專利名稱：用于形成半導(dǎo)體裝置和其上結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體處理，更具體地，涉及形成鈍化層，其有必要用在空氣縫隙形成工藝中。
背景技術(shù)：
為了減小金屬互連的電容，二氧化硅(SiO2)可用低介電常數(shù)(低k)材料取代，作為中間介電(ILD)層。如這里使用的低k材料具有比SiO2低的介電常數(shù)(即，約低于4.0)。一種理想的低k材料是低壓氣體或真空，它們都通常稱為空氣或空氣縫隙。
空氣縫隙可通過(guò)彼此靠近安置兩種金屬互連而形成，從而當(dāng)絕緣材料沉積于半導(dǎo)體晶片的表面上時(shí)，絕緣材料不能完全填注這兩個(gè)金屬互連間的空間，于是形成空氣縫隙。然而，即使空氣縫隙形成，由于這兩種金屬互連彼此鄰近，它們之間存在電容耦合。因?yàn)樵黾觾煞N金屬互連之間的間隔比形成空氣縫隙更降低電容耦合，因此設(shè)計(jì)規(guī)則通常要求對(duì)電容耦合敏感的金屬互連通常是以一定距離間隔開(kāi)，該距離太大而不能形成空氣縫隙。然而，這不必要地增加半導(dǎo)體裝置或單元片(die)的尺寸。比空氣不可取的低k材料(即，具有比空氣高的介電常數(shù)的材料)沉積于金屬互連之間，金屬互連對(duì)電容敏感。因此非常有必要進(jìn)一步降低金屬線之間的電容。
存在許多形成空氣縫隙的方法。做出許多嘗試以顯著防止形成的未對(duì)準(zhǔn)的通孔穿透下面的空氣縫隙。當(dāng)填充通孔時(shí)，化學(xué)物質(zhì)可以與圍繞通孔的介電體反應(yīng)，化學(xué)物質(zhì)可以與圍繞空氣縫隙的介電體反應(yīng)并形成被敗壞的通孔。一種方法包括形成硬掩膜，而另一種方法包括形成著陸墊。兩種工藝都不必要地要求額外的構(gòu)圖步驟。而且，硬掩膜是高介電常數(shù)材料且因此不必要地增加在金屬互連之間總的介電常數(shù)。因此，存在對(duì)這樣的工藝的需求，一種工藝其允許在形成空氣縫隙時(shí)通孔不對(duì)準(zhǔn)，特別是空氣縫隙在金屬互連之間，這些金屬互連間隔太遠(yuǎn)以至傳統(tǒng)上不能形成空氣縫隙于其間。


本發(fā)明是通過(guò)例子的形式示出的，且不局限于附圖，其中相似的標(biāo)識(shí)號(hào)表示相似的元素。
圖1是按照本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的橫截面視圖，其具有晶體管和第一互連且第一鈍化層形成于第一互連上。
圖2是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于形成鈍化層的阻擋層化學(xué)沉積流程圖。
圖3是圖1中的半導(dǎo)體裝置在形成第二互連和導(dǎo)電性仿真特征后的視圖；圖4是圖2中的半導(dǎo)體裝置在形成第二鈍化層于第二互連上和導(dǎo)電性仿真特征后的視圖；圖5示出在形成構(gòu)圖的光刻膠層后的圖4中半導(dǎo)體裝置；圖6示出在形成絕緣的仿真特征后的圖4中半導(dǎo)體裝置；圖7示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例形成空隙(voids)74后的圖6中的半導(dǎo)體裝置；圖8示出按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例形成空隙；圖9示出圖7和圖8中空隙的頂視圖；圖10示出按照本發(fā)明空隙的另一個(gè)實(shí)施例的頂視圖；圖11示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體單元片一部分的頂視圖，其具有不同仿真特征參數(shù)；和圖12以流程圖示出計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)計(jì)(CAD)工具方法，用于按照本發(fā)明實(shí)施例提供仿真特征以便空氣縫隙形成。
本領(lǐng)域技術(shù)人員理解附圖中示出的元件是為了簡(jiǎn)單和清晰且并沒(méi)有按照比例示出。例如，附圖中某些元件的尺寸可相對(duì)其它元件被夸大，從而促進(jìn)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解。
具體實(shí)施例方式
討論了一種形成空氣縫隙的工藝形式，其最小化未對(duì)準(zhǔn)的通孔穿透空氣縫隙的危險(xiǎn)且不使用高介電常數(shù)的介電阻擋層。鈍化層，如銅，優(yōu)選用化學(xué)沉積在導(dǎo)電區(qū)域上以沿導(dǎo)電區(qū)域側(cè)限定間隔件(spacers)而不要求額外的構(gòu)圖步驟?；瘜W(xué)沉積利用自對(duì)準(zhǔn)工藝的各向同性生長(zhǎng)。
如這里用的，導(dǎo)電性仿真特征(dummy feature)是由導(dǎo)電性材料制成的，但在工作時(shí)它們不攜帶電流，與之相比，位線和柵電極則可以由導(dǎo)電材料制成并在裝置工作時(shí)傳輸或攜帶電流。在一個(gè)實(shí)施例中，除了可能通過(guò)其它導(dǎo)電仿真特征，導(dǎo)電性仿真特征不是耦合至另一個(gè)導(dǎo)電特征?？障妒前瑲怏w(如空氣)或是真空的閉合區(qū)域?？障恫痪窒抻谑乔蛐蔚?，柱狀的或任何特殊形狀。如這里所說(shuō)的空氣縫隙就是一類空隙。
如這里所用的，兩個(gè)結(jié)構(gòu)彼此能夠分開(kāi)而沒(méi)有任何特征在其間，并且這兩種結(jié)構(gòu)間允許空隙在結(jié)構(gòu)的沉積材料上形成的最大距離是空隙間隔。因此，如果兩種金屬互連之間的距離小于和等于空隙間隔，當(dāng)一層材料隨后沉積時(shí)空隙將形成于它們之間。在一個(gè)實(shí)施例中，空隙間隔近似為0.4微米，但其可根據(jù)沉積的材料類型和用來(lái)沉積材料的工藝改變。導(dǎo)電互連是以比空隙間隔大的距離彼此隔開(kāi)以減小電容至不能通過(guò)以空隙間隔或小于空隙間隔的距離隔開(kāi)導(dǎo)電互連實(shí)現(xiàn)的水平。按照本發(fā)明，空隙是特別形成于導(dǎo)電互連之間以進(jìn)一步減小金屬互連之間的電容，該金屬互連是以大于空隙間隔的距離隔開(kāi)的。這些空隙是借助仿真特征產(chǎn)生的。
可以是導(dǎo)電的或絕緣的仿真特征形成于導(dǎo)電互連之間，以便仿真特征和導(dǎo)電互連之間以及仿真特征自身之間的間隔小于或等于空隙間隔。因此，空隙在仿真特征和導(dǎo)電互連之間以及當(dāng)一個(gè)層隨后形成時(shí)在導(dǎo)電互連間兩個(gè)仿真特征之間形成。這比在它們之間形成空氣縫隙進(jìn)一步減小導(dǎo)電互連之間的電容。
