[发明专利]一种具有空气隙的金属互连层结构及其制备方法

权利要求书

1.一种具有空气隙的金属互连层结构，包括：

一衬底；

位于衬底表面的由填充有填充金属的金属互连线构成的金属互连层；

金属互连层的金属互连线侧壁和填充金属之间具有金属阻挡层；

金属互连线之间具有空气隙；以及，

在所述金属阻挡层上、所述金属互连层上和暴露的所述衬底表面形成有隔离介质；其特征在于，

所述金属阻挡层高出填充金属顶部的部分为倾斜的变形金属阻挡层，变形金属阻挡层向空气隙中心方向倾斜，从而将空气隙上方的开口缩小，所述变形金属阻挡层为经过轰击变形的金属阻挡层。

2.根据权利要求1所述的具有空气隙的金属互连层结构，其特征在于，所述金属互连线侧壁与所述空气隙之间也具有隔离介质。

3.根据权利要求2所述的具有空气隙的金属互连层结构，其特征在于，所述金属互连线侧壁与所述空气隙之间的隔离介质的厚度为1～2nm。

4.根据权利要求1所述的具有空气隙的金属互连层结构，其特征在于，所述变形金属阻挡层向所述空气隙中心方向倾斜的角度为30～70°。

5.根据权利要求1所述的具有空气隙的金属互连层结构，其特征在于，所述变形金属阻挡层的高度为相邻的金属互连线的间距的1/4-2/3。

6.一种具有空气隙的金属互连层结构的制备方法，其特征在于，包括：

步骤01：提供一衬底，并且，在衬底表面制备出由填充有填充金属的金属互连线构成的金属互连层；其中，金属互连层的金属互连线侧壁和填充金属之间具有金属阻挡层；金属互连线之间具有第一隔离介质；

步骤02：对衬底表面进行氧化处理，使填充金属表面氧化；

步骤03：刻蚀所述第一隔离介质，其中，保留位于所述金属阻挡层侧壁的第一隔离介质以及位于无金属互连线区域的第一隔离介质，去除其余第一隔离介质，在金属互连线区域形成凹槽；

步骤04：去除填充金属表面氧化的部分，使得金属互连线侧壁的金属阻挡层顶部高出所述金属互连线内的填充金属顶部；所述金属互连线侧壁的金属阻挡层顶部高出所述金属互连线内的填充金属顶部的那部分作为变形金属阻挡层；

步骤05：轰击所述变形金属阻挡层，使所述凹槽侧壁的上方的所述变形金属阻挡层向所述凹槽的中心方向倾斜；

步骤06：在完成步骤05的衬底上沉积第二隔离介质，所述隔离介质覆盖于金属互连层表面、暴露的介质表面和变形金属阻挡层表面，从而在金属互连层中形成空气隙。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤02中，采用O₂等离子体对衬底表面进行氧化处理；并且，所述填充金属表面氧化的部分的厚度为相邻的所述金属互连线的间距的1/4-2/3。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤03中，保留的所述金属阻挡层侧壁的第一隔离介质的宽度为1～2nm。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤04中，采用稀释的非氧化性酸作为刻蚀剂来去除填充金属表面氧化的部分。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤05中，采用惰性气体对所述变形金属阻挡层进行物理轰击；所述物理轰击的工艺参数包括：采用惰性气体的流量为400～800sccm，采用的交流源为13～14MHz，采用的交流功率为800～1200W，采用的工艺压强为80～150mTorr；以及，步骤05中，控制所述变形金属阻挡层向所述凹槽中心方向倾斜的角度为30～70°。