工艺刻蚀去除氧化物层208时，所述湿法刻蚀工艺对层间介质层203无影响；并且，第二金属层209的材料为导电金属，湿法刻蚀工艺对导电金属和氧化物层208的材料也具有高刻蚀选择比，所述湿法刻蚀工艺对第二金属层209无影响。
[0105]因此，本实施例中，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除位于相邻第二金属层209之间的氧化物层208时，可以将相邻第二金属层209之间的氧化物层208完全去除，形成空气间隙210，所述空气间隙210的宽度即为相邻沟槽207 (请参考图8)间的距离，与现有技术相比，所述空气间隙210的特征尺寸明显增加了，空气间隙210占半导体器件的体积比重增加，从而使得半导体器件的有效k值降低，减小寄生电容，进而改善RC延迟效应，提高半导体器件的运行速度，优化半导体器件的电学性能。
[0106]而现有技术中，空气间隙的形成步骤为:形成覆盖层间介质层和第二金属层的图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层内具有开口，理论上，所述开口的大小应对应于第二金属层之间的距离，但是由于光刻工艺具有对准误差，因此所述开口应该离相邻第二金属层具有一定的距离，提供工艺窗口以避免对准误差造成对第二金属层的误刻蚀；采用干法刻蚀工艺，沿所述开口刻蚀层间介质层形成空气间隙。现有技术形成的空气间隙的宽度明显小于相邻沟槽间的距离，形成的空气间隙的特征尺寸小。
[0107]需要说明的是，在本发明其他实施例中，在形成凹槽之后形成第二金属层之前，未对聚合物层进行退火处理，则在形成第二金属层之后，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除位于相邻第二金属层之间的聚合物，形成空气间隙，所述空气间隙的宽度仍然为相邻第二金属层之间的宽度，同样的，空气间隙具有较大的特征尺寸。
[0108]综上，本发明提供的技术方案具有以下优点:
[0109]首先，本发明的技术方案中，在刻蚀层间介质层形成通孔之后，形成填充满通孔且覆盖剩余层间介质层的聚合物层，所述聚合物层具有光刻胶特性；对所述聚合物层进行曝光显影处理，从而在聚合物层内形成沟槽，仅进行光刻工艺即可形成沟槽，简化了工艺步骤；形成填充满沟槽和通孔的第二金属层；采用湿法刻蚀工艺去除位于相邻第二金属层之间的聚合物层形成空气间隙；本发明形成空气间隙的工艺为湿法刻蚀工艺，避免了对准误差的问题，使得相邻第二金属层之间的聚合物层能够完全被刻蚀去除且不影响半导体器件的其他电学性能，从而形成具有较大特征尺寸的空气间隙，降低半导体器件的有效k值，减小寄生电容，改善RC延迟效应，提高半导体器件的电学性能。
[0110]其次，在形成通孔和沟槽之后，对剩余的聚合物层进行退火处理，将聚合物层的材料由质地较软的有机材料转化为质地硬的无机材料，从而防止后续在进行CMP工艺时发生图形坍塌的问题，提高半导体器件的可靠性。并且，将聚合物层转化为氧化物层，后续去除氧化物层的工艺更简单，减小了刻蚀工艺的刻蚀时间，避免刻蚀工艺对层间介质层或周边结构造成损伤，进一步提高半导体器件的可靠性。
[0111]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括: 提供基底，所述基底内具有第一金属层，且所述第一金属层顶部与基底表面齐平； 在所述基底表面形成层间介质层； 刻蚀所述层间介质层，在所述层间介质层内形成通孔； 形成填充满所述通孔的聚合物层，所述聚合物层还覆盖剩余的层间介质层表面，且所述聚合物层的材料具有光刻胶特性，聚合物层的材料在曝光区和非曝光区的溶解特性不同； 对所述聚合物层进行曝光显影工艺，在聚合物层内形成凹槽，所述凹槽包括沟槽和位于沟槽底部的通孔； 形成填充满所述凹槽的第二金属层，且所述第二金属层与第一金属层相连接； 采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除相邻第二金属层之间的聚合物层，形成空气间隙。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述聚合物层的材料还具有在退火处理后转化为无机氧化物材料的特性。
3.根据权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述聚合物层的材料为氢倍半硅氧烷。
4.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，采用旋涂工艺形成所述聚合物层。
5.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述凹槽的形成步骤包括:对所述聚合物层进行曝光处理，定义出曝光区和非曝光区，在曝光区的聚合物层发生交联反应；对曝光处理后的聚合物层进行显影处理，使曝光区发生交联反应后的聚合物层保留，非曝光区的聚合物层溶解，在聚合物层内形成凹槽，所述凹槽包括沟槽和位于沟槽底部的通孔。
6.根据权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述曝光处理为电子束曝光或极紫外曝光。
7.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在形成凹槽之后、形成第二金属层之前，还包括步骤:对所述聚合物层进行退火处理，将聚合物层转化为氧化物层。
8.根据权利要求7所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除相邻第二金属层之间的氧化物层，形成空气间隙。
9.根据权利要求7所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述氧化物层的材料为氧化硅。
10.根据权利要求7所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述退火处理为快速热退火。
11.根据权利要求10所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述快速热退火的工艺参数为:退火温度为450度至800度，退火时长为0.01毫秒至10毫秒。
12.根据权利要求7所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述湿法刻蚀工艺对氧化物层的刻蚀速率大于对层间介质层的刻蚀速率。
13.根据权利要求12所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述湿法刻蚀的刻蚀液体为氢氟酸溶液。
14.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述层间介质层的材料为低k介质材料或超低k介质材料。
15.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在所述基底和层间介质层之间形成刻蚀停止层。
16.根据权利要求15所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述刻蚀停止层的材料为 SiC, SiN, S1C, SiCN 或 S1CN0
17.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二金属层为单层结构或多层结构。
18.根据权利要求17所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二金属层为单层结构时，所述金属层包括填充满沟槽和通孔的金属体层；所述第二金属层为多层结构时，所述第二金属层包括位于沟槽和通孔的底部和侧壁的金属阻挡层、位于金属阻挡层表面且填充满沟槽和通孔的金属体层。
19.根据权利要求18所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述金属阻挡层的材料为T1、Ta、W、TiN、TaN、TiSiN、TaSiN、WN或WC中的一种或几种；所述金属体层的材料为W、Cu、Al、Ag、Pt或它们的合金。
【专利摘要】一种半导体器件的形成方法，包括：提供基底，所述基底内具有多个第一金属层，且所述第一金属层顶部与基底表面齐平；在所述基底表面形成层间介质层；刻蚀所述层间介质层，在所述层间介质层内形成多个通孔；形成填充满所述通孔的聚合物层，所述聚合物层还覆盖剩余的层间介质层表面；对所述聚合物层进行曝光显影工艺，在聚合物层内形成凹槽，所述凹槽包括沟槽和位于沟槽底部的通孔；形成填充满所述凹槽的第二金属层，且所述第二金属层与第一金属层相连接；去除所述聚合物层，形成空气间隙。本发明可以形成具有较大特征尺寸的空气间隙，降低半导体器件的有效k值，改善RC延迟效应，提高半导体器件的运行速度。
【IPC分类】H01L21-768
【公开号】CN104752318
【申请号】CN201310739057
【发明人】王新鹏, 卜伟海
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月27日
【公告号】US9136164, US20150187633