半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体器件及其制造方法。公开了一种在半导体器件内形成腔的方法。所述方法包括在半导体器件的ＩＬＤ层内的腔的内表面上淀积抗成核层。所述抗成核层防止了在所述腔内形成随后淀积的介质层。通过防止这些层的形成，减小了电容，并由此改善半导体的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及半导体器件处理，更具体而言，涉及在邻近的导电线 路之间具有空气间隙的互连结构。
技术介绍
集成电路向更高复杂性和降低尺寸的方向发展，导致了导电布线(线 路)之间的较小间隔。由此增加的电容会产生时间延迟并在布线单元之间 产生串扰。典型地，当前的半导体制造技术包括多个导电布线层以完成集 成电路的最终操作。典型地，使用称为互连结构，，的结构将半导体器件连接到一起以形成 实用的集成电路。典型地，这些集成电路由导体例如铜或铝以及介质材料 例如二氧化硅构成。可以粗略地假定，这些互连的速度与产品的线路电阻和线路间电容的乘积成反比。为了减小延迟并增加速度，希望减小电容。 在本领域中，公知使用空气间隙减小这些电容损耗。注意，在本领域中虽 然使用术语空气间隙或空气腔，但实际上这些间隙其实是真空腔， 在概念上与灯泡相似。Strane的美国专利7，041，571，公开了以该方式使用空气间隙，在这里 将其并入作为参考。然而，对于空气间隙的使用而言，仍然有改进的空间。 在现有的实施过程中，在空气间隙密封工艺期间，层间介质(ILD)材料 会部分地粘附到空气间隙的侧壁，由此增大电容，从而降低了半导体器件 的性能。因此，需要用于在半导体器件中实施空气间隙的改善的方法
技术实现思路
本专利技术提供了一种在半导体器件内形成腔的方法，包括以下步骤 在所述半导体器件的第一介质层内形成开放的腔，所述笫一介质层具有在其上设置的氧化物层，所述氧化物层具有顶表面，并且所述开放的腔具有内表面；在所述氧化物层上淀积抗成核层，由此所述抗成核层粘附到所述开访文 的腔的所述内表面；从所述第一介质层的所述顶表面去除所述抗成核层，由此所迷抗成核 层4呆留在所述开放的腔的所述内表面上；以及在所述半导体器件上淀积第二介质层，由此形成密封的腔。此外，根据本专利技术，在前述方法中，淀积抗成核层的所述步骤包括淀 积类金刚石碳(DLC)层。此外，根据本专利技术，在前述方法中，淀积所述DLC层的所述步骤包 括淀积具有约1纳米到约20纳米范围的厚度的DLC层。此外，根据本专利技术，在前述方法中，使用溅射淀积工具进行从所述氧 化物层的所述顶表面去除所迷抗成核层的所迷步骤。此外，根据本专利技术，在前述方法中，使用旋涂:汰术进行在所迷氧化物 层上淀积抗成核层的所述步骤。此外，根据本专利技术，在前述方法中，使用化学溶液淀积进行在所述氧 化物层上淀积抗成核层的所述步骤。此外，根据本专利技术，在前述方法中，使用化学气相淀积进行在所述氧 化物层上淀积抗成核层的所述步骤。此外，根据本专利技术，在前述方法中，使用等离子体增强化学气相淀积 进行在所述氧化物层上淀积抗成核层的所述步骤。此外，根据本专利技术，在前述方法中，使用等离子体蚀刻方法进行从所 述氧化物层的所述顶表面去除所述抗成核层的所述步骤。此外，根据本专利技术，在前述方法中，使用反应离子蚀刻方法进行从所 述氧化物层的所述顶表面去除所迷抗成核层的所述步骤。此外，根据本专利技术，在前述方法中，使用离子束铣方法进行从所迷氧化物层的所述顶表面去除所述抗成核层的所述步骤。此外，根据本专利技术，在前述方法中，在所述半导体器件上淀积第二介质层的所述步骤包括淀积选自Si02、 SiOF、 SiCOH、 SiC、和SiCN、及 其多孔形式的介质的步骤。此外，根据本专利技术，在前述方法中，淀积抗成核层的所述步骤包括淀 积选自Si02、 SiOF、 SiCOH、 SiC、以及SiCN的抗成核层。此外，根据本专利技术，在前述方法中，淀积抗成核层的所述步骤包括淀 积选自Ge02、 GeC、以及GeCN的抗成核层。此外，根据本专利技术，提供了一种半导体器件，包括第一介质层，所述第一介质层包括在其上设置的多个空气腔，所述多 个空气腔中的每一个具有内表面；所述多个空气腔中的每一个包括在所述空气腔的所述内表面上设置的 抗成核层；以及笫二介质层，设置在所述第一介质层之上，由此密封每一个所述空气腔。此外，根据本专利技术，在前述器件中，所述抗成核层包括DLC。此外，根据本专利技术，在前述器件中，所述抗成核层包括选自Ge02、 GeC以及GeCN的材料。此外，才艮据本专利技术，在前述器件中，所迷抗成核层包括选自Si02、 SiOF、 SiCOH、 SiC、以及SiCN的材料。此外，根据本专利技术，在前述器件中，所述抗成核层具有范围为约lnm 到约20nm的厚度。附图说明在结合附图(多个图)考虑下列描述时，本专利技术的结构、操作、以及 优点将变得更加显而易见。附图旨在示例，而不是限制。为了清楚地示例，在一些附图中某些单元被略去了，或者未按比例示 例。