[發明專利]半導體器件的制造方法

有效

• 申請號: 201110342207.3
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN103094200A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 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
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/311
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及一種半導體器件的制造方法，尤其涉及一種能夠改進具有氣腔間隙的半導體器件的制造方法。

背景技術

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。

發明內容

本發明的目的是提供利用形成的陽極多孔氧化鋁(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，本發明提供一種半導體器件的制造方法，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℃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1～2％的草酸溶液和質量百分比為3～8％的磷酸溶液，在50～70℃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BCl3、Cl2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10～100sccm，刻蝕偏壓為0V～300V，刻蝕環境壓力為40～150mtorr。

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。

本發明還提供一種半導體器件的制造方法，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℃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1～2％的草酸溶液和質量百分比為3～8％的磷酸溶液，在50～70℃的溶液溫度中，浸泡30～60分鐘去除。