本公開實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體集成電路及其制造方法，特別涉及一種在金屬導(dǎo)線之間具有空氣間隙(airgap)的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體工業(yè)導(dǎo)入具有更高性能和更多功能的新一代集成電路(ic)，會(huì)增加形成的元件密度且同時(shí)縮小集成電路的構(gòu)件或元件之間的尺寸和間隙，這會(huì)導(dǎo)致各種問題。舉例來說，對(duì)于任兩個(gè)相鄰的導(dǎo)電物而言，當(dāng)減少導(dǎo)電物之間的距離時(shí)，會(huì)增加得到的電容(寄生電容(parasiticcapacitance))。上述增加的電容會(huì)導(dǎo)致功率消耗的增加，和電阻-電容時(shí)間常數(shù)(resistive-capacitive(rc)timeconstant)的增加，意即增加信號(hào)延遲(signaldelay)。兩個(gè)相鄰的導(dǎo)電物(例如，金屬導(dǎo)線)之間的電容為填充上述兩個(gè)相鄰導(dǎo)電物之間的間隙的一絕緣材料的介電常數(shù)(dielectricconstant(kvalue))的函數(shù)(也為兩個(gè)相鄰導(dǎo)電物之間的一距離和導(dǎo)電物的側(cè)面的尺寸的函數(shù))。因此，半導(dǎo)體集成電路和功能的持續(xù)提升是取決于具低介電常數(shù)的絕緣(介電)材料。由于具最低介電常數(shù)的物質(zhì)為空氣(k＝1.0)，所以成空氣間隙(air-gap)可進(jìn)一步降低金屬導(dǎo)線層的有效介電常數(shù)(effectivekvalue)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

依據(jù)本公開一些實(shí)施例，提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法。上述半導(dǎo)體裝置的制造方法包括于一基板上方形成一第一層間介電層。于上述多個(gè)第一層間介電層中形成第一凹陷。于上述多個(gè)第一凹陷中形成金屬導(dǎo)線。于上述多個(gè)金屬導(dǎo)線和上述多個(gè)第一層間介電層上方形成一遮罩層。通過圖案化上述遮罩層形成一第一開口和一第二開口。通過蝕刻上述多個(gè)第一層間介電層形成對(duì)應(yīng)于上述第一開口的一第一槽和對(duì)應(yīng)于上述第二開口的一第二槽。形成一第二層間介電層，以便于上述第一槽中形成一第一空氣間隙，且于上述第二槽中形成一第二空氣間隙。上述多個(gè)金屬導(dǎo)線之間以一第一間隙或一第二間隙配置，上述第二間隙的長度大于上述第一間隙的長度。沒有兩條相鄰的上述多個(gè)金屬導(dǎo)線的一間隙配置為小于上述第一間隙。于一第一區(qū)域中形成的上述第一空氣間隙是夾設(shè)于以上述第一間隙配置的兩條相鄰的上述多個(gè)金屬導(dǎo)線之間。于一第二區(qū)域中形成的上述第二空氣間隙是夾設(shè)于以上述第二間隙配置的兩條相鄰的上述多個(gè)金屬導(dǎo)線之間。

依據(jù)本公開一些實(shí)施例，提供一種半導(dǎo)體裝置。上述半導(dǎo)體裝置包括設(shè)置于一基板上方的一第一層間介電層，金屬導(dǎo)線，設(shè)置于上述第一層間介電層和上述金屬導(dǎo)線上方的一第二層間介電層，一第一空氣間隙和一第二空氣間隙。上述多個(gè)金屬導(dǎo)線內(nèi)嵌于上述第一層間介電層中，上述多個(gè)金屬導(dǎo)線之間以一第一間隙或一第二間隙配置，上述第二間隙的長度大于上述第一間隙的長度。上述第一空氣間隙，利用上述第二層間介電層形成，上述第一空氣間隙形成于一第一區(qū)域中，且夾設(shè)于以上述第一間隙配置的相鄰兩條金屬導(dǎo)線之間。上述第二空氣間隙，利用上述第二層間介電層形成，上述第二空氣間隙形成于一第二區(qū)域中，且夾設(shè)于以大于上述第一間隙的一間隙配置的兩條相鄰的上述多個(gè)金屬導(dǎo)線之間。沒有兩條相鄰的上述多個(gè)金屬導(dǎo)線以小于上述第一間隙的一間隙配置。

依據(jù)本公開一些實(shí)施例，提供一種使用電腦設(shè)計(jì)半導(dǎo)體裝置布局的方法，上述使用電腦設(shè)計(jì)半導(dǎo)體裝置布局的方法包括于第一導(dǎo)線圖案上方配置第一空氣間隙圖案。從多個(gè)介層孔定位一個(gè)介層孔，上述多個(gè)介層孔的每一個(gè)重疊上述多個(gè)第一導(dǎo)線圖案的至少一條。在與上述一個(gè)介層孔相距的一搜尋距離內(nèi)的一搜尋區(qū)域中在決定是否有包括任何第一空氣間隙圖案。如果在上述搜尋區(qū)域中沒有包括任何第一空氣間隙圖案，配置至少一條第二空氣間隙圖案以部分重疊于位于上述搜尋區(qū)域中的上述多個(gè)第一導(dǎo)線圖案的一條。以一二進(jìn)位格式輸出做為上述多個(gè)第一空氣間隙圖案和上述多個(gè)第二空氣間隙圖案的掩模設(shè)計(jì)信息。

