专利名称：半导体器件及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体集成电路用的半导体器件及其制作方法。
图4是采用常规层间绝缘层的具有多层线结构的半导体器件线结构部分的视图。图4中在半导体基片400上所形成的下线层401是由按预定形状蒸发和光刻而成的。然后，再将层间绝缘层402用沉积，例如CVD方法制出。向其表面则再用腐蚀或CMP方法作成平台。然后，再在层间绝缘层402上用蒸发和按预定形状制作上线层403的图形。
图5是日本特许公开No.5-283542中所述的一种方法。参考图5，半导体基片500上形成一下线层501。然后，在半导体基片500和下线层501上形成一绝缘层盖504。再在绝缘层盖504上加一含混有亚微米铝颗粒的玻璃覆盖材料的层间绝缘层502。层间绝缘层502加热到约400℃，以形成玻璃。此后，在层间绝缘层502中，仅混在玻璃覆盖材料中的铝颗粒被腐蚀成孔505。然后，再在层间绝缘层502上形成一第二绝缘层盖506，以便制作一上线层503。
但是图4所示的已有技术的缺点在于很难实现高速运行，因为电路运行速度受线路电容值的限制。高速运行之所以受到限制是由于层间绝缘层402的材料特有的介电常数使它的电容值比空气高所致。
图5所示的已有技术的缺点在于在层间绝缘层502中难以形成孔505。这是因为很难选择性地除去铝颗粒，为了很好地除去铝颗粒，必须使铝颗粒均匀地混入覆盖材料之中而不被覆盖材料所互相分离。如果颗粒被覆盖材料所互相分离，那末覆盖材料会阻止铝颗粒的腐蚀，从而不能完成选择性的腐蚀。
本发明的目的之一是提供一种半导体器件及其制造方法，以能降低层间绝缘层的静电电容。
本发明半导体器件包括一形成于半导体基片上的下线层，一至少覆盖下线层的第一绝缘层，形成在第一绝缘层上的若干绝缘支或条，以便构成绝缘层之间的空间，和一形成在所说绝缘支上端上的第二绝缘层。
一种制作半导体器件的方法包括以下步骤在形成在半导体基片上的第一绝缘层上形成核，从核上生长而形成绝缘支和条，在绝缘支的上端形成第二绝缘层。
本发明的上述目的和其它目的、优点和特点将通过下面的描述并结合下列附图予以阐明
图1是根据本发明的第一实施例的半导体器件的剖面示图。
图2A-2H是根据本发明的第一实施例的半导体器件的各制作步骤的剖面示图。
图3A-3C是根据本发明的第二实施例的半导体器件的各制作步骤的剖面示图。
图4是表示第一相关已有技术的剖面示图。
图5是表示第二相关已有技术的剖面示图。
图1和图2表示本发明的第一实施例。在图1中，根据本发明的第一实施例的半导体器件的结构是在一半导体基片100上有一层间绝缘层102被提供在一上线层103和下线层101之间，层间绝缘层102包括绝缘支106A和绝缘层106B。绝缘支106A是从下线层101向上方作条状伸展，并在上、下线层101和103之间形成孔和空间。在绝缘支106A的上端形成绝缘层106B，从而支撑上线层103。以覆盖下线层101的薄绝缘层104上形成的生长核为基点，绝缘支106A呈分支状扩展，从而构成孔105。据此，使绝缘支106A的直径改为1微米，其长度为几微米至几十微米。
根据本发明的第一实施例，如图1所示，孔105是由伸展在上线层103和下线层101之间的绝缘支106A而形成。由于孔105的存在，上线层103和下线层101之间的静电电容减小了，从而使静电电容的影响有可能减至最低。
一种根据第一实施例的半导体器件的制造方法可用图2A-2H加以描述。如图2A所示，下线层201可在半导体基片上按预定图案用，例如多晶硅、铝、或铜等制作而成。而后，如图2B所示，用CVD方法在下线层201上复上一第一绝缘层盖204，而与是否存在金属线层无关，其厚度约为1000A(埃)。第一绝缘层盖204是用，例如等离子化学气相沉积(Plasma CVD)法或常压下的光SiH4化学气相沉积方法制作出一氧化硅膜。
