半導體器件的制造方法技術

本發明專利技術揭示了一種半導體器件的制造方法，通過在半導體器件的層間互連層上形成鋁層，并利用陽極電解的方法將鋁層的上部分區域形成具有垂向通孔的多孔氧化鋁，利用多孔氧化鋁作為硬掩膜，在所述層間互連層的介質層內形成氣腔間隙(Air?Gap)，從而減小介質層的介電常數，提高半導體器件的性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種，尤其涉及一種能夠改進具有氣腔間隙的。
技術介紹
隨著集成電路技術的進步，半導體器件的集成度越來越高，限制半導體器件的速度的主要因素已不再是晶體管延遲，而是與導電材料(例如金屬)互連相關聯的電阻-電容(RC)延遲。認識到這一點之后，為了減小導電材料互連的電容從而減小RC延遲,業界技術人員已進行了大量工作用于研發新的材料和制造工藝。例如，將作為導電材料互連層中的電介質材料，選擇采用具有低介電常數的電介質材料。在所有材料中，介電常數最低的當屬空氣，因此，技術人員開始關注在導電材料之間做出氣腔間隙(Air Gap)，以進一步減小介電常數，以減小導電材料之間的電容的方法。形成具有氣腔間隙的半導體器件主要有以下兩種方法:首先，可以利用化學氣相沉積(CVD)的選擇性沉積的特性，在層間互連層中的金屬互連線之間形成氣腔間隙，其次，在構造有一個或更多個金屬互連線的層間互連層中，在特定工藝的操作期間去除預先形成的犧牲層，以形成氣腔間隙。對于上述第二種制造方法，隨著特征尺寸不斷縮小，金屬互連線以及層間互連層之間的尺寸越來越小，因此，預先形成犧牲層的尺寸以及犧牲層之間的距離的控制成為影響氣腔間隙性能的關鍵因素。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供利用形成的陽極多孔氧化招(Porous Anodic Aluminum)作為硬掩膜，以在半導體器件的介質層中形成氣體間隙(Air Gap)的制造方法。為解決上述問題，本專利技術提供一種，包括以下步驟:提供一基底，在其上形成有層間互連層，包括介質層和位于介質層中的金屬布線；在所述層間互連層上依次形成阻擋層和鋁層；對所述鋁層進行陽極氧化，使鋁層的上部分區域形成多孔氧化鋁層，所述多孔氧化鋁層具有垂向通孔；以所述多孔氧化鋁層為掩膜，刻蝕所述鋁層和所述阻擋層；去除所述多孔氧化鋁層和鋁層；以所述阻擋層為掩膜，刻蝕所述介質層，以形成氣腔間隙。進一步的，在對所述鋁層進行陽極氧化的步驟之前，形成的所述鋁層的厚度為100 500 埃。進一步的，在對所述鋁層進行陽極氧化的步驟中，將所述鋁層浸泡于質量百分比為2 4%的草酸溶液、溫度為5 7°C中，并與電解設備的陽極相連，通入20 70V的電壓，形成的所述多孔氧化鋁層的孔徑為小于200埃。進一步的，在對所述鋁層進行陽極氧化的步驟中，形成的所述多孔氧化鋁層的厚度為50 300埃。進一步的，所述多孔氧化鋁層和鋁層利用質量百分比為I 2%的草酸溶液和質量百分比為3 8%的磷酸溶液，在50 70°C的溶液溫度中，浸泡30 60分鐘去除。進一步的，在刻蝕所述鋁層和所述阻擋層的步驟中，刻蝕氣體包括BC13、C12和N2。進一步的，在刻蝕所述介質層的步驟中，采用干法刻蝕，刻蝕氣體為SF6、CF4和CHF3,氣體流量分別為10 50sccm、50 200sccm和10 lOOsccm，刻蝕偏壓為OV 300V，刻蝕環境壓力為40 150mtor;r。進一步的，所述阻擋層的材質為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶態碳中的一種或其組合。本專利技術還提供一種，包括以下步驟:提供一基底，在其上形成有層間互連層，包括介質層和位于介質層中的金屬布線；在所述層間互連層上依次形成掩膜阻擋層、犧牲阻擋層和鋁層；進行陽極氧化，將鋁層連接于電解設備的陽極，使鋁層的上部分區域形成多孔氧化鋁層，所述多孔氧化鋁層具有垂向通孔的；以所述多孔氧化鋁層為掩膜，刻蝕所述鋁層和所述犧牲阻擋層；去除所述多孔氧化鋁層和所述鋁層；以所述犧牲阻擋層為掩膜，刻蝕所述掩膜阻擋層；去除所述犧牲阻擋層；以所述掩膜阻擋層為掩膜，刻蝕所述介質層，以形成氣腔間隙。