金属互连介质层空气隙的制造方法及金属互连介质层与流程

1.本技术涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及金属互连介质层空气隙的制造方法及金属互连介质层。


背景技术：

2.随着工艺技术演进，在半导体集成电路制造后段工艺中，相邻的连接线间的距离变得越来越小，从而使得其间产生的寄生电容越来越大。
3.为了减轻这种问题，半导体工艺以低介电材料(3.0《k《4.2)的取代例如氧化硅(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。
4.然而对于一些对电容要求较高的产品，低介电材料(k》3.0)仍然无法满足要求。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种金属互连介质层空气隙的制造方法及金属互连介质层，可以解决相关技术中通过改变介质层介电系数无法满足器件电容要求的问题。
6.为了解决背景技术中的技术问题，本技术的第一方面提供一种金属互连介质层空气隙的制造方法，所述金属互连介质层空气隙的制造方法包括依次进行的以下步骤：
7.提供形成有金属互连结构的介质层；
8.对所述金属互连结构进行刻蚀，使得所述金属互连结构的上层被刻蚀去除形成凹陷；
9.沉积形成硬掩模层，使得所述硬掩模层覆盖在所述介质层上，且所述硬掩模层填充所述凹陷；
10.研磨所述硬掩模层，使得位于所述凹陷以外位置的所述硬掩模层被研磨去除，外露出所述介质层的表面，剩余在所述凹陷中的硬掩模层形成硬掩模结构；
11.以所述硬掩模结构为保护层，对所述介质层进行刻蚀，使得未覆盖有硬掩模结构的介质层中形成沟槽；
12.对带有沟槽的介质层进行氧化层沉积，使得形成的氧化层覆盖所述沟槽的外周，使得所述沟槽形成封闭的空气隙。
13.可选地，在所述提供形成有金属互连结构的介质层的步骤完成后，在所述对所述金属互连结构进行刻蚀，使得所述金属互连结构的上层被刻蚀去除形成凹陷的步骤进行前，所述金属互连介质层空气隙的制造方法还包括：
14.对所述介质层的上表面进行化学机械研磨，使得所述金属互连结构外露。
15.可选地，所述对所述金属互连结构进行刻蚀，使得所述金属互连结构的上层被刻蚀去除形成凹陷的步骤，包括：
16.通过湿法刻蚀工艺，对所述金属互连结构进行刻蚀，使得所述金属互连结构的上层被刻蚀去除形成凹陷。
17.可选地，所述以所述硬掩模结构为保护层，对所述介质层进行刻蚀，使得未覆盖有
硬掩模结构的介质层中形成沟槽的步骤，包括：
18.以所述硬掩模结构为保护层，通过干法刻蚀工艺，对所述介质层进行刻蚀使得未覆盖有硬掩模结构的介质层中形成沟槽。
19.可选地，所述以所述硬掩模结构为保护层，对所述介质层进行刻蚀，使得未覆盖有硬掩模结构的介质层中形成沟槽的步骤中，所形成的沟槽从所述介质层的上表面向下延伸穿过所述介质层。
20.可选地，所述对带有沟槽的介质层进行氧化层沉积，使得形成的氧化层覆盖所述沟槽的外周，使得所述沟槽形成封闭的空气隙的步骤，包括：
21.对带有沟槽的介质层进行低填充能力的氧化层沉积，使得形成的氧化层覆盖所述沟槽的外周，使得所述沟槽形成封闭的空气隙。
22.可选地，所述对带有沟槽的介质层进行氧化层沉积，使得形成的氧化层覆盖所述沟槽的外周，使得所述沟槽形成封闭的空气隙的步骤中，形成的氧化层覆盖在所述沟槽的侧面、底面和上面，使得所述沟槽形成封闭的空气隙。
23.为了解决背景技术中所述的技术问题，本技术的第二方面提供一种带有空气隙的金属互连介质层，所述带有空气隙的金属互连介质层由如本技术第一方面所述的金属互连介质层空气隙的制造方法制造而成。
24.本技术技术方案，至少包括如下优点：通过提供形成有金属互连结构的介质层，对金属互连结构进行刻蚀，使得金属互连结构的上层被刻蚀去除形成凹陷，沉积形成硬掩模层，使得硬掩模层覆盖在介质层上，且硬掩模层填充凹陷，研磨硬掩模层，使得位于凹陷以外位置的硬掩模层被研磨去除，外露出介质层的表面，剩余在凹陷中的硬掩模层形成硬掩模结构，以硬掩模结构为保护层，对介质层进行刻蚀，使得未覆盖有硬掩模结构的介质层中形成沟槽，对带有沟槽的介质层进行氧化层沉积，使得形成的氧化层覆盖所述沟槽的外周，使得所述沟槽形成封闭的空气隙，该封闭的空气隙能够解决相邻层间介质层，或相邻金属间介电层中金属互连线间寄生电容偏大的问题，本方案采用自对准工艺，能够保证套刻精度的同时节省掩模版。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1示出了本技术一实施例提供的金属互连介质层空气隙的制造方法流程图；
27.图1a示出了步骤s1所提供的介质层的剖视结构示意图；
28.图2示出了金属互连结构的上层被刻蚀去除形成凹陷后的介质层剖视结构示意图；
