專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路用的半導(dǎo)體器件及其制作方法。
圖4是采用常規(guī)層間絕緣層的具有多層線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件線結(jié)構(gòu)部分的視圖。圖4中在半導(dǎo)體基片400上所形成的下線層401是由按預(yù)定形狀蒸發(fā)和光刻而成的。然后，再將層間絕緣層402用沉積，例如CVD方法制出。向其表面則再用腐蝕或CMP方法作成平臺。然后，再在層間絕緣層402上用蒸發(fā)和按預(yù)定形狀制作上線層403的圖形。
圖5是日本特許公開No.5-283542中所述的一種方法。參考圖5，半導(dǎo)體基片500上形成一下線層501。然后，在半導(dǎo)體基片500和下線層501上形成一絕緣層蓋504。再在絕緣層蓋504上加一含混有亞微米鋁顆粒的玻璃覆蓋材料的層間絕緣層502。層間絕緣層502加熱到約400℃，以形成玻璃。此后，在層間絕緣層502中，僅混在玻璃覆蓋材料中的鋁顆粒被腐蝕成孔505。然后，再在層間絕緣層502上形成一第二絕緣層蓋506，以便制作一上線層503。
但是圖4所示的已有技術(shù)的缺點(diǎn)在于很難實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行，因?yàn)殡娐愤\(yùn)行速度受線路電容值的限制。高速運(yùn)行之所以受到限制是由于層間絕緣層402的材料特有的介電常數(shù)使它的電容值比空氣高所致。
圖5所示的已有技術(shù)的缺點(diǎn)在于在層間絕緣層502中難以形成孔505。這是因?yàn)楹茈y選擇性地除去鋁顆粒，為了很好地除去鋁顆粒，必須使鋁顆粒均勻地混入覆蓋材料之中而不被覆蓋材料所互相分離。如果顆粒被覆蓋材料所互相分離，那末覆蓋材料會阻止鋁顆粒的腐蝕，從而不能完成選擇性的腐蝕。
本發(fā)明的目的之一是提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，以能降低層間絕緣層的靜電電容。
本發(fā)明半導(dǎo)體器件包括一形成于半導(dǎo)體基片上的下線層，一至少覆蓋下線層的第一絕緣層，形成在第一絕緣層上的若干絕緣支或條，以便構(gòu)成絕緣層之間的空間，和一形成在所說絕緣支上端上的第二絕緣層。
一種制作半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟在形成在半導(dǎo)體基片上的第一絕緣層上形成核，從核上生長而形成絕緣支和條，在絕緣支的上端形成第二絕緣層。
本發(fā)明的上述目的和其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將通過下面的描述并結(jié)合下列附圖予以闡明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的剖面示圖。
圖2A-2H是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的各制作步驟的剖面示圖。
圖3A-3C是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的各制作步驟的剖面示圖。
圖4是表示第一相關(guān)已有技術(shù)的剖面示圖。
圖5是表示第二相關(guān)已有技術(shù)的剖面示圖。