附圖說明

根據(jù)以下的詳細(xì)說明并配合附圖做完整公開。應(yīng)注意的是，根據(jù)本產(chǎn)業(yè)的一般作業(yè)，圖示并未必按照比例繪制。事實(shí)上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸，以做清楚的說明。

圖1-8c是顯示依據(jù)本公開一實(shí)施例的制造具有空氣間隙的一半導(dǎo)體裝置的示例性順序制程。

圖9是顯示具有空氣間隙的一半導(dǎo)體裝置的一比較例。

圖10是顯示依據(jù)本公開一實(shí)施例的具有空氣間隙的一半導(dǎo)體裝置的一示例性布局。

圖11是顯示依據(jù)本公開一實(shí)施例的置放空氣間隙圖案的一示例性布局。

圖12顯示依據(jù)本公開一實(shí)施例的置放空氣間隙圖案的一示例性制程流程圖。

附圖標(biāo)記說明：

1～基板；

5～下層結(jié)構(gòu)；

10～第一層間介電層；

12～第一蝕刻停止層；

15～第一凹陷；

20、22、24、25～金屬導(dǎo)線；

25a、25b、25c～第二凹陷；

30、35、45、47～開口；

40～第二蝕刻停止層；

50～遮罩層；

75a、75b、75c～空氣間隙；

80～聚積的濕氣；

85～金屬腐蝕；

200～金屬導(dǎo)線圖案；

202～虛設(shè)金屬導(dǎo)線圖案；

204、206～重疊區(qū)域；

208～搜尋區(qū)域；

s1010、s1020、s1030、s1040、s1050～步驟；

a1～電容敏感區(qū)；

a2～非電容敏感區(qū)；

s1、s2～間隙；

l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8～長度；

w1、w3、w4～寬度；

d1～第一虛設(shè)區(qū)；

d2～第二虛設(shè)區(qū)；

ag1～第一類型空氣間隙圖案；

ag2～第二類型空氣間隙圖案；

v1～下方介層孔圖案；

v2～上方介層孔圖案。

具體實(shí)施方式

以下的公開內(nèi)容提供許多不同的實(shí)施例或范例以實(shí)施本案的不同特征。以下的公開內(nèi)容敘述各個(gè)構(gòu)件及其排列方式的特定范例，以簡化說明。當(dāng)然，這些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公開書敘述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征與上述第二特征是直接接觸的實(shí)施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征與上述第二特征之間，而使上述第一特征與第二特征可能未直接接觸的實(shí)施例。另外，以下公開書不同范例可能重復(fù)使用相同的參考符號(hào)及/或標(biāo)記。這些重復(fù)為了簡化與清晰的目的，并非用以限定所討論的不同實(shí)施例及/或結(jié)構(gòu)之間有特定的關(guān)系。

此外，其與空間相關(guān)用詞。例如“在…下方”、“下方”、“下方的”、“上方”、“上方的”及類似的用詞，為了便于描述圖示中一個(gè)元件或特征與另一個(gè)(些)元件或特征之間的關(guān)系。除了在附圖中繪示的方位外，這些空間相關(guān)用詞意欲包含使用中或操作中的裝置的不同方位。裝置可能被轉(zhuǎn)向不同方位(旋轉(zhuǎn)90度或其他方位)，則在此使用的空間相關(guān)詞也可依此相同解釋。

圖1-8c是顯示依據(jù)本公開一實(shí)施例的制造具有空氣間隙(airgap)的一半導(dǎo)體裝置的示例性順序制程的剖面圖。圖1-8c是顯示制造形成于基板上的一或多條金屬導(dǎo)線層(導(dǎo)線層別(wiringlevels))的示例性順序制程。雖然會(huì)有核心結(jié)構(gòu)，例如晶體管或其他元件(例如，接觸等元件)構(gòu)成位于基板和金屬導(dǎo)線層之間的半導(dǎo)體裝置(之后可稱為“下層結(jié)構(gòu)(underlyingstructures)”)，為了簡化起見，圖1-8c省略這些元件的詳細(xì)說明。上述制程的順序可以交換。

如圖1所示，一第一層間介電層(ildlayer)10，形成于下層結(jié)構(gòu)(underlyingstructure)5上方，下層結(jié)構(gòu)5是設(shè)置于基板1上方。一層間介電層，也可稱為一金屬層間介電層(imdlayer)。可由例如低介電常數(shù)(low-k)材料的一層或多層形成上述第一層間介電層10。低介電常數(shù)(low-k)材料具有一介電常數(shù)(k-value(dielectricconstant))，其值低于4.0。一些低介電常數(shù)(low-k)材料的介電常數(shù)低于3.5，也可低于2.5。

第一層間介電層10的材料可包括元素硅(si)、氧(o)、碳(c)及/或氫(h)形成的合成物(compounds)，例如sicoh和sioc。例如高分子(polymer)的有機(jī)材料可用做為第一層間介電層10。舉例來說，可由含碳材料(carbon-containingmaterial)、有機(jī)硅酸鹽玻璃(organo-silicateglass)、含孔材料(porogen-containingmaterial)及/或上述材料組合的一層或多層形成第一層間介電層10。第一層間介電層10中也可包括氮(nitrogen)。第一層間介電層10可為一多孔層(porouslayer)。在本公開一實(shí)施例中，第一層間介電層10的密度約低于3g/cm³。并且，在本公開其他實(shí)施例中，第一層間介電層10的密度可約低于2.5g/cm³?？衫美绲入x子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法(pecvd)、低壓化學(xué)氣相沉積法(lpcvd)，原子層化學(xué)氣相沉積法(alcvd)及/或旋轉(zhuǎn)涂布制程形成上述第一層間介電層10。在等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法(pecvd)的一實(shí)施例中，可在溫度范圍約為25℃至400℃和壓力小于100托爾(torr)的制程條件下于一基板沉積上述薄膜。

