[發(fā)明專利]形成空氣間隙的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910399070.1
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110148584A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 何炳奎;曹秀亮;鄒永金;吳繼科
• 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: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 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: 屈蘅

本發(fā)明提供一種形成空氣間隙的方法，該方法包括以下步驟：提供一襯底，所述襯底中形成有柵極結構、功能層及第一插塞；在所述功能層上形成一互連線；接著形成一掩膜層；刻蝕所述掩膜層及部分厚度的所述功能層以形成溝槽；執(zhí)行灰化工藝；沉積介電層，其中，在所述溝槽內(nèi)的介電層中形成空氣間隙。對所述溝槽及所述互連線表面執(zhí)行灰化工藝，可以有效去除刻蝕所述掩膜層及所述功能層時殘留的高聚物雜質(zhì)，避免了高聚物雜質(zhì)對后續(xù)在所述溝槽中沉積介電層時形成的空氣間隙的形貌產(chǎn)生影響，平衡了所述介電層與所述互連線間的壓力。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體技術領域，特別涉及一種形成空氣間隙的方法。

背景技術

在半導體結構的生產(chǎn)制造過程中，有一重要的工藝：在半導體結構中形成空氣間隙。半導體結構中的襯底上一般形成有柵極結構、覆蓋所述柵極結構的功能層、位于所述功能層上的互連線、覆蓋所述互連線的介電層、位于所述功能層中的第一插塞及位于介電層中的第二插塞(其中，第一插塞、互連線及第二插塞電性連接。)。所述空氣間隙通常是形成在所述介電層中且形成于相鄰的互連線之間。之所以需要形成空氣間隙，是因為相鄰的互連線之間存在一寄生電容，寄生電容會產(chǎn)生干擾電流，從而產(chǎn)生電磁干擾，尤其是在高頻情況下對半導體器件的整體性能容易造成很大的影響。位于相鄰的互連線之間的介電層中的空氣間隙可以降低甚至消除寄生電容，空氣間隙的體積越大、形貌越完整，就越能降低互連線間的寄生電容，從而降低電路的電磁干擾，起到優(yōu)化半導體器件的電性能的作用。

但研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的半導體器件中的空氣間隙的形貌不完整，尤其是空氣間隙的頂部容易缺損，高聚物雜質(zhì)容易堵塞互連線之間的部分空氣間隙并且構成一腐蝕第二插塞的粘附層，影響第二插塞的電性能，從而影響半導體器件的電性能。此外，形貌不完整的空氣間隙比形貌完整的空氣間隙的應力大，這會造成介電層和互連線間的應力不平衡，容易導致部分互連線遭受擠壓而析出到空氣間隙中，從而造成互連線間的漏電。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種形成空氣間隙的方法，以改善半導體器件中的空氣間隙的形貌。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種形成空氣間隙的方法，步驟包括：

提供一襯底，所述襯底上形成有柵極結構、覆蓋所述柵極結構的功能層及位于所述功能層中的第一插塞；

在所述功能層上形成互連線，所述互連線與所述第一插塞電性連接；

形成一掩膜層，所述掩膜層覆蓋所述互連線及所述功能層；

干法刻蝕所述掩膜層及部分厚度的所述功能層以形成溝槽；

執(zhí)行灰化工藝；以及，

沉積介電層，所述介電層填充所述溝槽且覆蓋所述掩膜層，其中，位于所述溝槽內(nèi)的所述介電層中形成空氣間隙。

可選的，在所述形成空氣間隙的方法中，利用Cl₂及BCl₃刻蝕所述掩膜層及部分厚度的所述功能層。

可選的，在所述形成空氣間隙的方法中，所述柵極結構上方的所述功能層的厚度介于之間，所述溝槽的深度大于所述溝槽的深寬比大于2。

可選的，在所述形成空氣間隙的方法中，執(zhí)行灰化工藝的時長介于30s～600s。

可選的，在所述形成空氣間隙的方法中，利用含氧氣體執(zhí)行灰化工藝。

可選的，在所述形成空氣間隙的方法中，執(zhí)行灰化工藝之后、沉積介電層之前，還包括：

執(zhí)行濕法清洗工藝。

可選的，在所述形成空氣間隙的方法中，所述濕法清洗工藝的時長介于18min～22min。

可選的，在所述形成空氣間隙的方法中，利用堿性有機溶劑執(zhí)行濕法清洗工藝。