TW295711B - - Google Patents

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A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 1 ) 1 1 a 明 領 域 Ί 1 本 發 明 是 有 翮 一 種 半 導 體 元 件 » 特 別 是 一 種 具 有 為 降 l· I 低 其 均 衡 介 電 常 數 之 中 間 位 準 絕 緣 層 的 半 導 體 元 件 及 其 /·—v 請 先 閲 1 1 製 程 〇 1 I 1 1 相關枝術的說明 背 T& 1 I 半 導 體 積 體 電 路 元 件 有 多 層 結 構 〇 研 究 發 展 上 的 努 力 之 注 1 1 意 I 增 加 了 半 導 體 積 體 電 路 元 件 的 密 度 » 並 使 中 間 位 準 絕 緣 事 項 1 I 再 1 層 變 得 越 來 越 薄 〇 雖 中 間 位 準 連 接 希 望 有 薄 的 中 間 位 填 準 絕 緣 層 » 在 底 下 和 上 面 導 電 層 之 間 會 產 生 極 大 的 寄 生 寫 本 頁 袈 1 電 容 » 而 降 低 信 號 沿 這 類 導 電 層 的 傳 遞 0 1 1 低 介 電 常 數 的 物 質 能 有 效 地 抗 寄 生 電 容 0 大 部 分 的 中 1 I 間 位 準 絕 緣 層 是 氧 化 矽 組 成 的 > 而 氧 化 矽 的 介 電 常 數 為 1 3 . 6 到 3 . 8 之 間 〇 雖 然 氧 化 矽 的 介 電 常 數 小 到 可 作 為 .訂 I 0 刖 標 準 半 導 體 積 體 電 路 元 件 的 中 間 位 準 絕 緣 層 t 氧 化 1 I 矽 的 介 電 常 數 對 於 併 入 下 代 元 件 的 中 間 位 準 絕 緣 層 而 1 1 言 卻 太 大 了 » 所 Μ 建 議 用 氟 化 樹 脂 (f 1 u or or e s i n ) c >氟 1 丄 化 樹 胞 (flu or or e s ί η )之介電常數的範園是2 .0到 2 . 1之 | 間 * 而 氟 化 樹 脂 (f 1 υ 0 Γ or e s i η >組成的中間位準絕緣層 1 1 則 有 效 地 降 低 了 寄 生 電 容 〇 1 I 另 一 棰 趨 近 則 是 利 用 懸 浮 導 線 的 結 構 0 將 導 電 線 路 架 1 1 I 在 導 電 稈 上 » 而 導 電 桿 則 和 組 成 電 晶 體 的 雜 質 區 形 成 歐 1 1 姆 接 觸 〇 導 電 桿 把 導 電 線 路 與 半 導 體 基 Η 的 主 要 表 面 分 1 I 開 » 使 半 導 體 基 Η 之 主 表 面 和 導 電 線 路 之 間 產 生 一 個 縫 1 J 隙 〇 空 氣 會 充 入 鏠 隙 而 使 寄 生 電 容 降 低 〇 1 | -3 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（ 2 ) 1 1 雖 然 其 结 構 不 是 用 於 線 路 上 9 曰 本 專 利 刊 物 中 編 號 1 56 -32723的 未 檢 驗 之 專 利 中 揭 示 了 一 種 懸 浮 结 構 0 圖 1 I 所 顯 示 的 便 是 該 曰 本 未 檢 驗 之 專 利 中 所 揭 示 的 懸 浮 结 構。 —S 1 I 請 I 砷 化 鎵 組 成 的 半 絕 緣 基 Η 1 是 覆 蓋 著 η 型 砷 化 鎵 組 成 先 閲 1 I 讀 1 的 半 導 體 活 性 層 2 « 而 在 半 導 體 活 性 層 2 的 __. 部 分 表 面 背 面 1 1 内 形 成 凹 槽 2 a 0 半 導 體 活 性 層 2 的 上 表 面 覆 蓋 了 氧 化 矽 之 注 备 1 1 組 成 的 絕 緣 層 3 〇 因 此 凹 槽 2 a 被 絕 緣 層 3 封 住 〇 在 絕 緣 思 事 項 1 | 層 3 上 形 成 —- 涸 穿 孔 3 a 鋁 質 的 閘 電 極 4 通 過 穿 孔 3 a Μ 再 填 寫 裝 1 便 和 半 導 體 活 性 層 2 的 底 部 表 面 2b形 成 尚 特 基 位 障 〇 空 本 頁 缺 的 空 間 則 發 生 於 絕 緣 層 3 的 下 表 面 3 b及 半 導 體 活 性 層 1 | 2 的 底 部 表 面 2b 之 間 0 雖 m 閘 電 極 4 在 絕 緣 層 3 之 上 表 1 面 4 c 擴 展 了 周 邊 部 分 4 a 和 4b ♦ 不 過 空 缺 的 空 間 2 a 降 低 了 1 周 邊 部 分 4 a / 4b和 半 導 體 活 性 層 2 之 間 的 寄 生 電 容 〇 訂 I 先 前 技 藝 的 懸 浮 结 構 是 依 下 列 方 式 製 造 的 〇 首 先 準 備 1 1 I 砷 化 鎵 組 成 的 半 導 體 基 Η 1 ，η 型砷化鎵長在半導體基片 1 1 1 的 主 要 表 面 上 > 使 半 導 體 活 性 層 2 覆 蓋 