在本公開一些實(shí)施例中，上述第一層間介電層可包括一層間絕緣薄膜和一導(dǎo)線間絕緣薄膜(inter-wireinsulatingfilm)使得上述金屬導(dǎo)線會(huì)主要形成于上述層間絕緣薄膜(inter-metalinsulatingfilm)中。上述層間絕緣薄膜可包括sioc薄膜，且上述導(dǎo)線間絕緣薄膜(inter-wireinsulatingfilm)可包括四乙基硅氧烷(tetraethylorthosilicate，teos)薄膜。

如圖2所示，可通過使用包括微影和蝕刻制程的圖案化制程于上述第一層間介電層10中形成第一凹陷15。本公開一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)介層孔(接觸孔)(圖未顯示)會(huì)連接至上述下層結(jié)構(gòu)(underlyingstructure)的一個(gè)或多個(gè)元件，上述下層結(jié)構(gòu)形成于上述第一凹陷15的底部上。

在本公開一些實(shí)施例中，一第一蝕刻停止層(etch-stoplayer)12，形成于上述下層結(jié)構(gòu)(underlyingstructure)5和上述第一層間介電層10之間?？赏ㄟ^控制上述凹陷蝕刻制程的一蝕刻時(shí)間或一蝕刻速率來控制上述第一凹陷15的深度。

如圖3所示，于上述第一凹陷中形成一金屬材料，以形成金屬導(dǎo)線20、金屬導(dǎo)線22、金屬導(dǎo)線24和金屬導(dǎo)線25。形成上述金屬導(dǎo)線的制程可包括一鑲嵌制程(damasceneprocess)。在上述鑲嵌制程中，可于上述第一凹陷15和上述第一層間介電層10的上表面中形成金屬材料的一層或多層。并且，可進(jìn)行例如一化學(xué)機(jī)械研磨法(chemicalmechanicalpolishingmethod)及/或一回蝕刻法(etch-backmethod)的一平坦化制程(planarizationoperation)，以移除形成于上述第一層間介電層10的上表面上的部分金屬材料。

如圖3所示，本公開實(shí)施例中的上述半導(dǎo)體裝置可包括一電容敏感區(qū)(capacitancesensitiveregion)a1和一非電容敏感區(qū)(non-capacitancesensitiveregion)a2(也請(qǐng)參考圖10)。在上述電容敏感區(qū)a1中，上述金屬導(dǎo)線20、22、24之間以一間隙s1配置。并且，在上述非電容敏感區(qū)(non-capacitancesensitiveregion)a2中，上述金屬導(dǎo)線24、25之間以一間隙s2配置，其中s2>s1。在圖3中，為了本公開實(shí)施例的目的，上述金屬導(dǎo)線24屬于上述電容敏感區(qū)a1和上述非電容敏感區(qū)a2。在本公開其他實(shí)施例中，上述電容敏感區(qū)a1和上述非電容敏感區(qū)a2不會(huì)彼此相鄰，且不會(huì)共用相同的金屬導(dǎo)線。在上述非電容敏感區(qū)a2中的上述金屬導(dǎo)線25可為一虛設(shè)金屬導(dǎo)線，虛設(shè)金屬并非為一功能電路(functioningcircuit)的一部分。

在本公開一實(shí)施例中，上述間隙s1為在此層中的上述金屬導(dǎo)線的間隙最小值smin，且通過上述設(shè)計(jì)規(guī)則(designrule)定義上述金屬導(dǎo)線的間隙最小值smin。換句話說，在一個(gè)半導(dǎo)體裝置內(nèi)，上述相同導(dǎo)線層中不會(huì)以小于間隙最小值smin的一間隙來配置兩條金屬導(dǎo)線。通常在一個(gè)半導(dǎo)體裝置內(nèi)會(huì)定義一個(gè)金屬導(dǎo)線層的間隙最小值smin的數(shù)值，且上述間隙最小值smin的數(shù)值會(huì)不同于或在其他裝置中的其他導(dǎo)線層的間隙最小值。

在本公開一些實(shí)施例中，上述間隙s1的范圍可約為10nm至38nm。進(jìn)一步來說，在上述電容敏感區(qū)a1中，上述金屬導(dǎo)線的寬度(線寬)w1實(shí)質(zhì)上相同于間隙s1，在本公開一些實(shí)施例中。在上述電容敏感區(qū)a1中，因?yàn)閮蓷l相鄰金屬導(dǎo)線之間的間隙非常小，應(yīng)可通過形成一空氣間隙(airgap)來降低上述金屬導(dǎo)線之間的寄生電容(parasiticcapacitance)。在本公開其他實(shí)施例中，上述電容敏感區(qū)a1是定義為一區(qū)域，上述區(qū)域中的金屬導(dǎo)線以間隙s1配置，其中間隙s1與間隙最小值smin的關(guān)系式為smin≤s1<αsmin(1<α<3，舉例來說，α可為1.2、1.5、1.75、2.0、2.5等)。

