半导体器件及其制造方法、存储器、电子设备技术

本公开提供了半导体器件及其制造方法、存储器、电子设备。该器件包括堆叠金属层、气隙及第一间隔物等，气隙沿着堆叠金属层的侧面设置，以包围堆叠金属层；而且第一间隔物沿着气隙的侧面设置，以包围气隙。动态随机存取存储器包括本公开的半导体器件。该电子设备包括本公开的动态随机存取存储器。该制造方法包括：采用刻蚀的方式在堆叠金属层上形成凹槽，在凹槽的侧壁上依次形成第二间隔物和第一间隔物，第二间隔物处于堆叠金属层与第一间隔物之间；去除第二间隔物，以在堆叠金属层与第一间隔物之间形成气隙。本公开提供的技术方案能够在堆叠金属层旁加工出气隙，从而有效改善寄生电阻和寄生电容导致的存储器等芯片性能变差的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制造方法、存储器、电子设备


[0001]本公开涉及半导体器件
，更为具体来说，本公开为半导体器件及其制造方法、存储器、电子设备。

技术介绍

[0002]为了改善动态随机存取存储器(DRAM,Dynamic Random Access Memory)的特性，往往需减小寄生电阻和寄生电容。目前已采用的技术手段包括：利用铜替代铝作为导电线的组成材料，从而通过铜互连降低延迟，或者可采用低k材料的氧化物作为绝缘材料等。然而现有这些手段使寄生电阻和寄生电容的减少量仍然有限，难以达到实际应用要求。于是，有人提出了使用气隙(Air Gap)作为绝缘膜的方案。但由于常规技术存在的局限，要制作出符合设计要求的气隙和半导体器件结构是非常困难的。比如，不同位置的堆叠金属层的尺寸往往是不同的，常规技术难以在不同的位置做出具有相同形状的气隙。

