專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造方法。更特別地，本發(fā)明涉及用于制造具有氣隙的半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)步，限制半導(dǎo)體器件的速度的主要因素已不再是晶體管延遲，而是與導(dǎo)電材料(例如金屬)互連相關(guān)聯(lián)的電阻-電容(RC)延遲。認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)之后，為了減小導(dǎo)電材料互連的電容從而減小RC延遲，已進(jìn)行了大量工作用于研發(fā)新的材料和制造工藝。例如，作為導(dǎo)電材料互連層中的電介質(zhì)材料，可盡量采用具有低介電常數(shù)的電介質(zhì)材料。
還研發(fā)了在導(dǎo)電材料之間做出氣隙以進(jìn)一步減小介電常數(shù)以減小導(dǎo)電材料之間的電容的途徑?？赏ㄟ^(guò)利用化學(xué)氣相沉積(CVD)的選擇性沉積特性而在導(dǎo)電材料布線之間形成氣隙。也可在構(gòu)造一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)電材料布線的特定工藝操作期間除去犧牲層而形成氣隙。
圖1a和圖1b示出一種用于在導(dǎo)電材料(導(dǎo)電材料布線(wiring)或?qū)щ姴牧贤?via))之間形成氣隙的方法。如圖1a所示，首先形成多個(gè)導(dǎo)電材料布線或?qū)щ姴牧贤? L。如圖1b所示，沉積電介質(zhì)材料以利用CVD的選擇性沉積特性而在相鄰的導(dǎo)電材料布線或?qū)щ姴牧贤字g形成氣隙。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)圖1a和Ib所示的氣隙形成方法，氣隙的頂部總是高于導(dǎo)電材料布線或?qū)щ姴牧贤椎捻敳?。如圖1c所示，在要形成與該導(dǎo)電材料布線或?qū)щ姴牧贤谆ミB的另一導(dǎo)電材料通孔的情況下，如果掩模未精確對(duì)準(zhǔn)，則用于形成所述另一導(dǎo)電材料通孔的貫穿孔 (through hole)可能會(huì)偏移而與氣隙連通。
因此，需要一種新的技術(shù)來(lái)解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括(a)對(duì)第一電介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕以形成凹陷，其中所述第一電介質(zhì)層是由第一電介質(zhì)材料形成的；(b)在所述第一電介質(zhì)層和所述凹陷的上方沉積第二電介質(zhì)材料以形成第二電介質(zhì)層，使得所述凹陷被所述第一電介質(zhì)層和所述第二電介質(zhì)層包圍以形成氣隙；(C)執(zhí)行刻蝕，使得與所述氣隙相鄰地在所述第一電介質(zhì)層和所述第二電介質(zhì)層中形成第一溝槽。
根據(jù)一種可能的實(shí)施方式，該半導(dǎo)體器件制造方法還可以包括(d)在所述第一溝槽中填充第一導(dǎo)電材料。
根據(jù)一種可能的實(shí)施方式，該半導(dǎo)體器件制造方法還可以包括(j)從所述第一溝槽繼續(xù)進(jìn)行刻蝕，以形成第一貫穿孔，相互連通的所述第一溝槽和所述第一貫穿孔貫穿所述第一電介質(zhì)層和所述第二電介質(zhì)層。
根據(jù)一種可能的實(shí)施方式，該半導(dǎo)體器件制造方法還可以包括(I)在所述第一溝槽和所述第一貫穿孔中填充第一導(dǎo)電材料。
根據(jù)一種可能的實(shí)施方式，該半導(dǎo)體器件制造方法還可以包括(k)在步驟(a)之前，在第一阻擋層上形成所述第一電介質(zhì)層。在步驟(j)中所形成的第一貫穿孔可以貫穿所述第一阻擋層。
根據(jù)一種可能的實(shí)施方式，該半導(dǎo)體器件制造方法還可以包括(e)對(duì)所述第一導(dǎo)電材料進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，使得研磨所得到的表面高于所述氣隙的頂端。
根據(jù)一種可能的實(shí)施方式，該半導(dǎo)體器件制造方法還可以包括(f)在通過(guò)所述化學(xué)機(jī)械研磨所得到的表面上形成第二阻擋層。
根據(jù)一種可能的實(shí)施方式，該半導(dǎo)體器件制造方法還可以包括(g)在所述第二阻擋層上形成第三電介質(zhì)層；(h)對(duì)所述第三電介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，以形成第二溝槽和與所述第二溝槽連通的第二貫穿孔，所述第二溝槽和所述第二貫穿孔貫通所述第三電介質(zhì)層和所述第二阻擋層，所述第二貫穿孔的下端與所述第一導(dǎo)電材料的頂端基本上齊平；以及 (i)在所述第二溝槽和所述第二貫穿孔中填充第二導(dǎo)電材料。
