[发明专利]一种半导体结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路制造领域，涉及一种半导体结构及其制造方法。

背景技术

美国专利US6653223B1公开了一种在微电子制造中形成双镶嵌孔的方法，其采用图案化的第一介电层来限定通孔的至少一部分。图案化的第一电介质层上覆盖有第二介电层，且第二介电层在通孔位置处形成有空隙，从而形成不完全填充的通孔。因此，当在所述第二介电层中形成与通孔邻接的沟槽时，在由不完全填充的通孔形成的重新打开的通孔的过程中，空隙提供增强的尺寸控制。也就是说，在集成电路制造中，空隙可以被利用来增强对双镶嵌孔的尺寸控制。

介质层中的空隙也可以有其它用途。例如，由于空气的介电常数只有1.005，远低于二氧化硅的介电常数3.9，根据公式其中C为电容，ε为介电常数，A为金属极板的相对面积，d为金属极板之间的距离(或者介电层的厚度)，相对于采用二氧化硅介电层的电容器，当电容器采用空气介电层时，其电容将大大降低。而在集成电路(例如动态随机存取存储器，简称DRAM)的后道(BEOL)工艺中会形成金属互连结构，其包括多层金属线路，相邻金属线路层之间导电柱层连接，并通过介电层隔离，若在介电层中制作空洞结构，将获得更低的寄生电容，减少的容阻(RC)延迟以及更快的电子传输速率，从而提升器件性能。

因此，如何提供一种半导体结构及其制造方法，以在介电层中形成位置、尺寸可控的线路间绝缘气囊，同时保证金属线之间具有良好的隔离，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体结构及其制造方法，用于解决现有技术中金属线之间RC延迟严重、寄生电容大、电子传输速率低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体结构的制造方法，包括以下步骤：

S1：提供一表面设有导电互连结构的衬底，所述导电互连结构包括第一导电层，所述第一导电层包括若干分立设置的线路结构；

S2：在所述线路结构暴露的表面形成绝缘被覆层，所述绝缘被覆层在所述线路结构之间形成有沟槽；

S3：采用高密度等离子体化学气相沉积法在所述绝缘被覆层上形成绝缘气封层，其中，所述绝缘气封层封闭所述沟槽的开口，以形成在所述线路结构之间的线路间绝缘气囊(Air insulation Between Circuits，ABC)，所述线路间绝缘气囊在所述绝缘被覆层的限制下不显露所述线路结构，并且所述线路间绝缘气囊在所述绝缘气封层的限制下具有高度不超过所述线路结构的上表面。

可选地，所述线路结构包括自下而上依次连接的线路底层、线路主层及线路顶层，所述线路底层的底面形成于第一平面，所述线路顶层的顶面形成于第二平面，所述线路间绝缘气囊的顶端不高于所述第二平面，所述线路间绝缘气囊的底端不低于所述第一平面。

可选地，所述线路顶层的横截面尺寸大于所述线路主层的横截面尺寸。

可选地，所述线路间绝缘气囊的宽度范围是64.5-74.5nm，高度范围是91-111nm。

可选地，所述线路间绝缘气囊中的气体包括氧气、氢气、氦气、硅烷、氧气中的一种或多种；所述线路间绝缘气囊中的压强范围是5-30mTorr。

可选地，所述绝缘被覆层的形成是采用化学气相沉积法以正硅酸四乙酯(TEOS)作为硅源而沉积得到，所述绝缘被覆层的材料包括二氧化硅。

可选地，所述绝缘被覆层的厚度范围是68-72nm。

可选地，所述绝缘气封层的形成是采用硅烷作为硅源、采用氧气作为氧源、采用氦气或氩气作为溅射气体以沉积得到，所述绝缘气封层的材料包括二氧化硅。

可选地，于所述绝缘气封层的形成中，将所述衬底放置于反应室内底座上，在所述底座上施加高频射频电源，在反应室顶部施加低频射频电源，进行高密度等离子体化学气相沉积得到所述绝缘气封层；所述高频射频电源采用的频率范围是13-14MHz，所述低频射频电源采用的频率范围是200-400kHz，所述高频射频电源采用的功率范围是7000-9000W，将所述绝缘气封层的沉积速率/溅射速率比值控制在2-4。

可选地，所述绝缘被覆层在所述沟槽的开口两侧形成外突颈部，以利所述沟槽的气密封闭。

本发明还提供一种半导体结构，包括：

衬底；

导电互连结构，设置于所述衬底的一表面上；所述导电互连结构包括第一导电层，所述第一导电层包括若干分立设置的线路结构；

绝缘被覆层，形成于所述线路结构暴露的表面，所述绝缘被覆层在所述线路结构之间形成有沟槽；