圖1所示的是半導(dǎo)體裝置10的一部分，該半導(dǎo)體裝置10具有形成于半導(dǎo)體襯底12一部分上的晶體管15。晶體管15包括形成于柵極介電層13上的柵電極14，和鄰近柵電極14和柵極介電層13的側(cè)壁間隔件16。晶體管的源極和漏極(未示出)形成于側(cè)壁間隔件16下的半導(dǎo)體襯底12上。在一個(gè)實(shí)施例中，柵電極14是多晶硅，柵極介電層13是二氧化硅，間隔件是氮化硅，半導(dǎo)體襯底12是單晶硅。晶體管15可用任何傳統(tǒng)的工藝以任何公知的材料形成。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一介電(絕緣)層20(如二氧化硅，低k材料)通過(guò)任何方法，如化學(xué)氣相沉積(CVD)和旋壓沉積(SOD)形成于晶體管15上，并構(gòu)圖以形成接觸開(kāi)口。導(dǎo)電材料通過(guò)傳統(tǒng)方法沉積在接觸開(kāi)口中并在第一介電層20上，并拋光以便導(dǎo)電材料的頂表面基本和第一介電層20共平面。接觸開(kāi)口中余下的導(dǎo)電材料形成第一載流區(qū)域(或接觸)18。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一載流區(qū)域18是鎢，銅或銅合金；也可使用任何其它導(dǎo)電材料或任何導(dǎo)電材料組合。
在形成第一載流區(qū)域18后，第二介電層34沉積在第一介電層20和第一載流區(qū)域18上。第二載流區(qū)域30是用類似于形成第一載流區(qū)域18的工藝形成的。更特別地，開(kāi)口形成于第二介電層34上，導(dǎo)電材料，如銅或銅合金沉積于第二介電層34上且在開(kāi)口內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，阻擋材料如TaN，Ta，WCN，等，和它們的組合是通過(guò)CVD，物理氣相沉積(PVD)，原子層沉積(ALD)，等和它們的組合在形成導(dǎo)電材料于開(kāi)口中之前沉積以用作擴(kuò)散阻擋層或膠體層(gluelayer)。用拋光工藝使導(dǎo)電材料的頂表面基本和第二介電層34共平面從而產(chǎn)生第二載流區(qū)域30。如果有阻擋材料，拋光工藝也除去不在開(kāi)口內(nèi)的阻擋材料部分。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的那樣，雙嵌入工藝(dual inlaidprocess)而非前面說(shuō)明的單嵌入工藝可以用來(lái)形成第一載流區(qū)域18和第二載流區(qū)域30。用雙嵌入工藝，第一介電層20和第二介電層34是作為一個(gè)介電層沉積的，且用于第一載流區(qū)域18和第二載流區(qū)域30的開(kāi)口是用平版印刷術(shù)形成的。然后沉積導(dǎo)電材料于介電層上以填充開(kāi)口。拋光導(dǎo)電材料以便開(kāi)口中材料的頂表面基本和一個(gè)介電層的頂部共平面，開(kāi)口中的材料形成第二載流區(qū)域30。
多種材料和某些處理是相對(duì)上面的結(jié)構(gòu)說(shuō)明的，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解如何形成晶體管于半導(dǎo)體襯底上，和介電層內(nèi)的第一載流區(qū)域18及第二載流區(qū)域30。因此，任何傳統(tǒng)工藝和材料可用來(lái)形成上述結(jié)構(gòu)，且本發(fā)明不局限于至此所說(shuō)明的材料的工藝。
在形成第二載流區(qū)域30后，第一鈍化層32形成于第二載流區(qū)域30上。第一鈍化層32的部分可以延伸于第二介電層34的部分上，如圖1所示。如果第二載流區(qū)域30包括銅，第一鈍化層32可以是任何銅擴(kuò)散阻擋材料，如Ta，TaN，WCN，CoWP，CoP，NiWP，NiB，CoWB，NiReP，CoReP，Ni等及它們的組合。換句話說(shuō)，鈍化層32是包括銅，鎳，磷，鎢或錸的材料。如果第二載流區(qū)域包括不同或額外的元素，其可能不必要地?cái)U(kuò)散，那么應(yīng)防止額外或不同的元素?cái)U(kuò)散到選來(lái)用于鈍化層32的材料。
在優(yōu)選實(shí)施例中，鈍化層32是通過(guò)電極沉積形成的。第一鈍化層32的化學(xué)沉積涉及溶液的使用，該溶液具有還原劑以驅(qū)動(dòng)金屬離子的還原。根據(jù)表面催化劑活性和化學(xué)鍍鍍液反應(yīng)可導(dǎo)致金屬在第二載流區(qū)域30上的選擇性沉積。(如上所述，第一鈍化層32的部分可延伸于第二介電層34的部分上。第一鈍化層32在第二介電層34上的交疊是第一鈍化層32在或鄰近第二載流區(qū)域30的邊緣沉積的結(jié)果，以便鈍化層有效地位于第二介電層34的部分上，雖然第二鈍化層32不是沉積在第二介電層34上。)如果反應(yīng)是在想要的襯底表面上的接觸反應(yīng)(如CoWB在化學(xué)鍍鍍液中Cu上，該鍍液包括作為還原劑的二甲胺硼烷)，不必使用分開(kāi)的催化劑。如果反應(yīng)不是第二載流區(qū)域30的表面上的接觸反應(yīng)(如CoWP在中性化學(xué)鍍鍍液中Cu上，該鍍液包括作為還原劑的次磷酸銨)，可通過(guò)應(yīng)用分開(kāi)的催化劑如Pd或Pt使表面是催化活性的。催化劑可在化學(xué)沉積之前通過(guò)噴霧，浸漬，或在襯底的整個(gè)表面上應(yīng)用含催化劑的溶液應(yīng)用至表面。如果與第二載流區(qū)域30發(fā)生置換反應(yīng)，催化劑可以選擇性地沉積在襯底所需的表面上。當(dāng)用于催化劑(如)還原的驅(qū)動(dòng)力由第二載流區(qū)域30的氧化反應(yīng)(如)提供時(shí)，發(fā)生置換反應(yīng)。在該反應(yīng)中，一些第二載流區(qū)域30被氧化并余下一些被還原的催化劑。一般地，需要催化劑的最小表面覆蓋以啟動(dòng)化學(xué)沉積反應(yīng)。例如，需要Pd0的濃度為1016原子/cm2以啟動(dòng)從含次磷酸銨作為還原劑的中性化學(xué)鍍鍍液中沉積CoWP?？晌降讲粎⑴c置換反應(yīng)的表面(如SiO2)部分的任何余下的催化劑離子(Pd++)可通過(guò)將半導(dǎo)體襯底安置在與另一種溶液接觸的狀態(tài)而除去，該溶液包括螯合劑或絡(luò)合劑以從表面除去催化劑離子。以該方式，還原的催化劑(如Pd0)留在第二載流區(qū)域30的表面，且催化劑離子(如，Pd++)被從不必要的沉積表面(如SiO2)除去，且反應(yīng)對(duì)第二載流區(qū)域30保留選擇性。在任一實(shí)施例中，(無(wú)論是否需要催化活化)，化學(xué)還原反應(yīng)通常在還原的第二載流區(qū)域30的表面上是自催化的。例如，一旦CoWP的初始金屬層沉積，隨后的CoWP沉積是在CoWP表面上自催化的。