根據(jù)一種可能的實(shí)施方式，所述第二導(dǎo)電材料與所述第一導(dǎo)電材料可以是相同的導(dǎo)電材料。所述導(dǎo)電材料例如可以是銅。
根據(jù)一種可能的實(shí)施方式，所述第一電介質(zhì)材料和所述第二電介質(zhì)材料可以是相同的低介電常數(shù)材料，該低介電常數(shù)材料的相對(duì)介電常數(shù)低于3. O。所述低介電常數(shù)材料例如可包含硅氧化物和碳，或者所述低介電常數(shù)材料例如可包含硅氧化物和氟。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括(a)對(duì)第一電介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕以形成多個(gè)凹陷，其中所述第一電介質(zhì)層是由第一電介質(zhì)材料形成的；(b) 在第一電介質(zhì)層和所述多個(gè)凹陷的上方沉積第二電介質(zhì)材料以形成第二電介質(zhì)層，使得所述多個(gè)凹陷被所述第一電介質(zhì)層和所述第二電介質(zhì)層包圍以形成多個(gè)氣隙；(C)執(zhí)行刻蝕，使得在所述多個(gè)氣隙中的相鄰的氣隙之間在所述第一電介質(zhì)層和所述第二電介質(zhì)層中形成第一溝槽。
根據(jù)一種可能的實(shí)施方式，該半導(dǎo)體器件制造方法還可以包括(d)在所述第一溝槽中填充第一導(dǎo)電材料。
根據(jù)一種可能的實(shí)施方式，該半導(dǎo)體器件制造方法還可以包括(j)從所述第一溝槽繼續(xù)進(jìn)行刻蝕，以形成貫穿孔，相互連通的所述第一溝槽和所述貫穿孔貫穿所述第一電介質(zhì)層和所述第二電介質(zhì)層。
根據(jù)一種可能的實(shí)施方式，該半導(dǎo)體器件制造方法還可以包括(I)在所述第一溝槽和所述貫穿孔中填充第一導(dǎo)電材料。
根據(jù)一種可能的實(shí)施方式，該半導(dǎo)體器件制造方法還可以包括(k)在步驟(a)之前，在第一阻擋層上形成所述第一電介質(zhì)層。在步驟(j)中所形成的貫穿孔(216)例如可以貫穿所述第一阻擋層(210)。
通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。


構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同說(shuō)明書(shū)一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。
在附圖中，通過(guò)舉例的方式而不是通過(guò)限制的方式圖示了本發(fā)明。參照附圖根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明。其中
圖1a 圖1c是示意性地示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于在導(dǎo)電材料之間形成氣隙的方法的視圖2a 圖2i是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的例子的工藝流程的截面圖。
圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的技術(shù)效果的截面圖。
圖4a 圖4e是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的另一例子的工藝流程的截面圖。
圖5a 圖5d是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的另一例子的工藝流程的截面圖。
圖6a 圖6e是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的另一例子的工藝流程的截面圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到除非另外明確說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。
在以下的描述中，出于說(shuō)明的目的而闡述了大量的具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的更透徹的理解。但是很顯然，可以在缺少這些具體細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)的情況下實(shí)施本發(fā)明。此外，為了避免過(guò)于冗長(zhǎng)的描述掩蓋、混淆或模糊本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，不詳細(xì)描述已公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備。
