本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種形成具有擴(kuò)展空氣間隙的半導(dǎo)體器件的方法。

背景技術(shù)：

隨著微處理器變得更快和更小，集成電路(ic)變得更加復(fù)雜且部件變得更加密集。由發(fā)送和/或接收電信號(hào)所通過的導(dǎo)電跡線和過孔(共同地稱作“金屬互連”)連接ic部件。通過鑲嵌工藝典型地形成金屬互連結(jié)構(gòu)，由此將導(dǎo)電材料沉積到被蝕刻到半導(dǎo)體襯底中的孔和溝槽中。周圍材料將每個(gè)金屬互連結(jié)構(gòu)與鄰近的金屬互連結(jié)構(gòu)電絕緣。然而，襯底材料的電介質(zhì)性質(zhì)能夠使得相鄰的金屬互連結(jié)構(gòu)之間電容耦合，這增加了芯片功率要求和對(duì)信號(hào)傳輸?shù)母蓴_。

然而隨著集成電路密度不斷提高的結(jié)果，器件尺寸減小，金屬互連結(jié)構(gòu)尺寸和間距也減小，這導(dǎo)致電流密度和電阻增大以及電遷移、電容耦合和rc延遲較大，進(jìn)而使得半導(dǎo)體器件的操作速度降低，并且其刷新特性惡化。此外，互連材料可以擴(kuò)散到周圍電介質(zhì)材料中，降低電介質(zhì)絕緣能力且導(dǎo)致在相鄰的互連結(jié)構(gòu)和部件之間產(chǎn)生串?dāng)_。雖然可以通過使用阻擋層密閉互連來控制擴(kuò)散和電遷移，然而附加的阻擋材料可能會(huì)增加互連的電阻和尺寸。

請(qǐng)參考圖1a，在現(xiàn)有技術(shù)中，降低層間介質(zhì)10間的金屬互連結(jié)構(gòu)之間寄生電容的主要方法在鄰近的金屬互連導(dǎo)線11之間形成空氣間隙(airgap，可簡稱“氣隙”)12，空氣(air)具有極低的介電常數(shù)(大約為1，而氧化硅的介電常數(shù)大約為4，氮化硅的介電常數(shù)大約為7)，并因此空氣間隙12比固體電介質(zhì)材料能更有效地隔離相鄰的金屬互連結(jié)構(gòu)。

請(qǐng)參考圖1b，現(xiàn)有技術(shù)中的一些研究，例如論文“air-gapsforhigh-performanceon-chipinterconnectpartii:modeling,fabrication,andcharacterization”(seonghopark,journalofelectronicmaterials,vol.37,no.10,2008,issue10,pp1534-1546)，發(fā)現(xiàn)通過擴(kuò)展空氣間隙12進(jìn)入層間電介質(zhì)10中的深度，可以減小邊緣電場，進(jìn)而進(jìn)一步降低金屬互連結(jié)構(gòu)之間寄生電容，例如空氣間隙12的頂部和底部完全在層間介質(zhì)10與金屬互連線11的交界面時(shí)(如 圖1a所示)，金屬互連結(jié)構(gòu)之間寄生電容可以降低39％，而當(dāng)空氣間隙12向頂部和底部的層間介質(zhì)10中擴(kuò)展100nm深度時(shí)(如圖1b所示)，金屬互連結(jié)構(gòu)之間寄生電容可以降低49％。

在現(xiàn)有金屬互連工藝的制作方法中，形成具有空氣間隙的半導(dǎo)體器件的一種方法是在當(dāng)前層間介質(zhì)層中，通過光刻和刻蝕法，在金屬互連線之間形成尺寸較小的間隙，然后利用化學(xué)氣相沉積(cvd)法，在當(dāng)前層間介質(zhì)層上覆蓋形成后一層間介質(zhì)層，而不填充該間隙，從而在當(dāng)前介質(zhì)層中形成空氣間隙；雖然該方法達(dá)到了降低集成電路rc延遲的目的，但是由于制造工藝本身的限制，對(duì)于關(guān)鍵尺寸(cd)較小的半導(dǎo)體器件來說，該方法在形成具有多個(gè)的金屬互連層的半導(dǎo)體器件時(shí)，由于金屬互連線之間的間隔(space)較小并且現(xiàn)有光刻工藝的精確度限制，后一層金屬層的通孔插塞(plug)難以與當(dāng)前層的金屬互連線對(duì)準(zhǔn)，而是與位于金屬互連線之間的空氣間隙相連通，使后一層通孔插塞內(nèi)填充的金屬銅落進(jìn)空氣間隙中，導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的短路問題。