用于形成鈍化層32的總化學(xué)沉積流程300示于圖2中。首先，如步驟302中所述，執(zhí)行第二載流區(qū)域30的回蝕(etch-back)以清洗任何氧化物并使第二載流區(qū)域30凹陷。然后，催化劑溶液，如噴灑基于鈀的溶液(如，鈀和水)以提供第二載流區(qū)域30的催化活性，如步驟304中所述。為了除去過(guò)量的催化劑溶液，螯合溶液，如檸檬酸鹽和酒石酸鹽，被噴灑在第二載流區(qū)域30上，如步驟306中所述。為了形成鈍化層32，執(zhí)行化學(xué)鍍，如步驟308中所述。
通過(guò)將半導(dǎo)體襯底安置在含金屬離子，如Co++，Ni++，WO3-或Re，Rd，Pt，Ir，Sn或Cu等的其它可溶物質(zhì)，和還原劑，如次磷酸鈉，次磷酸銨，二甲基胺硼烷，甲醛，absorbic酸，乙醇酸，等等的電解液中，就發(fā)生化學(xué)鍍?；瘜W(xué)鍍(electroless plating)工藝對(duì)用來(lái)形成第二載流區(qū)域30的導(dǎo)電材料是選擇性的并允許第一鈍化層32橫向和縱向生長(zhǎng)。因此，第一鈍化層32延伸超過(guò)第二載流區(qū)域30的寬度。換句話說(shuō)，第一鈍化層32懸垂在第二介電層34上。第一鈍化層32的各向同性生長(zhǎng)是自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的并沿第二載流區(qū)域30的側(cè)邊的限定間隔件而無(wú)須額外的構(gòu)圖步驟，這一點(diǎn)下面將進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在化學(xué)鍍鈍化層32后，鈍化層32的表面用DI(去離子)水沖洗或清洗以除去殘余離子和化學(xué)鍍可能產(chǎn)生的缺陷，如步驟310所述。
步驟302，304，306，308，和310可通過(guò)依次用溶液在每個(gè)步驟之間沖洗而在一個(gè)腔室中執(zhí)行，或每個(gè)步驟在不同腔室中執(zhí)行。在另一個(gè)實(shí)施例中，步驟302-310中某些步驟可組合到一個(gè)腔室中，而其它的在不同腔室中執(zhí)行。在該實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置10被手動(dòng)或通過(guò)機(jī)械臂從一個(gè)腔室傳輸至另一個(gè)腔室。在所有實(shí)施例中，不同腔室優(yōu)選是同一工具上的腔室以增加循環(huán)時(shí)間；不同腔室可以是不同工具的部件。此外，在每個(gè)步驟之前和之后，可能有清洗或沖洗。半導(dǎo)體裝置10可在步驟302，304，306，308，和310中任何一個(gè)之前加熱，相似地可加熱溶液。在一個(gè)實(shí)施例中，化學(xué)鍍CoWP溶液通常維持在70-95℃。如果第二載流區(qū)域30的導(dǎo)電材料在化學(xué)鍍?nèi)芤褐惺谴呋钚缘模粓?zhí)行步驟302，304，306，和310中任何其它步驟而僅執(zhí)行鈍化層32的化學(xué)鍍步驟308會(huì)導(dǎo)致鈍化層32的充分形成。
可替換地，第一鈍化層32也可由化學(xué)氣相沉積(CVD)，物理氣相沉積(PVD)，原子層沉積(ALD)，等，或它們的組合形成。用這些方法，鈍化層32形成于第二載流區(qū)域30和整個(gè)第二介電層34上，除非使用掩膜或特殊沉積工藝。然后第一鈍化層32將作為保形層(conformal layer)沉積。如果用于第一鈍化層32的材料比第二介電層34具有較高的介電常數(shù)，有必要構(gòu)圖的第一鈍化層32以最小化出現(xiàn)的材料的量。構(gòu)圖的步驟將不必要地增加制造復(fù)雜性，循環(huán)時(shí)間和成本。
在形成第一鈍化層32后，在一個(gè)實(shí)施例中，蝕刻阻擋層(未示出)是選擇性地形成于第一鈍化層32上的和第三介電層34。蝕刻阻擋層可以是碳化硅，有機(jī)材料，或任何具有不同于第四介電層36(中間層次(interlevel)的介電體)的蝕刻速率的其它材料，該第四介電層36將隨后形成于由CVD，PVD，SOD(在介電體上旋涂)，等及它們的組合形成的蝕刻阻擋層上。
在形成第一鈍化層32和可選蝕刻阻擋層后，第四介電層36形成于半導(dǎo)體襯底上并用傳統(tǒng)處理構(gòu)圖以形成導(dǎo)電仿真特征開(kāi)口和互連開(kāi)口于第二載流區(qū)域30。此外，第一鈍化層32被構(gòu)圖以便互連開(kāi)口暴露部分第二載流區(qū)域30。暴露第二載流區(qū)域是有必要，因?yàn)槠錅p小通孔電阻，但如果第一鈍化層32是導(dǎo)電的(如，CoWP)時(shí)暴露第二載流區(qū)域不是必要的。如果鈍化層32是CoWP，鈍化層是選擇性沉積于第二載流區(qū)域30上。
隨后，導(dǎo)電材料是用CVD，PVD，ALD，等或它們的組合在互連開(kāi)口和導(dǎo)電仿真特征開(kāi)口內(nèi)沉積的以便填充它們并沉積于第四介電層36。在一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝以除去過(guò)多的導(dǎo)電材料(即，不在互連開(kāi)口和導(dǎo)電仿真特征開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電材料)以形成載流區(qū)域44，其電耦合至第二載流區(qū)域30，第一導(dǎo)電仿真特征48a，以及第二導(dǎo)電仿真特征48b，如圖3所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，回蝕工藝可用來(lái)除去過(guò)多的導(dǎo)電材料。在所示的實(shí)施例中，第一導(dǎo)電仿真特征48a和載流區(qū)域44由第一絕緣區(qū)域37分開(kāi)，其具有小于或等于空隙間隔的寬度，且第二導(dǎo)電仿真特征48b和第一導(dǎo)電仿真特征48a由第二絕緣區(qū)域39隔開(kāi)，該第二絕緣區(qū)域39具有大于空隙間隔的寬度。
第二鈍化層(帽層)54形成于載流區(qū)域44，第一導(dǎo)電仿真特征48a和第二導(dǎo)電仿真特征48b上，如圖4所示。優(yōu)選，第二鈍化層54是用化學(xué)鍍形成的，如關(guān)于形成第一鈍化層32的說(shuō)明，從而導(dǎo)致第二鈍化層54延伸出載流區(qū)域44和每個(gè)導(dǎo)電仿真特征48a和48b，從而懸垂第四介電層36?？衫孟嗤牟牧虾吞幚砹鞒?；第一鈍化層32和第二鈍化層54用相同材料或相同工藝形成不是必須的?？商鎿Q地，可以使用為形成第一鈍化層32說(shuō)明的任何其它方法。
