[發(fā)明專利]保護包含空氣間隙的半導體中金屬結構的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410098284.2
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN103839869A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 胡海天;程君;張澤松;李志國
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/764
• 分類號: H01L21/764
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發(fā)明涉及集成電路制造領域，特別涉及一種保護包含空氣間隙的半導體中金屬結構的方法。

背景技術

隨著半導體產(chǎn)業(yè)進入高性能與多功能的集成電路新時代，集成電路內元件的密度會隨之增加，而元件尺寸以及零件或元件之間的距離會隨之縮小。在過去要達成上述目的，僅受限于光刻技術定義結構的能力，而在現(xiàn)有技術中，具有較小尺寸的元件的幾何特征產(chǎn)生了新的限制因素。例如，當導電圖案之間的距離縮小時，任意兩相鄰的導電圖案所產(chǎn)生的電容（為用以隔開導電圖案之間的距離的絕緣材料的介電常數(shù)K的函數(shù)）會增加。此增加的電容會導致導體間的電容耦合上升，從而增加電力消耗并提高電阻-電容（RC）時間常數(shù)。因此，半導體集成電路性能以及功能是否可以不斷改良取決與正在開發(fā)的具有低介電常數(shù)的材料。

由于具有最低節(jié)點常數(shù)的材料為空氣（K=1.0），通常會在兩導電圖案之間的絕緣材料中形成空氣間隙（air?gap）來進一步降低導電圖案之間的有效K值。

圖1為現(xiàn)有技術中包含有空氣間隙的半導體的結構示意圖，如圖1所示，半導體襯底10上形成有介質層11，所述介質層11內形成有至少兩個獨立的金屬結構12，所述金屬結構12之間的介質層11中形成有空氣間隙13。所述空氣間隙13可以更好的隔離不同的相互獨立的金屬結構12，在所述介質層11上形成有保護層14，用于保護金屬結構12以及空氣間隙13。

從圖1中可以看出，所述空氣間隙13的高度會高于金屬結構12，于是空氣間隙13頂部的介質層11及保護層14的總體厚度會小于金屬結構12頂部的介質層11及保護層14的總體厚度，在進行后續(xù)工藝的過程中，例如進行金屬刻蝕的過程中，過刻蝕可能會造成介質層11及保護層14被刻蝕而打開空氣間隙13，刻蝕酸液進行空氣間隙13，在后續(xù)的過程中酸液很容易刻蝕介質層11而對金屬結構12造成損傷，從而影響半導體器件的性能。

因此，如何保護包含空氣間隙的半導體中金屬結構不被損傷，是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種保護包含空氣間隙的半導體中金屬結構的方法，以解決現(xiàn)有技術中空氣間隙被打開而造成附近的金屬被刻蝕的問題。

本發(fā)明提供的保護包含空氣間隙的半導體中金屬結構的方法，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底上形成有介質層，所述介質層內形成有至少兩個獨立的金屬結構，所述金屬結構之間的介質層中形成有空氣間隙；

對所述介質層進行平坦化處理，暴露出所述空氣間隙；

在所述介質層上沉積保護層。

進一步的，所述介質層的材質為氧化物。

進一步的，所述介質層為氧化硅和氮氧化硅中的一種或其組合。

進一步的，采用化學機械研磨法進行平坦化處理。

進一步的，所述平坦化處理去除的介質層的厚度由金屬層上所需保留的介質層厚度來決定。

進一步的，所述介質層中空氣間隙的高度高于所述金屬結構。

進一步的，所述保護層的材質為氧化物。

進一步的，所述保護層為氧化硅和氮氧化硅中的一種或其組合。

進一步的，所述保護層采用化學氣相沉積法形成。

進一步的，所述半導體襯底是硅襯底、鍺硅襯底或絕緣體上硅襯底。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明通過在對介質層進行平坦化處理的過程中可以暴露出空氣間隙，從而增加介質層被平坦化去除的厚度，以此增加之后沉積的保護層的厚度，達到保護空氣間隙不被后續(xù)工藝破壞的目的，從而保護介質層中的金屬結構不被破壞，提高半導體器件的性能；

2、本發(fā)明沒有增加新的工藝步驟，在不增加成本的條件下即可達到保護包含空氣間隙的半導體中金屬結構的目的，并且方法簡單，便于操作，不會對半導體器件的性能造成影響。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中包含有空氣間隙的半導體的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明一實施例所提供的保護包含空氣間隙的半導體中金屬結構的方法的流程示意圖。

圖3～5為本發(fā)明一實施例所提供的保護包含空氣間隙的半導體中金屬結構的方法的各步驟結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的保護包含空氣間隙的半導體中金屬結構的方法做進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚，需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。