[發明專利]一種具有多孔絕緣層和空氣隙的半導體設備的制造方法

無效

• 申請號: 01802641.9
• 申請日: 2001-08-23
• 公開（公告）號: CN1388989A
• 公開（公告）日: 2003-01-01
• 發明（設計）人: W·F·A·貝斯林;C·A·H·A·穆特塞爾斯;D·J·格拉維斯泰恩
• 申請（專利權）人: 皇家菲利浦電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張志醒

技術領域

本發明涉及一種制造半導體設備的方法，該方法包括一個雙重鑲嵌結構，此雙重鑲嵌結構包括一個金屬層及位于金屬層之上的帶有通路的第一絕緣層，還包括在第一絕緣層之上的帶有互連槽的第二絕緣層，其中通路和互連槽中存在有頂面的金屬線路形成的金屬。

背景技術

這樣的方法在WO-A-0019?523中獲得。在已知的方法中，在一襯底上獲得第一金屬布線圖，其上鋪有具有低介電系數的第一層絕緣物質，也可指“低K”絕緣層。第一絕緣層之上為一個起侵蝕阻擋層作用，并帶有通路模型的層，然后是一個低介電系數的第二絕緣層，其上有一層掩膜。掩膜被定形，通過將掩膜降到侵蝕阻擋層的方法，在第二絕緣層中蝕刻出凹槽。然后在第一絕緣層中蝕刻出通路。在凹槽和通路中注入金屬，使得該金屬可與下面的金屬層具有電接觸。去掉多余的金屬，就可得到一個相當平整的頂面。

當前，集成電路的尺寸發展的越來越小，這就要求在不同導體之間的電容要盡可能的小。這可以通過使用空氣隙來達到。然而，在所有已知的技術中，在雙重鑲嵌結構中實現空氣隙是不大可能的。

發明內容

本發明著重推出一種在本文開始時描述的那類方法，其可達到在金屬線路周圍形成空氣隙的目的。

根據本發明，實現此目的的方法其特性在于該方法還包括以下步驟：

-去除第二絕緣層，

-在第一絕緣層和金屬線路上添加可移除層，

-將可移除層與金屬線路的頂面對齊，

-在可移除層上添加一個多孔絕緣層，

-通過多孔絕緣層去除可移除層來形成空氣隙。

用來形成空氣隙的可移除層的使用可由US-A-5?461?003獲得。然而，本文中描述的方法不是直接運用在一個雙重鑲嵌結構上的。在一個雙重鑲嵌結構中，金屬線路凹嵌于絕緣材料中。本發明是建立在需要進行某種處理來獲得在其間可形成空氣隙的暴露金屬線路的認識上的。基于本發明的方法特性描述部分的第一步尤其突出了這一點。

基于本發明方法的一個實施例特性在于：在第一絕緣層和第二絕緣層之間加入了一個侵蝕阻擋層。侵蝕阻擋層本身的使用由WO-A-0?019?523中獲得。然而，在本文中，該層被當作硬掩膜來使用，來在第一絕緣層中形成通路。在基于本發明的方法中，在雙重鑲嵌結構形成后，去除可移除層期間，該層還被用做侵蝕阻擋層。在基于本發明的應用中使用侵蝕阻擋層的一個優點是它使得第一絕緣層在去除第二絕緣層的過程中有防護并且不受侵蝕處理的影響。

基于本發明方法的另一個實施例特性在于：在去除第二絕緣層后，在金屬線路上覆蓋一個非導電阻擋層。由于金屬線路被完全包于阻擋層之中，這就解決了電遷移問題。

在另外一個實施例中，在金屬線路和平面的可移除層上覆蓋一個導電阻擋層，然后導電阻擋層被研磨成形，使其只覆蓋金屬線路。導電阻擋層的成形是一個自調整的過程，可由JP?2000-195864得到。合適的導電阻擋層材料可為：Ta，Tin，TaN，W，TiNW等。本實施例的一個優點為：金屬(最好為銅)，被封包了起來。由于導電阻擋層的形成，所以不會妨礙通過多孔絕緣層去除侵蝕可移除層后的產物。該實施例的另一個優點為：相比于非導電阻擋層，導電阻擋層不屬于金屬線路間絕緣體的一部分。所以，可減小寄生電容。

基于本發明方法的另外一個實施例也很有效，特性在于：旋制附著材料被用做多孔絕緣層，多孔絕緣層可以是任何可通過氣體分子的層。多孔層可通過旋制涂覆處理來獲得，該過程本身具有工作溫度低的優點。較低的溫度使得用聚合物作為可移除層的材料成為可能，因為可以避免聚合物因高溫而過早老化的問題。

基于本發明方法的另一個實施例特性在于：用等離子CVD層作為多孔絕緣層。該實現的一個優點為等離子CVD(Chemical?Vapor?Deposition，化學氣體沉積，為業內專業人士所知)層能在基于本發明方法實現的結構中提供額外的支撐

附圖說明

關于本發明的這些以及其他方面，將對照附圖在以下作詳細說明。

圖1至圖7示出在制造半導體設備時基于本發明方法一個優選實施例的一些步驟。

圖1示出在雙重鑲嵌結構形成后設備的截面圖。

圖2示出在移除第二絕緣層后的設備。

圖3示出在金屬線路上覆蓋非導電阻擋層后的設備。

圖4示出添加了可移除層后的設備。

圖5示出平整了可移除層后的設備。