然后，如图2C所示，将诸如铁、锌(Zn)、钛(Ti)和铂(Pt)等金属颗粒或粒子喷洒在第一绝缘层204上，以构成生长核207。每一种特定生长核207的生长速度是随层间绝缘层的材料不同而各异。生长核207不只限于Fe、Zn、Ti和Pt，也可用具有加速绝缘支生长功能的材料，例如催化剂。各种生长核的尺寸(直径)都不大于1微米，以形成具有条状(纤维状)的绝缘层。生长核是按微米级颗粒喷洒，而构成由无数颗粒组成的平面。可以采用这样的方法，即将如Fe、Zn、和Pt等的金属颗粒配含在用作催化剂的液体中，将溶入金属的该液体溶液一起喷洒到绝缘膜层上。也可以采用阻挡法，比如光制作一层具有无数亚微米孔的阻挡层，再在整个表面用蒸镀等方法形成一金属膜，然后再用如硫酸化水(Sulfated water)将阻挡层并连同阻挡层上不需要的金属膜一起溶解和除去，于是将金属制成所需的图形。
然后如图2D和2E所示，绝缘层即从第一绝缘层盖204上的生长核207处伸展和生长出条或支而形成绝缘支202。此处，凡在生长核207中附有催化剂时的绝缘层的生长速度比不附催化剂的生长核207上的生长速度要快约100倍。为了形成条状绝缘层，采用了低压CVD方法，温度为700℃到850℃，压力为1到2乇(Torr)，当采用高温氧化物(HTO)作为材料，而硅烷，例如SiH4和N2O被用作材料气体时，压力为1乇。在这种条件下，在反应室中产生等离子体。700到850℃的温度要高于常规低压CVD方法所用的400℃。于是，含有生长核207的细金属图形处的绝缘层在第一绝缘层盖上的生长速度比在第一绝缘层盖上没有生长核207处的生长速度要快100倍。绝缘支202成条状生长在器件上就如在草地上草一样(即如纤维状)。亦即，绝缘支202是作为层间绝缘层而其生长速度完全是与包括生长核207在内的层204有关，而且当绝缘支生长的时候，在第一绝缘层盖204的整个表面上，还生长一绝缘层210。而绝缘层210要比绝缘支202的长度薄得多。
然后，再看图2F，一层状绝缘层206再由400℃温度条件下的CVD方法成形在绝缘支202的上端，因为绝缘层206是在与任何基片，如与第一绝缘层盖，无关的条件下呈各向同性地生长的，所以就形成层状结构。
如图2G所示，绝缘层206是用，如CMP(化学机械抛光)方法加以整平，再在整平后的绝缘层206表面上制作一上线层203并构成如图2H所示的预定图形。生长核207则位于绝缘支的顶端，如图2H所示。
图3A到3C表示了本发明第二实施例的半导体的制作方法，首先，如图3A所示，复盖在半导体基片300和导线层301上的第一绝缘层盖304是一种有机化合物，如TEOS〔四氧甲硅烷(C2H5O)4SiH4〕制成的。导线层301则是由多晶硅、铝、或铜等制成，第一绝缘层盖304是用CVD方法制得的厚度为1000埃，最好是用等离子体CVD方法或在SiH4气氛压力下的CVD方法制作成氧化硅膜层来。然后再使有机化合物作选择性地剥离后在绝缘层304上留下部5有机化合物307。
如图3B所示，利用留下的有机化合物作为生长核，使之选择性地或成条生长成条状绝缘支302。有机支302是在有机反应气中生长的。如，有机反应气可包括臭氧O3和甲烷气。此时，因为绝缘支302是从留下的有机化合物307上生长起来的，所以，留下的有机化合物307即在绝缘支307的下端处。因此，空洞305即在生长的有机化合物307之间形成。
再看图3C，一第二绝缘层盖306用CVD方法在有机反应气氛中，在不直接与下面一层的轮廓相接触、即没有下层依托的条件下各向同性地制作而成。此后，对绝缘层306的表面加以整平，并在其整平的表面上制出上线层。
描述至此，本发明即在上线层和下线层之间提供了在层间绝缘层中存在的孔。于是就减低了静电电容，从而提高了集成电路的运行速度。
而且，因为绝缘支呈条状伸展和生长而形成孔，这就使制作含有空腔和气囊的绝缘层的制作工艺和步骤简化了。
从说明书中可明显看出，本发明将不只限于上述实施例，而允许作各种变型或修改，而显不脱离本发明的精神和范畴。例如，绝缘层柱或条也可用多次制作的方法，以致层间绝缘层会由众多细股的绝缘膜构成气囊而从而支撑一连续各向异性生成的绝缘层。此外，本领域的专业人员还应理解上述的发明，并不只限于多层导线结构，而亦能选用于任何半导体器件中需要使各层和各组件之间降低耦合电容的各种层间绝缘层之中。
权利要求
