[發(fā)明專利]局部空氣隙的形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210567368.7
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103021935A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡正軍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/522
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體地說，涉及一種局部空氣隙的形成方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體芯片中如高性能處理器、微控制器和通訊芯片等，通常需要在獨(dú)立的的芯片中設(shè)置高速的互連結(jié)構(gòu)，以執(zhí)行不同的功能如邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)的存儲和讀取、控制信號的提供等。由此可見，互聯(lián)結(jié)構(gòu)一定程度上會對芯片的運(yùn)行速度造成影響，比如，由于受制于互聯(lián)結(jié)構(gòu)中的信號延遲，芯片的運(yùn)行速度已經(jīng)接近極限。互連結(jié)構(gòu)中的信號延遲正比于互連結(jié)構(gòu)的RC乘積，R代表互聯(lián)結(jié)構(gòu)中互連線的互聯(lián)等效電阻，C代表互聯(lián)結(jié)構(gòu)中互連線間的互聯(lián)等效電容。目前，為了降低信號在互聯(lián)結(jié)構(gòu)中的延遲，互聯(lián)結(jié)構(gòu)中互連線的材質(zhì)由銅取代之前使用的鋁，以減小互聯(lián)結(jié)構(gòu)的等效電阻。另外，在互聯(lián)結(jié)構(gòu)中采用低介電材料，以降低互連等效電容。

在使用低介電材料于互聯(lián)結(jié)構(gòu)中，為了有效地的降低介電常數(shù)，通常借助于在低介電材料中形成空氣隙，該空氣間隙可以形成于后道互聯(lián)結(jié)構(gòu)中。

目前，空氣隙的形成方法主要分為兩種，一種全局性的空氣隙方法，即通過采用犧牲層材料在導(dǎo)線互連層進(jìn)行光刻、刻蝕、金屬化的過程，在最后在通過熱分解的方法去除犧牲層，形成空氣隙。這種方法的好處是工藝相對簡單。另外一種是局部性的空氣隙形成方法，即在互連結(jié)構(gòu)完成后，進(jìn)行反刻，在利用等離子氣體淀積的方法在特征尺寸小的地方淀積會形成空氣隙的特征，而在大尺寸的地方則會進(jìn)行完全覆蓋，每層互連結(jié)構(gòu)增加了刻蝕，薄膜淀積，CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)等過程，工藝較為復(fù)雜。例如，在美國專利US7790601B1就是一種局部空氣隙的方法，通過額外引入光刻掩模版，在特定尺寸導(dǎo)線間進(jìn)行光刻，刻蝕等，工藝較為復(fù)雜。另外，由于特征尺寸已經(jīng)是掩膜板上最小的尺寸，額外引入的光刻掩模版所產(chǎn)生的對準(zhǔn)，光刻，刻蝕等都會給后續(xù)生產(chǎn)帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種局部空氣隙的形成方法，簡化現(xiàn)有技術(shù)中局部間隙的形成工藝，以及為后續(xù)生產(chǎn)提供便利。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種局部空氣隙的形成方法，該方法包括：

在襯底上沉積超低介電材料形成超低介電薄膜，并去除部分超低介電材料形成第一金屬層；

在所述第一金屬層之上沉積超低介電材料形成另一超低介電薄膜；

在所述另一超低介電薄膜上進(jìn)行等離子處理以形成過渡層；

在所述過渡層之上沉積旋涂超低介電材料形成旋涂介電薄膜，并去除部分旋涂超低介電材料形成第二金屬層，去除部分所述另一超低介電薄膜含過渡層形成互連通孔；

刻蝕掉旋涂介電薄膜上除第二金屬層之外的旋涂材料，并沉積所述超低介電材料，以形成空氣間隙。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在所述另一超低介電薄膜之上經(jīng)等離子處理以形成過渡層包括：

在所述另一超低介電薄膜上，對其進(jìn)行等離子處理，從而從下到上依次形成第一氧化層、氮化層以及第二氧化層，以形成過渡層。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在所述另一超低介電薄膜上形成第一氧化層時(shí)和第二氧化層時(shí)，采用二氧化碳以及一氧化二氮以形成含氧的等離子體氣氛，在形成第一氧化層時(shí)，含氧等離子體處理的時(shí)間為30-60秒，壓力為2-10托，功率為100-800瓦，溫度為300-400攝氏度；在形成第二氧化層時(shí)，含氧等離子體處理的時(shí)間5-60秒，壓力為2-10托，功率為100-800瓦，溫度為300-400攝氏度。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在形成第一氧化層和第二氧化層時(shí)，所述二氧化碳的流量:200-1000sccm，一氧化二氮的流量為:100-1000sccm。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，形成氮化層時(shí)，采用氨氣形成含氮的等離子體氣氛，含氮的等離子體處理的時(shí)間為10-60秒，壓力為2-8托，功率為100-600瓦，溫度為200-400攝氏度。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述氨氣的流量為100-500sccm。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一氧化層的厚度為10nm-20nm，所述氮化層的厚度為5nm-10nm，所述第二氧化層的厚度為1-5nm。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種互連結(jié)構(gòu)，包括：

襯底；

沉積超低介電材料于襯底上形成超低介電薄膜，并去除部分超低介電材料形成的第一金屬層；

沉積超低介電材料于所述第一金屬層之上形成的另一超低介電薄膜；

對所述另一超低介電薄膜進(jìn)行等離子處理形成的過渡層；