現(xiàn)有技術(shù)中另一種方法通過形成一種能夠在特定工藝中去除的犧牲層，在完成當(dāng)前金屬互連層和后一金屬互連層后，在特定工藝，例如加熱工藝中去除犧牲層，以形成空氣間隙。該方法形成的犧牲層是整體覆蓋于層間介質(zhì)層之上的，因此在后續(xù)全部去除之后，在形成大面積空氣間隙時(shí)，大大降低了器件的機(jī)械抗壓能力，甚至因此器件中金屬互連層的塌陷，嚴(yán)重降低半導(dǎo)體器件的性能。

因此，隨著半導(dǎo)體器件尺寸進(jìn)一步降低，如何形成具有擴(kuò)展空氣間隙的半導(dǎo)體器件，以在進(jìn)一步降低金屬互連結(jié)構(gòu)之間的寄生電容的同時(shí)，還能夠保證器件中各結(jié)構(gòu)的對(duì)準(zhǔn)精度以及保證器件的機(jī)械抗壓能力，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題，也成為制約空氣間隙發(fā)展和應(yīng)用的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種形成具有擴(kuò)展空氣間隙的半導(dǎo)體器件的方法，在進(jìn)一步降低金屬互連結(jié)構(gòu)之間的寄生電容的同時(shí)，還能夠保證器件中各結(jié)構(gòu)的對(duì)準(zhǔn)精度以及保證器件的機(jī)械抗壓能力。

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種形成具有擴(kuò)展空氣間隙的半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟：

提供一半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成有第一層間介質(zhì)層和第二層間介質(zhì)層；

在所述第二層間介質(zhì)層中形成金屬互連線；

回刻蝕所述金屬互連線，以形成凹槽；

在所述凹槽中填充第三層間介質(zhì)層，并去除所述第二層間介質(zhì)層以形成深溝槽；

在所述深溝槽中填充犧牲層，并在所述第三層間介質(zhì)層以及所述犧牲層表面上形成第四層間介質(zhì)層；

去除所述犧牲層以形成空氣間隙。

進(jìn)一步的，所述第一層間介質(zhì)層、第三層間介質(zhì)層和第四層間介質(zhì)層的材質(zhì)完全相同或部分相同。

進(jìn)一步的，所述第一層間介質(zhì)層、第三層間介質(zhì)層和第四層間介質(zhì)層是從由二氧化硅(sio2)、硅氮化物(sin)、硅碳氧化物(sioc)、碳摻雜的氫化硅氧化物(sioch)、硅碳氮化物(sicn)和硅氮氧化物(sion)組成的組中選出的至少一種材料。

進(jìn)一步的，所述第一層間介質(zhì)層的厚度為5nm～50nm。

進(jìn)一步的，所述第二層間介質(zhì)層為介電常數(shù)小于3的低k介質(zhì)材料。

進(jìn)一步的，采用大馬士革互連工藝在所述第二層間介質(zhì)層中形成多條金屬互連線。

進(jìn)一步的，所述金屬互連線的厚度為10nm～500nm。

進(jìn)一步的，所述第三層間介質(zhì)層的厚度為5nm～100nm。

進(jìn)一步的，采用干法刻蝕工藝去除所述第二層間介質(zhì)層以形成深溝槽，工藝氣體包含n2、h2，氣體流量為10sccm～300sccm，功率為100w～1000w,工藝壓力為2mtorr～200mtorr。

進(jìn)一步的，在去除所述第二層間介質(zhì)層以形成深溝槽之后且在所述深溝槽中填充犧牲層之前，回刻蝕所述深溝槽底部的所述第一層間介質(zhì)層。

進(jìn)一步的，采用稀釋氫氟酸(dhf)或者以氫氟酸和氟化銨生成的稀釋緩沖液濕法回刻蝕所述深溝槽底部的所述第一層間介質(zhì)層。

進(jìn)一步的，所述深溝槽底部的所述第一層間介質(zhì)層的回刻蝕深度與所述第三層間介質(zhì)層的厚度相同。

進(jìn)一步的，所述犧牲層的材質(zhì)為能夠熱分解的聚合物。

進(jìn)一步的，在所述深溝槽中填充犧牲層的步驟包括：

采用旋涂的方法在所述深溝槽的中填充能夠熱分解的聚合物，直至填滿所述深溝槽，并進(jìn)行烘焙；

化學(xué)機(jī)械平坦化或者采用干法工藝回刻蝕所述聚合物，直至形成的犧牲層與所述第三層間介質(zhì)層齊平。

進(jìn)一步的，采用干法工藝回刻蝕所述聚合物時(shí)，采用的工藝氣體包含o2，氣體流量為10sccm～200sccm，工藝壓力為2mtorr～100mtorr，功率為100w～2000w。