相較之下，在上述非電容敏感區(qū)a2中，上述相鄰金屬導(dǎo)線之間的s2是設(shè)置大于間隙s1?？梢罁?jù)例如上述金屬導(dǎo)線的位置和功能來改變一個(gè)半導(dǎo)體裝置內(nèi)的間隙s2。在本公開一實(shí)施例中，間隙s2可僅大于間隙s1。在本公開一些實(shí)施例中，當(dāng)間隙s1等于間隙最小值smin(s1＝smin)時(shí)，間隙s2會(huì)大于間隙最小值smin。并且，當(dāng)間隙s1和間隙最小值smin的關(guān)系式為smin≤s1<αsmin時(shí)，間隙s2會(huì)等于或大于αsmin。在本公開其他實(shí)施例中，間隙s1和間隙最小值smin的關(guān)系式為smin≤s1≤αsmin，且間隙s1小于間隙s2(s1<s2)。

可通過化學(xué)氣相沉積法(cvd)、物理氣相沉積法(pvd)及/或電鍍法(electro-plating)來形成用于上述金屬導(dǎo)線20，22，24、25的金屬材料的一層或多層。

用于上述金屬導(dǎo)線的金屬材料可為al、cu、co、mn、w、ti、ta、tin、tan、tiw、wn、tial、tialn、tac、tacn或tisin的一層或多層。舉例來說，上述金屬導(dǎo)線可包括例如tin及/或tan形成的一阻障層(barrierlayer)和例如銅(cu)或銅基材料(cu-basedmaterials)形成的一體層(bodylayer)。可利用一鑲嵌制程(damasceneprocess)形成上述金屬導(dǎo)線。

如圖4所示形成上述金屬導(dǎo)線20、22、24、25之后，于上述金屬導(dǎo)線上方形成一第二蝕刻停止層(etch-stoplayer)40。上述第二蝕刻停止層40可做為后續(xù)蝕刻上述第一層間介電層10的一蝕刻遮罩層。上述第二蝕刻停止層40包括包含硅(si)以及氧(o)、氮(n)、碳(c)、硼(b)及/或氫(h)的一硅基絕緣材料(si-basedinsulatingmaterial)的一層或多層，或包含鋁(al)以及氧(o)、氮(n)、碳(c)、硼(b)及/或氫(h)的一鋁基絕緣材料(al-basedinsulatingmaterial)的一層或多層。上述第二蝕刻停止層40例如包括sin、sico、sicn或sicon。

在本公開一些實(shí)施例中，上述上述第二蝕刻停止層40的厚度范圍約為1nm至40nm。并且，在本公開其他實(shí)施例中，上述第二蝕刻停止層40的厚度范圍約為5nm至20nm。在本公開一些實(shí)施例中，上述第二蝕刻停止層40的密度小于3g/cm³。并且，在本公開其他實(shí)施例中，上述第二蝕刻停止層40的密度小于2.5g/cm³。

可利用例如等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法(pecvd)、低壓化學(xué)氣相沉積法(lpcvd)、原子層化學(xué)氣相沉積法(alcvd)及/或旋轉(zhuǎn)涂布制程形成上述第二蝕刻停止層40。在等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法(pecvd)的一實(shí)施例中，可在溫度范圍約為25℃至400℃和壓力小于100托爾(torr)的制程條件下于一基板沉積上述第二蝕刻停止層40。

如第5a-7圖所示，形成上述第二蝕刻停止層40之后，于上述第一層間介電層10中，且于(第一)金屬導(dǎo)線20和(第二)金屬導(dǎo)線22之間、上述(第二)金屬導(dǎo)線22和(第三)金屬導(dǎo)線24之間，以及上述(第三)金屬導(dǎo)線24和(第四)金屬導(dǎo)線25之間形成第二凹陷(槽)25a、25b、25c。

可通過使用包括微影和蝕刻制程的圖案化制程于上述第一層間介電層10中形成第二凹陷25a-25c。如圖5a所示，于上述第二蝕刻停止層40上形成例如一光阻遮罩(resistmask)或一硬遮罩(hardmask)的一遮罩層50，并且利用微影制程形成開口30和35。

在本公開一實(shí)施例中，在一平面圖中，上述第一開口30重疊至少兩條金屬導(dǎo)線。在圖5b中，在一平面圖中，上述第一開口30重疊三條金屬導(dǎo)線。在本公開一些實(shí)施例中，上述第一開口30重疊多于三條金屬導(dǎo)線。如圖5b所示，在一平面圖中，上述第二開口35只有重疊一條金屬導(dǎo)線。

在圖5b中，上述金屬導(dǎo)線以y方向延伸。第一開口30沿y方向的長度l1大于第二開口35沿y方向的長度l2。

之后，通過使用干蝕刻及/或濕蝕刻制程，圖案化上述第二蝕刻停止層40以形成開口45、47，如圖6所示。接著蝕刻位于上述開口45、47下方的第一層間介電層10以形成第二凹陷25a、25b、25c，如圖7所示。由于蝕刻制程主要蝕刻第一層間介電層10，所以基本上不會(huì)蝕刻用于導(dǎo)線層的金屬材料，上述第二凹陷25a、25b是自對(duì)準(zhǔn)(self-aligned)的形成于上述第二金屬導(dǎo)線20、22、24旁邊。上述第二凹陷的深度可與金屬導(dǎo)線的底部具有相同水平(samelevel)，或者，上述第二凹陷的深度可深于金屬導(dǎo)線的底部。在本公開一些實(shí)施例中，形成第二凹陷25a、25b的干蝕刻制程可使用含有氟(f)及/或氯(cl)的氣體。在本公開一些實(shí)施例中，進(jìn)行干蝕刻制程之后，可接續(xù)進(jìn)行一濕式清潔制程(wetcleaningoperation)和一烘烤制程(bakingoperation)。

