[发明专利]半导体器件及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。

背景技术

随着半导体产业进入高性能与多功能的集成电路新时代，集成电路内元件的密度会随之增加，而元件尺寸以及零件或元件之间的间距会随之缩小。以前仅受限于光刻技术定义结构的能力，将器件的几何尺寸做小较为困难，随着技术的发展，现有的器件的尺寸可以做到更小，然而限制因素也越来越多。例如，当导电图案之间的距离缩小时，任意两相邻的导电图案所产生的电容会增加。此增加的电容会导致导电图案间的电容耦合上升，从而增加电力消耗并提高电阻-电容(RC)时间常数。因此，半导体集成电路性能以及功能是否可以不断的改良取决于正在开发的具有低介电常数的材料。

由于具有最低介电常数的材料为空气(k＝1.0)，通常会形成空气间隙来进一步降低互连层内的K值。现有技术在互连层中空气间隙的形成方法，包括：

请参考图1，提供半导体衬底100；形成覆盖所述半导体衬底100的刻蚀停止层101；形成覆盖所述刻蚀停止层101的层间介质层103；形成位于所述层间介质层103表面的图形化的光刻胶层105；

请参考图2，以所述图形化的光刻胶层105为掩膜，刻蚀所述层间介质层103和刻蚀停止层101，形成沟槽107；

请参考图3，去除所述图形化的光刻胶层，暴露出所述层间介质层103表面；在去除所述图形化的光刻胶层后，采用沉积工艺形成覆盖所述沟槽107侧壁的牺牲层109；

请参考图4，向所述沟槽内填充导电金属，形成金属线层111；

请参考图5，去除所述牺牲层，形成开口113。

请参考图6，形成覆盖所述金属线层111并横跨所述开口的绝缘层115，所述绝缘层115和所述开口共同构成空气间隙114。

然而，采用现有技术的半导体器件的RC效应仍然较大，半导体集成电路性能较差。

更多关于在半导体器件的形成方法请参考公开号为US20110018091的美国专利。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件及其形成方法，半导体器件的RC效应较现有技术小，半导体集成电路性能好。

为解决上述问题，本发明提供了一种半导体器件形成方法，包括：

提供基底，所述基底表面形成有第一绝缘层，所述第一绝缘层表面形成有层间介质层，以及至少两个贯穿所述层间介质层和第一绝缘层厚度的沟槽；

向所述沟槽内填充导电材料形成金属线层；

采用金属的自对准形成工艺形成覆盖所述金属线层的第一掩膜层，所述第一掩膜层覆盖部分靠近金属线层的层间介质层；

以所述第一掩膜层为掩膜去除所述层间介质层和第一绝缘层，形成开口，所述开口包括贯穿所述层间介质层厚度的第一子开口和位于所述第一子开口底部的第二子开口，所述第一子开口的口径小于所述第二子开口的口径；

去除所述第一掩膜层，形成覆盖所述金属线层和层间介质层，并横跨所述开口的第二绝缘层。

可选地，所述第一掩膜层覆盖部分的层间介质层的宽度为5-20nm。

可选地，所述采用金属的自对准形成工艺形成第一掩膜层的步骤包括：提供电解槽；在电解槽中加入PH值为7-10的电解液，所述电解液包括(NH₄)₂WO₄、CoCl₂、NaOH、Na₂H₂PO₂；施加电流密度为3mA/cm²到20mA/cm²的电流。

当所述沟槽至少为三个，形成的所述金属线层包括第一金属线层、与所述第一金属线层相邻的第二金属线层，与所述第二金属线层相邻且与所述第一金属线层相隔的第三金属线层时，还包括：形成覆盖所述第二金属线层和第三金属线层之间的层间介质层的保护层；以所述第一掩膜层和保护层为掩膜去除第一金属线层和第二金属线层之间的层间介质层和第一绝缘层，形成开口，保留第二金属线层和第三金属线层之间的层间介质层和第一绝缘层，所述保留的第一绝缘层用作剩余的层间介质层的支撑。

可选地，所述第一掩膜层的材料为CoWP、W或Si。

可选地，所述第一绝缘层的材料为有机聚合物、SiO₂或C。

可选地，去除所述层间介质层和第一绝缘层的工艺为干法刻蚀。

可选地，所述干法刻蚀采用的气体包括O₂。