在导线间形成空气间隙的方法技术

本发明专利技术提供一种在导线间形成空气间隙的方法，包括在基板上的导线结构表面形成氮化硅衬层，再形成覆盖所述氮化硅衬层的多晶硅超薄衬层，然后在导线结构之间的沟道内形成顶面低于导线结构的顶面的光刻胶。接着，共形地形成覆盖光刻胶与多晶硅超薄衬层的表面的氧化层，并非等向性蚀刻所述氧化层，以于光刻胶上方的导线结构侧壁形成氧化物间隙壁。之后，移除所述光刻胶，以露出沟道内的多晶硅超薄衬层，并以所述氧化物间隙壁为罩幕，去除暴露出的多晶硅超薄衬层。然后，移除氧化物间隙壁，再氧化剩余多晶硅超薄衬层，使其转变为氧化硅层并封闭所述沟道的上部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种改善导线间的寄生电容的技术，且特别是有关于一种在导线间形成空气间隙(airgap)的方法。
技术介绍
半导体组件的发展时至今日已经达数十纳米以下，但是随着半导体导线结构的线距大幅缩小，升高的寄生电容(parasiticcapacitance)却带来不良的影响。因此，目前的改进方案有在两导线结构之间的空间沉积较低介电常数(k)值的材料(如氧化物)来取代氮化硅，但是这样的方式已经不能满足组件发展到30纳米世代以后的设计。所以近来有在两导线结构之间的空间，形成空气间隙来取代氧化物的研究，因为空气的介电常数(k)值最低。对于空气间隙的形成，有一部分研究是在导线上沉积非共形(non-conformal)介电质材料，或者是在导线上使用粒径大于线距的纳米粒子来封闭导线之间的空间。然而，以上方式有可能形成高度不一致的空气间隙、或者纳米粒子填入导线之间的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种在导线间形成空气间隙的方法，能形成一致的空气间隙。在本专利技术的一种在导线间形成空气间隙的方法中，提供一个在其上形成有数条导线结构的基板，其中每个导线结构至少包括导体层以及位于所述导体层顶部的盖层。于所述导线结构的表面形成氮化硅衬层，再于所述导线结构上形成多晶硅超薄衬层，覆盖所述氮化硅衬层。然后，在所述导线结构之间的沟道内填满光刻胶，再移除部分光刻胶，使光刻胶的顶面低于导线结构的顶面。之后，在导线结构上共形地形成氧化层，覆盖光刻胶与多晶硅超薄衬层的表面。接着，非等向性蚀刻所述氧化层，以于光刻胶上方的所述导线结构侧壁形成氧化物间隙壁，之后移除光刻胶，以露出沟道内的所述多晶硅超薄衬层。然后，以氧化物间隙壁为罩幕，去除暴露出的多晶硅超薄衬层，再将氧化物间隙壁移除，使剩余的多晶硅超薄衬层露出。接着，氧化所述多晶硅超薄衬层，使其转变为氧化硅层并封闭所述沟道的上部。在本专利技术的一实施例中，上述移除部分光刻胶的方法包括控制所述光刻胶的顶面在导体层以上。在本专利技术的一实施例中，上述移除部分光刻胶的方法包括控制所述光刻胶的顶面介于盖层厚度的10％～50％之间。在本专利技术的一实施例中，上述多晶硅超薄衬层的厚度在10纳米以下。在本专利技术的一实施例中，上述去除暴露出的多晶硅超薄衬层的方法包括湿式蚀刻。在本专利技术的一实施例中，上述移除部分光刻胶的方法包括先对所述光刻胶进行化学机械研磨，直到露出其顶面，再回蚀刻所述光刻胶。在本专利技术的一实施例中，在上述导线结构上共形地形成氧化层的方法包括原子层沉积法(atomiclayerdeposition，ALD)。在本专利技术的一实施例中，上述氧化多晶硅超薄衬层的方法包括自由基氧化法(radicaloxidation)或低温湿式氧化法(low-temperaturewetoxidation)。在本专利技术的一实施例中，在上述氧化多晶硅超薄衬层之前，还可对多晶硅超薄衬层进行外延成长(epitaxialgrowth)，以增加其厚度。在本专利技术的一实施例中，在进行上述外延成长之后，所述多晶硅超薄衬层的所述厚度会增加1.5倍～2倍。基于上述，本专利技术的在导线间形成空气间隙的方法，通过控制光刻胶的顶面，能精确控制空气间隙的高度，并且藉由导线结构上部的多晶硅超薄衬层的氧化，能完成空气间隙的封口，达到降低寄生电容的效果。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1A至图1J是本专利技术的一实施例的一种在导线间形成空气间隙的制造流程剖面示意图；图2是本专利技术的实施例的另一种工艺剖面示意图。附图标记说明：100：基板；102：导线结构；104：导体层；106：盖层；108a、116a：顶面；108b：侧壁；110：氮化硅衬层；112、112a：多晶硅超薄衬层；114：沟道；116：光刻胶；118：范围；120：氧化层；120a：氧化物间隙壁；122：氧化硅层；124：空气间隙；200：多晶硅外延层；S1、S2、S3：距离；t1、t2、t3、t4：厚度。具体实施方式本文中请参照附图，以便更加充分地体会本专利技术的概念，随附附图中显示本专利技术的实施例。但是，本专利技术还可采用许多不同形式来实践，且不应将其解释为限于底下所述的实施例。实际上，提供实施例仅为使本专利技术更将详尽且完整，并将本专利技术的范畴完全传达至所属