如圖7所示，可分別通過上述相鄰兩條金屬導(dǎo)線20和22或相鄰兩條金屬導(dǎo)線22和24定義第二凹陷25a或25b的上方開口部分?？赏ㄟ^上述相鄰兩條金屬導(dǎo)線的其中一條(金屬導(dǎo)線24或25)和第二蝕刻停止層40定義第二凹陷25c的上方開口部分。

如圖8a所示，形成第二凹陷25a-25c之后，于圖7的結(jié)構(gòu)上方形成一第二層間介電層70。如圖8a所示，分別于第二凹陷25a、25b、25c中形成空氣間隙75a、75b、75c。如圖8a所示，空氣間隙75a、75b、75c是分別部分設(shè)置于第二凹陷25a、25b、25c中。

可使用具有低階梯覆蓋條件(alowstepcoveragecondition)的非順應(yīng)性化學(xué)氣相沉積法(non-conformalcvdmethod)以形成空氣間隙。通過使用非順應(yīng)性化學(xué)氣相沉積法(non-conformalcvd)，在第二凹陷被第二層間介電層的絕緣材料完全填滿之前，會(huì)夾斷(pinch-off)上述第二層間介電層的上部(第二層間介電層的上部會(huì)連接在一起)，因而于第二凹陷中形成空氣間隙。

上述第二層間介電層70可包括氧化硅(siliconoxide)、氮氧化硅(sion)、sicn、sioc、siocn或一低介電常數(shù)(low-k)材料的一層或多層?？墒褂美缌?phosphorous)摻雜上述第二層間介電層70，以增強(qiáng)其空隙形成效應(yīng)(voidformationeffects)。

在上述實(shí)施例中，上述第一層間介電層和金屬導(dǎo)線僅形成于下層(核心)結(jié)構(gòu)(underlying(core)structures)上方。然而，上述第一層間介電層和金屬導(dǎo)線可形成于一層或多層上方層(upperlayers)中。

圖8b是顯示圖8a的平面圖。圖8b中僅顯示上述金屬導(dǎo)線、上述第二蝕刻停止層40和空氣間隙75a-75c。于上述電容敏感區(qū)a1中形成的空氣間隙75a具有沿y方向的一長邊(longer-side)長度l3和沿x方向的一短邊(shorter-side)寬度w3。類似地，于非電容敏感區(qū)a2形成的空氣間隙75c具有沿y方向的一長邊長度l4和沿x方向的一短邊寬度w4。在一平面圖中，上述長度l3、l4和寬度w3、w4分別為沿各別方向上的長度最大值和寬度最大值。在本公開一些實(shí)施例中，空氣間隙75a的長邊長度l3和短邊寬度w3的比值r1大于空氣間隙75c的長邊長度l4和短邊寬度w4的比值r2。在本公開一些實(shí)施例中，比值r1大于5，且比值r2為0.5至2。在本公開其他實(shí)施例中，比值r1大于10。比值r1可小于50或小于100。

圖8c是顯示電容敏感區(qū)a1和非電容敏感區(qū)a2不彼此相鄰的一實(shí)施例。相較于圖8a所示的實(shí)施例，圖8c所示的實(shí)施例并不具有金屬導(dǎo)線24和空氣間隙75b。

如第8a和8b圖所示，于非電容敏感區(qū)a2中形成一空氣間隙75c。如上所述，上述電容敏感區(qū)a1在相鄰金屬導(dǎo)線之間需要有空氣間隙以降低寄生電容(parasiticcapacitance)。相較之下，非電容敏感區(qū)a2不一定需要空氣間隙。然而，于非電容敏感區(qū)a2中置放空氣間隙是顯示如下所述的效應(yīng)。

圖9是顯示一半導(dǎo)體裝置的一比較例。相較于圖8a所示的實(shí)施例，圖9所示的實(shí)施例中的電容敏感區(qū)a1包括空氣間隙75a、75b，且同時(shí)非電容敏感區(qū)a2不包括空氣間隙。在前述形成第二凹陷的期間，來自濕式清潔制程(wetcleaningoperation)的濕氣(moisture)會(huì)聚積于第二凹陷中，且這樣的濕氣會(huì)擴(kuò)散至第一層間介電層10中。進(jìn)一步來說，上述擴(kuò)散的濕氣會(huì)聚積于上述第二蝕刻停止層40下方，特別是會(huì)在非電容敏感區(qū)a2中，如圖9所示。雖然會(huì)進(jìn)行烘烤制程(bakingoperation)，但上述第二蝕刻停止層40會(huì)防止?jié)駳鈴牡谝粚娱g介電層10釋放出來。聚積的濕氣80會(huì)導(dǎo)致形成金屬導(dǎo)線25的金屬成分(metalcomponent)的金屬腐蝕(metalerosion)85。

