[发明专利]保护包含空气间隙的半导体中金属结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种保护包含空气间隙的半导体中金属结构的方法。

背景技术

随着半导体产业进入高性能与多功能的集成电路新时代，集成电路内元件的密度会随之增加，而元件尺寸以及零件或元件之间的距离会随之缩小。在过去要达成上述目的，仅受限于光刻技术定义结构的能力，而在现有技术中，具有较小尺寸的元件的几何特征产生了新的限制因素。例如，当导电图案之间的距离缩小时，任意两相邻的导电图案所产生的电容（为用以隔开导电图案之间的距离的绝缘材料的介电常数K的函数）会增加。此增加的电容会导致导体间的电容耦合上升，从而增加电力消耗并提高电阻-电容（RC）时间常数。因此，半导体集成电路性能以及功能是否可以不断改良取决与正在开发的具有低介电常数的材料。

由于具有最低节点常数的材料为空气（K=1.0），通常会在两导电图案之间的绝缘材料中形成空气间隙（air gap）来进一步降低导电图案之间的有效K值。

图1为现有技术中包含有空气间隙的半导体的结构示意图，如图1所示，半导体衬底10上形成有介质层11，所述介质层11内形成有至少两个独立的金属结构12，所述金属结构12之间的介质层11中形成有空气间隙13。所述空气间隙13可以更好的隔离不同的相互独立的金属结构12，在所述介质层11上形成有保护层14，用于保护金属结构12以及空气间隙13。

从图1中可以看出，所述空气间隙13的高度会高于金属结构12，于是空气间隙13顶部的介质层11及保护层14的总体厚度会小于金属结构12顶部的介质层11及保护层14的总体厚度，在进行后续工艺的过程中，例如进行金属刻蚀的过程中，过刻蚀可能会造成介质层11及保护层14被刻蚀而打开空气间隙13，刻蚀酸液进行空气间隙13，在后续的过程中酸液很容易刻蚀介质层11而对金属结构12造成损伤，从而影响半导体器件的性能。

因此，如何保护包含空气间隙的半导体中金属结构不被损伤，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种保护包含空气间隙的半导体中金属结构的方法，以解决现有技术中空气间隙被打开而造成附近的金属被刻蚀的问题。

本发明提供的保护包含空气间隙的半导体中金属结构的方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有介质层，所述介质层内形成有至少两个独立的金属结构，所述金属结构之间的介质层中形成有空气间隙；

对所述介质层进行平坦化处理，暴露出所述空气间隙；

在所述介质层上沉积保护层。

进一步的，所述介质层的材质为氧化物。

进一步的，所述介质层为氧化硅和氮氧化硅中的一种或其组合。

进一步的，采用化学机械研磨法进行平坦化处理。

进一步的，所述平坦化处理去除的介质层的厚度由金属层上所需保留的介质层厚度来决定。

进一步的，所述介质层中空气间隙的高度高于所述金属结构。

进一步的，所述保护层的材质为氧化物。

进一步的，所述保护层为氧化硅和氮氧化硅中的一种或其组合。

进一步的，所述保护层采用化学气相沉积法形成。

进一步的，所述半导体衬底是硅衬底、锗硅衬底或绝缘体上硅衬底。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过在对介质层进行平坦化处理的过程中可以暴露出空气间隙，从而增加介质层被平坦化去除的厚度，以此增加之后沉积的保护层的厚度，达到保护空气间隙不被后续工艺破坏的目的，从而保护介质层中的金属结构不被破坏，提高半导体器件的性能；

2、本发明没有增加新的工艺步骤，在不增加成本的条件下即可达到保护包含空气间隙的半导体中金属结构的目的，并且方法简单，便于操作，不会对半导体器件的性能造成影响。

附图说明

图1为现有技术中包含有空气间隙的半导体的结构示意图。

图2为本发明一实施例所提供的保护包含空气间隙的半导体中金属结构的方法的流程示意图。

图3～5为本发明一实施例所提供的保护包含空气间隙的半导体中金属结构的方法的各步骤结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的保护包含空气间隙的半导体中金属结构的方法做进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚，需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。