具有气隙的半导体元件结构及其制备方法技术

本公开提供一种具有气隙的半导体元件结构及其制备方法。该半导体元件结构包括一导电结构，设置在一半导体基底上；以及一导电插塞，设置在该导电结构上。该导电插塞电性连接到该导电结构。该半导体元件结构亦包括一第一间隙子，形成在该导电插塞的一侧壁表面；以及一蚀刻终止层，设置在该半导体基底上。该蚀刻终止层邻接该第一间隙子。该半导体元件结构还包括一第一层间介电层，设置在该蚀刻终止层上，并靠近该导电插塞设置，其中该第一层间介电层与该第一间隙子以一气隙而相互间隔设置。该第一间隙子以一气隙而相互间隔设置。该第一间隙子以一气隙而相互间隔设置。

【技术实现步骤摘要】
具有气隙的半导体元件结构及其制备方法


[0001]本公开主张2019年12月9日申请的美国正式申请案第16/707,177号的优先权及益处，该美国正式申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。
[0002]本公开涉及一种半导体元件结构及其制备方法。特别涉及一种具有气隙的半导体元件结构及其制备方法。

技术介绍

[0003]对于许多现代应用，半导体元件是不可或缺的。随着电子科技的进步，半导体装置的尺寸变得越来越小，于此同时提供较佳的功能以及包含较大的集成电路数量。由于半导体装置的小型化，实现不同功能的半导体装置的不同形态与尺寸规模，是整合(integrated)并封装(packaged)在一单一模块中。再者，许多制造操作执行于不同形态的半导体装置的整合(integration)。
[0004]然而，半导体装置的制造(manufacturing)与整合(integration)包含许多复杂步骤(steps)与操作(operations)。在这种半导体元件中的整合则变得更加复杂。半导体元件的制造与整合的复杂度增加可造成许多缺陷(deficiencies)，例如在相邻的导电零件(conductive elements)耦接之间的寄生电容(parasitic capacitive)，而寄生电容则导致电阻电容延迟(resistance-capacitance(RC)delay)。据此，需要持续改善这种半导体元件的结构与制造，以便可改善所述缺陷。
[0005]上文的“现有技术”说明仅是提供
技术介绍
，并未承认上文的“现有技术”说明教示本公开的标的，不构成本公开的现有技术，且上文的“现有技术”的任何说明均不应作为本公开的任一部分。