相較之下，如第8a-8c圖所示，由于用于空氣間隙75c的第二凹陷25c是形成于非電容敏感區(qū)a2中。在濕式清潔制程之后，上述濕氣可在烘烤制程期間，通過用于空氣間隙75c的第二凹陷25c從第一層間介電層10釋放出來，其可抑制金屬導(dǎo)線25的腐蝕。應(yīng)注意的是，由于電容敏感區(qū)a1包括凹陷及/或空氣間隙，所以不會(huì)產(chǎn)生圖9中顯示的問題。

在本公開一些實(shí)施例中，在非電容敏感區(qū)a2中，會(huì)形成開口47和第二凹陷25c，但不會(huì)形成空氣間隙。舉例來說，當(dāng)開口47的尺寸大于一關(guān)鍵尺寸(criticalsize)(例如為1.75×smin)時(shí)，第二層間介電層70會(huì)完全填滿第二凹陷25c且沒有空氣間隙會(huì)形成。然而，在這種情況中，可得到前述的效應(yīng)(釋放濕氣)。

圖10是顯示依據(jù)本公開一實(shí)施例的具有空氣間隙的一半導(dǎo)體裝置的示例性布局。

圖10的布局設(shè)計(jì)包括電容敏感區(qū)a1、非電容敏感區(qū))a2，一第一虛設(shè)區(qū)(firstdummyregion)d1和一第二虛設(shè)區(qū)(seconddummyregion)d2。

如上所述，上述電容敏感區(qū)a1包括其間以間隙s1配置的金屬導(dǎo)線圖案200和第一類型空氣間隙圖案ag1，其相應(yīng)于第8a-8c圖的空氣間隙75a和75b。上述非電容敏感區(qū)a2包括其間以間隙s2配置的金屬導(dǎo)線圖案和第二類型空氣間隙圖案ag2，其相應(yīng)于第8a-8c圖的空氣間隙75c。上述第一虛設(shè)區(qū)d1包括虛設(shè)金屬導(dǎo)線圖案202，并且也可包括金屬導(dǎo)線圖案200。上述第二虛設(shè)區(qū)d2包括虛設(shè)金屬導(dǎo)線圖案202但沒有金屬導(dǎo)線圖案。上述第二類型空氣間隙圖案ag2配置于第一虛設(shè)區(qū)d1和第二虛設(shè)區(qū)d2中。

類似于非電容敏感區(qū)a2，第一虛設(shè)區(qū)d1和第二虛設(shè)區(qū)d2中金屬導(dǎo)線(金屬導(dǎo)線和虛設(shè)金屬導(dǎo)線)之間的寄生電容不會(huì)影響電路性能，且因此第一虛設(shè)區(qū)d1和第二虛設(shè)區(qū)d2中不需要空氣間隙以降低上述寄生電容。然而，通過在第一虛設(shè)區(qū)d1和第二虛設(shè)區(qū)d2中放置空氣間隙，也可得到前述效應(yīng)(例如，防止金屬腐蝕)。

如圖10所示，電容敏感區(qū)a1中的金屬導(dǎo)線圖案和第一類型空氣間隙圖案ag1以y方向延伸。第一類型空氣間隙圖案ag1是置放于金屬導(dǎo)線圖案之間。當(dāng)然，在上述半導(dǎo)體裝置中，會(huì)有以x方向延伸的其他金屬導(dǎo)線圖案和第一類型空氣間隙圖案。

在本公開一實(shí)施例中，上述第二類型空氣間隙圖案ag2為矩形(squareshape)。如圖10所示，上述第二類型空氣間隙圖案ag2可配置使其與至少一個(gè)金屬導(dǎo)線圖案或至少一個(gè)虛設(shè)金屬圖案略為重疊。在第二虛設(shè)區(qū)d2中，第二類型空氣間隙圖案ag2可配置使其與兩條相鄰虛設(shè)金屬圖案略為重疊。

在電容敏感區(qū)a1中，沿y方向的第一空氣間隙圖案的長度l6大于長度l5的70％，其中長度l5為相鄰兩條金屬導(dǎo)線圖案沿x方向看去的一重疊長度。如圖10所示，在重疊區(qū)域204中的第一空氣間隙圖案ag1為一條連續(xù)圖案，且重疊區(qū)域204的長度定義為長度l5。在非電容敏感區(qū)a2中，沿y方向的第二空氣間隙圖案ag2的長度l8小于長度l7的20％，其中長度l7為相鄰兩條金屬導(dǎo)線圖案沿x方向看去的一重疊長度。如圖10所示，在本公開一些實(shí)施例中，兩個(gè)或多個(gè)第二空氣間隙圖案ag2設(shè)置于重疊區(qū)域206中，重疊區(qū)域206的長度定義為長度l7。

應(yīng)注意的是，如圖11所示，在x方向上的第一空氣間隙圖案ag1可合并(merge)為一個(gè)空氣間隙圖案。進(jìn)一步來說，如上所述，形成于半導(dǎo)體裝置中的空氣間隙具有實(shí)質(zhì)上相同的維度關(guān)系(dimensionalrelationship)。也就是說，在電容敏感區(qū)a1中，沿長邊方向的空氣間隙(例如第一空氣間隙圖案ag1)的長度大于相鄰兩條金屬導(dǎo)線圖案沿x方向看去的重疊長度(沿長邊方向)的70％。在非電容敏感區(qū)a2中，沿長邊方向的空氣間隙(例如第二空氣間隙圖案ag2)的長度小于相鄰兩條金屬導(dǎo)線圖案沿x方向看去的重疊長度(沿長邊方向)的20％，且兩個(gè)或多個(gè)空氣間隙設(shè)置于重疊區(qū)域中。

