[发明专利]一种在低K介电层中形成孔隙的方法在审

申请号：	201410375184.X	申请日：	2014-07-31
公开（公告）号：	CN104201148A	公开（公告）日：	2014-12-10
发明（设计）人：	鲍宇	申请（专利权）人：	上海华力微电子有限公司
主分类号：	H01L21/768	分类号：	H01L21/768;H01L21/311
代理公司：	上海申新律师事务所 31272	代理人：	吴俊
地址：	201203 上海市浦***	国省代码：	上海;31
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摘要：
搜索关键词：	一种介电层中形成孔隙方法
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【说明书】：

技术领域

本发明涉及半导体制备领域，具体涉及一种在低K介电层中形成孔隙的方法。

背景技术

当半导体工业将工艺技术演进至90nm以下，相邻的连接线间的距离变得越来越小，其间产生的电容越来越大，该电容也称寄生电容，该电容不仅影响芯片的运行速度，也对芯片上的器件的可靠性有严重影响。为了减轻这种问题，半导体工艺以低介电材料(3.0＜k＜4.2)取代例如氧化硅(k＝4.2)等高介电常数的层间介质层及金属间介电层，以降低相邻的连线间的电容。当工艺技术演进至32-45nm时，电容的问题变得更加严重，3.0＜k＜4.2的低介电材料已无法满足要求，业内希望进一步降低层间介质层及金属间介电层的介电常数。

理想情况下，该介电常数可以降低至1.0，这为真空的介电常数，空气的介电常数为1.001，几乎接近真空的介电常数。因此，业内出现了在金属导线之间形成空气隙(air gap)，以降低金属导线间的电容耦合。

目前形成空气隙的方法主要是在CMP后采用干法或湿法刻蚀去掉低介电材料，然后通过后续的薄膜沉积形成空气隙。此种方法在刻蚀时一般需要硬质掩膜的辅助，然后利用图案化工艺来形成空气隙。但是随着技术节点的不断缩小，光刻技术已经很难达到更小尺寸的要求。同时光刻工艺的成本在半导体制造领域中占很大比例，在整个半导体制程中，光刻几乎可以占用到整个生产成本的一半，而能够制备出CD(关键尺寸)更小的孔隙的光刻设备代价甚至可能达到上千万美金；同时一道光刻工艺包括涂胶、曝光、显影、去胶等众多步骤，工艺也较为繁琐。

因此如何在控制生产成本的前提下制备出精度更高的孔隙一直为本领域技术人员致力研究的方向。

中国专利(公开号：CN 103178002 A)公开了一种空气隙、空气隙的形成方法及半导体器件，其包括：提供金属互连结构；所述金属互连结构包括金属结构及其间的金属间介电层；光刻、刻蚀所述金属互连结构的金属间介电层形成孔隙；淀积层间介质层封住所述孔隙；在所述层间介质层上制作导电插塞；其中，所述光刻、刻蚀步骤中形成的孔隙为蜂窝状分布的多个顶部及底部面积小，中间区域面积大的胖肚型结构。

该专利是通过光刻工艺来形成所需的空气隙，但是光刻工艺成本较高，因此不可避免的增加了生产成本。

发明内容

本发明根据现有技术的不足，提供了一种形成孔隙(即空气隙)的方法，具体包括如下步骤：

一种在低K介电层中形成孔隙的方法，其中，包括如下步骤：

步骤S1、提供一顶部具有所述低K介电层的衬底，且该低K介电层底部设置有一层介电阻挡层，该低K介电层顶部设置有一沟槽，且所述沟槽内设置有金属结构；

步骤S2、对所述衬底表面做平坦化处理，使所述金属结构抛光后的顶部平面与所述低K介电层顶部平面齐平；

步骤S3、将一硬质掩模板置于所述低K介电层的顶部上方，所述硬质掩膜板设置有若干通孔，且各所述通孔贯穿所述硬质掩模板的正面至反面；

步骤S4、以设置有若干通孔的硬质掩膜板为刻蚀掩膜，对所述低K介电层向下进行刻蚀，在所述低K介电层形成若干孔隙。

上述的方法，其中，所述金属结构与所述沟槽之间设置有一金属阻挡层。

上述的方法，其中，所述孔隙的深度大于所述沟槽的深度。

上述的方法，其中，部分或全部所述孔隙向下延伸至所述介电阻挡层的上表面。

上述的方法，其中，所述硬质掩模板为阳极氧化铝基板，且该硬质掩模板的厚度为