主 要 表 面 〇 1 L 接 下 來 * 將 氧 化 矽 沈 積 於 半 導 體 活 性 層 2 的 整 個 上 表 面 使 半 導 體 活 性 層 2 為 絕 緣 層 3 所 覆 蓋 〇 1 1 於 半 導 體 活 性 層 2 的 上 表 面 圖 型 化 一 個 適 當 的 光 m 蝕 1 I 刻 罩 ♦ 並 將 設 定 為 穿 孔 3 a 的 區 域 暴 露 於 蝕 刻 劑中《 蝕 刻 劑 1 1 會 去 除 未 覆 蓋 區 域 的 氧 化 矽 並 於 絕 緣 層 3 形 成 穿 孔 3 a 〇 1 1 半 導 體 活 性 層 2 透 過 穿 孔 3 a 暴 露 於 另 一 種 蝕 刻 劑 中 > 1 I 而 瑄 種 蝕 刻 劑 在 半 導 體 活 性 層 2 的 一 部 分 表 面 内 形 成 凹 1 槽 2 a 〇 這 個 凹 槽 2 a 比 穿 孔 3 a 堪 寬 9 而 且 這 個 空 缺 的 空 間 1 I -4 1 Ί 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（3 ) 2a是發生於絕緣層3的下表面3b及半専體活性層2的底 部表面2 b之間。 利用蒸氣將鋁重直地沈積於絕緣層的上表面上，鋁層 穿越孔洞3a並在穿孔3a之下的半導體活性層2的中心區 域堆積，因此造成了空缺的空間2a。鋁層於是圖型化而 成閘電極4 ,並與η型砷化鎵組成的活性層2形成肖特 基位障。 先前技術存在著下列的問題。 第一，先前技術使用氟化樹脂（fluororesin)令寄生 .電容分別變為氧化矽製成者的百分之四十到五十。然而 ，降低程度決定於絕緣層物質的介電常數，這對下一代 元件之超薄中間位準絕緣層而言是不夠的。 第二，先前應用懸浮結構的技術，是藉著空缺的空間 2a内的空氣而大大地降低了寄生電容，因為空氣的介電 常數是1 。不過，先前懸浮結構的技術會遭遇幾乎無法 在先前技術閘電極4上形成上層繞線的問題，而且也不 能用於多層繞線结構。即使使用先前之懸浮閘，非懸浮 的傳統繞線仍得承受很大的寄生電容而信號傳遞之加速 度會減少。 發明總沭 綜上所述，本發明的重要目的為提供具有中間位準絕 緣層之半導體元件Μ降低上下専電層之間的寄生電容。 本發明的還有一個重要目的是提供一種在中間位準絕 緣層中形成氣體絕緣層的程序。 -5 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、1Τ •ί-- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 295711 A7 B7五、發明説明（，） 為了達成以上目的，本發明建議在中間位準絶緣層中 形成一縫隙以便缜充氣態絶緣材料。 根據本發明的觀念所提供的半導體元件包括：第一及 第二導電層；在第一及第二導電層之間提供一個中間位 準絶緣層，並包含第一絶緣層及與第一絶緣層分隔而形 成缝隙的第二絶緣層以形成缝隙，且於此缝隙中充入氣 態絶緣層。 根據本發明的另一値觀念所提供的，是於第一及第二 導電層間製造一個具有中間位準絶緣層之半導體元件製 程，其步驟如下：a)於第一及第二導電層中之一個的上 面形成第一絶緣材料構戊的一層；b)於第一層上面形成 一種材料構成的第二層；c)於第二層上面形成第二絶緣 材料構成的第三層；d )以能任選第一或第二絶緣材料為 對象的蝕劑選擇性地蝕刻第二層，以便氣態絶緣層態充 填第一及第三層之間的縫隙；而第一層、氣態絶緣層和 第三個層的結合便形成了中間位準絶緣層。 發明的圖式説明 根據本發明之半導體元件之製造方法的待性及優點， 我們可利用圖式並藉下列說明而更清楚的了解： 圖1此一截面圖所顯示的是先前技術之閘電極之結構。 圖2此一截面画所顯示的是根據本發明之具氣態絶緣 層的半導體元件之結構。 圖3 A〜31這些截面圖所顯示的是根據本發明之半導體 元件之製造方法。 -6 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂. .i__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 5 ) 1 1 圖 4 此 一 截 面 圖 所 顧 示 的 是 根 據 本 發 明 的 另 一 種 半 導 1 體 元 件 之 结 構 〇 圖 5Λ 〜 5 1 這 些 截 面 圖 所 顯 示 的 是 圖 4 之 半 導 體 元 件 的 /-V. 1 I 請 1 製 造 方 法 〇 先 閲 1 I 讀 1 佯 例 的 說 明 背 1 面 I 參 閲 圖 2 9 根 據 本 發 明 之 半 導 體 元 件 是 於 矽 基 片 10上 之 注 | 意 I 製 造 而 成 的 〇 矽 基 Η 1 0的 主 要 表 面 上 則 選 擇 性 地 生 長 一 事 項 1 I 層 厚 的 場 氧 化 層 11 » 並 在 主 要 表 面 中 定 義 了 活 性 區 域 〇 再 填 源 極 區 10 a 和 汲 極 10b 形 成 在 活 性 區 域 中 » 且 互 相 隔 寫 本 頁 袈 1 開 0 一 個 薄 的 閘 絕 緣 層 12則 於 源 極 區 10 a 與 汲 極 區 10b 1 I 之 間 形 成 活 性 域 » 導 電 的 閘 電 極 1 3就 是 在 閘 絕 緣 層 12 1 I 上 形 成 圖 型 的 〇 1 矽 基 片 10與 源 極 及 汲 極 l^r 10 a 和 10b 形 成 一 個 ρ η 接 .