同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不一定是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的 。
以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。
對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)的一部分。
在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。
此外，應(yīng)注意到相似的標(biāo)號(hào)和字母在附圖中表示類(lèi)似項(xiàng)，因此一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
在本公開(kāi)中，術(shù)語(yǔ)“互連”意味著各種用于電連接的導(dǎo)電材料部件?！盎ミB”可至少包括“布線”或“通孔”?！安季€”是指具有某種形狀或圖案的導(dǎo)電材料層，“通孔”是指用于在布線之間進(jìn)行電連接的具有填充有導(dǎo)電材料的孔。
在本公開(kāi)中，術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體器件”意味著包含半導(dǎo)體材料的裝置，其不僅可以包括制成的半導(dǎo)體器件產(chǎn)品，而且還可以包括半導(dǎo)體器件在制造或加工過(guò)程中的中間產(chǎn)品。
圖2a 圖2c是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的例子的工藝流程的截面圖。
如圖2a所示，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法可包括步驟(a)，在步驟(a)中， 對(duì)第一電介質(zhì)層201進(jìn)行刻蝕以形成凹陷203，其中所述第一電介質(zhì)層201是由第一電介質(zhì)材料形成的。如圖2b所示，在步驟(a)之后可執(zhí)行步驟(b)，在步驟(b)中，在所述第一電介質(zhì)層201和所述凹陷203的上方沉積第二電介質(zhì)材料以形成第二電介質(zhì)層202，使得所述凹陷203被所述第一電介質(zhì)層201和所述第二電介質(zhì)層202包圍以形成氣隙205。如圖2c 所示，在步驟(b)之后可執(zhí)行步驟(C)，在步驟(c)中，執(zhí)行刻蝕，使得與所述氣隙205相鄰地在所述第一電介質(zhì)層201和所述第二電介質(zhì)層202中形成第一溝槽206。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，所述第一電介質(zhì)材料和所述第二電介質(zhì)材料可以是相同的低介電常數(shù)材料。該低介電常數(shù)材料的相對(duì)介電常數(shù)例如可低于3. O。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，所述低介電常數(shù)材料可例如包含硅氧化物和碳 (諸如含碳的二氧化硅)。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，所述低介電常數(shù)材料可例如包含硅氧化物和氟 (諸如含氟的二氧化硅)。
上述的硅氧化物例如可以是非晶硅或者多晶硅。所述低介電常數(shù)材料中還可以包含增孔劑。
根據(jù)一種可能的不例性實(shí)施方式，所述第一電介質(zhì)層201可例如具有200埃 1000埃的厚度。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，在步驟(a)之前，可以在第一阻擋層上形成所述第一電介質(zhì)層201。例如可通過(guò)化學(xué)氣相沉積方法而在第一阻擋層上形成所述第一電介質(zhì)層201。第一阻擋層例如可以是氮化娃、碳化 娃、含碳的氮化娃和含氮的碳化娃中的至少一種。所述第一阻擋層可通過(guò)物理氣相淀積之類(lèi)的方法形成。在步驟(a)中進(jìn)行刻蝕以形成凹陷203時(shí)，所述凹陷203并不穿透所述第一阻擋層。