圖1和圖2表示本發(fā)明的第一實(shí)施例。在圖1中，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)是在一半導(dǎo)體基片100上有一層間絕緣層102被提供在一上線層103和下線層101之間，層間絕緣層102包括絕緣支106A和絕緣層106B。絕緣支106A是從下線層101向上方作條狀伸展，并在上、下線層101和103之間形成孔和空間。在絕緣支106A的上端形成絕緣層106B，從而支撐上線層103。以覆蓋下線層101的薄絕緣層104上形成的生長核為基點(diǎn)，絕緣支106A呈分支狀擴(kuò)展，從而構(gòu)成孔105。據(jù)此，使絕緣支106A的直徑改為1微米，其長度為幾微米至幾十微米。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，如圖1所示，孔105是由伸展在上線層103和下線層101之間的絕緣支106A而形成。由于孔105的存在，上線層103和下線層101之間的靜電電容減小了，從而使靜電電容的影響有可能減至最低。
一種根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法可用圖2A-2H加以描述。如圖2A所示，下線層201可在半導(dǎo)體基片上按預(yù)定圖案用，例如多晶硅、鋁、或銅等制作而成。而后，如圖2B所示，用CVD方法在下線層201上復(fù)上一第一絕緣層蓋204，而與是否存在金屬線層無關(guān)，其厚度約為1000A(埃)。第一絕緣層蓋204是用，例如等離子化學(xué)氣相沉積(Plasma CVD)法或常壓下的光SiH4化學(xué)氣相沉積方法制作出一氧化硅膜。
然后，如圖2C所示，將諸如鐵、鋅(Zn)、鈦(Ti)和鉑(Pt)等金屬顆?；蛄Ｗ訃姙⒃诘谝唤^緣層204上，以構(gòu)成生長核207。每一種特定生長核207的生長速度是隨層間絕緣層的材料不同而各異。生長核207不只限于Fe、Zn、Ti和Pt，也可用具有加速絕緣支生長功能的材料，例如催化劑。各種生長核的尺寸(直徑)都不大于1微米，以形成具有條狀(纖維狀)的絕緣層。生長核是按微米級顆粒噴灑，而構(gòu)成由無數(shù)顆粒組成的平面?？梢圆捎眠@樣的方法，即將如Fe、Zn、和Pt等的金屬顆粒配含在用作催化劑的液體中，將溶入金屬的該液體溶液一起噴灑到絕緣膜層上。也可以采用阻擋法，比如光制作一層具有無數(shù)亞微米孔的阻擋層，再在整個(gè)表面用蒸鍍等方法形成一金屬膜，然后再用如硫酸化水(Sulfated water)將阻擋層并連同阻擋層上不需要的金屬膜一起溶解和除去，于是將金屬制成所需的圖形。
然后如圖2D和2E所示，絕緣層即從第一絕緣層蓋204上的生長核207處伸展和生長出條或支而形成絕緣支202。此處，凡在生長核207中附有催化劑時(shí)的絕緣層的生長速度比不附催化劑的生長核207上的生長速度要快約100倍。為了形成條狀絕緣層，采用了低壓CVD方法，溫度為700℃到850℃，壓力為1到2乇(Torr)，當(dāng)采用高溫氧化物(HTO)作為材料，而硅烷，例如SiH4和N2O被用作材料氣體時(shí)，壓力為1乇。在這種條件下，在反應(yīng)室中產(chǎn)生等離子體。700到850℃的溫度要高于常規(guī)低壓CVD方法所用的400℃。于是，含有生長核207的細(xì)金屬圖形處的絕緣層在第一絕緣層蓋上的生長速度比在第一絕緣層蓋上沒有生長核207處的生長速度要快100倍。絕緣支202成條狀生長在器件上就如在草地上草一樣(即如纖維狀)。亦即，絕緣支202是作為層間絕緣層而其生長速度完全是與包括生長核207在內(nèi)的層204有關(guān)，而且當(dāng)絕緣支生長的時(shí)候，在第一絕緣層蓋204的整個(gè)表面上，還生長一絕緣層210。而絕緣層210要比絕緣支202的長度薄得多。
然后，再看圖2F，一層狀絕緣層206再由400℃溫度條件下的CVD方法成形在絕緣支202的上端，因?yàn)榻^緣層206是在與任何基片，如與第一絕緣層蓋，無關(guān)的條件下呈各向同性地生長的，所以就形成層狀結(jié)構(gòu)。
如圖2G所示，絕緣層206是用，如CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)方法加以整平，再在整平后的絕緣層206表面上制作一上線層203并構(gòu)成如圖2H所示的預(yù)定圖形。生長核207則位于絕緣支的頂端，如圖2H所示。
