[发明专利]形成空气间隙的方法

说明书

本发明提供一种形成空气间隙的方法，该方法包括以下步骤：提供一衬底，所述衬底中形成有栅极结构、功能层及第一插塞；在所述功能层上形成一互连线；接着形成一掩膜层；刻蚀所述掩膜层及部分厚度的所述功能层以形成沟槽；执行灰化工艺；沉积介电层，其中，在所述沟槽内的介电层中形成空气间隙。对所述沟槽及所述互连线表面执行灰化工艺，可以有效去除刻蚀所述掩膜层及所述功能层时残留的高聚物杂质，避免了高聚物杂质对后续在所述沟槽中沉积介电层时形成的空气间隙的形貌产生影响，平衡了所述介电层与所述互连线间的压力。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种形成空气间隙的方法。

背景技术

在半导体结构的生产制造过程中，有一重要的工艺：在半导体结构中形成空气间隙。半导体结构中的衬底上一般形成有栅极结构、覆盖所述栅极结构的功能层、位于所述功能层上的互连线、覆盖所述互连线的介电层、位于所述功能层中的第一插塞及位于介电层中的第二插塞(其中，第一插塞、互连线及第二插塞电性连接。)。所述空气间隙通常是形成在所述介电层中且形成于相邻的互连线之间。之所以需要形成空气间隙，是因为相邻的互连线之间存在一寄生电容，寄生电容会产生干扰电流，从而产生电磁干扰，尤其是在高频情况下对半导体器件的整体性能容易造成很大的影响。位于相邻的互连线之间的介电层中的空气间隙可以降低甚至消除寄生电容，空气间隙的体积越大、形貌越完整，就越能降低互连线间的寄生电容，从而降低电路的电磁干扰，起到优化半导体器件的电性能的作用。

但研究发现，现有的半导体器件中的空气间隙的形貌不完整，尤其是空气间隙的顶部容易缺损，高聚物杂质容易堵塞互连线之间的部分空气间隙并且构成一腐蚀第二插塞的粘附层，影响第二插塞的电性能，从而影响半导体器件的电性能。此外，形貌不完整的空气间隙比形貌完整的空气间隙的应力大，这会造成介电层和互连线间的应力不平衡，容易导致部分互连线遭受挤压而析出到空气间隙中，从而造成互连线间的漏电。

发明内容

本发明的目的在于提供一种形成空气间隙的方法，以改善半导体器件中的空气间隙的形貌。

为解决上述技术问题，本发明提供一种形成空气间隙的方法，步骤包括：

提供一衬底，所述衬底上形成有栅极结构、覆盖所述栅极结构的功能层及位于所述功能层中的第一插塞；

在所述功能层上形成互连线，所述互连线与所述第一插塞电性连接；

形成一掩膜层，所述掩膜层覆盖所述互连线及所述功能层；

干法刻蚀所述掩膜层及部分厚度的所述功能层以形成沟槽；

执行灰化工艺；以及，

沉积介电层，所述介电层填充所述沟槽且覆盖所述掩膜层，其中，位于所述沟槽内的所述介电层中形成空气间隙。

可选的，在所述形成空气间隙的方法中，利用Cl₂及BCl₃刻蚀所述掩膜层及部分厚度的所述功能层。

可选的，在所述形成空气间隙的方法中，所述栅极结构上方的所述功能层的厚度介于之间，所述沟槽的深度大于所述沟槽的深宽比大于2。

可选的，在所述形成空气间隙的方法中，执行灰化工艺的时长介于30s～600s。

可选的，在所述形成空气间隙的方法中，利用含氧气体执行灰化工艺。

可选的，在所述形成空气间隙的方法中，执行灰化工艺之后、沉积介电层之前，还包括：

执行湿法清洗工艺。

可选的，在所述形成空气间隙的方法中，所述湿法清洗工艺的时长介于18min～22min。

可选的，在所述形成空气间隙的方法中，利用碱性有机溶剂执行湿法清洗工艺。