29.图3示出了步骤s3完成后的器件剖视结构示意图；
30.图4示出了步骤s4完成后的器件剖视结构示意图；
31.图5示出了步骤s5完成后的器件剖视结构示意图；
32.图6示出了步骤s6完成后的器件剖视结构示意图。
具体实施方式
33.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
34.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
37.图1示出了本技术一实施例提供的金属互连介质层空气隙的制造方法流程图，参照图1，该金属互连介质层空气隙的制造方法包括依次进行的以下步骤：
38.步骤s1：提供形成有金属互连结构的介质层。
39.参照图1a，其示出了步骤s1所提供的介质层的剖视结构示意图，从图1a中可以看出，该介质层100包括相对的上表面101和下表面102，介质层100中形成有金属互连结构110，该金属互连结构110用于与该介质层的相邻层形成电性通路。
40.提供带有金属互连结构的介质层后，可以对该介质层100的上表面101进行化学机械研磨，使得该金属互连结构110外露，且化学机械研磨后的介质层100上表面101和金属互连结构110外露的上表面为平滑表面。
41.步骤s2：对所述金属互连结构进行刻蚀，使得所述金属互连结构的上层被刻蚀去除形成凹陷。
42.参照图2，其示出了金属互连结构的上层被刻蚀去除形成凹陷后的介质层剖视结构示意图，从图2中可以看出，该金属互连结构110的上层被刻蚀去除，形成凹陷120。
43.步骤s3：沉积形成硬掩模层，使得所述硬掩模层覆盖在所述介质层上，且所述硬掩模层填充所述凹陷。
44.参照图3，其示出了步骤s3完成后的器件剖视结构示意图，从图3可以看出，该硬掩模层130覆盖在图2所示介质层100的上表面上，该硬掩模层130填充图2所示的凹陷。
45.可选地，可以通过湿法刻蚀工艺，对金属互连结构110进行刻蚀，使得所述金属互连结构110的上层被刻蚀去除形成凹陷120。
46.步骤s4：研磨所述硬掩模层，使得位于所述凹陷以外位置的所述硬掩模层被研磨去除，外露出所述介质层的表面，剩余在所述凹陷中的硬掩模层形成硬掩模结构。
47.参照图4，其示出了步骤s4完成后的器件剖视结构示意图，从图4中可以看出，经过
化学机械研磨后的硬掩模层，位于图2所示凹陷以外位置的硬掩模层被研磨去除，外露出介质层100的上表面，剩余在凹陷中的硬掩模层形成硬掩模结构131。
48.步骤s5：以所述硬掩模结构为保护层，对所述介质层进行刻蚀，使得未覆盖有硬掩模结构的介质层中形成沟槽。
49.参照图5，其示出了步骤s5完成后的器件剖视结构示意图，从图5中可以看出，以该硬掩模结构131为保护层，对图4所示介质层100进行刻蚀的步骤中，未被该硬掩模结构131覆盖的介质层100被刻蚀形成图5所示沟槽140。
50.可选地，在进行步骤s5过程中，可以采用干法刻蚀工艺，使得未被该硬掩模结构131覆盖的介质层100被刻蚀形成图5所示沟槽140。所形成的沟槽140从所述介质层100的上表面向下延伸穿过整个介质层100。
51.步骤s6：对带有沟槽的介质层进行氧化层沉积，使得形成的氧化层覆盖所述沟槽的外周，使得所述沟槽形成封闭的空气隙。
52.参照图6，其示出了步骤s6完成后的器件剖视结构示意图。从图6中可以看出，对带有沟槽140的介质层100进行氧化层沉积，使得介质层100上形成氧化层160，所形成的氧化层160覆盖所述沟槽140的外周，从而形成封闭的空气隙150。
53.可以对带有沟槽140的介质层100进行低填充能力的氧化层沉积，使得形成的氧化层160覆盖所述沟槽140的侧面、底面和上面，使得所述沟槽140形成封闭的空气隙。
54.本实施例通过提供形成有金属互连结构的介质层，对金属互连结构进行刻蚀，使得金属互连结构的上层被刻蚀去除形成凹陷，沉积形成硬掩模层，使得硬掩模层覆盖在介质层上，且硬掩模层填充凹陷，研磨硬掩模层，使得位于凹陷以外位置的硬掩模层被研磨去除，外露出介质层的表面，剩余在凹陷中的硬掩模层形成硬掩模结构，以硬掩模结构为保护层，对介质层进行刻蚀，使得未覆盖有硬掩模结构的介质层中形成沟槽，对带有沟槽的介质层进行氧化层沉积，使得形成的氧化层覆盖所述沟槽的外周，使得所述沟槽形成封闭的空气隙，该封闭的空气隙能够解决相邻层间介质层，或相邻金属间介电层中金属互连线间寄生电容偏大的问题。
55.本技术还提供有一种带有空气隙的金属互连介质层，该带有空气隙的金属互连介质层可以通过图1或者图2至图5所示的金属互连介质层空气隙的制造方法制造而成,从而形成图5所示的带有空气隙的金属互连介质层结构。
56.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。