圖3A到3C表示了本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體的制作方法，首先，如圖3A所示，復(fù)蓋在半導(dǎo)體基片300和導(dǎo)線層301上的第一絕緣層蓋304是一種有機(jī)化合物，如TEOS〔四氧甲硅烷(C2H5O)4SiH4〕制成的。導(dǎo)線層301則是由多晶硅、鋁、或銅等制成，第一絕緣層蓋304是用CVD方法制得的厚度為1000埃，最好是用等離子體CVD方法或在SiH4氣氛壓力下的CVD方法制作成氧化硅膜層來。然后再使有機(jī)化合物作選擇性地剝離后在絕緣層304上留下部5有機(jī)化合物307。
如圖3B所示，利用留下的有機(jī)化合物作為生長核，使之選擇性地或成條生長成條狀絕緣支302。有機(jī)支302是在有機(jī)反應(yīng)氣中生長的。如，有機(jī)反應(yīng)氣可包括臭氧O3和甲烷氣。此時(shí)，因?yàn)榻^緣支302是從留下的有機(jī)化合物307上生長起來的，所以，留下的有機(jī)化合物307即在絕緣支307的下端處。因此，空洞305即在生長的有機(jī)化合物307之間形成。
再看圖3C，一第二絕緣層蓋306用CVD方法在有機(jī)反應(yīng)氣氛中，在不直接與下面一層的輪廓相接觸、即沒有下層依托的條件下各向同性地制作而成。此后，對絕緣層306的表面加以整平，并在其整平的表面上制出上線層。
描述至此，本發(fā)明即在上線層和下線層之間提供了在層間絕緣層中存在的孔。于是就減低了靜電電容，從而提高了集成電路的運(yùn)行速度。
而且，因?yàn)榻^緣支呈條狀伸展和生長而形成孔，這就使制作含有空腔和氣囊的絕緣層的制作工藝和步驟簡化了。
從說明書中可明顯看出，本發(fā)明將不只限于上述實(shí)施例，而允許作各種變型或修改，而顯不脫離本發(fā)明的精神和范疇。例如，絕緣層柱或條也可用多次制作的方法，以致層間絕緣層會由眾多細(xì)股的絕緣膜構(gòu)成氣囊而從而支撐一連續(xù)各向異性生成的絕緣層。此外，本領(lǐng)域的專業(yè)人員還應(yīng)理解上述的發(fā)明，并不只限于多層導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，而亦能選用于任何半導(dǎo)體器件中需要使各層和各組件之間降低耦合電容的各種層間絕緣層之中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其特在于包括一第一線層成形在半導(dǎo)體基片上；一第一絕緣層至少復(fù)蓋在所說的第一線層上；多條絕緣支成形在所說的第一絕緣層上，以便在所說的絕緣支之間造成空間；一第二絕緣層形成在所說的絕緣支的上端；一第二線層形成在所說的第二絕緣層上。
2.如權(quán)利要求1所說的器件，其特征在于還包括在所說的絕緣支的上端有生長核。
3.如權(quán)利要求1所說的器件，其特征在于還包括在所說的絕緣支的下端有生長核。
4.一種制作半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，包括下列步驟一在復(fù)蓋半導(dǎo)體器件的第一絕緣層上形成核；一在所說的生長核上形成絕緣支；和一在所說的絕緣支上端處形成第二絕緣層。
5.如權(quán)利要求4所說的方法，其特征在于，其中所說的核是由金屬制成。
6.如權(quán)利要求4所說的方法，其特征在于，其中所說的核是由有機(jī)化合物制成。
7.如權(quán)利要求4所說的方法，其特征在于，其中所說的絕緣支是在所說的生長核和第一絕緣層之間有明顯的區(qū)別的條件下形成的。
8.如權(quán)利要求7所說的方法，其特征在于，其中所說的第二絕緣層是各向同性地形成的。
9.一種制作半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，包括下列步驟一在半導(dǎo)體基片上制作第一線路；一制作第一絕緣層以便復(fù)蓋所說的第一線路；一在所述第一絕緣層上形成很多生長核；一利用所說的核作為催化劑，以生長出很多絕緣支條狀的所說的生長體。一在所說的絕緣支的頂端部各向同性地形成第二絕緣層。