1.一种半导体器件，其特在于包括一第一线层成形在半导体基片上；一第一绝缘层至少复盖在所说的第一线层上；多条绝缘支成形在所说的第一绝缘层上，以便在所说的绝缘支之间造成空间；一第二绝缘层形成在所说的绝缘支的上端；一第二线层形成在所说的第二绝缘层上。
2.如权利要求1所说的器件，其特征在于还包括在所说的绝缘支的上端有生长核。
3.如权利要求1所说的器件，其特征在于还包括在所说的绝缘支的下端有生长核。
4.一种制作半导体器件的方法，其特征在于，包括下列步骤一在复盖半导体器件的第一绝缘层上形成核；一在所说的生长核上形成绝缘支；和一在所说的绝缘支上端处形成第二绝缘层。
5.如权利要求4所说的方法，其特征在于，其中所说的核是由金属制成。
6.如权利要求4所说的方法，其特征在于，其中所说的核是由有机化合物制成。
7.如权利要求4所说的方法，其特征在于，其中所说的绝缘支是在所说的生长核和第一绝缘层之间有明显的区别的条件下形成的。
8.如权利要求7所说的方法，其特征在于，其中所说的第二绝缘层是各向同性地形成的。
9.一种制作半导体器件的方法，其特征在于，包括下列步骤一在半导体基片上制作第一线路；一制作第一绝缘层以便复盖所说的第一线路；一在所述第一绝缘层上形成很多生长核；一利用所说的核作为催化剂，以生长出很多绝缘支条状的所说的生长体。一在所说的绝缘支的顶端部各向同性地形成第二绝缘层。
10.如权利要求9所说的方法，其特征在于，其中所说的第一绝缘层是由等离子体CVD方法形成的氧化硅层。
11.如权利要求9所说的方法，其特征在于，其中所说的第一绝缘层是用硅烷气氛压力下的CVD的方法形成的氧化硅层。
12.如权利要求9所说的方法，其特征在于，其中所说的生长核，是由铁(Fe)、锌(Zn)、钛(Ti)和铂(Pt)中选出的金属形成的。
13.如权利要求12所说的方法，其特征在于，其中所说的生长核具有1微米或以下的直径。
14.如权利要求9所说的方法，其特征在于，其中所说的绝缘支在具有所说的生长核处的生长速度比在不具有所说的生长核处要快。
15.如权利要求14所说的方法，其特征在于，其中所说的绝缘支材料生长速度比不具有所说生长核处的要快100倍。
16.如权利要求9所说的方法，其特征在于，其中所说的第一绝缘层上的所说的生长核是用其中分布有生长核的液体涂复在所说的第一绝缘层上形成的。
17.如权利要求9所说的方法，其特征在于，其中所说的第一绝缘层上的所说的生长核是用其中分布有生长核的液体喷洒在所说的第一绝缘层上形成的。
18.如权利要求9所说的方法，其特征在于，其中在所说的第一绝缘层上的所说的生长核是用其中溶解有生长核的液体喷洒在所说的第一绝缘层上形成的。
19.如权利要求9所说的方法，其特征在于，其中所说的第一绝缘层上的所说的生长核是用下列步骤形成的在所说的第一绝缘层上形成一具有亚微米尺寸细孔的阻挡层；在所说的阻挡层上形成一金属层；除去所说的阻挡层使所说细孔中的金属留在所说的第一绝缘层上而成为所说的生长核。
20.如权利要求9所说的方法，其特征在于，其中所说的绝缘支是用低压CVD方法制成的。
21.如权利要求20所说的方法，其特征在于，其中所说绝缘支是使用包括硅烷和N2O在内的气体。
22.如权利要求21所说的方法，其特征在于，其中所说的绝缘支是在大约700到850℃温度范围下形成的。
23.如权利要求22所说的方法，其特征在于，其中所说的绝缘支是在约1乇的压力下形成的。
24.如权利要求9所说的方法，其特征在于，其中所说的生长核是用有机化合物形成的。
25.如权利要求24所说的方法，其特征在于，其中所说的生长核是用TEOS〔四氧甲硅烷(C2H5O)4SiH4〕制成的。
26.如权利要求25所说的方法，其特征在于，其中所说的生长核是在有机反应气中生长起来的。
27.如权利要求26所说的方法，其特征在于，其中所说的有机反应气包括臭氧(O3)氧化物和甲烷气。
28.如权利要求9所说的方法，其特征在于，其中所说的绝缘支生长时，在所说的第一绝缘层的几乎整个表面上，生长起一绝缘层，所说绝缘层比所说的绝缘支的长度要薄。
29.一种半导体器件，其特征在于包括下绝缘层和上绝缘层；和从所说的部分下绝缘层上伸展出的类似条状的许多绝缘支以便在所说的下绝缘层和上绝缘层之间构成空间，所说的上绝缘层是被所说的下绝缘层所支撑着的。