如圖5所示，光刻膠層58沉積于半導(dǎo)體裝置10上并構(gòu)圖以形成第一開(kāi)口60，其暴露第一絕緣區(qū)域37和形成于載流區(qū)域44上和第一導(dǎo)電仿真特征48a的第二鈍化層54。此外，構(gòu)圖光刻膠層58以形成多個(gè)仿真開(kāi)口62于第二絕緣區(qū)域39和部分第二導(dǎo)電仿真特征48b上。如下面將詳細(xì)解釋的那樣，由于第二鈍化層54的出現(xiàn)，在載流區(qū)域44和第一導(dǎo)電仿真特征48a之間的第一絕緣區(qū)域37隨后被蝕刻而不損傷或蝕刻載流區(qū)域44或第一導(dǎo)電仿真特征48a。因此，第一開(kāi)口60的寬度可以改變，可以與絕緣區(qū)域37的寬度一樣小，也可以在載流區(qū)域44和第一導(dǎo)電仿真特征48a上延伸。換句話說(shuō)，第一開(kāi)口60暴露第四介電層36要蝕刻的任何部分和部分第三鈍化層54。因此，第一開(kāi)口60可比隨后被蝕刻的區(qū)域(即，第一絕緣區(qū)域37)寬。
因?yàn)樾挾韧ǔｋy于構(gòu)圖，因此需要增加第一開(kāi)口60的寬度而不損傷載流區(qū)域44或第一導(dǎo)電仿真特征48a的能力。關(guān)于仿真開(kāi)口62，它們也可以在導(dǎo)電區(qū)域上延伸，因?yàn)榈诙g化層54用來(lái)在蝕刻的同時(shí)保護(hù)導(dǎo)電仿真特征48a和48b及載流區(qū)域44(即，所有導(dǎo)電區(qū)域)。任何光刻膠材料或平版印刷工藝可被用來(lái)形成第一開(kāi)口60和仿真開(kāi)口62。
用光刻膠層58作為掩膜和含氟蝕刻劑化學(xué)蝕刻第四介電層36以形成氧化物仿真間隔68，這些仿真間隔在第一絕緣仿真特征64和第二絕緣仿真特征65，及導(dǎo)電仿真間隔66之間，在如圖6所示的一個(gè)實(shí)施例中該導(dǎo)電仿真間隔66鄰近第一導(dǎo)電仿真特征48a。導(dǎo)電仿真間隔66在載流區(qū)域44和第一導(dǎo)電仿真特征48a之間并鄰近它們。在另一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電仿真間隔66在兩個(gè)導(dǎo)電仿真特征之間。在一個(gè)實(shí)施例中，仿真間隔68和66的寬度小于或近似等于空隙間隔。在形成仿真間隔68和66之后，用傳統(tǒng)灰工藝(在氧氣氛中執(zhí)行的蝕刻)除去光刻膠層58。
由于絕緣仿真間隔68的出現(xiàn)而形成第一絕緣仿真特征64，且第一絕緣仿真特征64作為形成空氣縫隙的工藝的一部分形成的，這一點(diǎn)在經(jīng)過(guò)下面的討論后會(huì)更清楚。第二絕緣仿真特征65a和65b是第四介電層36的部分，在示于圖6的實(shí)施例中，該第四介電層36與第一和第二導(dǎo)電仿真特征48a和48b鄰近并物理接觸，但第二絕緣仿真特征65a和65b可與互連或?qū)щ姺抡嫣卣魑锢斫佑|。在一個(gè)實(shí)施例中形成第二絕緣仿真特征65a和65b，其目的是絕緣第一和第二導(dǎo)電仿真特征48a和48b，因此不是所有實(shí)施例中都會(huì)形成。如圖6所示，第二絕緣仿真特征65a水平地延伸出第二鈍化層54，而第二絕緣仿真特征65b(和第三絕緣仿真特征67)具有近似等于鈍化層54懸垂的量的寬度。每個(gè)絕緣仿真特征不必彼此具有相同的寬度，特別地，如果它們位于半導(dǎo)體裝置10的不同區(qū)域，這些區(qū)域具有不同電容靈敏度或要求。由于鈍化層54的懸垂，部分第四介電層36保持鄰近導(dǎo)電區(qū)域44，48a和48b以形成第二絕緣仿真特征65b和第三絕緣仿真特征67，它們保護(hù)載流區(qū)域44，48a或48b。因?yàn)楫?dāng)蝕刻第四介電層36時(shí)第二鈍化層54沒(méi)有除去，如上所述，用來(lái)蝕刻第四介電層36的掩膜圖案和光刻膠圖案可具有開(kāi)口，它們暴露鈍化層54。因此，掩膜圖案和光刻膠圖案的開(kāi)口的公差不是決定性的，因此處理起來(lái)更容易。
絕緣材料72是在半導(dǎo)體襯底12上形成的從而在仿真間隔中形成空氣縫隙74，如圖7所示。絕緣材料是非間隙填充材料且可以是有機(jī)或非有機(jī)材料，如用TEOS形成的二氧化硅，用氟化TEOS(FTEOS)形成的摻氟二氧化硅，有機(jī)旋壓玻璃，由CVD，高密度等離子體(HDP)，旋壓，等或它們的組合形成的類似材料或它們的組合。確定是否材料是非間隙填充的參數(shù)依賴于用來(lái)沉積材料的方法，和(絕緣和導(dǎo)電)仿真間隔66和68的寬度和深度，仿真間隔66和68之間形成有空氣縫隙74。例如，如果采用CVD，材料的臺(tái)階覆蓋確定是否在特定仿真間隔內(nèi)材料將形成空氣縫隙。例如，更保形的材料，將使空氣縫隙更小或往往根本不形成空氣縫隙。對(duì)于旋壓材料，粘度和表面特性影響空氣縫隙的形成。材料之間的表面能量作用也影響空氣縫隙形成，特別對(duì)于旋壓的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣材料72的高度至少是仿真間隔66和68的最大寬度的一半，以便當(dāng)形成絕緣材料72時(shí)空氣縫隙74收縮并完全建立。另一種相同或不同的絕緣材料可沉積在絕緣材料72上以形成較厚的介電層于載流區(qū)域44上，第一導(dǎo)電仿真特征48a和第二導(dǎo)電仿真特征48b，以及如果需要也形成空氣縫隙74。在一個(gè)實(shí)施例中，空氣縫隙74的寬度小于或近似等于空隙間隔。
為了形成空氣縫隙74，仿真間隔66和68的寬度也需要適當(dāng)選擇。如果仿真間隔66，68a和68b的寬度太大，那么實(shí)際上非間隙填充材料也可填充它們。因此，是否形成空隙決定于仿真間隔66，68a和68b的寬度和絕緣材料72的材料特性。在一個(gè)實(shí)施例中，TEOS由CVD沉積以形成空隙74于仿真間隔66和68中，它們的寬度近約為0.4微米。
在圖7所示的實(shí)施例中，空隙間隙74僅在第四介電層36內(nèi)形成，且不延伸至或超過(guò)第四介電層36的底表面。換句話說(shuō)，空隙間隙74形成于一個(gè)互連層內(nèi)。在示于圖8的可替換的實(shí)施例中，空氣縫隙106延伸穿過(guò)第三介電層(ILD)104和第二介電層94并進(jìn)入第一介電層89。因此，空氣縫隙106形成于多個(gè)互連層中。圖8中的空氣縫隙105類似于圖7中的空氣縫隙，因?yàn)槠溲由齑┻^(guò)一個(gè)互連層級(jí)(level)。空氣縫隙105也終止于形成于第二載流區(qū)域92上的鈍化層96。
示于圖8中的半導(dǎo)體裝置80在兩方面不同于示于圖7中的半導(dǎo)體裝置10∶1)圖8中有第一晶體管85和第二晶體管87(和圖7中所示僅一個(gè)晶體管相對(duì))，和2)圖8中空氣縫隙105和106延伸超出第三介電層36(即，空氣縫隙105和106出現(xiàn)在半導(dǎo)體裝置80的多層中)。在半導(dǎo)體襯底81上形成的第一晶體管85具有第一柵極介電體83，第一柵電極84和第一側(cè)壁間隔件86。第二晶體管87具有第二柵極介電體，第二柵電極107和第二側(cè)壁間隔件91。第一和第二晶體管85和87的源極和漏極區(qū)域(未示出)出現(xiàn)在半導(dǎo)體襯底81中，分別在第一側(cè)壁間隔件86和第二側(cè)壁間隔件91下面。