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，在上述的步驟(a)中，可通過(guò)利用掩模對(duì)涂有抗蝕劑的第一電介質(zhì)層201進(jìn)行曝光來(lái)形成與凹陷203對(duì)應(yīng)的抗蝕劑圖案。用于形成凹陷 203的刻蝕例如可以是諸如干法刻蝕之類(lèi)的各向同性刻蝕。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，在上述的步驟(b)中，可通過(guò)化學(xué)氣相沉積 (例如，等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積，PE-CVD)方法來(lái)沉積所述第二電介質(zhì)材料以形成氣隙 205。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，在上述的步驟(C)之前，可先在第二電介質(zhì)層 202上形成硬掩模，然后再執(zhí)行刻蝕以形成第一溝槽206。所述硬掩模可以由質(zhì)密材料(諸如四乙基正硅酸鹽氧化物(TEOS))形成，以便在之后的化學(xué)機(jī)械研磨中有利于對(duì)研磨速度的控制。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，在上述的步驟(C)中，可通過(guò)利用掩模對(duì)涂有抗蝕劑的第二電介質(zhì)層202進(jìn)行曝光來(lái)形成與第一溝槽206對(duì)應(yīng)的抗蝕劑圖案。用于形成第一溝槽206的刻蝕例如可以是諸如干法刻蝕之類(lèi)的各向同性刻蝕。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，第一溝槽206可貫穿第二電介質(zhì)層202而部分位于第一電介質(zhì)層201中。作為替換方案,該第一溝槽206可貫穿第二電介質(zhì)層202并且也貫穿第一電介質(zhì)層201。
通過(guò)圖2a 圖2c示出的根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法，氣隙形成在位于較低層的第一電介質(zhì)層201中。因而，如果在第一溝槽206中填充導(dǎo)電材料，則所形成的布線的頂端可高于氣隙的頂端，從而即使要與該布線互連的另一導(dǎo)電材料通孔沒(méi)有與布線對(duì)準(zhǔn)，用于形成該另一導(dǎo)電材料通孔的貫穿孔也不會(huì)與氣隙連通。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，如圖2d所示，在步驟(C)之后可執(zhí)行步驟(d)， 在步驟(d)中，可在所述第一溝槽206中填充第一導(dǎo)電材料207。所述第一導(dǎo)電材料207可以是例如金屬的各種導(dǎo)電材料，包括但不限于銅或鋁等。填充有第一導(dǎo)電材料207的第一溝槽206可形成諸如布線之類(lèi)的導(dǎo)電材料互連。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，可先通過(guò)物理氣相沉積方法形成第一導(dǎo)電材料 207的種子層，然后通過(guò)化學(xué)電鍍方法基于所述種子層而進(jìn)一步在第一溝槽206中形成第一導(dǎo)電材料207。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，在填充第一導(dǎo)電材料207之前，可先對(duì)通過(guò)刻蝕形成的第一溝槽206進(jìn)行清洗并且在第一溝槽206的內(nèi)壁上形成屏蔽層(未示出)。該屏蔽層可用于阻擋之后要被填充的第一導(dǎo)電材料207向電介質(zhì)層中擴(kuò)散。所述屏蔽層例如可包含鉭與氮化鉭的混合物或者鈦與氮化鈦的混合物。所述屏蔽層例如可以通過(guò)物理氣相淀積(PVD)之類(lèi)的方法形成。
如圖2e所示，在步驟(d)之后還可執(zhí)行步驟(e)，在步驟(e)中，可對(duì)所填充的第一導(dǎo)電材料207進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，使得研磨所得到的表面高于所述氣隙205的頂端。
如上所述，所形成的第一導(dǎo)電材料207的頂端可高于氣隙205的頂端。由于用于形成要與該第一導(dǎo)電材料207互連的另一導(dǎo)電材料通孔的貫穿孔最深也僅被刻蝕到導(dǎo)電材料207頂端的高度，因而即使該貫穿孔沒(méi)有與第一導(dǎo)電材料207對(duì)準(zhǔn)，該貫穿孔也不會(huì)被刻蝕為與 氣隙連通。從而，可保持氣隙的良好的低介電常數(shù)特性。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，如圖2f所示，在步驟(e)之后，還可執(zhí)行步驟 (f)，在步驟(f)中，可在通過(guò)所述化學(xué)機(jī)械研磨所得到的表面上形成第二阻擋層208。所述第二阻擋層208例如可以是氮化娃、碳化娃、含碳的氮化娃和含氮的碳化娃中的至少一種。 所述第二阻擋層208可通過(guò)物理氣相淀積之類(lèi)的方法形成。所述第二阻擋層208可用于將第一導(dǎo)電材料207與其它層進(jìn)行電氣隔離。