10.如權(quán)利要求9所說的方法，其特征在于，其中所說的第一絕緣層是由等離子體CVD方法形成的氧化硅層。
11.如權(quán)利要求9所說的方法，其特征在于，其中所說的第一絕緣層是用硅烷氣氛壓力下的CVD的方法形成的氧化硅層。
12.如權(quán)利要求9所說的方法，其特征在于，其中所說的生長核，是由鐵(Fe)、鋅(Zn)、鈦(Ti)和鉑(Pt)中選出的金屬形成的。
13.如權(quán)利要求12所說的方法，其特征在于，其中所說的生長核具有1微米或以下的直徑。
14.如權(quán)利要求9所說的方法，其特征在于，其中所說的絕緣支在具有所說的生長核處的生長速度比在不具有所說的生長核處要快。
15.如權(quán)利要求14所說的方法，其特征在于，其中所說的絕緣支材料生長速度比不具有所說生長核處的要快100倍。
16.如權(quán)利要求9所說的方法，其特征在于，其中所說的第一絕緣層上的所說的生長核是用其中分布有生長核的液體涂復(fù)在所說的第一絕緣層上形成的。
17.如權(quán)利要求9所說的方法，其特征在于，其中所說的第一絕緣層上的所說的生長核是用其中分布有生長核的液體噴灑在所說的第一絕緣層上形成的。
18.如權(quán)利要求9所說的方法，其特征在于，其中在所說的第一絕緣層上的所說的生長核是用其中溶解有生長核的液體噴灑在所說的第一絕緣層上形成的。
19.如權(quán)利要求9所說的方法，其特征在于，其中所說的第一絕緣層上的所說的生長核是用下列步驟形成的在所說的第一絕緣層上形成一具有亞微米尺寸細(xì)孔的阻擋層；在所說的阻擋層上形成一金屬層；除去所說的阻擋層使所說細(xì)孔中的金屬留在所說的第一絕緣層上而成為所說的生長核。
20.如權(quán)利要求9所說的方法，其特征在于，其中所說的絕緣支是用低壓CVD方法制成的。
21.如權(quán)利要求20所說的方法，其特征在于，其中所說絕緣支是使用包括硅烷和N2O在內(nèi)的氣體。
22.如權(quán)利要求21所說的方法，其特征在于，其中所說的絕緣支是在大約700到850℃溫度范圍下形成的。
23.如權(quán)利要求22所說的方法，其特征在于，其中所說的絕緣支是在約1乇的壓力下形成的。
24.如權(quán)利要求9所說的方法，其特征在于，其中所說的生長核是用有機(jī)化合物形成的。
25.如權(quán)利要求24所說的方法，其特征在于，其中所說的生長核是用TEOS〔四氧甲硅烷(C2H5O)4SiH4〕制成的。
26.如權(quán)利要求25所說的方法，其特征在于，其中所說的生長核是在有機(jī)反應(yīng)氣中生長起來的。
27.如權(quán)利要求26所說的方法，其特征在于，其中所說的有機(jī)反應(yīng)氣包括臭氧(O3)氧化物和甲烷氣。
28.如權(quán)利要求9所說的方法，其特征在于，其中所說的絕緣支生長時(shí)，在所說的第一絕緣層的幾乎整個(gè)表面上，生長起一絕緣層，所說絕緣層比所說的絕緣支的長度要薄。
29.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于包括下絕緣層和上絕緣層；和從所說的部分下絕緣層上伸展出的類似條狀的許多絕緣支以便在所說的下絕緣層和上絕緣層之間構(gòu)成空間，所說的上絕緣層是被所說的下絕緣層所支撐著的。
30.如權(quán)利要求29所說的器件，其特征在于，其中每一條所說的絕緣支都具有從鐵(Fe)、鋅(Zn)、鈦(Ti)和鉑(Pt)中選出的金屬形成的生長核。
31.如權(quán)利要求30所說的器件，其特征在于，其中所說的生長核具有一微米或以下的直徑。
32.如權(quán)利要求31所說的器件，其特征在于，其中所說的絕緣支是在具有所說的生長核處的生長速度比在不具有所說的生長核處要快。
33.如權(quán)利要求32所說的器件，其特征在于，其中所說的絕緣支材料生長速度比不具有所說生長核處的要快100倍。