第一連接88耦合第一晶體管85至第一載流區(qū)域90，第二連接93耦合第二晶體管87至第二載流區(qū)域92。第一鈍化層(帽層)96優(yōu)選由化學(xué)鍍形成于第一和第二載流區(qū)域88和92上，但可由上面討論的任何其它方法形成于圖1和圖3-7中形成的鈍化層上。
第三載流區(qū)域98，類似于圖7中的載流區(qū)域44，電耦合至第一載流區(qū)域88，而導(dǎo)電仿真特征100類似于圖7中的導(dǎo)電仿真特征48a和48b。與圖7中所示實(shí)施例的第一鈍化層96類似的第二鈍化層102形成于第三載流區(qū)域98和導(dǎo)電仿真特征100上。用于圖8中半導(dǎo)體裝置80的元素的工藝和材料可以是前面討論的用于圖1和圖3-7中半導(dǎo)體裝置10的等價(jià)的元素的工藝和材料。
空氣縫隙105終止于第二載流區(qū)域92上形成的第一鈍化層96。因?yàn)橛械谝烩g化層96，第二載流區(qū)域92沒(méi)有被損傷或蝕刻，且因此得以被保護(hù)。相比較，空氣縫隙106延伸穿過(guò)第三介電層104(即，第一互連層級(jí))和第二介電層94(即，第二互連層級(jí))而進(jìn)入第一介電層89(即，第三互連層級(jí))，因?yàn)闆](méi)有導(dǎo)電特征出現(xiàn)在空氣縫隙106中以阻擋它們。換句話說(shuō)，空氣縫隙106出現(xiàn)在多個(gè)互連層級(jí)中。
上面說(shuō)明了兩類仿真特征導(dǎo)電仿真特征和絕緣仿真特征。形成互連(溝槽和/或通孔)時(shí)導(dǎo)電仿真特征形成，雖然導(dǎo)電，但它們不傳輸電流因?yàn)樗鼈儧](méi)有耦合至晶體管或其它電氣裝置。絕緣仿真特征形成于第三介電層36或104中，該介電層是導(dǎo)電仿真特征和互連形成于其中的同一介電層。然而，絕緣仿真特征是在互連和導(dǎo)電仿真特征(如果有)形成于第三介電層34或104之后形成的。然后介電層72或108沉積于絕緣仿真特征上以形成空隙于仿真間隔內(nèi)。
絕緣和導(dǎo)電仿真特征64，48a和48b可以是用于隨后沉積的層的支撐結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣材料72可以是絕緣膜層。絕緣膜層可以是沉積的或安置在仿真特征64，48a和48b和載流區(qū)域44上，從而在仿真間隔中形成空氣縫隙。因?yàn)椴粫?huì)有膜填注仿真特征，在本實(shí)施例中，對(duì)仿真間隔沒(méi)有寬度限制。換句話說(shuō)，理論上，仿真間隔可以是無(wú)限寬的。通過(guò)將膜安置在無(wú)限寬仿真間隔上而產(chǎn)生空氣縫隙。因此，仿真間隔不需要等于或小于空隙間隙的寬度以便空隙形成于其中。在該實(shí)施例中，仿真間隔也是膜的支撐結(jié)構(gòu)。
雖然導(dǎo)電仿真特征和絕緣仿真特征是一起說(shuō)明的，但不必在同一半導(dǎo)體裝置中使用兩種類型的仿真特征。而是按照需要，要么用導(dǎo)電仿真特征，要么用絕緣仿真特征，來(lái)形成鄰近互連和對(duì)電容敏感的其它導(dǎo)電特征的空氣縫隙。此外，絕緣仿真特征彼此或與導(dǎo)電仿真特征鄰近是不必要的。絕緣仿真特征可以用來(lái)取代圖7中的第一導(dǎo)電仿真特征48a。換句話說(shuō)，絕緣仿真特征可以鄰近并在其自身和互連或任何其它特征之間形成空氣縫隙。而且，仿真特征可以用在任何水平的處理中，其中空隙是必要的，而不僅僅圖中所示并說(shuō)明的金屬層級(jí)中。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)從半導(dǎo)體晶片的頂視圖中認(rèn)識(shí)到，空氣縫隙可以是連續(xù)的線并看起來(lái)象曲徑，閉合的環(huán)，或可以是任何其它的圖案或形狀。圖9中所示的是圖7中的線所指示位置處的半導(dǎo)體裝置10的橫截面。因此，圖9是圖1和圖3-7中形成的空氣縫隙74和導(dǎo)電區(qū)域44，48a和48b的頂視圖，其中沒(méi)有示出第二鈍化層54和絕緣材料72以便空氣縫隙和導(dǎo)電區(qū)域44，48a和48b的圖案可清楚看出。在示于圖9的實(shí)施例中，空氣縫隙74平行于鄰近導(dǎo)電區(qū)域44，48a和48b，且約與它們的長(zhǎng)度相等?？商鎿Q地，空氣縫隙74或?qū)щ妳^(qū)域44，48a和48b可以與圖9所示的大小不同。例如，空氣縫隙74或者臨近導(dǎo)電區(qū)域44中任一個(gè)的長(zhǎng)度可比圖示的長(zhǎng)。沒(méi)必要空氣縫隙74具有和導(dǎo)電區(qū)域44，48a和48b相同的長(zhǎng)度或?qū)挾?。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，從頂部看空氣縫隙74具有小于或大于導(dǎo)電區(qū)域44，48a和48b中至少一個(gè)或所有的長(zhǎng)度。相似地，導(dǎo)電仿真特征48a和48b可具有不同于載流區(qū)域44或空氣縫隙74的長(zhǎng)度。
在示于圖10的另一個(gè)實(shí)施例中，空氣縫隙290是預(yù)定形狀(如正方形或矩形)、預(yù)定數(shù)目行、預(yù)定數(shù)目列的圖案或陣列，用形成空氣縫隙相同的方法形成的?？諝饪p隙290在第一導(dǎo)電區(qū)域294和第二導(dǎo)電區(qū)域292之間，該第一導(dǎo)電區(qū)域294可以是互連或?qū)щ姺抡嫣卣鳎诙?dǎo)電區(qū)域292可以是與第一導(dǎo)電區(qū)域294相同或不同的特征。此外，如果第一導(dǎo)電區(qū)域294或第二載流區(qū)域292是導(dǎo)電仿真特征，它們也可以是預(yù)定形狀，如矩形或正方形的重復(fù)圖案。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，空氣縫隙290具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于導(dǎo)電區(qū)域(互連或?qū)щ姺抡嫣卣?的長(zhǎng)度，在另一個(gè)實(shí)施例中，空氣縫隙290和導(dǎo)電仿真特征長(zhǎng)度相等，該長(zhǎng)度小于互連的長(zhǎng)度。在另一個(gè)實(shí)施例中，空氣縫隙大于導(dǎo)電區(qū)域從而減小彌散場(chǎng)效應(yīng)。用多個(gè)較小的仿真特征而非一個(gè)或幾個(gè)大仿真特征使得某些介電層在仿真特征之間，這為隨后的拋光工藝和封裝提供增加的機(jī)械支撐。
圖11中所示的是具有第一區(qū)域418，第二區(qū)域420，和第三區(qū)域422和第四區(qū)域424的半導(dǎo)體單元片400的一部分，其中基于所需的參數(shù)前三個(gè)區(qū)域具有不同的仿真特征的布局，第四區(qū)域424不包括任何仿真特征。每個(gè)區(qū)域418，420，422和424包括介電層428。雖然所有區(qū)域中示出的介電材料428相同，但如果需要每個(gè)區(qū)域中的介電材料可以是不同的。