進(jìn)一步的，形成所述第四層間介質(zhì)層的工藝溫度低于400℃。

進(jìn)一步的，在氮?dú)夥諊胁捎?00℃以上的高溫加熱工藝去除所述犧牲層以形成空氣間隙。

進(jìn)一步的，所述第四層間介質(zhì)層的厚度為5nm～100nm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的形成具有空氣間隙的半導(dǎo)體器件的方法，通過對(duì)金屬互連線進(jìn)行回刻蝕來在所述金屬互連線上方形成凹槽，以用于定義金屬互連線之間形成空氣間隙的擴(kuò)展深度，從而保證了后續(xù)形成的器件結(jié)構(gòu)的對(duì)準(zhǔn)精度，同時(shí)通過在凹槽中填充第三層間介質(zhì)層后，將金屬互連線周圍的第二層間介質(zhì)層替換為犧牲層，并在之后在犧牲層和第三層間介質(zhì)層上覆蓋第四層間介質(zhì)層，使得去除犧牲層而獲得空氣間隙僅在深度方向上擴(kuò)展，從而在實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低金屬互連結(jié)構(gòu)之間的寄生電容的同時(shí)，還能足夠保證器件的機(jī)械抗壓能力的效果。

附圖說明

圖1a和1b是現(xiàn)有技術(shù)中典型的具有空氣間隙的半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例的形成具有空氣間隙的半導(dǎo)體器件的方法流程圖；

圖3a至3f是本發(fā)明具體實(shí)施例的形成具有空氣間隙的半導(dǎo)體器件的方法中的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施 方式作進(jìn)一步的說明，然而，本發(fā)明可以用不同的形式實(shí)現(xiàn)，不應(yīng)只是局限在所述的實(shí)施例。

請(qǐng)參考圖2，本發(fā)明提出一種形成具有擴(kuò)展空氣間隙的半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟：

s1，提供一半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成有第一層間介質(zhì)層和第二層間介質(zhì)層；