圖11是顯示依據(jù)本公開一實(shí)施例的置放空氣間隙圖案的一示例性布局。圖12顯示依據(jù)本公開一實(shí)施例的置放空氣間隙圖案的一示例性制程流程圖。是使用一電腦，利用一電腦輔助設(shè)計(jì)工具(computer-aided-design(cad)tool)或一電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具(electronicdesignautomation(eda)tool)進(jìn)行圖12顯示的制程流程。這種電腦包括例如硬盤(harddisk)的一非易失性存儲(chǔ)器(non-transitorymemory)來儲(chǔ)存一cad程序(cadprogram)，且上述電腦利用進(jìn)行圖12的制程來執(zhí)行上述cad程序。

在步驟s1010中，在配置金屬導(dǎo)線圖案、下方介層孔圖案v1(將上述金屬導(dǎo)線連接至下方的層結(jié)構(gòu))和上方介層孔圖案v2(將上述金屬導(dǎo)線連接至上方的層結(jié)構(gòu))之后，置放第一類型空氣間隙圖案(步驟s1010：產(chǎn)生第一空氣間隙圖案ag1)。為了尋找置放第一類型空氣間隙圖案的位置(意即，上述電容敏感區(qū))，上述cad電腦以上述搜尋間隙(searchspace)，例如間隙s1，來搜尋金屬導(dǎo)線圖案。之后，置放具有適當(dāng)形狀的第一類型空氣間隙圖案(例如第一空氣間隙圖案ag1)。

在步驟s1020中，上述cad電腦檢查局部空氣間隙密度(localairgapdensity)(步驟s1020：檢查局部空氣間隙密度)。在此步驟中，cad電腦從多個(gè)介層孔(上方介層孔或下方介層孔)定位一個(gè)介層孔，且確定與上述介層孔相距一距離r1內(nèi)的一搜尋區(qū)域(searcharea)(例如圖11的搜尋區(qū)域208)中是否包括任何第一空氣間隙圖案(例如圖11的第一空氣間隙圖案ag1)。在本公開一些實(shí)施例中，上述距離r1是設(shè)定為0.5μm至2μm。在本公開一實(shí)施例中，上述距離r1是設(shè)定為1μm。

如果上述cad電腦在搜尋區(qū)域中沒有找到第一空氣間隙圖案(低密度)，cad電腦會(huì)置放至少一條第二空氣間隙圖案(例如圖11的第二空氣間隙圖案ag2)以部分重疊位于搜尋區(qū)域的導(dǎo)線圖案上述搜尋區(qū)域(步驟s1030：增加第二空氣間隙圖案ag2)。在本公開一些實(shí)施例中，可置放至少兩條第二空氣間隙圖案。之后，上述cad電腦定位下一個(gè)介層孔，再確認(rèn)第二空氣間隙圖案ag2分布，且進(jìn)行步驟s1020和步驟s1030。檢查所有的介層孔之后(密度平衡)，可進(jìn)行額外調(diào)整步驟(步驟s1040：調(diào)整空氣間隙圖案制程)。之后，上述cad電腦會(huì)以一二進(jìn)位格式(binaryformat)輸出一掩模設(shè)計(jì)信息(步驟s1050：輸出掩模設(shè)計(jì)信息)。上述掩模設(shè)計(jì)信息包括做為上述第一空氣間隙圖案和上述第二空氣間隙圖案的信息。上述二進(jìn)位格式(binaryformat)可為gdsii標(biāo)準(zhǔn)格式(gdsiistandardformat)。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，說明書的不同實(shí)施例或范例是提供以下多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。舉例來說，在本公開實(shí)施例中，通過于非電容敏感區(qū)(和虛設(shè)區(qū))中置放空氣間隙，可以從一濕式清潔制程釋放在第一層間介電層中的水分污染(moisturecontamination)，因而可以抑制金屬導(dǎo)線腐蝕。因此，可以提高半導(dǎo)體裝置的可靠度。

可以理解的是，說明書討論的優(yōu)點(diǎn)并非為所有的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于所有的實(shí)施例或范例而言并非需要特殊優(yōu)點(diǎn)，其他實(shí)施例或范例可提供不同的優(yōu)點(diǎn)。

依據(jù)本公開的一個(gè)方面，本公開一些實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，于一基板上方形成一第一層間介電層。于上述多個(gè)第一層間介電層中形成第一凹陷。于上述多個(gè)第一凹陷中形成金屬導(dǎo)線。于上述多個(gè)金屬導(dǎo)線和上述多個(gè)第一層間介電層上方形成一遮罩層。通過圖案化上述遮罩層形成一第一開口和一第二開口。通過蝕刻上述多個(gè)第一層間介電層形成對(duì)應(yīng)于上述第一開口的一第一槽和對(duì)應(yīng)于上述第二開口的一第二槽。形成一第二層間介電層，以便于上述第一槽中形成一第一空氣間隙，且于上述第二槽中形成一第二空氣間隙。上述多個(gè)金屬導(dǎo)線之間以一第一間隙或一第二間隙配置，上述第二間隙的長度大于上述第一間隙的長度。沒有兩條相鄰的上述多個(gè)金屬導(dǎo)線的一間隙配置為小于上述第一間隙。于一第一區(qū)域中形成的上述第一空氣間隙是夾設(shè)于以上述第一間隙配置的兩條相鄰的上述多個(gè)金屬導(dǎo)線之間。于一第二區(qū)域中形成的上述第二空氣間隙是夾設(shè)于以上述第二間隙配置的兩條相鄰的上述多個(gè)金屬導(dǎo)線之間。