在圖11中所示的實(shí)施例中，仿真特征406，408，和410是導(dǎo)電仿真特征，分別由絕緣區(qū)域405，407，和409包圍。在另一個(gè)實(shí)施例中，仿真特征406，408和410是絕緣仿真特征，且在該實(shí)施例中可以不是分別由絕緣區(qū)域405，407和409包圍。然而，在同一半導(dǎo)體單元片400上或同一區(qū)域內(nèi)的所有仿真特征可以不必相同。換句話說(shuō)，仿真特征406，408和410可以是氧化物或?qū)щ姺抡嫣卣鞯娜魏谓M合。
第一區(qū)域418也包括關(guān)鍵電路402a，其可以是時(shí)鐘分布電路，長(zhǎng)信號(hào)線，長(zhǎng)并行數(shù)據(jù)線，傳輸線等，以及它們的組合。有必要控制在關(guān)鍵電路和可以不是關(guān)鍵電路的另一個(gè)或另一組特征之間耦合電容，該關(guān)鍵電路是載流特征或一組載流特征。關(guān)鍵電路和另一個(gè)或另一組特征可以在不同或相同的平面中，彼此鄰近或?qū)?，且它們之間的電容耦合被控制。第一區(qū)域418也包括毗鄰的仿真特征411，它們位于關(guān)鍵電路402a鄰近處。由于毗鄰的仿真特征鄰近關(guān)鍵電路402a，不能形成整個(gè)仿真特征406，而僅形成整個(gè)仿真特征406的一部分，從而產(chǎn)生毗鄰的仿真特征411。
第二區(qū)域420和第三區(qū)域422分別包括第二關(guān)鍵電路402b和第三關(guān)鍵電路402c。關(guān)鍵電路402a，402b，和402c都彼此不同，因?yàn)樗鼈冇胁煌碾娙菀?。在第一區(qū)域418，形成具有第一形狀，密度，尺寸，間隔，和圖案的仿真特征406。為仿真特征406選擇的形狀，尺寸，密度，間隔，和圖案及材料是基于第一關(guān)鍵電路402a之間所需的電容耦合確定的。第二區(qū)域412和第三區(qū)域413分別具有仿真特征408和410，每個(gè)區(qū)域中仿真特征在形狀，尺寸，密度，間隔，和圖案方面不同，且與仿真特征406不同，這是由于在關(guān)鍵電路402a-c之間要求的電容耦合不同。第一區(qū)域418和第二區(qū)域420彼此不同，因?yàn)榉抡嫣卣?06和408和關(guān)鍵電路402a-b之間具有不同的間隔。這導(dǎo)致在關(guān)鍵電路402a-b之間由于不同的有效介電常數(shù)而產(chǎn)生的不同電容耦合。不同的有效介電常數(shù)是由于不同面積的空氣縫隙造成的，它們被示為陰影區(qū)域425-426，它們形成于仿真特征406和408自身之間和關(guān)鍵電路402a-b之間。因?yàn)?02a-b是關(guān)鍵電路，有必要最小化它們之間的耦合并因此在仿真特征406它們自身之間及仿真特征406和關(guān)鍵電路402之間形成空氣縫隙。因此，仿真特征406和408它們自身之間以及仿真特征406、408和關(guān)鍵電路402a-b之間的間隔，雖然大于半導(dǎo)體單元片400其它區(qū)域的類似特征之間的間隔，但足夠小以便空氣縫隙形成于它們之中。因?yàn)榈谝粎^(qū)域418中空氣縫隙的面積大于第二區(qū)域420中的空氣縫隙，第一區(qū)域418中的電容耦合較小(假定仿真特征406和408是同一種材料。)因?yàn)楹徒^緣的相比，如果仿真特征是導(dǎo)電的，則實(shí)際上電容耦合增加，為仿真特征406和408選擇的材料可影響電容耦合。發(fā)生這是因?yàn)檠b置性能使得第一區(qū)域418比第二區(qū)域420更需要最小化其中的電容耦合。
第二區(qū)域420和第三區(qū)域422中的仿真特征圖案彼此有相同的間隔，但在仿真特征408和410的尺寸上不同。如圖11所示，因?yàn)榉抡嫣卣?10的部分的寬度大于仿真特征408，所以仿真特征410比仿真特征408大，從而改變機(jī)械穩(wěn)定性和關(guān)鍵電路402b和402c之間的電容耦合。如圖11所示，第三區(qū)域422之間的電容耦合大于第二區(qū)域420中的電容耦合(假定仿真特征410和406是相同的材料)，這是由于其中能形成空氣縫隙426和427的面積較小。電容耦合中的差異是受裝置性能驅(qū)動(dòng)的。此外，因?yàn)榈谌齾^(qū)域414中所有仿真特征410的面積大于第二區(qū)域412中對(duì)應(yīng)面積，第三區(qū)域具有比第二區(qū)域412更大的機(jī)械穩(wěn)定性，而無(wú)論什么材料用于仿真特征408和410。
第四區(qū)域424包括非關(guān)鍵載流特征404。非關(guān)鍵載流特征404可以是粘合襯墊，劃線柵格，任何計(jì)量特征，去耦合電容器，等。(非關(guān)鍵載流特征是非關(guān)鍵電路的任何特征或組特征。)第四區(qū)域424可比第一，第二和第三區(qū)域418，420和422具有更大的機(jī)械穩(wěn)定性，因?yàn)楦鶕?jù)所選擇的介電材料428和仿真特征材料沒(méi)有空氣縫隙出現(xiàn)。(如果使用導(dǎo)電特征，有仿真特征的區(qū)域可以具有更大的機(jī)械穩(wěn)定性，這是由于金屬，如銅的楊氏模量通常比介電常數(shù)小于2.0的介孔SOD材料大，該材料可用于介電材料425。)由于缺少空氣縫隙，如果其它區(qū)域的仿真特征是氧化物仿真特征，第四區(qū)域424也可在非關(guān)鍵載流特征404之間具有最大電容耦合。通常，非關(guān)鍵載流特征404沒(méi)有形成于它們之間的空氣縫隙。
雖然圖11中四個(gè)區(qū)域中，每個(gè)區(qū)域中所示的兩個(gè)關(guān)鍵區(qū)域彼此相同，但這不是必須的。例如，第一區(qū)域418中的一個(gè)區(qū)域可以是關(guān)鍵電路而其它的可以是非關(guān)鍵載流特征。在該實(shí)施例中，毗鄰仿真特征可僅鄰近關(guān)鍵電路。非關(guān)鍵載流區(qū)域中空氣縫隙可以不是必要的，因?yàn)殡娙蓠詈喜蛔鬟@樣的要求。因此，可增加機(jī)械穩(wěn)定性。在一個(gè)實(shí)施例中，所有四個(gè)區(qū)域存在于同一半導(dǎo)體單元片400上。在另一個(gè)實(shí)施例中，區(qū)域的任何組合存在于同一半導(dǎo)體單元片上。類似地，示于圖11中的任何或所有四個(gè)區(qū)域存在于同一半導(dǎo)體單元片上是可能的，該半導(dǎo)體單元片具有示于圖9或10中的部分半導(dǎo)體單元片。如前面解釋的那樣，仿真特征不必都是半導(dǎo)體單元片上同樣的形狀。