s2，在所述第二層間介質(zhì)層中形成金屬互連線；

s3，回刻蝕所述金屬互連線，以形成凹槽；

s4，在所述凹槽中填充第三層間介質(zhì)層，并去除所述第二層間介質(zhì)層以形成深溝槽；

s5，在所述深溝槽中填充犧牲層，并在所述第三層間介質(zhì)層以及所述犧牲層表面上形成第四層間介質(zhì)層；

s6，去除所述犧牲層以形成空氣間隙。

請(qǐng)參考圖3a，在步驟s1中提供的半導(dǎo)體襯底30的材質(zhì)可以為材料可以為單晶硅(si)、單晶鍺(ge)、硅鍺(gesi)或碳化硅(sic)，也可以是絕緣體上硅(soi)，絕緣體上鍺(goi)；或者還可以為其它的材料，例如砷化鎵等iii-v族化合物。在具體的實(shí)施例中所述半導(dǎo)體襯底30上形成有半導(dǎo)體元器件，例如：nmos晶體管、pmos晶體管、二極管、電容、電感等。后續(xù)形成的金屬互連線與這些半導(dǎo)體元器件相連。此外，所述半導(dǎo)體襯底30還可以具有其他各種元器件隔離，例如淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(sti)等用以形成半導(dǎo)體器件的必要結(jié)構(gòu)；上述半導(dǎo)體襯底30的結(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)際半導(dǎo)體器件制造工藝過程確定，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知技術(shù)內(nèi)容，故在此不再贅述。接著，在所述半導(dǎo)體襯底30上依次形成第一層間介質(zhì)層31和第二層間介質(zhì)層32。第一層間介質(zhì)層31和第二層間介質(zhì)層32可以是相同材質(zhì)，也可以是不同材質(zhì)，所述第一層間介質(zhì)層31可以是從由二氧化硅(sio2)、硅氮化物(sin)、硅碳氧化物(sioc)、碳摻雜的氫化硅氧化物(sioch)、硅碳氮化物(sicn)和硅氮氧化物(sion)組成的組中選出的至少一種材料；第二層間介質(zhì)層32為介電常數(shù)小于3的低k介質(zhì)材料，例如為多孔硅(si)、多孔芳香族熱固性有機(jī)材料(silk)、多孔硅基高分子材料(msq)、多孔氟氧化硅(siof)、多孔碳氧化硅(sioc)、有機(jī)聚合物、包含有機(jī)聚合物的硅基絕緣體、摻雜碳的硅氧化物或摻雜氯的硅氧化物。本實(shí)施例 中，所述第一層間介質(zhì)層31為二氧化硅，通過化學(xué)氣相沉積(cvd)工藝或者旋轉(zhuǎn)涂復(fù)(sod)工藝形成，厚度為5nm～50nm。第二層間介質(zhì)層32可以采用化學(xué)氣相沉積法(cvd)或者旋轉(zhuǎn)涂復(fù)(sod)工藝形成，其厚度由后續(xù)待形成的金屬互連線的厚度決定。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖3a，在步驟s2中，可以采用大馬士革互連工藝在所述第二層間介質(zhì)層32中形成至少一條金屬互連線33，具體地，在步驟s02中，首先，以第一層間介質(zhì)層31為刻蝕停止層，采用干法刻蝕工藝刻蝕所述第二層間介質(zhì)層32，以在所述第二層間介質(zhì)層32形成用于填充金屬互連線的至少一個(gè)溝槽(trench)或通孔(via)，其中，所使用的蝕刻氣體包括含氟氣體(cf4、chf3、ch2f2等)、稀釋氣體(he、n2等)以及氧氣；然后，采用物理氣相沉積(pvd)工藝在所述溝槽或通孔中形成金屬阻擋層和籽晶層(未圖示)；接著，采用電鍍(ecp)工藝沉積一金屬層，例如銅金屬層，于金屬阻擋層和籽晶層上，并填滿所述第二層間介質(zhì)層32中的溝槽或通孔；最后，采用化學(xué)機(jī)械研磨(cmp)工藝去除所述第二層間介質(zhì)層32上多余的金屬層，研磨到所述第二層間介質(zhì)層32的表面終止，從而在所述第二層間介質(zhì)層32中形成至少一條金屬互連線33。本實(shí)施例中，金屬互連線33的厚度(或稱為“直徑”)為10nm～500nm，相鄰金屬互連線33之間的距離大于35nm，以避免相鄰的金屬互連線導(dǎo)通。

請(qǐng)參考圖3b，在步驟s3中，可以采用干法刻蝕工藝或者濕法刻蝕工藝來對(duì)金屬互連線33進(jìn)行回刻蝕，使金屬互連線33的上表面下降一定深度，從而使金屬互連線33的上表面低于其周圍的所述第二層間介質(zhì)層32的上表面，以形成凹槽32a，即凹槽32a的位置位于剩余的金屬互連線33的上方，凹槽32a的深度決定了后續(xù)形成的空氣間隙向上的擴(kuò)展深度。本步驟中對(duì)金屬互連線33進(jìn)行回刻蝕時(shí)，可以將回刻蝕窗口的寬度維持在金屬互連線33的寬度上，使得僅僅對(duì)金屬互連線33進(jìn)行刻蝕，也可以將回刻蝕窗口的寬度適當(dāng)放大，從而對(duì)金屬互連線33及其周圍一定寬度的第二層間介質(zhì)層32進(jìn)行回刻蝕，從而使得形成的凹槽32a寬度較大，這樣會(huì)犧牲一定寬度的空氣間隙，但有利于提高后續(xù)第三層間介質(zhì)層34在凹槽32a中的填充效果。所述濕法刻蝕工藝中使用的濕法刻蝕劑可以為過氧化氫與ekc-575溶液混合液(其中的過氧化氫與ekc-575溶液的體積比為1：2至1：10)、取代胺、雜環(huán)化合物、二甲亞砜、苯并三唑、二甘醇、n-丁基醚、多羥基烷烴或芳香烴中任意一種或多種所組成的混合溶液； 所述干法刻蝕工藝中使用的刻蝕氣體可以為cl2和/或h2，使用cl2和/或h2等離子體轟擊金屬互連線33表面，金屬互連線33與等離子體反應(yīng)生成揮發(fā)性物質(zhì)而排出，還可同時(shí)通入n2等離子體、ar等離子體和氟烷等離子體，其中形成氟烷等離子體的氟源為chf3、ch2f2中的一種或多種，ar等離子體用于去除凹槽32a中的殘留物，n2等離子體和氟烷等離子體用于鈍化凹槽32a側(cè)壁，使得凹槽32a具有較好形貌。

