[发明专利]用于封闭气隙结构中的接缝的双电介质层

说明书

本发明涉及用于封闭气隙结构中的接缝的双电介质层。一种结构包括气隙结构，该气隙结构包括：位于相邻导体之间的第一电介质层中的开口，以及位于开口上方的非保形电介质层。在一些情况下，非保形电介质层使气隙的开口的端部变窄，但是可以不密封开口。在其它情况下，非保形层可以密封开口的端部并且在其中包括接缝。该气隙结构还可以包括位于非保形电介质层上的保形电介质层。保形电介质层密封开口的端部，或者在接缝存在的情况下密封接缝。该结构还可以包括位于气隙结构上方的布线层。

技术领域

本公开涉及集成电路(IC)制造，更具体地涉及包括气隙结构和布线层的结构以及相关方法。该结构和方法使用双电介质层，该双电介质层包括位于在开口上方的非保形(non-conformal)电介质层上方的保形电介质层，以密封非保形电介质层中的任何接缝(seam)。

背景技术

很多种IC系统中设置有气隙结构以提高性能。例如，射频(RF)开关广泛用于诸如智能电话之类的电信设备中，以通过传输路径路由高频电信信号。例如，RF开关常用于智能电话，以允许与在各种地理位置使用的不同数字无线技术标准配合使用。当前的FR开关一般使用绝缘体上半导体(SOI)衬底制造。SOI衬底通常使用分层的硅-绝缘体-硅衬底替代更传统的硅衬底(体衬底)。基于SOI的器件与传统硅构建器件的不同之处在于：硅结位于电绝缘体上方，通常为二氧化硅或(较不常见的)蓝宝石。形成在SOI衬底中的RF开关的一个挑战是控制两个竞争参数：接通电阻(R_on)和关断状态电容(C_off)，接通电阻(R_on)是在接通电力时开关的电阻，而关断状态电容(C_off)指示可能在系统中出现的串扰或噪声的量(即，一个电路上的会给另一电路造成不希望的影响的传输信号量)。当RF开关接通时，优选R_on尽可能低以降低功耗，并且C_off应该最小化以降低不希望的耦合噪声。

为了提高性能，在导线之间形成气隙结构以降低RF开关系统中的C_off。通常，气隙结构是通过创建开放空间，然后沉积电介质层(例如，基于TEOS(原硅酸四乙酯Si(OC₂H₅)₄)或基于硅烷(SiH₄)的二氧化硅(SiO₂))来密封该开放空间而形成的。基于TEOS的二氧化硅是保形的，并且填充了太多的气隙，从而降低了性能改进。基于硅烷的二氧化硅是非保形的，可形成尺寸合适的气隙，但会导致气隙上方的低强度(weakness)。低强度通常为大接缝的形式，在说明性实施方式中，在电介质自我闭合的情况下，接缝在竖直方向上的长度为例如170-270纳米(nm)。接缝会受到例如来自后续湿法蚀刻的湿气的破坏，该湿气进入气隙并使接缝上方的层起泡，从而导致缺陷。解决该问题的一种方法是使用间隔物(spacer)来缩小间隙，但是这会减小气隙的宽度，由此限制任何性能改进。另一方法是使用较厚的电介质层来密封开口和较高的接触，但是此过程会使气隙上方的布线层间隔开，并且可能需要在芯片上使用不同尺寸的接触。

发明内容

本公开的第一方面涉及一种结构，该结构包括：气隙结构，其包括：开口，其位于相邻导体之间的第一电介质层中；非保形电介质层，其位于所述开口上方，所述非保形电介质层封闭所述开口的端部；接缝，其位于所述开口的所述端部上方的所述非保形电介质层中；以及保形电介质层，其位于所述非保形电介质层上方，所述保形电介质层被构造为密封所述非保形电介质层中的所述接缝并且没有布线；以及布线层，其位于所述气隙结构上方。

本公开的第二方面包括一种结构，该结构包括：气隙结构，其包括：开口，其位于相邻导体之间的第一电介质层中；非保形电介质层，其位于所述开口上方，所述非保形电介质层使所述气隙的所述开口的端部变窄但不密封所述开口；以及保形电介质层，其位于所述非保形电介质层上，所述保形电介质层被构造为密封所述开口的所述端部；以及布线层，其位于气隙结构上方。