技术实现思路

[0003]为解决常规技术难以制作出符合设计要求的气隙和半导体器件结构及难以达到实际应用要求等问题，本公开创新提供了一种半导体器件及其制造方法、存储器、电子设备。
[0004]为实现上述技术目的，本公开提供了一种半导体器件。该半导体器件包括但不限于半导体基底、至少一层堆叠金属层、气隙以及第一间隔物。堆叠金属层设置于半导体基底的上方。气隙沿着堆叠金属层的侧面设置，以包围堆叠金属层。第一间隔物沿着气隙的侧面设置，以包围气隙。其中，气隙处于堆叠金属层与第一间隔物之间。
[0005]为实现上述技术目的，本公开还提供了一种动态随机存取存储器，该动态随机存取存储器包括本公开任一实施例中的半导体器件。
[0006]为实现上述技术目的，本公开还能够提供一种电子设备，该电子设备包括本公开任一实施例中的动态随机存取存储器。
[0007]为实现上述技术目的，本公开提供了一种半导体器件的制造方法。该方法包括但不限于如下步骤：在半导体基底的上方先后形成金属间电介质层和堆叠金属层；采用刻蚀的方式在堆叠金属层上形成凹槽，并露出金属间电介质层；在凹槽的侧壁上依次形成第二间隔物和第一间隔物，第二间隔物处于堆叠金属层与第一间隔物之间；去除第二间隔物，以在堆叠金属层与第一间隔物之间形成气隙。
[0008]本公开的有益效果为：与现有技术相比，本公开提供的技术方案能够在堆叠金属层旁加工出具有一定形状和厚度的气隙，以有效改善寄生电阻和寄生电容导致的动态随机存取存储器等芯片性能变差的问题。
[0009]本公开在不需要投入复杂的工艺的前提下即能够制作出需要的气隙结构，可满足多种场景下的实际应用需求，具有半导体器件加工成本低、工序周期短以及适于大面积推广和应用等突出优点。
附图说明
[0010]图1示出了在当前的堆叠金属层上刻蚀出凹槽后的半导体器件纵向截面结构示意图。
[0011]图2示出了在凹槽的内侧壁上形成第二间隔物后的半导体器件纵向截面结构示意图。
[0012]图3示出了在第二间隔物的侧壁上形成第一间隔物后的半导体器件纵向截面结构示意图。
[0013]图4示出了再次沉积金属间电介质层后的半导体器件纵向截面结构示意图。
[0014]图5示出了刻蚀金属间电介质层及去除第二间隔物后的半导体器件纵向截面结构示意图。
[0015]图6示出了在图5中整个器件层上方沉积上停止层后的半导体器件纵向截面结构示意图。
[0016]图中，
[0017]100、半导体基底。
[0018]200、堆叠金属层。
[0019]300、气隙；301、第二间隔物。
[0020]400、第一间隔物。
[0021]500、金属间电介质层；5000、凹槽。
[0022]600、下阻挡层；601、上阻挡层。
[0023]700、下停止层；701、上停止层。
[0024]800、电极。
具体实施方式
[0025]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0026]在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0027]在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
[0028]本公开一个或多个实施例可提供一种半导体器件的制造方法，能够在堆叠金属层旁侧制作出符合设计要求且具有一定形状和厚度的气隙结构，以利用气隙作为绝缘膜、改善芯片性能。该方法包括但不限于如下步骤。
[0029]如图1所示，提供一半导体基底100。在半导体基底100上可以依次形成下停止层
700、金属间电介质层(IMD，Inter-Metal Dielectric)500、电极800、下阻挡层600、堆叠金属层(Stack Metal)200及上阻挡层601等，具体说明如下。本公开一些实施例中，首先在半导体基底100的上方沉积下停止层700，在下停止层700上沉积金属间电介质层500。然后在金属间电介质层500上形成电极800，电极800可以沿纵向穿过金属间电介质层500和下停止层700。本公开一些实施例可通过光刻或刻蚀及金属电镀或溅射等方式形成电极800，形成过程为成熟工艺，本公开不再进行赘述。再依次形成下阻挡层600、堆叠金属层200及上阻挡层601，例如可以采用溅射的方式形成堆叠金属层200，堆叠金属层200与电极800电连接、可作为半导体器件的导电线。下阻挡层600和上阻挡层601均用于防止金属扩散到其他器件层(例如金属间电介质层500)中、提高半导体器件工作的可靠性。其中，形成堆叠金属层200的过程中可包括化学机械抛光(CMP)步骤，从而使堆叠金属层上表面与同层的其他器件层上表面平齐。经过上述步骤，本公开能够实现在半导体基底100的上方先后形成金属间电介质层500和堆叠金属层200。接下来，采用刻蚀的方式在堆叠金属层200上形成凹槽5000，并能够露出下方的金属间电介质层500。本实施例中的凹槽5000可在金属间电介质层500中具有一定的深度。
[0030]如图2所示，在凹槽5000内侧壁上能够形成第二间隔物301，第二间隔物301的厚度和形状可以根据半导体器件设计要求进行合理地设置。其中，第二间隔物301用于占据后续气隙300需占据的空间，所以当前的第二间隔物301为气隙300形状和厚度的确定起到了关键性作用。本公开一些实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：半导体基底；至少一层堆叠金属层，设置于所述半导体基底的上方；气隙，沿着所述堆叠金属层的侧面设置，以包围所述堆叠金属层；第一间隔物，沿着所述气隙的侧面设置，以包围所述气隙；其中，所述气隙处于所述堆叠金属层与所述第一间隔物之间。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，还包括：金属间电介质层，设置于所述半导体基底的上方，填充于所述第一间隔物围成的凹槽内。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，还包括：下阻挡层，形成于所述堆叠金属层的下表面；上阻挡层，形成于所述堆叠金属层的上表面。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述金属间电介质层，还分布于所述下阻挡层的下方；所述第一间隔物和所述气隙均向下伸入至所述金属间电介质层内。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，还包括：下停止层，设置于所述半导体基底的上方，处于所述金属间电介质层与所述半导体基底之间；上停止层，沉积于所述上阻挡层的上表面；电极，沿纵向穿过所述下停止层与所述金属间电介质层，与所述堆叠金属层电连接。6.一种动态随机存取存储器，其特征在于，包括权利要求1至5中任一权利要求所述的半导体器件。7.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求6所述的动态随机存取存储器。8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，包括智能电话、计算机、平板电脑、可穿戴智能设备、人工智能设备、移动电源。9.一种半导体器件的制造方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴俊值，高建峰，刘卫兵，李俊杰，卢一泓，
申请(专利权)人：真芯北京半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：