在本公開的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，其中在一平面圖中，上述第一開口重迭至少兩條的上述些金屬導(dǎo)線，以及在上述平面圖中，上述第二開口僅重迭上述些金屬導(dǎo)線的一條。

在本公開的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，其中上述第二區(qū)域的兩條相鄰的上述些金屬導(dǎo)線的至少一條為一虛設(shè)金屬導(dǎo)線。

在本公開的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，其中在一平面圖中，上述第一開口重迭至少上述些金屬導(dǎo)線的至少兩條，以及在上述平面圖中，上述第二開口重迭上述虛設(shè)金屬導(dǎo)線。

在本公開的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，其中在上述平面圖中，上述第一開口重迭多于兩條的上述些金屬導(dǎo)線。

在本公開的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，其中在上述平面圖中，上述第二開口重迭上述虛設(shè)金屬導(dǎo)線和一相鄰虛設(shè)金屬導(dǎo)線。

在本公開的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，其中上述些金屬導(dǎo)線以一第一方向延伸，以及上述第一開口沿上述第一方向的一長度大于上述第二開口沿上述第一方向的一長度。

在本公開的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，其中在一平面圖中，上述第一空氣間隙具有沿一第一方向的一長邊長度和沿一第二方向的一短邊寬度，上述第二方向垂直于上述第一方向，在一平面圖中，上述第二空氣間隙具有沿一第一方向的一第一邊長度和沿一第二方向的一第二邊長度，以及上述第一空氣間隙的上述長邊長度和上述短邊寬度的一比值大于上述第二空氣間隙的上述第一邊長度和上述第二邊長度的一比值。

在本公開的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，其中上述第一空氣間隙的上述長邊長度和上述短邊寬度的上述比值大于5，以及上述第二空氣間隙的上述第一邊長度和上述第二邊長度的上述比值為0.5-2。

依據(jù)本公開的另一個(gè)方面，本公開一些實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體裝置，包括設(shè)置于一基板上方的一第一層間介電層，金屬導(dǎo)線，設(shè)置于上述第一層間介電層和上述金屬導(dǎo)線上方的一第二層間介電層，一第一空氣間隙和一第二空氣間隙。上述多個(gè)金屬導(dǎo)線內(nèi)嵌于上述第一層間介電層中，上述多個(gè)金屬導(dǎo)線之間以一第一間隙或一第二間隙配置，上述第二間隙的長度大于上述第一間隙的長度。上述第一空氣間隙，利用上述第二層間介電層形成，上述第一空氣間隙形成于一第一區(qū)域中，且夾設(shè)于以上述第一間隙配置的相鄰兩條金屬導(dǎo)線之間。上述第二空氣間隙，利用上述第二層間介電層形成，上述第二空氣間隙形成于一第二區(qū)域中，且夾設(shè)于以大于上述第一間隙的一間隙配置的兩條相鄰的上述多個(gè)金屬導(dǎo)線之間。沒有兩條相鄰的上述多個(gè)金屬導(dǎo)線以小于上述第一間隙的一間隙配置。

在本公開的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式中，其中位于上述第二區(qū)域中的兩條相鄰的上述些金屬導(dǎo)線的至少一條為一虛設(shè)金屬導(dǎo)線。

在本公開的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式中，其中上述第一空氣間隙的上述長邊長度和上述短邊寬度的上述比值大于5，以及上述第二空氣間隙的上述第一邊長度和上述第二邊長度的上述比值為0.5-2。

依據(jù)本公開的又一個(gè)方面，本公開一些實(shí)施例提供一種使用電腦設(shè)計(jì)半導(dǎo)體裝置布局的方法，包括于第一導(dǎo)線圖案上方配置第一空氣間隙圖案。從多個(gè)介層孔定位一個(gè)介層孔，上述多個(gè)介層孔的每一個(gè)重疊上述多個(gè)第一導(dǎo)線圖案的至少一條。在與上述一個(gè)介層孔相距的一搜尋距離內(nèi)的一搜尋區(qū)域中在決定是否有包括任何第一空氣間隙圖案。如果在上述搜尋區(qū)域中沒有包括任何第一空氣間隙圖案，配置至少一條第二空氣間隙圖案以部分重疊于位于上述搜尋區(qū)域中的上述多個(gè)第一導(dǎo)線圖案的一條。以一二進(jìn)位格式輸出做為上述多個(gè)第一空氣間隙圖案和上述多個(gè)第二空氣間隙圖案的掩模設(shè)計(jì)信息。

前述內(nèi)文概述了許多實(shí)施例的特征，使本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以從各個(gè)方面更佳地了解本公開。本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，且可輕易地以本公開為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修飾其他制程及結(jié)構(gòu)，并以此達(dá)到相同的目的及/或達(dá)到與在此介紹的實(shí)施例等相同的優(yōu)點(diǎn)。本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)了解這些相等的結(jié)構(gòu)并未背離本公開的發(fā)明精神與范圍。在不背離本公開的發(fā)明精神與范圍的前提下，可對(duì)本公開進(jìn)行各種改變、置換或修改。