訂 | 合 面 t 且 此 Ρ η 接 姶 面 反 向 鵂 壓 Μ 便 將 電 信 號 限 制 在 源 極 1 | 區 10 a 與 汲 極 區 10b 之 間 0 源 極 區 10 a 與 汲 極 區 10b •N 1 1 閘 絕 緣 層 1 2加 上 閘 電 極 1 3整 個 構 成 了 場 效 懕 電 晶 體 t 而 1 丄 這 個 電 晶 體 則 與 其 他 未 標 示 在 圖 上 的 電 路 元 件 構 成 積 體 I 電 路 的 一 部 分 〇 1 1 中 間 位 準 絕 緣 層 15延 伸 於 整 個 場 氧 化 層 11 活 性 區 域 1 I 及 閘 電 極 13 1 而 這 個 層 15包 括 了 下 層 的 氧 化 矽 絕 緣 層 1 1 15 a 及 與 下 層 氧 化 矽 絕 緣 層 15 a 分 隔 的 上 層 氧 化 矽 絕 1 1 緣 層 15b 和 位 於 上 層 氧 化 矽 電 晶 體 15 a 及 上 層 氧 化 矽 1 I 絕 緣 層 15b 之 間 填 充 縫 隙 15 C 之 空 氣 〇 在 此 刻 意 使 用 未 1 1 摻 雜 的 氧 化 矽 » 而 所 謂 ”刻意未摻雜” 代 表 的 是 有 別 於 像 1 I -7 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( 6 ) 1 1 磷 化 硼 矽 玻 璃 之 刻 意 摻 雜 之 氧 化 矽 〇 Ί 1 接 觸 孔 16 a 和 16b 是 在 中 間 位 準 絕 緣 層 1 5 内 製 成 的 9 I 而 源 極 區 10 a 與 汲 極 區 10b 則 分 別 暴 露 於 接 觸 孔 16 a 和 /-—S 1 I 請 I 16b 〇 鋁 合 製 成 的 導 電 線 路 17 a 和 17b 是 形 成 在 中 間 位 先 閱 1 I 1 準 絕 緣 層 15之 上 > 且 分 別 透 過 接 觸 孔 16 a 和 16b 與 源 極 背 1 I 區 10 a 和 汲 極 {m 10b 保 持 接 AM 觸 0 上 層 絕 緣 層 15b 與 導 電 之 注 1 | 意 I 線 路 17 a 和 17b 連 接 且 為 導 電 線 路 17 a 和 17b 所 支 撐 〇 事 項 1 I 再 I 因 為 這 個 理 由 故 上 層 絕 緣 層 15 b 於 上 層 絕 緣 層 15 a 及 填 上 層 絕 緣 層 15b 之 間 沒 有 任 何 實 際 接 觸 的 情 況 下 » 仍 妷 寫 本 頁 裝 1 不 致 於 掉 落 到 下 層 的 氧 化 矽 絕 緣 層 15 a 上 0 1 I 在 這 個 例 子 中 1 閘 電 極 13 及 導 電 線 路 17 a / 1 7b分 別 作 1 1 為 第 一 及 第 二 導 電 層 9 而 氣 態 絕 緣 層 則 藉 著 將 m 隙 15 C 1 充 氣 而 完 成 〇 -訂 | 中 間 位 準 絕 緣 層 15具 有 二 個 位 準 亦 即 下 層 及 上 層 絕 1 I 緣 層 15 a 和 15b Λ 及 鏠 隙 15 C 中 之 空 氣 9 其 介 電 常 數 e 1 1 可 Μ 方 程 式 1 表 示 〇 1 丄 e = e 1 e 2 e3( t 1 + t2 + t 3 ) / (t 1 e 2e 3 + t2 el e 3 + t 3 e 1 e 2) 方 程 式1 、、-，· 其 中 11 是 下 層 絕 緣 層 15 a 的 厚 度 ， t2 是 空 氣 的 厚 度 » t 3 1 1 是 上 層 絕 緣 層 15b 的 厚 度 9 el 是 圖 型 化 絕 緣 層 15 a 的 介 1 I 電 常 數 9 e 2 是 空 氣 的 介 電 常 數 » 而 e 3 是 上 層 絕 緣 層 15b 1 1 的 介 電 常 數 〇 氧 化 矽 的 介 電 常 數 是 3 . 6 9 而 空 氣 的 介 電 1 1 常 數 是 1 〇 當 下 層 及 上 層 絕 緣 層 15 a 和 15b 的 厚 度 各 為 1 1 1 00η m » 而 空 氣 層 的 厚 度 為 300η Π) 時 ， 其 有 效 的 介 電 常 1 數 之 數 量 級 是 1 . 4 f 且 會 降 到 氧 化 矽 的 介 電 常 數 2 . 