为了清楚地示例清，截面视图是片或近视截面视图，略去了否则6在真实截面图中可见的某些背景线。为了清楚地示例，方框图未示例对 于本专利技术的实施或操作而言不关键的某些连接。在下列附图的描述中，通常使用参考标号和图例(标识、文字描述) 来识别单元。如果提供了图例，它们仅仅旨在帮助读者，不应以任何方式 将其解释为限制。通常，在附图的各个图(多个图)中，相似的单元用相似的的标号表 示，典型地，在该情况中，后两位的重要数字是相同的，最重要的数字是 附图(图)标号。图l和2示例了现有技术的空气间隙形成工艺；图3-5示例了才艮据本专利技术形成空气间隙的实施例；图6示出了用于实施本专利技术的方法的工艺步骤的流程图。具体实施方式为了解释本专利技术，将简要讨论现有技术工艺的相关部分。现在参考图 1，其示出了现有技术半导体器件100的一部分的截面视图。示出了在第一 ILD层102中的多个金属区域104A、 104B和104C。金属区域可以是互连 线路(例如104A和104B)，或者过孔，如104C的情况。在第一ILD层 102的顶上是具有顶表面107的氧化物层106。在图1示例的实例中，希望 在互连104A与互连104B之间形成空气间隙。用于产生图1的半导体器件 100的工艺步骤包括进行蚀刻(例如反应离子蚀刻(RIE))，以及采用 蚀刻后清洗工艺，以形成具有内表面109的开放的腔108。图2示出了^f吏用形成空气间隙的现有方法对半导体器件100进行后续 的步骤之后的现有技术半导体器件200的 一部分的截面视图。在该步骤中， 将第二介质层210淀积到氧化物层206上。第二介质层210是可以通过等 离子增强化学气相淀积(PECVD)淀积的任何的典型的IC芯片绝缘膜， 例如，Si02、 SiOF、 SiCOH、 SiC、 SiCN、或它们的多孔形式。作为Cu/ 低k( k<4.0的介质)多层布线技术的实例，笫二介质层210可以是PECVD SiCOH。如上所述，相似的数字代表相似的特征，图2的氧化物层206与图1的氧化物层106相似。第二介质层210在互连204A与204B之间形成 了密封的空气腔208。在淀积笫二介质层210的工艺期间， 一些第二介质 层材料(表示为212)被淀积在腔208的内部。这增加了电容并会产生不 利的影响。因此，希望形成密封的空气腔，而不会将介质材料淀积在空气 腔内。空气腔208的优选的尺寸依赖于互连的高度和使用的间隔。在当前 的CMOS布线中，腔的深度和宽度的尺寸范围为约50nm(纳米)到约lrnn (1000nm )。最优选，腔208的深度比互连沟槽底部(表示为205A和205B ) 的深度大约8%到约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在半导体器件内形成腔的方法，包括以下步骤：在所述半导体器件的第一介质层内形成开放的腔，所述第一介质层具有在其上设置的氧化物层，所述氧化物层具有顶表面，并且所述开放的腔具有内表面；在所述氧化物层上淀积抗成核层，由此所述抗成核层粘附到所述开放的腔的所述内表面；从所述第一介质层的所述顶表面去除所述抗成核层，由此所述抗成核层保留在所述开放的腔的所述内表面上；以及在所述半导体器件上淀积第二介质层，由此形成密封的腔。

【技术特征摘要】
US 2007-4-30 11/741,9081.一种在半导体器件内形成腔的方法，包括以下步骤在所述半导体器件的第一介质层内形成开放的腔，所述第一介质层具有在其上设置的氧化物层，所述氧化物层具有顶表面，并且所述开放的腔具有内表面；在所述氧化物层上淀积抗成核层，由此所述抗成核层粘附到所述开放的腔的所述内表面；从所述第一介质层的所述顶表面去除所述抗成核层，由此所述抗成核层保留在所述开放的腔的所述内表面上；以及在所述半导体器件上淀积第二介质层，由此形成密封的腔。2. 根据权利要求1的方法，其中淀积抗成核层的所述步骤包括淀积 DLC层。3. 根据权利要求2的方法，其中淀积所述DLC层的所述步骤包括淀 积具有约10到约200埃的厚度的DLC层。4. 根据权利要求l的方法，其中使用溅射淀积工具进行从所述氧化物 层的所述顶表面去除所述抗成核层的所述步骤。5. 根据权利要求l的方法，其中使用旋涂技术进行在所述氧化物层上 淀积抗成核层的所述步骤。6. 根据权利要求l的方法，其中使用化学溶液淀积进行在所述氧化物 层上淀积抗成核层的所述步骤。7. 根据权利要求l的方法，其中使用化学气相淀积进行在所述氧化物 层上淀积抗成核层的所述步骤。8. 根据权利要求l的方法，其中使用等离子体增强化学气相淀积进行 在所述氧化物层上淀积抗成核层的所述步骤。9. 根据权利要求l的方法，其中使用等离子体蚀刻方法进行从所述氧 化物层的所述顶表面去除所述抗成核层的所述步骤。10. 根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：LA克莱文格，ME科尔伯恩，DC埃德尔斯坦，S波诺斯，G布雷塔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]