請(qǐng)參考圖3b至3d，在步驟s4中，首先，通過化學(xué)氣相沉積(cvd)工藝或者旋轉(zhuǎn)涂復(fù)(sod)工藝在金屬互連線33以及第二層間介質(zhì)層32表面形成第三層間介質(zhì)層34，并填滿所述第二層間介質(zhì)層32中的凹槽32a；然后，采用化學(xué)機(jī)械研磨(cmp)工藝去除所述第二層間介質(zhì)層32上多余的第三層間介質(zhì)層，研磨到所述第二層間介質(zhì)層32的表面終止，從而在所述第二層間介質(zhì)層32中形成堆疊于所述金屬互連線33上方的第三層間介質(zhì)層34；接著，采用干法刻蝕工藝去除金屬互連線33周圍的第二層間介質(zhì)層32，以在去除第二層間介質(zhì)層32的位置形成深溝槽33a，所述干法刻蝕工藝所使用的蝕刻氣體可以包括含氟氣體(cf4、chf3、ch2f2等)、稀釋氣體(he、n2等)以及氧氣，也可以包括氮?dú)?n2)和氫氣(h2)，本實(shí)施例中，采用的刻蝕氣體包含氮?dú)?n2)和氫氣(h2)，氣體流量為10sccm～300sccm，功率為100w～1000w,工藝壓力為2mtorr～200mtorr。此外，所述第三層間介質(zhì)層34的材質(zhì)可以與第一層間介質(zhì)層31相同，也可以不同，可以是從由二氧化硅(sio2)、硅氮化物(sin)、硅碳氧化物(sioc)、碳摻雜的氫化硅氧化物(sioch)、硅碳氮化物(sicn)和硅氮氧化物(sion)組成的組中選出的至少一種材料，且所述第三層間介質(zhì)層34的厚度取決于后續(xù)形成的空氣間隙向上擴(kuò)展的要求深度，本實(shí)施例中，所述第三層間介質(zhì)層34的厚度為5nm～100nm。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖3d，本實(shí)施例中，為了進(jìn)一步擴(kuò)展后續(xù)形成的空氣間隙尺寸，降低金屬互連線33之間的寄生電容，還在去除所述第二層間介質(zhì)層32而形成深溝槽33a之后，回刻蝕所述深溝槽33a底部的所述第一層間介質(zhì)層31，以使得所述深溝槽33a由于其底部向所述第一層間介質(zhì)層31中擴(kuò)展而變大更深。其中，所述深溝槽33a底部的所述第一層間介質(zhì)層31的回刻蝕深度可以與所述第三層間介質(zhì)層34的厚度相同，也可以不同。在回刻蝕所述深溝槽33a底部的所述第一層間介質(zhì)層31的工藝中，例如，可以采用氫氟酸的質(zhì)量濃度為2％～50％ 稀釋氫氟酸(dhf)或者氫氟酸的質(zhì)量濃度為0.05％～10％以氫氟酸和氟化銨生成的稀釋緩沖液(例如常見的boe或bhf)來濕法刻蝕所述深溝槽33a底部的所述第一層間介質(zhì)層31。