6 分 1 I -8 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 7 ) 1 1 之 一 倍 〇 利 用 中 間 位 準 絕 緣 層 1 5 t 我 們 能 夠 大 大 地 降 低 1 閘 電 極 13與導電線路 之 間 的 寄 生 電 容 〇 I 接 下 來 是 針 對 圖 2 所 示 半 導 體 元 件 » 並 參 閲圖3A到3G ^—ν 請 1 I 的 敘 述 〇 其 程 序 由 準 備 矽 基 Η 10開始 ， 於 矽 基 Η 10的主 先 閱 1 I 讀 1 1 要 表 面 上 則 選 擇 性 地 生 長 一 層 厚 的 場 氧 化 層 11 9 這 一 層 背 面 1 之 1 厚 的 埸 氧 化 層 1 1定義 了 被 設 計 成 主 要 表 面 中 的 場 效 應 電 注 I % I 晶 體 1 4之活性 區 域 〇 事 項 1 I 再 1 K 加 熱 法 將 一 層 薄 的 氧 化 矽 生 長 在 活 性 Imr 域 上 而 Μ 本 % 像 複 合 矽 之 類 的 導 電 物 質 沈 積 於 整 個 結 構 的 表 面 〇 這 —* 頁 1 層 薄 的 氧 化 矽 層 為 複 合 矽 層 所 覆 蓋 9 並 照 相 平 版 技 術 1 1 於 複 合 矽 層 上 圖 型 化 一 適 當 的 光 阻 蝕 刻 罩 〇 之 後 選 擇 性 1 I 地 將 複 合 矽 層 蝕 刻 罩 而 於 該 光 胆 蝕 刻 罩 之 下 形 成 閘 電 1 訂 極 1 3 〇 1 褪 去 光 阻 蝕 刻 罩 • 而 後 Μ 離 子 植 入 方 式 將 雜 質 摻 入 活 1 I 性 區 域 及 閘 電 極 13 〇 摻 入 的 雜 質 之 導 電 型 式 與 矽 基 片 10 1 1 的 相 反 〇 源 極 區 10 a 與 汲 極 區 10b 則 Μ 閘 電 極 13 白 我 校 1 L 準 之 方 法 形 成 在 活 性 區 域 内 0 選 擇 性 地 蝕 刻 掉 薄 的 氧 化 I 矽 層 > 則如圖3A所示薄 的 閘 絕 緣 層 12就遺 留 在 閘 電 極 13 1 1 之 下 〇 1 | 接 下 來 在 化 學 氣 相 沈 積 法 將 氧 化 矽 沈 積 於 所 製 成 結 1 I 構 的 整 個 表 面 上 t 再 如圖3B所示於所製 成 结 構 上 覆 蓋 下 1 1 層 絕 緣 層 1 5 a 〇 1 I 以 化 學 氣 相 沈 積 法 將 硼 -磷矽酸鹽玻璃沈積於下層絕 1 1 緣 層 15 a 之 上 9 使 下 層 絕 緣 層 15 a 為 硼 -磷矽酸鹽玻璃 1 I -9 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X：297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( 8 ) 1 1 層 18所 覆 蓋 〇 之 後 再 Μ 化 學 氣 相 沈 積 法 將 氧 化 矽 沈 積 於 1 硼 -磷矽酸鹽玻璃層1 8上， 使得如圖3C所示硼- 磷 矽 酸 鹽 I 玻 璃 層 18為 上 層 絕 緣 層 15b 所 覆 蓋 〇 /-—V 請 1 1 光 阻 材 料 散 佈 整 個 上 層 絕 緣 層 15b 的 表 面 9 使 上 層 絕 先 閱 1 I 讀 1 I 緣 層 15b 為 光 阻 層 所 覆 蓋 〇 將 接 觸 孔 16 a / 1 6 b的 圖 型 影 背 1¾ 1 I 像 轉 移 到 光 阻 層 上 • 使 之 發 展 成 如 圖 3D所 示 將 光 阻 層 圖 之 注 1 I 意 I 型 化 成 光 阻 蝕 刻 罩 19 〇 事 項 1 I 再 1 利 用 光 阻 蝕 刻 罩 19 9 Μ 乾 燥 蝕 刻 的 技 術 選 擇 性 蝕 刻 上 填 層 絕 緣 層 15b 硼 -磷矽酸鹽玻璃層1 8 Μ及下層絕緣 % 本 頁 装 1 層 1 5 a 〇 此 種 乾 燥 蝕 刻 形 成 接 觸 孔 16 a 和 16b » 使 得 如 1 1 圖 3E所 示 源 極 10 a 與 汲 棰 區 10b 分 別 暴 露 於 接 觸 孔 16a 1 I 和 16b 〇 1 接 下 來 將 鋁 合 金 沈 積 於 整 個 上 述 結 構 的 表 面 〇 鋁 合 金 —訂 I 填 充 了 接 觸 孔 16 a 和 16b 9 並 向 外 脹 成 —* 個 延 伸 於 上 層 1 I 絕 緣 層 15b 之 上 的 鋁 合 金 層 〇 將 光 阻 材 料 散 佈 整 個 鋁 合 1 1 金 層 的 表 面 並 把 導 電 線 路 17 a / 1 7b的 圖 型 影 像 轉 移 到 1 丄 光 阻 層 上 1 使 光 阻 層 發 展 成 光 阻 蝕 刻 罩 (未示出） 〇 利 用 » · I 此 一 光 阻 蝕 刻 罩 選 擇 性 地 把 鋁 合 金 層 蝕 刻 罩 > 使 得 如 圖 1 1 3F所 示 將 之 圖 型 化 成 導 電 線 路 17 a 和 17b 〇 導 電 線 路 17a 1 I 和 17b 分 別 位 在 源 極 區 10 a 與 汲 極 區 10b 的 上 面 t 且 與 1 1 上 層 絕 緣 層 15b 緊 緊 地 结 合 在 一 起 〇 1 1 褪 去 光 阻 蝕 刻 罩 後 再 次 Μ 光 阻 材 料 散 佈 整 個 結 構 的 表 1 I 面 〇 將 通 氣 孔 的 圖 型 影 像 轉 移 到 光 阻 層 上 > 使 光 m 層 發 1 „1 展 成 光 m 蝕 刻 罩 20 〇 光 阻 蝕 刻 罩 20上 有 孔 洞 20 a、 20b Λ 1 1 -1 0- 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( 9 ) 1 1 20 C , 使之如圖3G所示上層絕緣層1 5b 分別暴露於孔洞 ί 1 20 a 20b 及 20 C I 利 用 光 阻 蝕 刻 罩 20 並 K 乾 Χ-Ι». 