進一步的，在對所述鋁層進行陽極氧化的步驟之前，形成的所述鋁層的厚度為100 500 埃。進一步的，在對所述鋁層進行陽極氧化的步驟中，將所述鋁層浸泡于質量百分比為2 4%的草酸溶液、溫度為5 7°C中，并與電解設備的陽極相連，通入20 70V的電壓，形成的所述多孔氧化鋁層的孔徑為小于200埃。進一步的，在對所述鋁層進行陽極氧化的步驟中，形成的所述多孔氧化鋁層的厚度為50 300埃。進一步的，所述多孔氧化鋁層和鋁層利用質量百分比為I 2%的草酸溶液和質量百分比為3 8%的磷酸溶液，在50 70°C的溶液溫度中，浸泡30 60分鐘去除。進一步的，在刻蝕所述鋁層和所述阻擋層的步驟中，刻蝕氣體包括BC13、C12和N2。進一步的，在刻蝕所述介質層的步驟中，采用干法刻蝕，刻蝕氣體為SF6、CF4和CHF3,氣體流量分別為10 50sccm、50 200sccm和10 lOOsccm，刻蝕偏壓為OV 300V，刻蝕環境壓力為40 150mtor;r。 進一步的，所述掩膜阻擋層的材質為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶態碳中的一種或其組合，所述犧牲阻擋層的材質為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶態碳中的一種或其組合，所述掩膜阻擋層與所述犧牲阻擋層的材質不同。綜上所述，本專利技術所述通過在半導體器件的層間互連層上形成鋁層，并利用陽極電解的方法將鋁層的上部分區域形成具有垂向通孔的多孔氧化鋁，利用多孔氧化鋁作為硬掩膜，在所述層間互連層的介質層內形成氣腔間隙(Air Gap)，從而降低介質層的介電常數，提高半導體器件的性能。附圖說明圖1為本專利技術實施例一中的流程示意圖。圖2a 圖2f為本專利技術實施例一中半導體器件制造方法的簡要結構示意圖。圖3為本專利技術實施例二中的流程示意圖。圖4a 圖4e為本專利技術實施例二中半導體器件制造方法的簡要結構示意圖。具體實施例方式為使本專利技術的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本專利技術的內容作進一步說明。當然本專利技術并不局限于該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本專利技術的保護范圍內。其次，本專利技術利用示意圖進行了詳細的表述，在詳述本專利技術實例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應以此作為對本專利技術的限定。本專利技術的核心思想在于:通過在半導體器件的層間互連層上形成鋁層，并利用陽極電解的方法將鋁層的上部分區域形成多孔氧化鋁層，所述多孔氧化鋁層形成有垂向通孔，接著，利用多孔氧化招(Porous Anodic Aluminum)作為硬掩膜,在所述層間互連層的介質層內形成氣腔間隙(Air Gap)，從而降低介質層的介電常數，提高半導體器件的性能。實施例一:本專利技術提供一種，如圖1所示，包括以下步驟:步驟SOl:提供一基底，在其上形成有層間互連層，所述層間互連層包括介質層和位于介質層中的金屬布線；步驟S02:在所述層間互連層上依次形成阻擋層和鋁層；步驟S03:對所述鋁層進行陽極氧化，使鋁層的上部分區域形成多孔氧化鋁層，所述多孔氧化鋁層具有垂向通孔；步驟S04:以所述多孔氧化鋁層為掩膜，刻蝕所述鋁層和所述阻擋層；步驟S05:去除所述多孔氧化鋁層和鋁層；步驟S06:以所述阻擋層為掩膜，刻蝕所述介質層，以在所述介質層中形成氣腔間隙。圖2a 圖2f為實施例一中半導體器件制作方法的簡要結構示意圖，結合圖1及圖2a 圖2f，以下詳細說明本實施例中的的制造過程。