[发明专利]一种带有空气间隙的大马士革工艺

权利要求书

1.一种带有空气间隙的大马士革制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在一半导体基体上依次淀积第一刻蚀阻挡层和第一牺牲材料；

S2：刻蚀所述第一牺牲材料和所述第一刻蚀阻挡层至所述半导体基体表面，形成第一金属沟槽；

S3：在所述第一金属沟槽的侧壁及其底部依次淀积金属阻挡层和籽晶层后，在所述第一金属沟槽内填充金属铜，形成第一金属互连线；

S4：去除所述第一金属互连线顶部的部分金属铜以形成铜凹槽；

S5：在剩余的第一牺牲材料的上表面和所述铜凹槽的侧壁及其底部上淀积第一金属保护层；

S6：去除所述剩余的第一牺牲材料上的所述第一金属保护层；

S7：继续去除所述剩余的第一牺牲材料；

S8：在剩余的第一刻蚀阻挡层上淀积第一介电层，所述第一介电层覆盖所述第一金属互连线和位于其上的所述第一金属保护层，所述第一金属互连线密集区域的互连线间形成第一空气间隙，产生第一金属层；

S9：对所述第一介电层进行平坦化处理；

S10：在剩余的第一介电层的上表面淀积第二刻蚀阻挡层和第二牺牲材料，采用双大马士革工艺在所述剩余的第一介电层上形成第一通孔，所述第一通孔与所述第一金属互连线相连，在所述第二刻蚀阻挡层和所述第二牺牲材料中形成第二金属沟槽；

S11：重复上述S3-S9的步骤，形成第一互连通孔、第二金属互连线、第二空气间隙，产生第二金属层。

2.根据权利要求1所述的带有空气间隙的大马士革制造工艺，其特征在于，在执行S1步骤时，所述第一牺牲材料采用硅基的无机或有机的介电材料；所述第一刻蚀阻挡层所用材料依据所述第一牺牲材料所用材料选取。

3.根据权利要求1所述的带有空气间隙的大马士革制造工艺，其特征在于，在执行S2步骤时，采用单大马士革刻蚀工艺在所述第一牺牲材料和第一刻蚀阻挡层中形成第一金属沟槽。

4.根据权利要求1所述的带有空气间隙的大马士革制造工艺，其特征在于，在执行S3步骤时，所述金属阻挡层采用物理气相沉积或化学气相沉积或原子层沉积淀积的一层或多层的金属阻挡层；所述籽晶层采用物理气相沉积淀积铜或铜合金。

5.根据权利要求1所述的带有空气间隙的大马士革制造工艺，其特征在于，在执行S3步骤时，利用电镀方法在所述第一金属沟槽内填充所述金属铜，并采用化学机械研磨工艺去除所述第一牺牲材料上多余的所述金属铜，形成所述第一金属互连线。

6.根据权利要求1所述的带有空气间隙的大马士革制造工艺，其特征在于，在执行S4步骤时，在所述第一金属互连线上采用化学机械研磨工艺或在化学机械研磨平坦化后采用反向电镀铜法或湿法工艺形成所述铜凹槽。

7.根据权利要求1所述的带有空气间隙的大马士革制造工艺，其特征在于，在执行S5步骤时，所述第一金属保护层采用物理气相沉积或化学气相沉积或原子层沉积淀积单层或多层金属保护层。

8.根据权利要求1所述的带有空气间隙的大马士革制造工艺，其特征在于，在执行S6步骤时，采用化学机械研磨工艺去除所述第一牺牲材料上的所述第一金属保护层。

9.根据权利要求8所述的带有空气间隙的大马士革制造工艺，其特征在于，在执行S6步骤时，采用自对准工艺在所述第一金属互连线上形成第一金属保护层。

10.根据权利要求1所述的带有空气间隙的大马士革制造工艺，其特征在于，在执行S7步骤时，采用干法等离子体刻蚀或湿法刻蚀工艺去除所述第一金属互连线间的第一牺牲材料。

11.根据权利要求1所述的带有空气间隙的大马士革制造工艺，其特征在于，在执行S8步骤时，所述第一介电层使用非保型化学气相淀积工艺淀积的低介电常数材料。

12.根据权利要求1所述的带有空气间隙的大马士革制造工艺，其特征在于，在执行S9步骤时，采用化学机械研磨工艺使所述第一介电层表面平坦，且要求剩余的第一介电层顶部到所述第一金属互连线顶部的距离等于所述第一通孔的高度。