燥 蝕 刻 的 技 術 選 擇性 地 蝕 r--V. 1 I 請 1 刻 掉 上 層 絕 緣 層 15b 9 而 如 1st _ 3Η所 示 於 上 層 絕 緣層 15b 先 閱 1 I 讀 1 形 成 通 氣 孔 1 5d 15 e .、 及 1 5f 〇 背 面 1 I 最 後 Μ 氟 化 氫 蒸 氣 為 蝕 刻 劑 將 硼 -磷矽酸鹽玻璃層1 8 I | 意 I 蝕 刻 掉 〇 氟 化 氫 蒸 氣 穿 透 通 氣 孔 1 5d 至 15f 而 形成 鏠 隙 事 項 1 I 再 1 1 5 C 〇 空 氣 則 經 由 通 氣 孔 1 5d 至 1 5f 進 入 m 隙 15c 於 填 是 完 成 了 如 圖 3 I所 示 的 中 間 位 準 絕 緣 層 15 〇 % 本 頁 裝 1 在 這 個 例 子 中 f 氧 化 矽 是 第 一 及 第 二 絕 緣 材 料， 而 硼 1 I -磷矽酸鹽玻璃層則作為- -種材料C 1 | m 隙 15 C 是 形 成 在 上 層 絕 緣 層 15b 和 圖 型 化 絕緣 層 15a 1 之 間 y 而 鏠 隙 1 5 C 的 空 氣 則 減 低 有 效 的 介 電 常 數， 由 於 -訂 | 此 一 緣 故 根 據 本 發 明 之 中 間 位 準 絕 緣 層 1 5可 有效 對 抗 1 | 跨 越 此 — 中 間 位 準 絕 緣 層 15 之 不 期 望 的 寄 生 電 容。 1 1 第 二 俩 1 脓 例 1 丄 琨 將 注 意 力 轉 到 圖 4 9 根 據 本 發 明 之 另 種 半導 體 元 »'·.- 件 是 於 矽 基 片 30上 製 造 而 成 的 〇 矽 基 Η 30的 主 要表 面 上 1 1 則 選 擇 性 地 長 一 層 厚 的 場 氧 化 層 3 1 t 並 定 義 了 主要 表 面 1 I 之 活 性 區 域 〇 互 相 分 隔 的 源 極 區 30 a 與 汲 極 30b 形 成 1 1 於 活 性 區 域 内 〇 而 一 個 薄 的 閘 絕 緣 層 32則 於 源 極區 30 a 1 1 與 汲 極 區 30b 之 間 形 成 活 性 區 域 » 導 電 的 閘 電 極33就 是 1 | 在 閘 絕 緣 層 32上 圖 型 化 而 成 的 〇 1 源 極 區 30 a 與 汲 極 區 30b Λ 閘 絕 緣 層 32加 上 閘電 極 33 1 I -1 1 - 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 29<7公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 (10 ) 1 1 整 體 構 成 了 場 效 應 電 晶 體 34 , 而 這 個 電 晶 體 則 與 其 他 未 ί 1 標 示 於 圖 上 的 電 路 元 件 構 成 積 體 電 路 的 一 部 分 0 1 1 第 —. 中 間 位 準 絕 緣 層 35延 伸 於 整 個 厚 的 場 氧 化 層 3 1 、 1 I 請 I 活 性 域 及 閘 電 極 33 9 而 這 個 層 35包 括 了 下 層 的 氧 化 先 閱 1 I 1 矽 絕 緣 層 35 a ·> 及 與 下 層 氧 化 矽 絕 緣 層 35 a 分 隔 的 上 層 背 1 I 氧 化 矽 絕 緣 層 35b > 和 位 於 下 層 氧 化 矽 絕 緣 層 35 a 及 上 之 注 1 | 意 I 層 氧 化 矽 絕 緣 層 35b 之 間 填 滿 縫 隙 35 C 的 空 氣 〇 事 項 1 I 再 1 接 觸 孔 36 a 和 36b 是 在 第 一 中 間 位 準 絕 緣 層 35 内 形 成 填 的 t 而 源 極 區 30 a 與 汲 極 區 30b 則 分 別 暴 露 於 接 觸 孔 36a % 本 頁 裝 1 和 36b 〇 下 層 導 電 線 路 37 a 和 37b 是 形 成 在 中 間 位 準 絕 1 | Aft 緣 層 35之 上 9 且 分 別 透 過 接 觸 孔 36 a 和 36b 與 源 極 區 30a 1 1 和 汲 極 區 30b 保 持 接 觸 0 上 層 絕 緣 層 35b 連 接 於 上 層 導 1 電 線 路 37 a 和 37b 且 為 下 層 導 電 線 路 37 a 和 37b 所 支 撐 訂 | Ο 因 為 瑄 個 原 因 9 上 層 絕 緣 層 35b 不 會 掉 落 在 下 層 絕 緣 1 層 35 a » 在 它 們 之 間 不 會 有 任 何 實 際 之 接 觸 〇 1 1 第 一 中 間 位 準 絕 緣 層 35和 下 層 導 電 線 路 37 a 和 37b 為 1 1 第 二 中 間 位 準 絕 緣 層 38所 覆 蓋 ) 而 這 第 二 中 間 位 準 絕 緣 «·、.