[發(fā)明專利]形成具有擴展空氣間隙的半導體器件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610178733.3
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN107230658B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓秋華;吳端毅;肖芳元
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

1.一種形成具有擴展空氣間隙的半導體器件的方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供一半導體襯底，在所述半導體襯底上依次形成有第一層間介質(zhì)層和第二層間介質(zhì)層；

在所述第二層間介質(zhì)層中形成金屬互連線，且所述第二層間介質(zhì)層和所述金屬互連線相互間隔設(shè)置；

回刻蝕所述金屬互連線，以形成凹槽；

在所述凹槽中填充第三層間介質(zhì)層，并去除所述第二層間介質(zhì)層以形成深溝槽；

在所述深溝槽中填充犧牲層，并在所述第三層間介質(zhì)層以及所述犧牲層表面上形成第四層間介質(zhì)層；以及

去除所述犧牲層以形成空氣間隙。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一層間介質(zhì)層、第三層間介質(zhì)層和第四層間介質(zhì)層的材質(zhì)完全相同或部分相同。

3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一層間介質(zhì)層、第三層間介質(zhì)層和第四層間介質(zhì)層均是從由二氧化硅、硅氮化物、硅碳氧化物、碳摻雜的氫化硅氧化物、硅碳氮化物和硅氮氧化物組成的組中選出的至少一種材料。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一層間介質(zhì)層的厚度為5nm～50nm。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二層間介質(zhì)層為介電常數(shù)小于3的低K介質(zhì)材料。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用大馬士革互連工藝在所述第二層間介質(zhì)層中形成多條金屬互連線。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬互連線的厚度為10nm～500nm。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三層間介質(zhì)層的厚度為5nm～100nm。

9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用干法刻蝕工藝去除所述第二層間介質(zhì)層以形成深溝槽，工藝氣體包含N₂、H₂，氣體流量為10sccm～300sccm，功率為100W～1000W,工藝壓力為2mtorr～200mtorr。

10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在去除所述第二層間介質(zhì)層以形成深溝槽之后且在所述深溝槽中填充犧牲層之前，回刻蝕所述深溝槽底部的所述第一層間介質(zhì)層。

11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，采用稀釋氫氟酸或者以氫氟酸和氟化銨生成的稀釋緩沖液濕法回刻蝕所述深溝槽底部的所述第一層間介質(zhì)層。

12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述深溝槽底部的所述第一層間介質(zhì)層的回刻蝕深度與所述第三層間介質(zhì)層的厚度相同。

13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述犧牲層的材質(zhì)為能夠熱分解的聚合物。

14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在所述深溝槽中填充犧牲層的步驟包括：

采用旋轉(zhuǎn)涂復工藝在所述深溝槽的中填充能夠熱分解的聚合物，直至填滿所述深溝槽，并進行烘焙；

采用化學機械平坦化工藝或者干法刻蝕工藝回刻蝕所述聚合物，直至形成的犧牲層與所述第三層間介質(zhì)層齊平。

15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，采用干法工藝回刻蝕所述聚合物時，采用的工藝氣體包含O₂，氣體流量為10sccm～200sccm，工藝壓力為2mtorr～100mtorr，功率為100W～2000W。

16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在氮氣氛圍中采用400℃以上的高溫加熱工藝去除所述犧牲層以形成空氣間隙。