權利要求2所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，去除所述犧牲層的工藝為濕法刻蝕，所述濕法刻蝕采用的化學試劑為氫氟酸。4.按權利要求2所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，去除所述犧牲層的工藝為干法刻蝕，所述干法刻蝕采用的刻蝕氣體中包括F元素。5.按權利要求4所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述干法刻蝕采用的刻蝕氣體包...

【專利技術屬性】
技術研發人員：洪中山，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，
類型：發明
國別省市：