用于beol工艺的气隙方案的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于BEOL工艺的气隙方案。
【背景技术】
[0002]集成芯片包括设置在半导体衬底内的半导体器件，并且通过在半导体衬底上方形成的多个后段制程(BEOL)金属互连层的方式将半导体器件互连在一起。金属互连层是将半导体器件彼此连接并且连接至外部世界(例如，连接至集成芯片封装件的插针(Pin))的导线和通孔。金属互连层设置在介电材料内，该介电材料形成在半导体衬底上方。该介电材料具有低介电常数(k)，低介电常数提供金属互连层的结构支撑而不允许金属互连层的不同部件之间的电短路。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供给了一种用于形成后段制程(BEOL)金属化层的方法，包括:在衬底上方的牺牲介电层内形成金属互连层；去除所述牺牲介电层以形成延伸在所述金属互连层的第一部件和第二部件之间的凹槽；在所述凹槽的侧壁和底面上形成保护衬层；以在所述金属互连层的所述第一部件和所述第二部件之间的位置处形成气隙的方式在所述凹槽内沉积再分布层间介电(ILD)层。
[0004]在上述方法中，其中，所述气隙包括具有上部和下部的锤头形状，所述上部具有第一宽度，所述下部具有大于所述第一宽度的第二宽度。
[0005]在上述方法中，其中，所述保护衬层沿着所述凹槽的所述底面和所述侧壁在所述金属互连层的所述第一部件和所述第二部件之间连续地延伸。
[0006]在上述方法中，其中，所述保护衬层包括硅。
[0007]在上述方法中，其中，所述保护衬层包括氧化物层或氮化物层。
[0008]在上述方法中，其中，所述保护衬层从位于所述金属互连层的底面之上的位置垂直延伸至与所述金属互连层的顶面垂直对准的位置。
[0009]在上述方法中，其中，所述凹槽从蚀刻停止层延伸至所述金属互连层的顶面，以及其中，所述蚀刻停止层横向地设置在所述金属互连层的所述第一部件和所述第二部件之间。
[0010]在上述方法中，其中，使用化学汽相沉积工艺将所述再分布ILD层沉积在所述凹槽内。
[0011]根据本发明的另一方面，还提供了一种用于形成后段制程(BEOL)金属化层的方法，包括:在半导体衬底上方的牺牲介电层内形成金属互连层；去除所述牺牲介电层以在所述金属互连层的第一部件和第二部件之间形成凹槽，其中，所述凹槽从所述金属互连层的顶部延伸至设置在所述金属互连层的所述第一部件和所述第二部件之间的蚀刻停止层；在所述凹槽的侧壁和底面上形成保护衬层；以及在所述保护衬层上沉积再分布层间介电(ILD)层以在所述金属互连层的所述第一部件和所述第二部件之间的位置处形成气隙，其中，所述气隙包括具有上部和下部的锤头形状，所述上部具有第一宽度，所述下部具有大于所述第一宽度的第二宽度。
[0012]在上述方法中，还包括:实施化学机械抛光工艺以去除垂直地位于所述金属互连层之上的所述再分布ILD层的过量的介电材料。
[0013]在上述方法中，其中，所述保护衬层包括硅。
[0014]在上述方法中，其中，所述保护衬层包括氧化物层或氮化物层。
[0015]在上述方法中，其中，所述保护衬层从位于所述金属互连层的底面之上的位置垂直延伸至与所述金属互连层的顶面垂直对准的位置。
[0016]在上述方法中，其中，使用化学汽相沉积工艺将所述再分布ILD层沉积在所述凹槽内。
[0017]根据本发明的又一方面，还提供了一种后段制程(BEOL)金属互连堆叠件，包括:层间介电(ILD)层，设置在半导体衬底上方；金属互连层，设置在所述ILD层内；保护衬层，设置在所述金属互连层和所述ILD层之间；气隙，设置在所述ILD层内，且在所述金属互连层的第一部件和第二部件之间的位置处，其中，所述气隙包括具有上部和下部的锤头形状，所述上部具有第一宽度，所述下部具有大于所述第一宽度的第二宽度。
[0018]在上述BEOL金属互连堆叠件中，其中，所述保护衬层包括氧化物层或氮化物层。
[0019]在上述BEOL金属互连堆叠件中，其中，所述保护衬层包括硅。
[0020]在上述BEOL金属互连堆叠件中，其中，所述保护衬层从所述金属互连层的所述第一部件的第一侧壁连续地延伸至所述金属互连层的所述第二部件的第二侧壁。
[0021]在上述BEOL金属互连堆叠件中，其中，所述保护衬层从位于所述金属互连层的底面之上的位置垂直延伸至与所述金属互连层的顶面垂直对准的位置。
[0022]在上述BEOL金属互连堆叠件中，还包括:蚀刻停止层，设置在所述ILD层下面，横向地位于所述金属互连层的所述第一部件和所述第二部件之间的位置处。
【附图说明】
[0023]当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0024]图1示出了包括设置在介电材料内的气隙的后段制程(BEOL)金属化层的一些实施例。
[0025]图2示出了包括设置在层间介电(ILD)层内的锤头状气隙的BEOL金属互连堆叠件的一些实施例。
[0026]图3示出了包括设置在层间介电(ILD)层内的锤头状气隙的BEOL金属互连堆叠件的一些可选实施例。
[0027]图4示出了形成包括设置在介电材料内的气隙的后段制程金属化层的方法的一些实施例的流程图。
[0028]图5至图10示出了半导体衬底的截面图的一些实施例,这些实施例示出了形成包括设置在层间介电(ILD)材料内的锤头状气隙的后段制程金属化层的方法。
【具体实施方式】
[0029]以下公开提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参照标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0030]另外，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一个(另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而在本文中使用的空间相对描述符可以同样作相应的解释。
[0031]随着集成芯片元件的尺寸继续按比例缩小，后段制程(BEOL)金属互连部件之间的间隔不断地减小。随着金属互连部件之间的距离减小，金属互连部件之间的产生的寄生电容增大，这导致集成芯片的更高的功耗和