[发明专利]一种空气隙的形成方法

说明书

本发明公开了一种空气隙的形成方法，包括如下步骤：S01：形成位于固体介质之间的凹槽；S02：制备绝缘片状二维材料，其中，所述绝缘片状二维材料包括绝缘片状层，所述绝缘片状层在片状二维方向上的尺寸大于上述凹槽的尺寸；S03：将所述绝缘片状二维材料沉积在固体介质以及凹槽上；S04：对固体介质以及绝缘片状二维材料进行退火，从而在凹槽上形成稳定的绝缘片状二维材料组成的薄膜。本发明提供的一种空气隙的形成方法，可以有效提高空气隙的形成比例，从而大幅度降低有效介电常数和互连延迟，进一步降低成本和提升产品性能。

技术领域

本发明涉及空气隙领域，具体涉及一种空气隙的形成方法。

背景技术

在超大规模集成电路的工艺发展中，由于芯片速度的提升、功耗的降低等，金属互连线的延迟已经远超器件的延迟。为了降低互连延迟，需要采用低介电常数材料。由于空气的相对节点常数为1，降低介电常数的终极手段是实现空气隙。

传统空气隙互连技术方案是在互连形成后，通过光刻刻蚀形成金属互连线间的凹槽，然后，然后通过非保形的化学气相沉积(CVD)等成膜技术，沉积介质薄膜将凹槽封住，形成互连线间的封口的空气隙。传统方案存在以下问题：

(1)工艺复杂，需要额外的图形化和平坦化等工艺；

(2)非保形的CVD成膜技术，依然会有大量的薄膜沉积在空气隙中，导致空气隙的实际提及相比互连线间的凹槽提及缩小，有效介电常数增加。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种空气隙的形成方法，可以有效提高空气隙的形成比例，从而大幅度降低有效介电常数和互连延迟，进一步降低成本和提升产品性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种空气隙的形成方法，包括如下步骤：

S01：形成位于固体介质之间的凹槽；

S02：制备绝缘片状二维材料，其中，所述绝缘片状二维材料包括绝缘片状层，所述绝缘片状层在片状二维方向上的尺寸大于上述凹槽的尺寸；

S03：将所述绝缘片状二维材料沉积在固体介质以及凹槽上；

S04：对固体介质以及绝缘片状二维材料进行退火，形成稳定的绝缘片状二维材料组成的薄膜，从而形成被绝缘片状二维材料组成的薄膜封口的空气隙。

进一步地，所述步骤S02还包括：将绝缘片状二维材料溶于水中，并加入有机溶剂，制备成绝缘片状二维材料溶液，所述步骤S03中采用旋涂的方法将绝缘片状二维材料溶液沉积在固体介质以及凹槽上并进行热处理，从而在固体介质以及凹槽上形成绝缘片状二维材料组成的薄膜。进一步地，所述步骤S02还包括：将绝缘片状二维材料溶于水中，并加入有机溶剂，制备成绝缘片状二维材料溶液，所述步骤S03中采用浸没式成膜工艺将绝缘片状二维材料沉积在固体介质以及凹槽上，具体方法为：将固体介质浸没在绝缘片状二维材料溶液中，通过加热使得溶剂蒸发，从而在固体介质以及凹槽上形成绝缘片状二维材料组成的薄膜。

进一步地，所述浸没式成膜过程中，夹持部件位于所述固体介质的上表面边缘，且所述夹持部件与所述固体介质上表面边缘保持距离，其中，通过调节绝缘片状二维材料溶液的表面张力以及固体介质和夹持部件的材料，使得绝缘片状二维材料溶液自身表面张力大于其与固体介质以及其与夹持部件之间的作用力，且所述绝缘片状二维材料溶液与固体介质和夹持部件之间的接触角均大于60°，使得绝缘片状二维材料溶液不能通过上述距离进入固体介质上表面边缘、固体介质侧壁以及固体介质底部。

进一步地，所述浸没式成膜过程中，采用夹持部件覆盖在所述固体介质的底部、侧壁以及上表面边缘。

进一步地，所述绝缘片状二维材料为氧化石墨烯或者氮化硼或者Si₂BN。

进一步地，所述绝缘片状层的尺寸值呈正态分布，且正态分布的中心值大于凹槽尺寸的1.2倍。