[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110335709.3
• 申請(qǐng)日: 2011-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN103094183A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，尤其涉及一種能夠改進(jìn)具有氣腔間隙的半導(dǎo)體器件的制造方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)步，半導(dǎo)體器件的集成度越來越高，限制半導(dǎo)體器件的速度的主要因素已不再是晶體管延遲，而是與導(dǎo)電材料(例如金屬)互連相關(guān)聯(lián)的電阻-電容(RC)延遲。認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)之后，為了減小導(dǎo)電材料互連的電容從而減小RC延遲，業(yè)界技術(shù)人員已進(jìn)行了大量工作用于研發(fā)新的材料和制造工藝。例如，將作為導(dǎo)電材料互連層中的電介質(zhì)材料，選擇采用具有低介電常數(shù)的電介質(zhì)材料。

在所有材料中，介電常數(shù)最低的當(dāng)屬空氣，因此，技術(shù)人員開始關(guān)注在導(dǎo)電材料之間做出氣腔間隙(Air?Gap)，以進(jìn)一步減小介電常數(shù)，以減小導(dǎo)電材料之間的電容的方法。形成具有氣腔間隙的半導(dǎo)體器件主要有以下兩種方法：首先，可以利用化學(xué)氣相沉積(CVD)的選擇性沉積的特性，在金屬互連層中的金屬互連線之間形成氣腔間隙，其次，在構(gòu)造有一個(gè)或更多個(gè)金屬互連線的金屬互連層中，在特定工藝的操作期間去除預(yù)先形成的犧牲層，以形成氣腔間隙。

對(duì)于上述第二種制造方法，隨著特征尺寸不斷縮小，金屬互連線以及金屬互連層之間的尺寸越來越小，因此，預(yù)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(guān)鍵因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠在特征尺寸非常小的半導(dǎo)體器件中形成較佳的氣體間隙(Air?Gap)的制造方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成阻擋層和至少一個(gè)犧牲結(jié)構(gòu)；在所述阻擋層和犧牲結(jié)構(gòu)上覆蓋犧牲罩層；刻蝕所述犧牲罩層，保留位于所述犧牲結(jié)構(gòu)側(cè)壁的犧牲罩層，形成犧牲側(cè)墻；去除所述犧牲結(jié)構(gòu)；沉積介質(zhì)層和硬掩膜層；形成多個(gè)布線溝槽，所述布線溝槽穿通所述硬掩膜層、介質(zhì)層以及阻擋層，并與所述犧牲側(cè)墻位置錯(cuò)開；在所述布線溝槽中填充金屬互連線；進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝，直至暴露所述介質(zhì)層和犧牲側(cè)墻；去除所述犧牲側(cè)墻。

進(jìn)一步的，在刻蝕所述犧牲罩層的步驟中，還保留部分位于所述犧牲結(jié)構(gòu)上的犧牲罩層；在去除所述犧牲結(jié)構(gòu)的步驟中，同時(shí)去除位于所述犧牲結(jié)構(gòu)上的犧牲罩層。

進(jìn)一步的，所述犧牲結(jié)構(gòu)的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶態(tài)碳中的一種或其組合，所述犧牲罩層的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶態(tài)碳中的一種或其組合。

進(jìn)一步的，所述犧牲結(jié)構(gòu)的材料為氮化硅，所述犧牲罩層的材料為氧化硅。

進(jìn)一步的，在刻蝕所述犧牲罩層的步驟中，采用干法刻蝕。

進(jìn)一步的，在去除犧牲側(cè)墻的步驟中，采用濕法刻蝕去除。

進(jìn)一步的，所述介質(zhì)層的材料為低介電常數(shù)材料。

進(jìn)一步的，所述介質(zhì)層的厚度大于所述犧牲側(cè)墻的高度。

進(jìn)一步的，所述犧牲結(jié)構(gòu)的厚度大于20nm，所述犧牲結(jié)構(gòu)寬度范圍為5～15nm。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過形成所述犧牲結(jié)構(gòu)，并利用犧牲結(jié)構(gòu)形成犧牲側(cè)墻，所述犧牲結(jié)構(gòu)的寬度可以控制在小范圍內(nèi)，則形成的氣腔間隙之間的距離尺寸縮小到小范圍內(nèi)，同時(shí)可以提高單位體積中氣腔間隙的數(shù)量，從而達(dá)到半導(dǎo)體器件尺寸不斷縮小的要求，進(jìn)一步減小介電常數(shù)，提高半導(dǎo)體器件的性能。此外，通過優(yōu)化犧牲結(jié)構(gòu)自身的尺寸的分布位置，可以控制氣腔間隙的形成數(shù)量和分布位置，進(jìn)一步優(yōu)化半導(dǎo)體器件的性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的制造方法的流程示意圖。

圖2到圖10為本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件制造過程中的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實(shí)例時(shí)，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對(duì)本發(fā)明的限定。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的制造方法的流程示意圖，包括以下步驟：

步驟S01：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成阻擋層和犧牲結(jié)構(gòu)；

步驟S02：在所述阻擋層和犧牲結(jié)構(gòu)上覆蓋犧牲罩層；

步驟S03：刻蝕所述犧牲罩層，保留位于所述犧牲結(jié)構(gòu)兩側(cè)的犧牲罩層，形成犧牲側(cè)墻；

步驟S04：去除所述犧牲結(jié)構(gòu)；

步驟S05：沉積介質(zhì)層和硬掩膜層；