[发明专利]形成半导体结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及形成半导体结构的方法，且特别涉及一种形成用于集成电路的内连结构(interconnect structures)的方法。

背景技术

随着电子产品的演进，半导体科技已广泛地应用于存储器、中央处理器(CPU)、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、雷射二极管以及其他装置或晶片组的制作中。为了达到高集积度与高速度的需求，半导体集成电路的尺寸持续缩减并随着技术的发展而发展出了如铜与超低介电常数介电物等材料等应用以及发展用以克服因应上述材料的使用所遭遇困境的相关技术。此外，亦发展出了具有气隙(air gap)的内连结构与其应用，以更进一步降低介于两相邻导线或膜层间膜层及/或空间的介电常数。

图1为示意图，示出了具有气隙的已知内连结构。如图所示，于基底100之上形成有多个铜导线120。于这些铜导线120之间形成多个气隙110。于气隙110上则形成有介电层130以密封位于铜导线120间的气隙110。于介电层130之上则依序形成有蚀刻停止层140以及介电层150。接着于介电层150与蚀刻停止层140内形成多个双镶嵌开口140，以分别露出各铜导线120的顶面(未示出)并使得形成于这些双镶嵌开口160内的铜层可用于电连接之用。

在此，这些气隙110分别具有约为1的介电常数。如图1所示的具有气隙110的内连结构可因而较佳地降低其铜线间的寄生电容值(parasiticcapacitances)。因此，具有上述气隙的内连导电结构具有极佳的阻容时间延迟(RC time delay)表现，且因而此得可得到高速的集成电路。

发明内容

基于前述内容，便需要具有气隙的内连结构与其形成方法。

本发明提供了一种形成半导体结构的方法，以形成具有气隙的内连结构。

依据一个实施例，本发明提供了一种形成半导体结构的方法，包括：

形成牺牲层于基底上；形成第一介电层于该牺牲层上；形成多个导电结构于该牺牲层与该第一介电层内；施行第一表面处理程序以处理该牺牲层并穿透该第一介电层，以部分移除该牺牲层并于这些导电结构中两个之间形成至少一个气隙；施行第二表面处理程序以处理了该第一介电层的表面，以于形成该气隙后于该第一介电层上形成第二介电层；形成第三介电层于该第二介电层上；以及形成至少一个第一开口于该第三介电层内，其中该第二介电层大体保护了该第一介电层免于形成该第一开口时受到毁损。

根据本发明的形成半导体结构的方法，还包括形成蚀刻停止层于所述第二介电层与所述第三介电层之间的步骤，其中所述第一开口形成并穿透所述蚀刻停止层。

根据本发明的形成半导体结构的方法，其中形成所述牺牲层的步骤包括形成含聚合物膜层或含多孔低介电常数膜层的步骤。

根据本发明的形成半导体结构的方法，其中形成所述第一介电层的步骤包括形成可渗透的硬掩模层的步骤。

根据本发明的形成半导体结构的方法，其中施行所述第二表面处理程序以处理所述第一介电层的表面的步骤包括将所述第一介电层的表面浸入于溶液中，所述溶液至少包括3[2(三甲氧基硅)乙基]砒啶、2(三甲氧基硅)乙苯、n-丙基三甲氧基硅烷与苯基三甲氧基硅烷其中之一。

根据本发明的形成半导体结构的方法，其中施行所述第二表面处理程序以处理所述第一介电层的表面的步骤包括将所述第一介电层的表面暴露于气体环境中，所述气体环境至少包括3[2(三甲氧基硅)乙基]砒啶、2(三甲氧基硅)乙苯、n-丙基三甲氧基硅烷与苯基三甲氧基硅烷其中之一。

根据本发明的形成半导体结构的方法，其中施行所述第二表面处理程序以处理了所述第一介电层的表面的步骤包括采用至少包括硅甲烷、氨气、氮气/氢气、二氧化碳、甲烷、氦气、氧气、氮气与氩气之一的前驱物以等离子体处理所述第一介电层的所述表面。

根据本发明的形成半导体结构的方法，还包括形成上盖层于所述导电结构上的步骤，其中所述第一开口形成穿透所述上盖层。

根据本发明的形成半导体结构的方法，其中施行所述第一表面处理程序以处理所述牺牲层并穿透所述第一介电层的步骤包括热处理或紫外光处理所述牺牲层。

根据本发明的形成半导体结构的方法，其中形成至少所述第一开口于所述第三介电层内的步骤中至少部分露出所述第二介电层的顶面。

根据本发明的形成半导体结构的方法，其中形成所述多个导电结构的步骤包括：形成多个第二开口，以露出所述第一介电层的一部分；表面处理所述露出的第一介电层，以硬化所述第一介电层的处理部；以及分别形成导电结构于所述多个第二开口内。