和示于圖9-10中的相比，示于圖11中的仿真特征的形狀在切割或單個(gè)化半導(dǎo)體單元片以便封裝的過(guò)程中減小裂紋傳播穿過(guò)半導(dǎo)體單元片方面更好。裂紋行進(jìn)穿過(guò)介電材料428和空氣縫隙425-427更困難，因?yàn)樵诜抡嫣卣?06，408和410之間的直線較少。(裂紋通常僅在一個(gè)軸上傳播并當(dāng)它們遇到足夠大障礙時(shí)終止。)因?yàn)榉抡嫣卣髦g的間隔在第一區(qū)域418較大，在該區(qū)域中比在第二區(qū)域420或第三區(qū)域422中裂紋可更容易行進(jìn)或傳播更遠(yuǎn)。然而，因?yàn)榈谒膮^(qū)域424中沒(méi)有仿真特征，裂紋可最容易地傳播并在該區(qū)域比示于圖11的部分半導(dǎo)體單元片400中任何其它區(qū)域中傳播更遠(yuǎn)。
可使用具有和形貌視圖不同形狀的空氣縫隙的任何組合。例如，在半導(dǎo)體晶片的一個(gè)區(qū)域中，有必要形成正方形空氣縫隙而在另一個(gè)片段中形成不同長(zhǎng)度的線或所有線都具有相等的長(zhǎng)度，決定于布局的空間限制和線對(duì)電容的敏感度。如果空氣縫隙對(duì)電路性能是必要的，要在其中形成的空氣縫隙的可得到的布局中的區(qū)域越大，空氣縫隙的尺寸就越大或出現(xiàn)的空氣縫隙的數(shù)目就越大。而且，載流區(qū)域?qū)﹄娙菰矫舾?，空氣縫隙要占據(jù)以最小化介電層的總介電常數(shù)的鄰近載流區(qū)域的空間的體積就越大，由于空氣縫隙的出現(xiàn)介電常數(shù)將減小。
圖12中所示的是用于在布局中提供仿真特征的方法110。在一種形式中，方法110可以作為用于執(zhí)行電路物理布局目的的設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的軟件執(zhí)行。對(duì)于沿載流區(qū)域的預(yù)定點(diǎn)的給定電容標(biāo)準(zhǔn)，工具通過(guò)使用一定標(biāo)準(zhǔn)以計(jì)算互連水平中仿真特征密度而起作用。在步驟112中，用戶定義用于互連的電容標(biāo)準(zhǔn)?？墒褂貌煌瑯?biāo)準(zhǔn)和組合或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。例如，傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)使用兩個(gè)反相器作為沿互連區(qū)域的預(yù)定點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)器。反相器的面積或尺寸可包括在標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)體尺寸的寬度內(nèi)。此外，連接至互連的負(fù)載的尺寸和本質(zhì)(電阻，電抗，等)是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)規(guī)則，噪聲水平和最大導(dǎo)體延遲是其它參數(shù)，它們可以是步驟112的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。換句話說(shuō)，電容標(biāo)準(zhǔn)可至少包括功率要求，面積要求，噪聲要求，或速度要求。
在步驟114，執(zhí)行分析以確定載流區(qū)域之間的互連間隔的影響。例如，對(duì)于特定組的標(biāo)準(zhǔn)，如功率消耗或互連控制的RC延遲，可以計(jì)算出沿互連的預(yù)定點(diǎn)的電容。分析的步驟114可包括計(jì)算電阻和電容。在步驟115，具有一定仿真特征密度的仿真特征是在互連層級(jí)中形成的。仿真特征可以是導(dǎo)電仿真特征，絕緣仿真特征，或它們的組合。在步驟116，改變仿真特征的密度以滿足為步驟112中提供的互連限定的電容標(biāo)準(zhǔn)?？墒褂貌煌抡嫣卣髅芏鹊牡?jì)算直到獲得預(yù)定的可接受電容閾值。在設(shè)計(jì)工具中方法110可以是自動(dòng)化的以僅確定電路設(shè)計(jì)中預(yù)定組的最優(yōu)仿真特征密度，或?yàn)橛迷谠O(shè)計(jì)中的每個(gè)載流區(qū)域自動(dòng)化。額外的標(biāo)準(zhǔn)，如接近(proximity to)噪聲或輻射導(dǎo)體，可考慮到分析中并可確定使用什么類型的仿真特征(即，氧化物或?qū)w)。例如，為了減小噪聲，導(dǎo)電仿真特征上的氧化物仿真特征是必要的。以該方式，互連層的仿真特征密度的功效和自動(dòng)計(jì)算可快速實(shí)現(xiàn)。
至此，可以理解本發(fā)明提供了一種用于在互連層形成空氣縫隙的方法。換句話說(shuō)，空氣縫隙可在兩個(gè)載流線之間形成，這兩個(gè)載流線彼此以大于空氣縫隙間隔的距離分開(kāi)?？諝饪p隙可以是減小夾層或中間層次介電層的介電常數(shù)的低k空氣縫隙。由于互連或任何導(dǎo)電區(qū)域上鈍化層的出現(xiàn)，空氣縫隙可選擇性地延伸至鈍化層或其它載流區(qū)域而不損壞導(dǎo)電區(qū)域。雖然需要額外的照像平版印刷工藝形成絕緣仿真特征，導(dǎo)電仿真特征可以通過(guò)改變掩膜圖案形成以便形成載流區(qū)域。因此，制造所要求的關(guān)鍵照像平版印刷步驟的數(shù)目不增加。由于鈍化層的出現(xiàn)，額外的優(yōu)點(diǎn)是用于形成仿真特征的掩膜公差的放寬。
由于鈍化層的出現(xiàn)，仿真間隔的寬度可比沒(méi)有鈍化層出現(xiàn)改變更多，因?yàn)殁g化層延伸超出載流區(qū)域并保護(hù)它們下面的所有材料。此外，鈍化層對(duì)于任何穿孔允許增加的失配，該穿孔可形成于具有空氣縫隙的介電層上的介電層，因?yàn)殁g化層具有大于金屬互連的寬度。增加的掩膜公差減小掩膜制造成本，因?yàn)樾纬裳谀ひ蟮膰?yán)格處理較少。
在前面的說(shuō)明書中，本發(fā)明已經(jīng)參考特定實(shí)施例說(shuō)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解可做出多種改進(jìn)和變化而不偏離權(quán)利要求限定的本方面的范疇。例如，任何傳統(tǒng)工藝可用于形成互連(包括接觸)，如先穿孔，后溝槽(VFTL)雙嵌入方法，先溝槽，后穿孔(TFVL)雙嵌入方法，或單個(gè)嵌入方法。而且，可使用自對(duì)準(zhǔn)雙掩膜集成或自對(duì)準(zhǔn)蝕刻終止集成，以便僅在硬掩膜或蝕刻終止已經(jīng)被除去或打開(kāi)處將穿孔構(gòu)圖。此外，第一載流區(qū)域18可用雙嵌入方法形成而不僅是單個(gè)嵌入工藝，如圖所示。因此，用于形成穿孔，溝槽，接觸和其它互連的工藝不局限于所說(shuō)明的，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)到的那樣。因此，說(shuō)明書和圖形被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的，且所有這些改進(jìn)傾向于包括在本發(fā)明的范疇內(nèi)。