如圖2a所示，在步驟SOl中，首先提供一基底100，所述基底100可以為單晶硅、多晶硅或者鍺硅化合物等半導體材料形成的半導體襯底，在該半導體襯底中可以已經形成有有源電路，包括有各種隔離元件以及各種摻雜區等用以形成半導體器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體器件的制造方法，包括：提供一基底，在其上形成有層間互連層，所述層間互連層包括介質層和位于介質層中的金屬布線；在所述層間互連層上依次形成阻擋層和鋁層；對所述鋁層進行陽極氧化，使鋁層的上部分區域形成多孔氧化鋁層，所述多孔氧化鋁層具有垂向通孔；以所述多孔氧化鋁層為掩膜，刻蝕所述鋁層和所述阻擋層；去除所述多孔氧化鋁層和鋁層；以所述阻擋層為掩膜，刻蝕所述介質層，以在所述介質層中形成氣腔間隙。

【技術特征摘要】
1.一種半導體器件的制造方法，包括: 提供一基底，在其上形成有層間互連層，所述層間互連層包括介質層和位于介質層中的金屬布線； 在所述層間互連層上依次形成阻擋層和鋁層； 對所述鋁層進行陽極氧化，使鋁層的上部分區域形成多孔氧化鋁層，所述多孔氧化鋁層具有垂向通孔； 以所述多孔氧化鋁層為掩膜，刻蝕所述鋁層和所述阻擋層； 去除所述多孔氧化鋁層和鋁層； 以所述阻擋層為掩膜，刻蝕所述介質層，以在所述介質層中形成氣腔間隙。2.按權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在對所述鋁層進行陽極氧化的步驟之前，形成的所述鋁層的厚度為100 500埃。3.按權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在對所述鋁層進行陽極氧化的步驟中，將所述鋁層浸泡于質量百分比為2 4%的草酸溶液、溫度為5 TC中，并與電解設備的陽極相連，通入20 70V的電壓。4.按權利要求3所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，形成的所述多孔氧化鋁層的孔徑為小于200埃。5.按權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在對所述鋁層進行陽極氧化的步驟中，形成的所述多孔氧化鋁層的厚度為50 300埃。6.按權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述多孔氧化鋁層和鋁層利用質量百分比為I 2%的草酸溶液和質量百分比為3 8%的磷酸溶液，在50 70°C的溶液溫度中，浸泡30 60分鐘去除。7.按權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在刻蝕所述鋁層和所述阻擋層的步驟中，刻蝕氣體包括BC13、Cl2和n2。8.按權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在刻蝕所述介質層的步驟中，采用干法刻蝕，刻蝕氣體為SF6、CF4和CHF3，氣體流量分別為10 50sccm、50 200sccm和10 lOOsccm，刻蝕偏壓為OV 300V，刻蝕環境壓力為40 150mtorr。9.按權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述阻擋層的材質為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶態碳中的一種或其組合。10.一種半導體器件的制造方法，包括: 提供一基底，在其上形成有層間互連層，所述層間互連層包括介質層和位于介質層中的金屬布...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鮑宇，張海洋，
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：