，- 層 38包 括 了 下 層 的 氧 化 矽 絕 緣 層 38 a Λ 及 與 下 層 氧 化 矽 1 1 絕 緣 層 38 a 分 隔 的 上 層 氧 化 矽 m 緣 層 38b 和 位 於 下 層 1 I 氧 化 矽 絕 緣 層 38 a 及 上 層 氧 化 矽 絕 緣 層 38b 之 間 填 滿 縫 1 1 隙 38 C 之 空 氣 〇 1 1 接 觸 孔 39是 在 第 二 中 間 位 準 絕 緣 層 38 内 形 成 的 t 下 層 1 I 導 電 線 路 37 a 暴 露 於 接 觸 孔 39 0 鋁 合 金 製 成 的 導 電 線 路 1 延 伸 於 第 二 中 間 位 準 絕 緣 層 38 之 上 ， 且 透 過 接 觸 孔 39與 1 I -1 2- 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2〖〇X29<7公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 (11 ) 1 1 下 層 導 電 線 路 37 a 保 持 接 觸 〇 上 層 導 電 線 路 40和 上 層 絕 1 緣 層 38b 緊 密 地 结 合 在 一 起 〇 而 上 層 絕 緣 層 38b 則 是 透 I 過 上 層 導 電 線 路 40 而 為 下 層 導 電 線 路 37 a 所 支 撐 0 因 為 /—S 請 1 I 瑄 個 理 由 I 雖 然 上 層 絕 緣 層 38b 實 際 上 不 連 接 於 下 層 絕 先 閱 I | 讀 1 1 緣 層 38 a 9 上 層 絕 緣 層 38b 仍 然 不 致 於 掉 落 至 下 層 的 絕 背 Sr 1 1 之 1 緣 層 38 a 上 〇 注 | 意 I 第 二 中 間 位 準 絕 緣 層 38有 和 第 一 中 間 位 準 絕 緣 層 35 一 事 項 1 I 再 1 .-"A·» 樣 小 的 有 效 介 電 常 數 > 且 有 效 地 降 低 了 下 層 導 電 線 路 37a 導 間 寫 本 装 / 37b 與 上 層 導 電 線 路 40 之 的 寄 生 電 容 〇 頁 1 在 這 個 例 子 中 > 本 發 明 應 用 於 下 層 的 多 層 線 路 結 構 33 1 1 / 35/ 37 a/ 37b 及 上 層 的 多 層 線 路 結 構 37 a/ 37b/ 38/ 1 I 40 〇 在 這 上 層 的 多 層 線 路 结 構 中 > 下 層 導 電 線 路 37 a / 1 訂 1 37b 和 上 層 導 電 線 路 40分 別 作 為 第 一 及 第 一 導 電 層 〇 1st 圆 4 所 示 半 導 體 元 件 * 可 依 下 列 方 法 製 造 0 其 程 序 與 1 I 第 一 實 施 例 的 程 序 類 似 直 到 形 成 下 層 導 電 線 路 37 a/ 37b 1 1 ， 所 達 成 的 結 構 顯 示 於 圖 5 A 〇 1 丄 接 下 來 將 刻 意 未 摻 雜 的 氧 化 矽 沈 積 於 圖 5 A的 结 構 之 整 | 個 表 面 上 ， 再 如 匾 5B所 示 將 下 層 絕 緣 層 38 a 覆 蓋 於 第 一 1 1 中 間 位 準 絕 緣 層 35和 下 層 導 電 線 路 37 a/ 37 b 之 上 0 在 沈 1 I 積 刻 意 未 摻 雜 的 氧 化 矽 時 9 這 刻 意 未 摻 雜 的 氧 化 矽 會 阻 1 1 塞 通 氣 孔 35d 35e 及 35f , 因為通氣孔35d 35 e、 及 1 1 35f 是 極 端 地 小 0 1 I 接 下 來 Μ 化 學 氣 相 沈 積 法 將 硼 -«{矽酸鹽玻璃沈積於 1 J 下 層 絕 緣 層 38 a 之 上 9 使 下 層 絕 緣 層 38 a 為 硼 -磷矽酸 1 1 -1 3- Ί 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 (12 ) 1 1 鹽 玻 璃 層 4 1 所 覆 蓋 〇 之 後 再 Μ化 學 氣 相 沈 積 法 將 氧 化 矽 •1 1 沈 積 於 硼 -磷矽酸鹽玻璃層41上， 使得如圖5C所示硼- 磷 -[ I 矽 酸 鹽 玻 璃 層 41 為 上 層 絕 緣 層38b 所 覆 蓋 〇 ^—S 請 1 1 光 胆 材 料 散 佈 整 個 上 層 絕 緣層 38b 的 表 面 » 且 上 暦 絕 先 閱 1 I 1 1 緣 層 38b 為 光 阻 層 所 覆 蓋 〇 將接 觸 孔 39的 圖 型 影 像 轉 移 背 Λ 1 I 到 光 m 層 上 > 使 之 發 展 成 如 圖5D所 示 將 光 胆 層 圖 型 化 成 之 注 1 I 意 I 光 阻 蝕 刻 罩 42 0 事 項 1 I 再 I .