[發明專利]具有空氣間隙的晶體管結構及其制作方法

在審

• 申請號: 202011214795.8
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN114446931A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 黎云飛;馮驥;張國海;戴錦華
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/528
• 分類號: H01L23/528;H01L21/768
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發明公開一種具有空氣間隙的晶體管結構及其制作方法，其中該具有空氣間隙的晶體管結構包含一基底，一晶體管設置在基底上，一蝕刻停止層覆蓋并接觸晶體管和基底，一第一介電層覆蓋并接觸蝕刻停止層，一第二介電層覆蓋第一介電層，一溝槽位于柵極結構上方并且在第一介電層和第二介電層內，其中位于第二介電層內的溝槽的寬度小于位于第一介電層內的溝槽的寬度，一填充層設置于溝槽中并且覆蓋第二介電層的上表面以及一空氣間隙設置在填充層中。

技術領域

本發明涉及一種空氣間隙結構及其制作方法，特別是涉及一種將空氣間隙形成在下大上小的溝槽內的制作方法及其結構。

背景技術

隨著半導體元件集成度提升，各個元件之間的距離也隨之縮小，由于覆蓋晶體管的介電層例如氮化硅具有相對較高的介電常數，從而導致柵極和其周邊的金屬元件產生高的寄生電容，這會增加功耗并降低半導體晶片的性能。因此，目前的改進方案有在元件之間的空間沉積較低介電系數(k)值的材料(如氧化物)來取代氮化硅，但是這樣的方式已經不能滿足元件發展到30納米世代以后的設計。

因此需要一種能提供更低的介電常數的材料，來取代傳統的介電層材料。

發明內容

有鑒于此，由于空氣能夠提供相較于一般介電材料更低的介電常數，本發明提供一種空氣間隙結構的制作方法及其結構，以期能更進一步降低寄生電容。

根據本發明的一優選實施例，一種具有空氣間隙的晶體管結構包含一基底，一晶體管設置在基底上，其中晶體管包含一柵極結構設置在基底上，一源極摻雜區和一漏極摻雜區分別埋入于柵極結構兩側的基底中，一蝕刻停止層覆蓋并接觸晶體管和基底，一第一介電層覆蓋并接觸蝕刻停止層，一第二介電層覆蓋第一介電層，一第一插塞設置在第一介電層中并且接觸源極摻雜區，一第二插塞設置在第一介電層中并且接觸漏極摻雜區，一第一金屬層設置在第二介電層中并且接觸第一插塞，一第二金屬層設置在第二介電層中并且接觸第二插塞，一溝槽位于柵極結構上方并且在第一介電層和第二介電層內，其中位于第二介電層內的溝槽的寬度小于位于第一介電層內的溝槽的寬度，一填充層設置于溝槽中并且覆蓋第二介電層的上表面以及一空氣間隙設置在填充層中。

根據本發明的另一優選實施例，一種具有空氣間隙的晶體管結構的制作方法包含提供一基底，其中：一晶體管設置在基底上，晶體管包含一柵極結構設置在基底上，一源極摻雜區和一漏極摻雜區分別埋入于柵極結構兩側的基底中，一蝕刻停止層覆蓋并接觸晶體管和基底，一第一介電層覆蓋并接觸蝕刻停止層，一第二介電層覆蓋第一介電層，然后進行一干式蝕刻制作工藝，以柵極結構上方的蝕刻停止層為停止層，蝕刻第二介電層和第一介電層以形成一溝槽，其中位于第二介電層內的溝槽的寬度小于位于第一介電層內的溝槽的寬度，最后形成一填充層覆蓋溝槽并且封閉溝槽的開口以形成一空氣間隙于填充層中。

讓本發明的上述目的、特征及優點能更明顯易懂，下文特舉優選實施方式，并配合所附的附圖，作詳細說明如下。然而如下的優選實施方式與附圖僅供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制者。

附圖說明

圖1至圖5為本發明的優選實施例所繪示的一種具有空氣間隙的晶體管結構的制作方法的示意圖；

圖6為本發明的另一優選實施例所繪示的一種具有空氣間隙的晶體管結構的示意圖；

圖7為本發明的又一優選實施例所繪示的一種具有空氣間隙的晶體管結構的示意圖；

圖8至圖9為本發明的另一優選實施例所繪示的一種晶體管上的空氣間隙的制作方法的示意圖；

圖10為本發明的一示范例所繪示的具有空氣間隙的晶體管結構的示意圖。

主要元件符號說明

10:基底

12:晶體管

14:柵極結構

16:柵極