中具有通常知识者。在附图中，为明确起见可能将各层以及区域的尺寸以及相对尺寸作夸张的描绘。图1A至图1J是本专利技术的一实施例的一种在导线间形成空气间隙的制造流程剖面示意图。请参照图1A，在基板100上形成有数条导线结构102，由于本图是以剖面示出，所以导线结构102例如长条并延伸在基板100上的线形结构，但本专利技术并不限于此。每个导线结构102至少包括导体层104以及位于所述导体层104顶部的盖层106。导体层104可以是单层或多层结构，且与基板100接触的部分可设置栅氧化层。盖层106的材料则如氮化硅之类的非导体材料，能在后续工艺期间保护导体层104。此时，导线结构102之间的距离S1为线距(linespace)；举例来说，本实施例可适用于半导体工艺纳米世代中，所以距离S1约在数十纳米左右，如40纳米以下。然后，请参照图1B，于基板100上形成氮化硅衬层110，其厚度仅数纳米，故可完整包覆图1B中的结构的顶面108a与侧壁108b。此时，距离S2会比图1A中的距离S1进一步缩短。接着，请参照图1C，形成多晶硅超薄衬层112，覆盖所述氮化硅衬层110。在本实施例中，所谓的多晶硅超薄衬层112是指厚度t1在10纳米以下的超薄膜，而厚度t1的大小基本上取决于图1A的距离S1，较佳是约3nm～5nm之间，且其形成方法例如使用硅烷(silane)为原料、或者使用反应速率较快的乙硅烷(disilane)为原料，以形成致密且平坦的超薄膜。在多晶硅超薄衬层112形成后，沟道114的宽度(即距离S3)会进一步缩小。然后，请参照图1D，在导线结构102之间的沟道114内填满光刻胶116，例如用涂布的方式将光刻胶116形成于基板100上。接着，请参照图1E，移除部分光刻胶116，使光刻胶116的顶面116a低于顶面108a。而且，因为顶面116a的位置将会影响后续形成的空气间隙的高度，所以可进一步控制光刻胶1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在导线间形成空气间隙的方法，其特征在于，包括：提供基板，在所述基板上形成有多数条导线结构，其中每个所述导线结构至少包括导体层以及位于所述导体层顶部的盖层；于所述导线结构的表面形成氮化硅衬层；于所述导线结构上形成多晶硅超薄衬层，覆盖所述氮化硅衬层；在所述导线结构之间的沟道内填满光刻胶；移除部分所述光刻胶，使所述光刻胶的顶面低于所述导线结构的顶面；在所述导线结构上共形地形成氧化层，覆盖所述光刻胶与所述多晶硅超薄衬层的表面；非等向性蚀刻所述氧化层，以于所述光刻胶上方的所述导线结构侧壁形成氧化物间隙壁；移除所述光刻胶，以露出所述沟道内的所述多晶硅超薄衬层；以所述氧化物间隙壁为罩幕，去除暴露出的所述多晶硅超薄衬层；移除所述氧化物间隙壁，以露出所述多晶硅超薄衬层；以及氧化所述多晶硅超薄衬层，使其转变为氧化硅层并封闭所述沟道的上部。

【技术特征摘要】
1.一种在导线间形成空气间隙的方法，其特征在于，包括：
提供基板，在所述基板上形成有多数条导线结构，其中每个所述导线结
构至少包括导体层以及位于所述导体层顶部的盖层；
于所述导线结构的表面形成氮化硅衬层；
于所述导线结构上形成多晶硅超薄衬层，覆盖所述氮化硅衬层；
在所述导线结构之间的沟道内填满光刻胶；
移除部分所述光刻胶，使所述光刻胶的顶面低于所述导线结构的顶面；
在所述导线结构上共形地形成氧化层，覆盖所述光刻胶与所述多晶硅超
薄衬层的表面；
非等向性蚀刻所述氧化层，以于所述光刻胶上方的所述导线结构侧壁形
成氧化物间隙壁；
移除所述光刻胶，以露出所述沟道内的所述多晶硅超薄衬层；
以所述氧化物间隙壁为罩幕，去除暴露出的所述多晶硅超薄衬层；
移除所述氧化物间隙壁，以露出所述多晶硅超薄衬层；以及
氧化所述多晶硅超薄衬层，使其转变为氧化硅层并封闭所述沟道的上部。
2.根据权利要求1所述的在导线间形成空气间隙的方法，其特征在于，
移除部分所述光刻胶的方法包括控制所述光刻胶的所述顶面在所述导体层以
上。
3.根据权利要求2所述的在导线间形成空气间隙的方法，其特征在于，
移除部分所述光刻胶的方法包括控制所述光刻胶的所述顶面介于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈品杉，
申请(专利权)人：华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71