[發(fā)明專利]互連線結(jié)構(gòu)及互連線結(jié)構(gòu)的形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210556457.1
• 申請(qǐng)日: 2012-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN103050439B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李樂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768;H01L23/538
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種互連線結(jié)構(gòu)及互連線結(jié)構(gòu)的形成方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的形成金屬互連線結(jié)構(gòu)的方法，包括：

參照?qǐng)D1，提供半導(dǎo)體襯底100，在所述襯底上形成有介質(zhì)層101、位于介質(zhì)層101上的金屬層102。

參照?qǐng)D2，在金屬層102上形成圖形化的光刻膠層（未示出），并以該圖形化的光刻膠層為掩模刻蝕金屬層102，形成溝槽103，溝槽103兩側(cè)的金屬層102也就形成了金屬互連線。

參照?qǐng)D3，沉積金屬間介質(zhì)層104，金屬間介質(zhì)層104填充溝槽103并覆蓋金屬層102。

但是，當(dāng)半導(dǎo)體工業(yè)將工藝技術(shù)演進(jìn)至90nm以下，相鄰的金屬互連線之間的距離變得越來越小，其間產(chǎn)生的寄生電容越來越大，寄生電容不僅影響芯片的運(yùn)行速度。為了減輕這種問題，半導(dǎo)體工藝以低介質(zhì)材料取代例如氧化硅等高介電常數(shù)的層間介質(zhì)層及金屬間介質(zhì)層，以降低相鄰金屬互連線之間的寄生電容。但當(dāng)工藝技術(shù)進(jìn)入32nm以下，該低介質(zhì)材料所能起到的降低寄生電容的作用不再明顯。而且，即使對(duì)90nm以上較大工藝節(jié)點(diǎn)的技術(shù)，現(xiàn)有的將相鄰金屬互連線之間的溝槽完全填充滿金屬層間介質(zhì)層的方法，也無法滿足將相鄰金屬互連線之間的寄生電容盡量降低到最小的技術(shù)要求，例如一些射頻集成電路。

更多關(guān)于金屬互連線結(jié)構(gòu)的形成方法請(qǐng)參考公開號(hào)為US2011/0018091A1的美國(guó)專利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)形成的金屬互連線之間的寄生電容較大。

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種新的互連線結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底中形成有半導(dǎo)體器件；

在所述半導(dǎo)體襯底上形成導(dǎo)電層；

在所述導(dǎo)電層上形成掩模層；

在形成掩模層后，在掩模層和導(dǎo)電層中形成溝槽，所述溝槽的深寬比范圍大于0.8；

在形成所述溝槽后，沉積金屬間介質(zhì)層，所述金屬間介質(zhì)層覆蓋掩模層并填充溝槽，在所述溝槽內(nèi)的金屬間介質(zhì)層中具有空氣隙。

可選的，在形成所述導(dǎo)電層之前，在所述半導(dǎo)體襯底上形成層間介質(zhì)層。

可選的，所述層間介質(zhì)層和金屬間介質(zhì)層的材料包括低K介質(zhì)材料或超低K介質(zhì)材料。

可選的，所述金屬間介質(zhì)層的材料為氧化硅。

可選的，所述層間介質(zhì)層的材料為氧化硅。

可選的，所述掩膜層包括硬掩膜層。

可選的，所述導(dǎo)電層的材料包括鋁、銅或鎢。

可選的，所述形成溝槽的方法包括使用光刻、刻蝕工藝。

本發(fā)明還提供一種新的互連線結(jié)構(gòu)，包括：

半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底中形成有半導(dǎo)體器件；

位于所述半導(dǎo)體襯底上的互連線；

位于所述互連線上的掩模層；

溝槽，所述溝槽的深寬比范圍大于0.8；

金屬間介質(zhì)層，所述金屬間介質(zhì)層覆蓋掩模層并填充溝槽，在溝槽內(nèi)的金屬間介質(zhì)層中具有空氣隙。

可選的，在半導(dǎo)體襯底和互連線之間形成有層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層覆蓋所述半導(dǎo)體襯底。

可選的，所述層間介質(zhì)層和金屬間介質(zhì)層的材料包括低K介質(zhì)材料或超低K介質(zhì)材料。

可選的，所述金屬間介質(zhì)層的材料為氧化硅。

可選的，所述層間介質(zhì)層的材料為氧化硅。

可選的，所述掩模層包括硬掩模層。

可選的，所述互連線的材料包括鋁、銅或鎢。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的技術(shù)方案在互連線上形成掩模層，使得最終形成的相鄰互連線之間溝槽的深寬比（溝槽的高度與寬度比）增大。由于溝槽的深寬比增大，則在沉積金屬間介質(zhì)層時(shí)，溝槽內(nèi)的金屬間介質(zhì)層中更容易形成空氣隙。更重要的是，最終形成的空氣隙的體積明顯增大。相鄰互連線之間較大體積的空氣隙，使得相鄰互連線之間的金屬間介質(zhì)層的介電常數(shù)明顯減小，也就使得相鄰互連線之間的寄生電容顯著減小，有效改善了半導(dǎo)體器件之間的RC延遲，而且還進(jìn)一步減小了驅(qū)動(dòng)互連線所要的功耗，提高了整個(gè)半導(dǎo)體器件的性能。尤其是在射頻電路應(yīng)用中，可以明顯減少相鄰互連線之間的耦合。

附圖說明

圖1～圖3是現(xiàn)有技術(shù)的形成帶有空氣隙的互連線結(jié)構(gòu)方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是現(xiàn)有技術(shù)的互連線結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明具體實(shí)施例的形成帶有空氣隙的互連線結(jié)構(gòu)的方法流程圖；