[发明专利]半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制造方法，尤其涉及一种能够改进具有气腔间隙的半导体器件的制造方法。

背景技术

随着集成电路技术的进步，半导体器件的集成度越来越高，限制半导体器件的速度的主要因素已不再是晶体管延迟，而是与导电材料(例如金属)互连相关联的电阻-电容(RC)延迟。认识到这一点之后，为了减小导电材料互连的电容从而减小RC延迟，业界技术人员已进行了大量工作用于研发新的材料和制造工艺。例如，将作为导电材料互连层中的电介质材料，选择采用具有低介电常数的电介质材料。

在所有材料中，介电常数最低的当属空气，因此，技术人员开始关注在导电材料之间做出气腔间隙(Air Gap)，以进一步减小介电常数，以减小导电材料之间的电容的方法。形成具有气腔间隙的半导体器件主要有以下两种方法：首先，可以利用化学气相沉积(CVD)的选择性沉积的特性，在层间互连层中的金属互连线之间形成气腔间隙，其次，在构造有一个或更多个金属互连线的层间互连层中，在特定工艺的操作期间去除预先形成的牺牲层，以形成气腔间隙。

对于上述第二种制造方法，随着特征尺寸不断缩小，金属互连线以及层间互连层之间的尺寸越来越小，因此，预先形成牺牲层的尺寸以及牺牲层之间的距离的控制成为影响气腔间隙性能的关键因素。

发明内容

本发明的目的是提供利用形成的阳极多孔氧化铝(Porous Anodic Aluminum)作为硬掩膜，以在半导体器件的介质层中形成气体间隙(Air Gap)的制造方法。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤：提供一基底，在其上形成有层间互连层，包括介质层和位于介质层中的金属布线；在所述层间互连层上依次形成阻挡层和铝层；对所述铝层进行阳极氧化，使铝层的上部分区域形成多孔氧化铝层，所述多孔氧化铝层具有垂向通孔；以所述多孔氧化铝层为掩膜，刻蚀所述铝层和所述阻挡层；去除所述多孔氧化铝层和铝层；以所述阻挡层为掩膜，刻蚀所述介质层，以形成气腔间隙。

进一步的，在对所述铝层进行阳极氧化的步骤之前，形成的所述铝层的厚度为100～500埃。

进一步的，在对所述铝层进行阳极氧化的步骤中，将所述铝层浸泡于质量百分比为2～4％的草酸溶液、温度为5～7℃中，并与电解设备的阳极相连，通入20～70V的电压，形成的所述多孔氧化铝层的孔径为小于200埃。

进一步的，在对所述铝层进行阳极氧化的步骤中，形成的所述多孔氧化铝层的厚度为50～300埃。

进一步的，所述多孔氧化铝层和铝层利用质量百分比为1～2％的草酸溶液和质量百分比为3～8％的磷酸溶液，在50～70℃的溶液温度中，浸泡30～60分钟去除。

进一步的，在刻蚀所述铝层和所述阻挡层的步骤中，刻蚀气体包括BCl3、Cl2和N2。

进一步的，在刻蚀所述介质层的步骤中，采用干法刻蚀，刻蚀气体为SF₆、CF₄和CHF₃，气体流量分别为10～50sccm、50～200sccm和10～100sccm，刻蚀偏压为0V～300V，刻蚀环境压力为40～150mtorr。

进一步的，所述阻挡层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶态碳中的一种或其组合。

本发明还提供一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤：提供一基底，在其上形成有层间互连层，包括介质层和位于介质层中的金属布线；在所述层间互连层上依次形成掩膜阻挡层、牺牲阻挡层和铝层；进行阳极氧化，将铝层连接于电解设备的阳极，使铝层的上部分区域形成多孔氧化铝层，所述多孔氧化铝层具有垂向通孔的；以所述多孔氧化铝层为掩膜，刻蚀所述铝层和所述牺牲阻挡层；去除所述多孔氧化铝层和所述铝层；以所述牺牲阻挡层为掩膜，刻蚀所述掩膜阻挡层；去除所述牺牲阻挡层；以所述掩膜阻挡层为掩膜，刻蚀所述介质层，以形成气腔间隙。

进一步的，在对所述铝层进行阳极氧化的步骤之前，形成的所述铝层的厚度为100～500埃。

进一步的，在对所述铝层进行阳极氧化的步骤中，将所述铝层浸泡于质量百分比为2～4％的草酸溶液、温度为5～7℃中，并与电解设备的阳极相连，通入20～70V的电压，形成的所述多孔氧化铝层的孔径为小于200埃。

进一步的，在对所述铝层进行阳极氧化的步骤中，形成的所述多孔氧化铝层的厚度为50～300埃。

进一步的，所述多孔氧化铝层和铝层利用质量百分比为1～2％的草酸溶液和质量百分比为3～8％的磷酸溶液，在50～70℃的溶液温度中，浸泡30～60分钟去除。