益處，其它優(yōu)點(diǎn)，和問(wèn)題的解決方案已參考特定實(shí)施例說(shuō)明。然而，益處，優(yōu)點(diǎn)，問(wèn)題的解決方案，和可引起任何益處，優(yōu)點(diǎn)，或解決方案出現(xiàn)或變得更顯著的任何元素不是被解釋為任何或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵性的，必須的，或基本的特征或元素。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“包括”，“包含”，或其中任何其它的變化傾向于覆蓋非排他性的內(nèi)容，如工藝，方法，工件，或設(shè)備，該非排他性的內(nèi)容包括一系列元素而不僅包括這些元素，還可以包括沒(méi)有列出表述的元素或這樣的工藝，方法，工件或設(shè)備所固有的其它元素。
權(quán)利要求
1.一種形成半導(dǎo)體裝置(10)的方法，該方法包括提供半導(dǎo)體襯底(12)；形成第一介電層(34或36)；構(gòu)圖該第一介電層以形成第一開(kāi)口；在第一開(kāi)口中形成導(dǎo)電區(qū)域(30或44)；和化學(xué)鍍導(dǎo)電區(qū)域上的鈍化層(32或54)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述鈍化層(32)上形成介電層(36)并在第二介電層中形成空隙(66或68)。
3.一種形成半導(dǎo)體裝置(10)的方法，該方法包括提供半導(dǎo)體襯底(12)；形成第一介電層(36)；構(gòu)圖該第一介電層以形成第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，其中第一開(kāi)口和第二開(kāi)口彼此鄰近且彼此分開(kāi)；形成第一載流區(qū)域(44或48a或48b)于第一開(kāi)口中；形成第二載流區(qū)域(48a或48b或44)于第二開(kāi)口中；鍍覆第一開(kāi)口和第二開(kāi)口上的第二導(dǎo)電層(54)以形成第一帽層(54)和第二帽層(54)，其中第一帽層和第二帽層是彼此物理隔絕的。
4.一種形成半導(dǎo)體裝置(10)的方法(300)，該方法包括提供半導(dǎo)體襯底(12)；形成第一介電層于該半導(dǎo)體襯底上；形成載流區(qū)域于該第一介電層上；蝕刻(302)該載流區(qū)域以使該載流區(qū)域凹陷；在該載流區(qū)域上提供(304)催化劑溶液以使載流區(qū)域具有催化活性；提供(306)螯合溶液以除去催化劑溶液的一部分；和于該載流區(qū)域上化學(xué)鍍(308)一鈍化層。
5.一種半導(dǎo)體裝置(10)，其包括半導(dǎo)體襯底(12)；在半導(dǎo)體襯底上的第一介電層(36)；在第一介電層內(nèi)的第一載流區(qū)域(44，48a或48b)；具有第一介電層的第二載流區(qū)域(44，48a或48b)，其中該第二載流區(qū)域和第一載流區(qū)域彼此分開(kāi)；在該第一載流區(qū)域上的第一化學(xué)鍍鈍化層(54)；在第二載流區(qū)域上的第二化學(xué)鍍鈍化層(54)，其中第二化學(xué)鍍鈍化層和第一化學(xué)鍍鈍化層物理隔離；和在該第一化學(xué)鍍鈍化層和第二化學(xué)鍍鈍化層上形成的第二介電層(72)。
6.一種用于形成半導(dǎo)體裝置(10)的方法，其包括提供半導(dǎo)體襯底(12)；在半導(dǎo)體襯底上形成第一介電層(36)；在該第一介電層中形成載流區(qū)域(44)；在該第一介電層中形成多個(gè)導(dǎo)電仿真特征(48a & 48b)，其中該多個(gè)導(dǎo)電仿真特征由仿真間隔(68)彼此分開(kāi)；形成非間隙填充層(72)于該載流區(qū)域和該多個(gè)導(dǎo)電仿真特征上；和形成空隙(74)于仿真間隔中。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成非間隙填充層(72)和在仿真間隔中形成空隙是同時(shí)進(jìn)行的；
8.一種用于形成半導(dǎo)體裝置(10)的方法，其包括形成半導(dǎo)體襯底(12)；在該半導(dǎo)體襯底上形成介電層(36)；在該介電層內(nèi)形成第一導(dǎo)電仿真特征(48a)；在該介電層內(nèi)并鄰近該第一導(dǎo)電仿真特征形成第二仿真特征(48b)；和在該介電層中該第一導(dǎo)電仿真特征和第二仿真特征之間形成空隙(74)。
9.一種半導(dǎo)體裝置(10)，其包括半導(dǎo)體襯底(12)；在該半導(dǎo)體襯底上的第一介電層(36)；在該第一介電層內(nèi)的第一導(dǎo)電仿真特征(48a或48b)；在該第一介電層內(nèi)的第一特征(44或48a或48b)；和在該第一導(dǎo)電仿真特征和該第一特征之間并在該第一介電層內(nèi)的空隙(74)。
10.一種用于形成半導(dǎo)體裝置(10)的方法，其包括提供具有第一區(qū)域(418，420或422)和第二區(qū)域(418，420，422或424)的半導(dǎo)體裝置；在該第一區(qū)域內(nèi)形成第一電路(402a-c)和第一仿真特征(406，408或410)，其中該第一電路具有第一電容耦合值；在該第二區(qū)域內(nèi)形成第二電路(402a-c或404)，其中該第二電路具有第二電容耦合值；和通過(guò)在該第一仿真特征之間形成第一空隙(425-427)調(diào)整(116)第一電容耦合值為第三電容耦合值，其中該第三電容耦合值小于第一電容耦合值并與該第二電容耦合值不同。
全文摘要
在中間層次介電層(36)中形成仿真特征(64，65，48a，48b)。在一個(gè)實(shí)施例中，非間隙填充介電層(72)形成于仿真特征(64，65，48a，48b)上以在仿真特征(64，65，48a，48b)之間或仿真特征(48a)和載流區(qū)域(44)之間形成空隙(74)。在一個(gè)實(shí)施例中，鈍化層(32和54)是通過(guò)化學(xué)鍍形成的以保護(hù)下面的導(dǎo)電區(qū)域(44，48a，48b和30)免遭空氣縫隙(74)穿透。此外，鈍化層(32和54)懸垂在下面的導(dǎo)電區(qū)域(44，48a，48b和30)上，從而限定鄰近導(dǎo)電區(qū)域(48a，44和48b)的仿真特征(65a，65b和67)。鈍化層(32和54)可以形成而無(wú)須額外的構(gòu)圖步驟并有助于最小化失配的通孔穿透空氣縫隙。
文檔編號(hào)H01L21/288GK1820365SQ03825687
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2003年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者辛迪·K·高爾德伯格, 斯坦雷·M·菲利皮亞克, 約翰·C·弗雷克, 李勇杰, 布萊德雷·P·史密斯, 尤瑞·E·索羅門特塞弗, 泰瑞·G·斯巴克斯, 克爾克·J·斯特羅塞伍斯基, 凱瑟琳·C·于 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司