-•w 利 用 光 阻 蝕 刻 罩 42 * Μ 乾 燥蝕 刻 的 技 術 選 擇 性 地 蝕 刻 填 上 層 絕 緣 層 38b 硼 -磷矽酸鹽玻璃層41- > Μ及下層絕 寫 本 頁 装 1 緣 層 38 a 〇 此 乾 燥 蝕 刻 形 成 接觸 孔 39 使 得 如 圖 5E所 示 1 1 下 層 導 電 線 路 37 a 暴 露 於 接 觸孔 39 〇 1 I 接 下 來 將 鋁 合 金 沈 積 於 整 個圖 5E所 示 結 構 的 表 面 0 鋁 1 訂 1 合 金 填 充 了 接 觸 孔 39 9 並 向 外脹 成 一 個 延 伸 於 上 層 絕 緣 層 38B 之 上 的 鋁 合 金 層 〇 將 光阻 材 料 散 佈 整 個 鋁 合 金 層 1 I 的 表 面 > 並 把 上 層 導 電 線 路 40的 圖 型 影 像 轉 移 到 光 阻 層 1 1 上 > 使 之 發 展 成 未 標 示 於 圖 上的 光 胆 蝕 刻 罩 〇 利 用 此 m 1 I 光 蝕 刻 罩 選 擇 性 地 把 鋁 合 金 層蝕 刻 掉 9 使 得 如 圖 5F所 示 | 將 之 圖 型 化 成 上 層 導 電 線 路 40 〇 上 層 導 電 線 路 40位 在 下 1 1 層 導 電 線 路 37 a 的 上 面 9 且 與上 層 絕 緣 層 38b 緊 緊 地 结 1 I 合 在 一 起 〇 1 1 I 褪 去 光 阻 触 刻 罩 後 再 次 Μ 光阻 材 料 散 佈 整 個 結 構 的 表 1 1 面 〇 將 通 氣 孔 的 圖 型 影 像 轉 移到 光 阻 層 上 使 之 發 展 成 1 I 光 阻 蝕 刻 罩 43 0 光 阻 蝕 刻 罩 43上 有 孔 洞 43 a 和 43b 9 使 1 1 之 如 圖 5G所 示 之 上 層 絕 緣 層 38b 之 區 域 分 別 暴 露 於 孔 洞 1 1 -1 4- Ί 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 295711 A7 B7 五、發明説明（13 ) 43a 和 43b 。 利用光阻蝕刻罩4 3 ,並K乾煉蝕刻的技術選擇性地蝕 刻上層絕緣層38b ,而如圖5H所示於上層絕緣層38b形 成通氣孔38d和38e 。 最後Μ氟化氫蒸氣為蝕刻劑將硼-磷矽酸鹽玻璃層41 触刻掉。氟化氫蒸氣穿透通氣孔3 8 d及3 8 e而形成鏠隙 3 8 c 。空氣刖經由通氣孔3 8 d及3 8 e進人鐽隙3 8 c ,於 是完成了如圖51所示的第二中間位準絕緣層38» 雖然在這裡所顯示與描述的是根據本發明之特例.很 顯然地熟悉此技術的人可Μ在不偏離本發明之精神及範 圍下去作改變或修正。 例如，硼-磷矽酸鹽玻璃可用來製造絕緣層18和41, 而上層及下層絕緣層15a/15b、35a/35b、及38a/38b 則可Μ用氮化矽製造。 最後根據本發明之中間位準絕緣層可以形成在任何電 路組件之上，如雙極性電晶體。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 1 1 . 一 種 半 導 體 元 件 > 包 含 : 第 一 導 電層 (13；33；37a/37b) ·· 1 及 第 二 導 電 層 (1 7a /17b ； 37a /37b ； 40) 並於該第一導 1 I 電 層 和 該 第 二 導 電 層 之 間 設 有 一 個中 間 位準絕緣靨 ^-N 請 1 1 (1 5 ； 35 ； 38) 9 與 該 第 一 導 電 層 和 該第 二 導電層形成寄 先 閱 1 I 讀 1 I 生 電 容 9 其 特 激 是 中 間 位 準 絕 緣層 包 括了第一絕緣 背 1 1 之 1 層 (15a ;a ；38a ) 第二絕緣層（15b;35b;38b)輿該第 注 | 意 I —» m 緣 層 分 隔 而 形 成 一 個 鏠 隙 (1 5 c ； 3 5 c ;3 8 c )，以及 事 項 1 I 再 1 填 充 該 縫 隙 之 氣 態 絕 緣 層 〇 填 寫 太 ’表 2 .如 甲 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 半 導 體 元件 f 其中該氣態絕 頁 1 緣 層 是 由 空 氣 形 成 的 〇 1 1 3 .如 申 請 專 利 範 園 第 1 項 之 半 導 體 元件 9 其中第一導電 1 I 層 和 第 二 導 電 層 分 別 作 為 閘 電 極 (13;33)及與該中間 1 位 準 絕 緣 層 之 該 第 二 絕 緣 曆 結 合 在一 起 之信號線路 ΤΓ 1 (1 7a /17b ； 37a /37b ), 而該第- -等電曆則與形成在半 1 I 導 體 層 (1 0 ； 3 0 ) 内 的 源 極 區 與 汲 極區 (10a/10b ； 30a/ 1 1 3 0 b )及 在 半 導 體 層 和 閘 電 極 之 間 的閘 絕 緣層（12 ;32) 1 丄 形 成 一 個 場 效 應 電 晶 體 (14；34) I 4 ·如 申 請 專 利 範 圍 第 3 項 之 半 導 體 元件 > 其中信號線路 1 1 (1 7a ;37a)通過中間位準絕緣層中所形成的接觸孔 1 1 (1 6 a ；3 6 a ), 而與源極區與汲極區之- -保持接觸，使 i I 得 信 號 線 路 透 過 源 極 區 及 汲 極 之一 而 支撐該第二絕 1 1 緣 層 〇 1 1 5 .