可以在通過(guò)圖2a 圖2h形成的第一層布線上形成第二層布線。形成所述第二層布線的方法不限于具體方法。例如，可以按照與形成第一層布線相同的方法(見(jiàn)圖4a 圖 4e)形成所述第二層布線。也可以按照與形成第一層布線的方法不同的方法形成所述第二層布線。
圖2g 圖2i示意性地示出用于在通過(guò)圖2a 圖2h形成的第一層布線上形成第二層布線的一種示例性方法。
如圖2g所示，在步驟(g)中，可以在所述第二阻擋層208上形成第三電介質(zhì)層 211。如圖2h所示，在步驟(h)中，可以對(duì)所述第三電介質(zhì)層211進(jìn)行刻蝕，以形成第二溝槽212和與所述第二溝槽212連通的第二貫穿孔213。其中，第二溝槽212和第二貫穿孔 213貫通第三電介質(zhì)層211和第二阻擋層208，并且，第二貫穿孔213的下端與所述第一導(dǎo)電材料207的頂端基本上齊平(即，第二貫穿孔213的下端到達(dá)第一導(dǎo)電材料207)。如圖 2i所示，在步驟(i)中，在第二溝槽212和第二貫穿孔213中填充第二導(dǎo)電材料217以形成另一布線和通孔。
圖2g 圖2i所示的工藝中涉及的電介質(zhì)層的沉積和刻蝕等方法可以與圖2a 圖2f所示的工藝中涉及的方法相同或類(lèi)似。
第三電介質(zhì)層211的材料可以是與第一電介質(zhì)層201和/或第二電介質(zhì)層202的材料相同的材料，也可以是與第一電介質(zhì)層201和/或第二電介質(zhì)層202的材料不同的材料。所述第二導(dǎo)電材料217與所述第一導(dǎo)電材料207可以是相同的導(dǎo)電材料也可以是不同的導(dǎo)電材料。
圖3示意性地示出第二溝槽212和第二貫穿孔213未與第一導(dǎo)電材料207對(duì)準(zhǔn)的情況。
如圖3所示，盡管第二溝槽212和第二貫穿孔213未與第一導(dǎo)電材料207對(duì)準(zhǔn)，但是由于由第一電介質(zhì)層201定位的氣隙205的頂端低于第一導(dǎo)電材料207的頂端，因此第二貫穿孔213接觸到第一導(dǎo)電材料207時(shí)仍不會(huì)到達(dá)氣隙205，從而第二貫穿孔213不會(huì)與氣隙205連通。因此，能夠保證氣隙205的低介電常數(shù)性質(zhì)，也能夠保證第一導(dǎo)電材料207 與第二導(dǎo)電材料217之間的良好的電連接。
圖4a 圖4e是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的另一例子的工藝流程的截面圖。參照?qǐng)D2a 圖2i描述的例子中的各種工藝方法、材料、配置和參數(shù)等也可同樣適用于圖4a 圖4e中示出的例子中的類(lèi)似步驟中。
如圖4a所示，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法可包括步驟(a)，在步驟(a)中， 對(duì)第一電介質(zhì)層201進(jìn)行刻蝕以形成凹陷203，其中所述第一電介質(zhì)層201是由第一電介質(zhì)材料形成的。如圖4b所示，在步驟(a)之后可執(zhí)行步驟(b)，在 步驟(b)中，在所述第一電介質(zhì)層201和所述凹陷203的上方沉積第二電介質(zhì)材料以形成第二電介質(zhì)層202，使得所述凹陷203被所述第一電介質(zhì)層201和所述第二電介質(zhì)層202包圍以形成氣隙205。如圖4c 所示，在步驟(b)之后可執(zhí)行步驟(C)，在步驟(c)中，執(zhí)行刻蝕，使得與所述氣隙205相鄰地在所述第一電介質(zhì)層201和所述第二電介質(zhì)層202中形成第一溝槽206。如圖4d所不, 在步驟(c)之后可執(zhí)行步驟(j)，在步驟(j)中，可從第一溝槽206繼續(xù)進(jìn)行刻蝕，以形成第一貫穿孔216，相互連通的所述第一溝槽206和所述第一貫穿孔216貫穿第一電介質(zhì)層201 和第二電介質(zhì)層202。如圖4e所示，在步驟(j)之后可執(zhí)行步驟(1)，在步驟(I)中，可在第一溝槽206和第一貫穿孔216中填充第一導(dǎo)電材料207。填充有第一導(dǎo)電材料207的第一溝槽206可構(gòu)成布線,填充有第一導(dǎo)電材料207的第一貫穿孔206可構(gòu)成導(dǎo)電材料通孔。