請(qǐng)參考圖3d和3e，在步驟s5中，首選，可以采用旋轉(zhuǎn)涂復(fù)(sod)工藝在所述深溝槽33a中填充能夠熱分解的聚合物，直至填滿所述深溝槽33a，并進(jìn)行烘焙；然后，采用化學(xué)機(jī)械平坦化工藝或者干法刻蝕工藝去除多余的所述聚合物，直至形成的犧牲層35與所述第三層間介質(zhì)層34頂部表面齊平；接著，可以通過化學(xué)氣相沉積(cvd)工藝或者原子層沉積(ald)工藝或者旋轉(zhuǎn)涂復(fù)(sod)工藝，在所述犧牲層35和第三層間介質(zhì)層34的表面形成第四層間介質(zhì)層36。其中，第四層間介質(zhì)層36的材質(zhì)可以與所述第一層間介質(zhì)層31、第三層間介質(zhì)層34相同，也可以不同，可以是從由二氧化硅(sio2)、硅氮化物(sin)、硅碳氧化物(sioc)、碳摻雜的氫化硅氧化物(sioch)、硅碳氮化物(sicn)和硅氮氧化物(sion)組成的組中選出的至少一種材料，其形成工藝溫度不會(huì)使?fàn)奚鼘?6分解。本實(shí)施例中，所述第四層間介質(zhì)層36的厚度為5nm～100nm，形成工藝溫度低于400℃。此外，所述犧牲層35的材質(zhì)為能夠熱分解的聚合物，例如丁基降冰片烯和三乙氧硅基降冰片烯的共聚體(copolymerofcopolymerofbutylnorborneneandtriethoxysilylnorbornene)等。在采用干法刻蝕工藝去除多余的所述聚合物時(shí)，可以先通過涂覆、曝光、顯影的光刻工藝在所述聚合物上形成一圖案化的光刻膠，隨后以所述圖案化的光刻膠為掩膜，干法刻蝕所述聚合物，以形成如圖3e所示的填充在深溝槽中的犧牲層35，所述干法刻蝕時(shí)的工藝氣體包含o2，氣體流量為10sccm～200sccm，工藝壓力為2mtorr～100mtorr，功率為100w～2000w。所述犧牲層作為后續(xù)空氣間隙的前期替代品，其位置及尺寸均由前述的步驟確定，屬于自對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，不會(huì)產(chǎn)生堆疊漂移偏差(overlayshift)，且所述犧牲層36可以通過加熱的方式分解蒸發(fā)，本實(shí)施例的犧牲層36在400℃以上高溫即可被加熱分解掉，而第一層間介質(zhì)層31、第三層間介質(zhì)層34以及第四層間介質(zhì)層36均不會(huì)受此高溫加熱影響而消失。本步驟中，由于第四層間介質(zhì)層36形成時(shí)有犧牲層35和第三層間介質(zhì)層34的同時(shí)支撐，其機(jī)械能力較強(qiáng)。

請(qǐng)參考圖3e和3f，在步驟s6中，通過高溫加熱的方式使所述犧牲層35在熱分解過程中蒸發(fā)去除，所述高溫加熱的溫度高于所述犧牲層35的分解溫度， 以在同層的金屬互連線33之間或者該層金屬互連線33與前一層、后一層層金屬互連線33之間形成擴(kuò)展的空氣間隙37，所述空氣間隙37即去除所述犧牲層35后的空間，其頂部向上擴(kuò)展至第四層間介質(zhì)層36的下表面，所述空氣間隙37的底部向下擴(kuò)展至所述第一層間介質(zhì)層31中，如圖3f所示。本步驟中，由于第四層間介質(zhì)層36為平面結(jié)構(gòu)，其下方有相互對(duì)準(zhǔn)且機(jī)械抗壓能力較強(qiáng)的第三層間介質(zhì)34以及金屬互連線33共同支撐，因此大大提高了器件的機(jī)械抗壓能力，即使后續(xù)其上方還形成有后一層的金屬互連線，器件中金屬互連線也不會(huì)塌陷。

需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，當(dāng)犧牲層35的材質(zhì)不是能夠加熱分解的材料時(shí)，可以采用各向同性的濕法刻蝕方法將所述犧牲層35去除，這樣在去除所述犧牲層35時(shí)，不會(huì)損傷與所述犧牲層35相鄰的第一層間介質(zhì)層31、金屬互連線33、第三層間介質(zhì)34以及第四層間介質(zhì)36，后續(xù)形成空氣間隙時(shí)，可以保證形成的空氣間隙的質(zhì)量和寬度，提高半導(dǎo)體器件的性能。

綜上所述，本發(fā)明的形成具有空氣間隙的半導(dǎo)體器件的方法，通過對(duì)金屬互連線進(jìn)行回刻蝕來在所述金屬互連線上方形成凹槽，以用于定義金屬互連線之間形成空氣間隙的擴(kuò)展深度，從而保證了后續(xù)形成的器件結(jié)構(gòu)的對(duì)準(zhǔn)精度，同時(shí)通過在凹槽中填充第三層間介質(zhì)層后，將金屬互連線周圍的第二層間介質(zhì)層替換為犧牲層，并在之后在犧牲層和第三層間介質(zhì)層上覆蓋第四層間介質(zhì)層，使得去除犧牲層而獲得空氣間隙僅在深度方向上擴(kuò)展，從而在實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低金屬互連結(jié)構(gòu)之間的寄生電容的同時(shí)，還能足夠保證器件的機(jī)械抗壓能力的效果。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。