如 甲 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 半 導 體 元件 9 其中第一導電 1 Λ ι 層 和 第 二 導 電 層 分 別 作 為 下 層 線 路層 (37a/37b)及延 1 1 1 -1 6- 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX297公釐） A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 1 伸於 中 間 位 準 絕 緣 層 之 上 的 上 層 線 路 層 (40) 〇 1 6 .如申 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 半 導 體 元 件 > 其 中 更 包 含 Γ I 另一 個 形 成 在 中 間 位 準 絕 緣 層 的 第 二 導 電 層 (37a /37b) 請 1 1 上面 的 中 間 位 準 絕 緣 層 (38 ) 9 且 包 括 了 第 — 絕 緣 層 先 閱 1 I Μ 1 I (38a ) 及 與 第 三 絕 緣 層 分 隔 之 第 四 絕 緣 層 (38b ) Μ 形 背 面 1 I 之 1 成另 一 個 鏠 隙 (38c ) > 及 填 充 該 另 一 m 隙 (38c ) 之 另 注 | 意 I 一個 氣 態 絕 緣 層 • 第 三 導 電 層 (40 )透過 另 一 個 中 間 位 事 項 1 I 再 1 人 準絕 緣 層 (38 )中 的 另 一 個 接 觸 孔 (39)而 與 第 二 導 電 層 導 寫 本 笨 (37a ) 保 持 接 觸 * 且 與 該 第 四 絕 緣 層 (38b ) 結 合 在 —* 頁 1 起以 支 撐 第 四 絕 緣 層 0 1 1 7 .如申 請 專 利 範 圍 第 6 項 之 半 導 體 元 件 9 其 中 氣 態 絕 緣 1 I 層和 另 一 個 氣 態 絕 緣 層 都 是 由 空 氣 組 成 的 0 1 8 · —種 半 導 體 元 件 之 製 造 方 法 » 此 半 導 體 元 件 在 第 一 導 玎 1 電層 (13;33;37a/37b>及第二導電層（17 a/17b ； 37 a / 1 I 37b;40)之間設有中間位準絕緣層（15;35;38), 此方 1 1 法包 含 下 列 步 驟 ： 1 1 a )於 第 一 導 電 層 和 第 二 導 電 層 之 上 形 成 第 一 種 絕 緣 材 I 料組 成 的 第 一 絕 緣 層 (1 5 a ；3 5 a ；3 8 a )； 1 1 b)於 第 一 絕 緣 層 上 形 成 一 種 材 料 製 成 的 第 二 層 (18；41 )； 1 | C)於 第 二 層 上 Μ 第 二 種 絕 緣 材 料 形 成 第 二 層 (1 5b ； 35b ； 1 I 38b ) » 及 1 1 (Π使 用 能 任 選 第 一 或 第 二 種 絕 緣 材 料 作 成 之 蝕 刻 劑 Η 1 I 選擇 性 地 蝕 刻 該 第 二 層 » Μ 便 氣 態 絕 緣 層 充 入 第 一 及 1 第三 層之間的縫隙（ 15 c ； 3 5 c ； 3 8 c ) 而 第 一 層 氣 態 1 1 -1 7- Ί 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 絕緣層和第三層的結合便形成了中間位準絕緣層。 9. 如申請專利範圍第8項的方法中，其中第一和第二種 絕緣材料是選自包括刻意未摻雜的氧化矽和氮化矽這 組材料，而所提及的材料則是選自包括硼-磷矽酸鹽 玻璃、磷矽酸鹽玻璃、及硼矽酸鹽玻璃這組材料。 10. 如申請專利範圍第8項的方法，其中又包括在第三 層上形成第一和第二導電層的其他層（17a;37a/37b; 40)的步驟，使得在步驟c)與d)之間第三層可Μ受到 第一和第一二導電層上其他層的支撐。 11 .如申請專利範圍第1 0項的方法，其中步驟d )包含下 列從鼷步驟： d-Ι)在第三層中至少形成一個不被第一和第二絕緣層 的其他層所覆蓋的通氣孔（15d-15f;38d/38e),使第 二層暴露於該通氣孔之中； d-2>將第二層（18;41)透過至少一通氣孔暴露於蝕刻 劑中Μ選擇性地去除第二層。 12.如申請專利範圍第11項的方法，其中第一和第二絕 緣層材料、及所提及的材料分別是刻意未摻雜的氧化 矽及硼-磷矽酸鹽玻璃，而該蝕刻劑則是氟化氫。 (請先閱績背面之注意事項再填寫本頁) ." 訂- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）