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，在步驟(a)之前，可以在第一阻擋層210上形成所述第一電介質(zhì)層201。例如可通過(guò)化學(xué)氣相沉積方法而在第一阻擋層上形成所述第一電介質(zhì)層201。所述第一阻擋層210可以與前述的第二阻擋層208具有相同的材料。所述第一阻擋層210例如可以是氮化娃、碳化娃、含碳的氮化娃和含氮的碳化娃中的至少一種。所述第一阻擋層210可通過(guò)物理氣相淀積之類(lèi)的方法形成。在步驟(a)中進(jìn)行刻蝕以形成凹陷203時(shí)，所述凹陷203并不穿透所述第一阻擋層210。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，在步驟(j)中所形成的第一貫穿孔216可貫穿第一阻擋層210。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，在上述步驟(a)、(b)、(C)、(j)和(I)之后，可以執(zhí)行參照?qǐng)D2e 圖2i所描述的工藝。
與圖2a 2i中所示的方法類(lèi)似地，所形成的第一導(dǎo)電材料207的頂端可高于氣隙205的頂端。由于用于形成要與該第一導(dǎo)電材料207互連的另一導(dǎo)電材料通孔的貫穿孔最深也僅被刻蝕到導(dǎo)電材料207頂端的高度，因而即使該貫穿孔沒(méi)有與第一導(dǎo)電材料207 對(duì)準(zhǔn)，該貫穿孔也不會(huì)被刻蝕為與氣隙連通。從而，可保持氣隙的良好的低介電常數(shù)特性。
圖5a 圖5d是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的另一例子的工藝流程的截面圖。參照?qǐng)D2a 圖2i以及圖4a 圖4e描述的例子中的各種工藝方法、材料、配置和參數(shù)等也可同樣適用于圖5a 圖5d中示出的例子中的類(lèi)似步驟中。
如圖5a所示，該方法例如可包括步驟(a)，在所述步驟(a)中，對(duì)第一電介質(zhì)層 201進(jìn)行刻蝕以形成多個(gè)凹陷203，其中所述第一電介質(zhì)層201是由第一電介質(zhì)材料形成的。如圖5b所示，在步驟(a)之后可執(zhí)行步驟(b)，在該步驟(b)中，在第一電介質(zhì)層201 和所述多個(gè)凹陷203的上方沉積第二電介質(zhì)材料以形成第二電介質(zhì)層202，使得所述多個(gè)凹陷203被第一電介質(zhì)層201和第二電介質(zhì)層202包圍以形成多個(gè)氣隙205。如圖5c所示，在步驟(b)之后可執(zhí)行步驟(C)，在該步驟(c)中，執(zhí)行刻蝕，使得在所述多個(gè)氣隙205 中的相鄰的氣隙205之間在第一電介質(zhì)層201和第二電介質(zhì)層202中形成第一溝槽206。
如圖5d所示，還可執(zhí)行步驟(d)，在該步驟(d)中，在第一溝槽206中填充第一導(dǎo)電材料207。
雖然圖5a 圖5d中不出了三個(gè)氣隙205和兩個(gè)用于填充第一導(dǎo)電材料207的第一溝槽206，但是氣隙205和第一溝槽206的數(shù)量可以是任意的多個(gè)。
通過(guò)圖5a 5d示出的半導(dǎo)體器件制造方法，可以同時(shí)形成多個(gè)氣隙205，并且在相鄰氣隙205之間形成布線。與前述例子中的方法類(lèi)似地，所形成的各個(gè)第一導(dǎo)電材料207 的頂端可高于各個(gè)氣隙205的頂端。從而，可保持氣隙的良好的低介電常數(shù)特性。
圖6a 圖6e是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的另一例子的工藝流程的截面圖。參照?qǐng)D2a 圖21、圖4a 圖4e以及圖5a 圖5d描述的例子中的各種工藝方法、材料、配置和參數(shù)等也可同樣適用于圖6a 圖6e中示出的例子中的類(lèi)似步驟中。
如圖6a所示，該方法例如可包括步驟(a)，在所述步驟(a)中，對(duì)第一電介質(zhì)層 201進(jìn)行刻蝕以形成多個(gè)凹陷203，其中所述第一電介質(zhì)層201是由第一電介質(zhì)材料形成的。如圖6b所示，在步驟(a)之后可執(zhí)行步驟(b)，在該步驟(b)中，在第一電介質(zhì)層201 和所述多個(gè)凹陷203的上方沉積第二電介質(zhì)材料以形成第二電介質(zhì)層202，使得所述多個(gè)凹陷203被第一電介質(zhì)層201和第二電介質(zhì)層202包圍以形成多個(gè)氣隙205。如圖6c所示，在步驟(b)之后可執(zhí)行步驟(C)，在該步驟(c)中，執(zhí)行刻蝕，使得在所述多個(gè)氣隙205 中的相鄰的氣隙205之間在第一電介質(zhì)層201和第二電介質(zhì)層202中形成第一溝槽206。