34.如權(quán)利要求32所說的器件，其特征在于，其中所說的生長核是用其中分布有生長核的液體涂覆在所說的下絕緣層上而形成的。
35.如權(quán)利要求32所說的器件，其特征在于，其中所說的生長核是用其中分布有生長核的液體噴灑在所說的下絕緣層上而形成的。
36.如權(quán)利要求32所說的器件，其特征在于，其中所說的生長核是用其中溶解有生長核的液體噴灑在所說的下絕緣層上而形成的。
37.如權(quán)利要求32所說的器件，其特征在于，其中所說的生長核是用下列步驟形成的在所說的下絕緣層上形成一具有亞微米尺寸細(xì)孔的阻擋層；在所說的阻擋層上形成一金屬層；除去所說的阻擋層使所說的細(xì)孔中的金屬在所說的下絕緣層上面成為所說的生長核。
38.如權(quán)利要求32所說的器件，其特征在于，其中所說的絕緣支是用低壓CVD方法制成的。
39.如權(quán)利要求38所說的器件，其特征在于，其中所說絕緣支是使用包括硅烷和N2O在內(nèi)的氣體。
40.如權(quán)利要求39所說的器件，其特征在于，其中所說的絕緣支是在大約700到850℃溫度范圍下形成的。
41.如權(quán)利要求40所說的器件，其特征在于，其中所說的絕緣支是在約1乇的壓力下形成的。
42.如權(quán)利要求29所說的器件，其特征在于，其中所說的絕緣支是包括由有機(jī)化合物形成的生長核。
43.如權(quán)利要求42所說的器件，其特征在于，其中所說的生長核是用TEOS〔四氧甲硅烷(C2H5O)4SiH4)制成的。
44.如權(quán)利要求43所說的器件，其特征在于，其中所說的生長核是在有機(jī)反應(yīng)氣中生長起來的。
45.如權(quán)利要求44所說的器件，其特征在于，其中所說的有機(jī)反應(yīng)氣包括臭氧(O3)氧化物和甲烷氣。
46.如權(quán)利要求45所說的器件，其特征在于，其中當(dāng)所說的絕緣支生長時(shí)，在所說的下絕緣層的幾乎整個(gè)表面上，生長起一絕緣層，所說絕緣層比所說的絕緣支的長度要薄。
47.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于包括下絕緣層和上絕緣層；和一種用于生長支條的劑，該支條可在所說的下和上絕緣層之間構(gòu)成氣囊間隙。
48.如權(quán)利要求47所說的器件，其特征在于，其中所說的用于生長支條的劑具有直徑為1微米或更小的生長核。
49.如權(quán)利要求48所說的器件，其特征在于，其中所說的生長核是由鐵(Fe)、鋅(Zn)、鈦(Ti)和鉑(Pt)中選出的金屬形成的。
50.如權(quán)利要求49所說的器件，其特征在于，其中所說的用于生長支條的劑是在具有所說的生長核處可使生成支條的速度比不具有所說的生長核處要快。
51.如權(quán)利要求50所說的器件，其特征在于，其中所說的用于生長支條的劑是用包括硅烷和N2O在內(nèi)的氣體、在約700到850℃溫度下、由低壓CVD方法制作而成。
52.如權(quán)利要求51所說的器件，其特征在于，其中所說的支條生長時(shí)，在所說的下絕緣層的向乎整個(gè)表面上生長起一絕緣層，所說的絕緣層比所說的絕緣支的長度要薄。
53.如權(quán)利要求47所說的器件，其特征在于，其中所說的用于生長支條的劑包括由有機(jī)化合物形成的生長核。
54.如權(quán)利要求53所說的器件，其特征在于，其中所說的生長核是用包含臭氧(O3)氧化物和甲烷氣的TEOS〔四氧甲硅烷(C2H5O)4SiH4〕制成的。
全文摘要
一種按本發(fā)明的半導(dǎo)體器件,包括在半導(dǎo)體基片上形成層間絕緣層的絕緣支。層間絕緣層具有支條之間形成的空腔,從而使半導(dǎo)體器件中疊層之間的靜電電容得以降低。
文檔編號H01L21/768GK1207580SQ98103248
公開日1999年2月10日 申請日期1998年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月18日
發(fā)明者森永志郎 申請人:日本電氣株式會社