[发明专利]具有气隙的层间介质层的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种具有气隙的层间介质层的形成方法。

背景技术

随着半导体集成度的不断增加，器件以及金属连线的密度也急剧增大，金属连线之间的RC（电阻和电容）延迟现象也越来越严重。现有技术中采用降低介质层的K值以降低电容，从而达到降低RC延迟的目的。传统方法是使用低K的介质层，然而低K值的介质层的K值也不能完全满足某些特定的要求。众所周知，空气的K值极低（远低于普通低K材料的K值），因此，具有气隙的层间介质层（IMD）应运而生。

请参考图1至图3，图1至图3为现有技术中形成具有气隙的层间介质层过程中的结构示意图，现有技术中，形成具有气隙的层间介质层包括步骤：

S1：提供半导体衬底10，所述半导体衬底10表面形成有间隔排列的多个金属线20，所述金属线20之间存在凹槽，所述凹槽的开口宽度为S，深度为H，如图1所示；

S2：在所述半导体衬底10以及金属线20的表面形成介质层30，所述介质层30填充所述凹槽；

传统工艺中，填充凹槽会采用填洞能力较强的HDPCVD（高密度等离子体化学汽相淀积）来形成，由于HDPCVD具有较强的填充能力，不会形成气隙，无法达到形成气隙的目的。因此，为了形成气隙得到更低的K值，在此步骤中采用填充能力较弱正常的CVD（化学气相沉积）工艺形成介质层30，由于较大的深宽比会导致填充能力较弱的CVD工艺在形成介质层30是会在较大深宽比的凹槽处形成气隙31（如图2所示）。

S3：对所述介质层30进行化学机械研磨，磨去一部分，如图3所示便于后续继续形成金属层（图未示出）。

由于不同的凹槽具有不同的开口宽度S，因此不同的凹槽的深宽比（H/S）也不尽相同，较大深宽比的凹槽就极易形成气隙，而较小深宽比的凹槽不会形成气隙31，同时，不同的凹槽处形成的气隙高度、位置以及大小均不可控，例如形成的气隙31不处于同一高度，如图2所示。此时，若进行化学机械研磨时，极易将一部分位于较高的气隙31上的介质层30磨去，暴露出所示气隙31，如图3所示，在形成后续金属层时，金属层极易渗入暴露了出的气隙31，严重的会导致短路。因此，本领域技术人员应急需解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有气隙的层间介质层的形成方法，能够避免金属层渗入至气隙中。

为了实现上述目的，本发明提出了一种具有气隙的层间介质层的形成方法，包括步骤：

提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有至少一层具有气隙的第一介质层；

对所述具有气隙的第一介质层进行化学机械研磨处理，去除部分第一介质层并暴露出一部分气隙；

在所述第一介质层的表面形成第二介质层；

对所述第二介质层进行化学机械研磨处理，去除部分第二介质层。

进一步的，所述具有气隙的第一介质层的形成步骤包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底表面设有间隔排列的多个金属线，所述金属线之间具有凹槽；

在所述半导体衬底和金属线的表面形成第一介质层，所述第一介质层在所述凹槽处具有气隙。

进一步的，所述第一介质层采用化学气相沉积工艺形成。

进一步的，所述第一介质层的厚度范围为0～20,000埃。

进一步的，所述第二介质层采用化学气相沉积工艺形成。

进一步的，所述第二介质层的厚度为0～20,000埃。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：在对具有气隙的第一介质层进行研磨之后，在第一介质层表面形成第二介质层，由于第二介质层能够形成于暴露出的气隙之上，后续对第二介质层进行研磨只去除部分第二介质层时，第二介质层始终覆盖气隙，后续继续形成金属层时，能够避免金属层渗入至气隙中，从而保证了由第一介质层和第二介质层组成的层间介质层的K值，同时能够通过控制形成第一介质层的厚度以及对其的化学机械研磨程度来控制形成的气隙高度、位置以及大小。

附图说明

图1至图3为现有技术中形成具有气隙的层间介质层过程中的结构示意图；

图4为本发明一实施例中形成具有气隙的层间介质层形成方法的流程图；

图5至图9为本发明一实施例中形成具有气隙的层间介质层过程中的结构示意图。

具体实施方式