如圖6d所示，該方法還可包括步驟(j)，在該步驟(j)中，從所述第一溝槽206繼續(xù)進(jìn)行刻蝕，以形成貫穿孔216，相互連通的所述第一溝槽206和所述貫穿孔216貫穿第一電介質(zhì)層201和第二電介質(zhì)層202。如圖6e所示，該方法還可包括步驟(I)，在該步驟(I) 中，在第一溝槽206和貫穿孔216中填充第一導(dǎo)電材料207。
根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，在步驟(a)之前，可在第一阻擋層210上形成所述第一電介質(zhì)層201。在步驟(j)中所形成的貫穿孔216可貫穿所述第一阻擋層210。
根據(jù)一種可能的不例性實(shí)施方式,在上述參照?qǐng)D5a 圖5d以及圖6a 圖6e所描述的工藝步驟之后，可以執(zhí)行參照?qǐng)D2e 圖2i所描述的工藝，其中可與多個(gè)第一溝槽207 對(duì)準(zhǔn)地形成多個(gè)第二溝槽212和第二貫穿孔213。
雖然已經(jīng)通過(guò)示例對(duì)本發(fā)明的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上示例僅是為了進(jìn)行說(shuō)明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對(duì)以 上實(shí)施例進(jìn)行修改。本發(fā)明的范 圍由所附權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括(a)對(duì)第一電介質(zhì)層(201)進(jìn)行刻蝕以形成凹陷(203)，其中所述第一電介質(zhì)層(201)是由第一電介質(zhì)材料形成的；(b)在所述第一電介質(zhì)層(201)和所述凹陷(203)的上方沉積第二電介質(zhì)材料以形成第二電介質(zhì)層(202)，使得所述凹陷(203)被所述第一電介質(zhì)層(201)和所述第二電介質(zhì)層(202)包圍以形成氣隙(205)；(c)執(zhí)行刻蝕，使得與所述氣隙(205)相鄰地在所述第一電介質(zhì)層(201)和所述第二電介質(zhì)層(202)中形成第一溝槽(206)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括(d)在所述第一溝槽(206)中填充第一導(dǎo)電材料(207)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括U)從所述第一溝槽(206)繼續(xù)進(jìn)行刻蝕，以形成第一貫穿孔(216)，相互連通的所述第一溝槽(206)和所述第一貫穿孔(216)貫穿所述第一電介質(zhì)層(201)和所述第二電介質(zhì)層(202)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，還包括(I)在所述第一溝槽(206)和所述第一貫穿孔(216)中填充第一導(dǎo)電材料(207)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括(k)在步驟(a)之前，在第一阻擋層(210)上形成所述第一電介質(zhì)層(201)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，還包括(k)在步驟(a)之前，在第一阻擋層(210)上形成所述第一電介質(zhì)層(201)，其中，在步驟(j)中所形成的第一貫穿孔(216)貫穿所述第一阻擋層(210)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或4的方法，還包括(e)對(duì)所述第一導(dǎo)電材料(207)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，使得研磨所得到的表面高于所述氣隙(205)的頂端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括(f)在通過(guò)所述化學(xué)機(jī)械研磨所得到的表面上形成第二阻擋層(208)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，還包括(g)在所述第二阻擋層(208)上形成第三電介質(zhì)層(211)；(h)對(duì)所述第三電介質(zhì)層(211)進(jìn)行刻蝕，以形成第二溝槽(212)和與所述第二溝槽(212)連通的第二貫穿孔(213)，所述第二溝槽(212)和所述第二貫穿孔(213)貫通所述第三電介質(zhì)層(211)和所述第二阻擋層(208)，所述第二貫穿孔(213)的下端與所述第一導(dǎo)電材料(207)的頂端基本上齊平；以及(i)在所述第二溝槽(212)和所述第二貫穿孔(213)中填充第二導(dǎo)電材料(217)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述第二導(dǎo)電材料(217)與所述第一導(dǎo)電材料(207)是相同的導(dǎo)電材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述導(dǎo)電材料是銅。