技术实现思路

[0006]在本公开的一实施例中，提供一种半导体元件结构。该半导体元件结构包括一导电结构，设置在一半导体基底上；以及一导电插塞，设置在该导电结构上。该导电插塞电性连接到该导电结构。该半导体元件结构亦包括一第一间隙子，形成在该导电插塞的一侧壁表面；以及一蚀刻终止层，设置在该半导体基底上。该蚀刻终止层邻接该第一间隙子。该半导体元件结构还包括一第一层间介电层，设置在该蚀刻终止层上，并靠近该导电插塞设置，其中该第一层间介电层与该第一间隙子以一气隙而相互间隔设置。
[0007]在本公开的一些实施例中，该半导体元件结构还包括一第二间隙子，设置在该蚀刻终止层上，其中该第二间隙子位在该第一间隙子与该第一层间介电层之间，且该气隙位在该第二间隙子上。
[0008]在本公开的一些实施例中，该第二间隙子在一方向上并未与该导电结构重叠，该方向垂直于该半导体基底的一上表面。
[0009]在本公开的一些实施例中，该半导体元件结构还包括一第二层间介电层，设置在该第一层间介电层上，其中该第二层间介电层、该第一层间介电层、该第二间隙子以及该第
一间隙子包围该气隙设置。
[0010]在本公开的一些实施例中，该半导体元件结构还包括一导电接触点，设置在该导电插塞上，其中该第二层间介电围绕该导电接触点设置，且该导电接触点电性连接到该导电插塞。
[0011]在本公开的一些实施例中，该蚀刻终止层的一下表面高于或齐平于该导电结构的一上表面。
[0012]在本公开的一实施例中，提供一种半导体元件结构。该半导体元件结构包括一导电结构，设置在一半导体基底上；以及一导电插塞，设置在该导电结构上。该导电插塞电性连接到该导电结构。该半导体元件结构亦包括一第一间隙子，形成在该导电插塞的一侧壁表面上；以及一蚀刻终止层，设置在该导电结构上。该蚀刻终止层邻接该第一间隙子的一侧壁表面。该半导体元件结构还包括一第一层间介电层，设置在该蚀刻终止层上，并靠近该第一间隙子设置，其中该第一层间介电层与该第一间隙子以一气隙而相互间隔设置。在外，该半导体元件结构包括一第二层间介电层，设置在该第一层间介电层上，其中该第二层间介电层密封该气隙。
[0013]本公开的一些实施例中，该半导体元件结构还包括一第二间隙子，形成在该第一间隙子的该侧壁表面上，其中该第二间隙子位在该气隙与该蚀刻终止层之间。
[0014]本公开的一些实施例中，该第二间隙子的一材料不同于该第一间隙子的一材料以及该第一层间介电层的一材料。
[0015]本公开的一些实施例中，该第一间隙子与该蚀刻终止层由氮化硅(silicon nitride)所制。
[0016]本公开的一些实施例中，该蚀刻终止层的一下表面高于或齐平于该第一间隙子的一下表面。
[0017]本公开的一些实施例中，该气隙在一方向上并未与该导电结构重叠，该方向垂直于该半导体基底的一上表面。
[0018]在本公开的另一实施例中，提供一种半导体元件的制备方法。该半导体元件的制备方法的步骤包括形成一导电结构在一半导体基底上；以及形成一第一层间介电层在该导电结构上。该制备方法亦包括形成一第一间隙子与一导电插塞以穿经该第一层间介电层。该导电插塞电性连接到该导电结构，且该第一间隙子位在该第一层间介电层与该导电插塞之间。该制备方法还包括移除该第一层间介电层的一部分以形成一间隙，该间隙邻近该第一间隙子设置；以及以一能量可移除材料充填该间隙。此外，该制备方法包括执行一热处理制程，以将该能量可移除材料转换成一第二间隙子，其中在执行该热处理制程之后，该第一间隙子与该第一层间介电层以一气隙而相互间隔设置。
[0019]本公开的一些实施例中，该半导体元件结构的制备方法还包括：形成一蚀刻终止层在该导电结构与该第一层间介电层之间，其中该第一间隙子与该导电插塞穿经该蚀刻终止层。
[0020]本公开的一些实施例中，该蚀刻终止层的一上表面通过该间隙而暴露。
[0021]在本公开的一些实施例中，移除该第一层间介电层的该部分以形成该间隙，该间隙邻近该第一间隙子设置的该步骤，还包括：形成一图案化遮罩在该第一层间介电层上，其中该第一层间介电层的该部分、该第一间隙子以及该导电插塞通过一开孔而暴露，该开孔
位在该图案化遮罩中，且该第一间隙子与该蚀刻终止层由相同材料所制。
[0022]在本公开的一些实施例中，在执行该热处理制程前，该能量可移除材料的一上表面齐平于该第一间隙子的一上表面。
[0023]在本公开的一些实施例中，该能量可移除材料的一上表面高于该第二间隙子的一上表面。
[0024]在本公开的一些实施例中，该半导体元件结构的制备方法还包括：在执行该热处理制程之前，形成一第二层间介电层以覆盖该第一层间介电层、该能量可移除材料、该第一间隙子以及导电插塞。
[0025]在本公开的一些实施例中，该半导体元件结构的制备方法还包括：在执行该热处理制程之前，形成一导电接触点以穿经该第二层间介电层，其中该导电接触点经由该导电插塞而电性连接到该导电结构。
[0026]依据本公开的一些实施例，是提供一种半导体元件结构的实施例。该半导体元件结构包括一导电插塞、一第一间隙子以及一层间介电层，而该导电插塞位在一导电结构上，该第一间隙子位在该导电插塞的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体元件结构，包括：一导电结构，设置在一半导体基底上；一导电插塞，设置在该导电结构上，其中该导电插塞电性连接到该导电结构；一第一间隙子，形成在该导电插塞的一侧壁表面；一蚀刻终止层，设置在该半导体基底上，其中该蚀刻终止层邻接该第一间隙子；以及一第一层间介电层，设置在该蚀刻终止层上，并靠近该导电插塞设置，其中该第一层间介电层与该第一间隙子以一气隙而相互间隔设置。2.如权利要求1所述的半导体元件结构，还包括：一第二间隙子，设置在该蚀刻终止层上，其中该第二间隙子位在该第一间隙子与该第一层间介电层之间，且该气隙位在该第二间隙子上。3.如权利要求2所述的半导体元件结构，其中，该第二间隙子在一方向上并未与该导电结构重叠，该方向垂直于该半导体基底的一上表面。4.如权利要求2所述的半导体元件结构，还包括：一第二层间介电层，设置在该第一层间介电层上，其中该第二层间介电层、该第一层间介电层、该第二间隙子以及该第一间隙子包围该气隙设置。5.如权利要求4所述的半导体元件结构，还包括：一导电接触点，设置在该导电插塞上，其中该第二层间介电围绕该导电接触点设置，且该导电接触点电性连接到该导电插塞。6.如权利要求1所述的半导体元件结构，其中，该蚀刻终止层的一下表面高于或齐平于该导电结构的一上表面。7.一种半导体元件结构，包括：一导电结构，设置在一半导体基底上；一导电插塞，设置在该导电结构上，其中该导电插塞电性连接到该导电结构；一第一间隙子，形成在该导电插塞的一侧壁表面上；一蚀刻终止层，设置在该导电结构上，其中该蚀刻终止层邻接该第一间隙子的一侧壁表面；一第一层间介电层，设置在该蚀刻终止层上，并靠近该第一间隙子设置，其中该第一层间介电层与该第一间隙子以一气隙而相互间隔设置；以及一第二层间介电层，设置在该第一层间介电层上，其中该第二层间介电层密封该气隙。8.如权利要求7所述的半导体元件结构，还包括：一第二间隙子，形成在该第一间隙子的该侧壁表面上，其中该第二间隙子位在该气隙与该蚀刻终止层之间。9.如权利要求8所述的半导体元件结构，其中，该第二间隙子的一材料不同于该第一间隙子的一材料以及该第一层间介电层的一材料。10.如权利要求7所述的半导体元件结构，其中，该第一间隙子与该蚀刻终止层由氮化硅所制。11.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：施信益，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：