30.如权利要求29所说的器件，其特征在于，其中每一条所说的绝缘支都具有从铁(Fe)、锌(Zn)、钛(Ti)和铂(Pt)中选出的金属形成的生长核。
31.如权利要求30所说的器件，其特征在于，其中所说的生长核具有一微米或以下的直径。
32.如权利要求31所说的器件，其特征在于，其中所说的绝缘支是在具有所说的生长核处的生长速度比在不具有所说的生长核处要快。
33.如权利要求32所说的器件，其特征在于，其中所说的绝缘支材料生长速度比不具有所说生长核处的要快100倍。
34.如权利要求32所说的器件，其特征在于，其中所说的生长核是用其中分布有生长核的液体涂覆在所说的下绝缘层上而形成的。
35.如权利要求32所说的器件，其特征在于，其中所说的生长核是用其中分布有生长核的液体喷洒在所说的下绝缘层上而形成的。
36.如权利要求32所说的器件，其特征在于，其中所说的生长核是用其中溶解有生长核的液体喷洒在所说的下绝缘层上而形成的。
37.如权利要求32所说的器件，其特征在于，其中所说的生长核是用下列步骤形成的在所说的下绝缘层上形成一具有亚微米尺寸细孔的阻挡层；在所说的阻挡层上形成一金属层；除去所说的阻挡层使所说的细孔中的金属在所说的下绝缘层上面成为所说的生长核。
38.如权利要求32所说的器件，其特征在于，其中所说的绝缘支是用低压CVD方法制成的。
39.如权利要求38所说的器件，其特征在于，其中所说绝缘支是使用包括硅烷和N2O在内的气体。
40.如权利要求39所说的器件，其特征在于，其中所说的绝缘支是在大约700到850℃温度范围下形成的。
41.如权利要求40所说的器件，其特征在于，其中所说的绝缘支是在约1乇的压力下形成的。
42.如权利要求29所说的器件，其特征在于，其中所说的绝缘支是包括由有机化合物形成的生长核。
43.如权利要求42所说的器件，其特征在于，其中所说的生长核是用TEOS〔四氧甲硅烷(C2H5O)4SiH4)制成的。
44.如权利要求43所说的器件，其特征在于，其中所说的生长核是在有机反应气中生长起来的。
45.如权利要求44所说的器件，其特征在于，其中所说的有机反应气包括臭氧(O3)氧化物和甲烷气。
46.如权利要求45所说的器件，其特征在于，其中当所说的绝缘支生长时，在所说的下绝缘层的几乎整个表面上，生长起一绝缘层，所说绝缘层比所说的绝缘支的长度要薄。
47.一种半导体器件，其特征在于包括下绝缘层和上绝缘层；和一种用于生长支条的剂，该支条可在所说的下和上绝缘层之间构成气囊间隙。
48.如权利要求47所说的器件，其特征在于，其中所说的用于生长支条的剂具有直径为1微米或更小的生长核。
49.如权利要求48所说的器件，其特征在于，其中所说的生长核是由铁(Fe)、锌(Zn)、钛(Ti)和铂(Pt)中选出的金属形成的。
50.如权利要求49所说的器件，其特征在于，其中所说的用于生长支条的剂是在具有所说的生长核处可使生成支条的速度比不具有所说的生长核处要快。
51.如权利要求50所说的器件，其特征在于，其中所说的用于生长支条的剂是用包括硅烷和N2O在内的气体、在约700到850℃温度下、由低压CVD方法制作而成。
52.如权利要求51所说的器件，其特征在于，其中所说的支条生长时，在所说的下绝缘层的向乎整个表面上生长起一绝缘层，所说的绝缘层比所说的绝缘支的长度要薄。
53.如权利要求47所说的器件，其特征在于，其中所说的用于生长支条的剂包括由有机化合物形成的生长核。
54.如权利要求53所说的器件，其特征在于，其中所说的生长核是用包含臭氧(O3)氧化物和甲烷气的TEOS〔四氧甲硅烷(C2H5O)4SiH4〕制成的。
全文摘要
一种按本发明的半导体器件,包括在半导体基片上形成层间绝缘层的绝缘支。层间绝缘层具有支条之间形成的空腔,从而使半导体器件中叠层之间的静电电容得以降低。
文档编号H01L21/768GK1207580SQ98103248
公开日1999年2月10日 申请日期1998年7月17日 优先权日1997年7月18日
发明者森永志郎 申请人:日本电气株式会社