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一電介質(zhì)材料和所述第二電介質(zhì)材料是相同的低介電常數(shù)材料，該低介電常數(shù)材料的相對(duì)介電常數(shù)低于3. O。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述低介電常數(shù)材料包含硅氧化物和碳。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述低介電常數(shù)材料包含硅氧化物和氟。
15.一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括(a)對(duì)第一電介質(zhì)層(201)進(jìn)行刻蝕以形成多個(gè)凹陷(203)，其中所述第一電介質(zhì)層(201)是由第一電介質(zhì)材料形成的；(b)在第一電介質(zhì)層(201)和所述多個(gè)凹陷(203)的上方沉積第二電介質(zhì)材料以形成第二電介質(zhì)層(202)，使得所述多個(gè)凹陷(203)被所述第一電介質(zhì)層(201)和所述第二電介質(zhì)層(202)包圍以形成多個(gè)氣隙(205)；(c)執(zhí)行刻蝕，使得在所述多個(gè)氣隙(205)中的相鄰的氣隙(205)之間在所述第一電介質(zhì)層(201)和所述第二電介質(zhì)層(202)中形成第一溝槽(206)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，還包括(d)在所述第一溝槽(206)中填充第一導(dǎo)電材料(207)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，還包括U)從所述第一溝槽(206)繼續(xù)進(jìn)行刻蝕，以形成貫穿孔(216)，相互連通的所述第一溝槽(206)和所述貫穿孔(216)貫穿所述第一電介質(zhì)層(201)和所述第二電介質(zhì)層(202)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括(I)在所述第一溝槽(206)和所述貫穿孔(216)中填充第一導(dǎo)電材料(207)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，還包括(k)在步驟(a)之前，在第一阻擋層(210)上形成所述第一電介質(zhì)層(201)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括(k)在步驟(a)之前，在第一阻擋層(210)上形成所述第一電介質(zhì)層(201)，其中，在步驟(j)中所形成的貫穿孔(216)貫穿所述第一阻擋層(210)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件制造方法。該方法包括對(duì)第一電介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕以形成凹陷；在所述第一電介質(zhì)層和所述凹陷的上方沉積第二電介質(zhì)層，使得所述凹陷被所述第一電介質(zhì)層和所述第二電介質(zhì)層包圍以形成氣隙；以及執(zhí)行刻蝕，使得與所述氣隙相鄰地在所述第一電介質(zhì)層和所述第二電介質(zhì)層中形成第一溝槽。所述第一溝槽可被填充導(dǎo)電材料而形成布線。由于所形成的布線的頂端可高于氣隙的頂端，因而即使用于形成另一導(dǎo)電材料通孔的貫穿孔沒(méi)有與該布線對(duì)準(zhǔn)，該貫穿孔也不會(huì)被刻蝕為與所述氣隙連通。從而，可保持氣隙的良好的低介電常數(shù)特性。
文檔編號(hào)H01L21/768GK103021929SQ201110282910
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者鮑宇 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司