半导体结构及其形成方法技术

技术编号:19324552 阅读:23 留言:0更新日期:2018-11-03 12:55
本发明专利技术提供一种半导体结构及其形成方法,所述形成方法包括:提供基底,所述基底上形成有层间介电层;在所述层间介电层中形成沟槽;在所述沟槽的侧壁和底部上形成第一金属籽晶层;对所述第一金属籽晶层进行回流处理;对经过回流处理后的第一金属籽晶层进行电化学镀处理,形成填充满所述沟槽的金属层。本发明专利技术形成的半导体结构电学性能得到提高。

Semiconductor structure and its forming method

The invention provides a semiconductor structure and a forming method thereof. The forming method includes: providing a substrate on which an interlayer dielectric layer is formed; forming a groove in the interlayer dielectric layer; forming a first metal seed layer on the side wall and bottom of the groove; and refluxing the first metal seed layer. The first metal seed layer after reflux treatment is electroplated to form a metal layer filled with the groove. The electrical properties of the semiconductor structure formed by the invention are improved.

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域,特别涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
随着集成电路制造技术的不断发展,人们对集成电路的集成度和性能的要求变得越来越高。为了提高集成度,降低成本,元器件的关键尺寸不断变小,集成电路内部的电路密度越来越大,这种发展使得晶圆表面无法提供足够的面积来制作所需要的互连线。为了满足关键尺寸缩小过后的互连线所需,目前不同金属层或者金属层与衬底的导通是通过互连结构实现的。随着技术节点的推进,互连结构的尺寸也变得越来越小;相应的,形成互连结构的工艺难度也越来越大,而互连结构的形成质量对后段(BackEndOfLine,BEOL)电路的性能影响很大,严重时会影响半导体结构的正常工作。现有互连结构的形成工艺技术已经不能满足半导体制造的要求,现有技术形成的半导体结构的电学性能有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法,提高半导体结构的电学性能。为解决上述问题,本专利技术提供一种半导体结构的形成方法,包括:提供基底,所述基底上形成有层间介电层;在所述层间介电层中形成沟槽;在所述沟槽的侧壁和底部上形成第一金属籽晶层;对所述第一金属籽晶层进行回流处理;对经过回流处理后的第一金属籽晶层进行电化学镀处理,形成填充满所述沟槽的金属层。可选的,形成所述第一金属籽晶层的工艺为选择性的物理气相沉积工艺。可选的,所述选择性的物理气相沉积工艺的步骤包括:在所述基底的底部加负偏压,同时通入金属离子进行沉积,并通入惰性气体离子进行轰击。可选的,所述选择性的物理气相沉积的工艺参数包括:通入Ar离子,所述Ar离子的气体流量为20sccm至100sccm,交流电功率为1kw至3kw,负偏压功率为0.4kw至1kw。可选的,所述第一金属籽晶层的厚度在100埃至1000埃范围内。可选的,所述第一金属籽晶层的材料为Cu或者Co中的一种或者多种。可选的,形成所述沟槽之后,形成所述第一金属籽晶层之前,还包括:在所述沟槽的底部和侧壁以及层间介电层上形成扩散阻挡层,所述扩散阻挡层覆盖所述层间介电层顶部;在所述扩散阻挡层上形成粘附层。可选的,所述扩散阻挡层为单层结构或者叠层结构。可选的,所述扩散阻挡层的材料为TaN、WN、CoW、AlN、TiN、MnOx或者Ta中的一种或者多种。可选的,所述粘附层的材料为:Co、Ta、Ti或者Ru中的一种或者多种。可选的,所述层间介电层的材料为低介电常数的材料。相应地,本专利技术还提供一种半导体结构,其特征在于,包括:基底,所述基底上具有层间介电层;沟槽,位于所述层间介电层中;第一金属籽晶层,位于沟槽的侧壁和底部上;金属层,填充满所述沟槽,所述金属层通过对所述第一金属籽晶层进行回流处理后再进行电化学镀处理形成。与现有技术相比,本专利技术的技术方案具有以下优点:在所述沟槽的侧壁和底部上形成第一金属籽晶层,然后对所述第一金属籽晶层进行回流处理,再进行电化学镀处理。在对所述第一金属籽晶层进行回流处理的过程中,所述第一金属籽晶层仅位于所述沟槽的侧壁和底部上,由于在所述层间介电层顶部未形成有第一金属籽晶层,故第一金属籽晶层难以在沟槽顶角位置发生团聚,从而减缓甚至避免了所述第一金属籽晶层在所述沟槽顶角处发生悬突效应问题,进而使得经过回流处理之后的第一金属籽晶层的均匀性好。再进行电化学镀处理的过程中,由于所述第一金属籽晶层的均匀性好,相应地也减缓甚至避免了在所述金属层中发生空洞问题,从而提高了所述金属层的质量,因此所述半导体结构的电学性能得以改善。可选方案中,采用选择性的物理气相沉积工艺形成所述第一金属籽晶层,通过在所述基底的底部加负偏压,同时通入金属离子进行沉积,并通过惰性气体离子进行轰击,使得位于所述层间介电层顶部上的第一金属籽晶层被去除,位于所述沟槽侧壁和底部上的第一金属籽晶层得以保留,从而使得所述第一金属籽晶层仅位于所述沟槽的侧壁和底部上,进而使得经过回流处理后的第一金属籽晶层的均匀性好。经过回流处理的步骤之后,还通过对所述第一金属籽晶层再进行电化学镀处理,形成所述金属层,由于所述第一金属籽晶层的均匀性好,相应地也提高了所述金属层的质量。附图说明图1至图7是半导体结构形成过程的结构示意图;图8至图15是本专利技术实施例半导体结构形成过程的结构示意图。具体实施方式根据
技术介绍
形成的半导体结构的电学性能有待提高。现结合一种半导体结构的形成过程对半导体结构的电学性能有待提高的原因进行分析。图1至图7是半导体结构形成过程的结构示意图。参考图1,提供基底100,所述基底100上形成有层间介电层110;在所述层间介电层110上形成有掩膜层120。参考图2,对所述掩膜层120(参考图1)进行图形化处理,形成图形化的掩膜层121;以所述图形化的掩膜层121为掩膜刻蚀所述层间介电层110,在所述层间介电层110中形成沟槽140。参考图3,在所述沟槽140的底部和侧壁以及所述层间介电层110的顶部上形成阻挡层130;在所述阻挡层130上形成粘附层131。参考图4,在所述粘附层131上形成第一金属籽晶层150。参考图5,对所述第一金属籽晶层150进行回流处理。参考图6,对经过回流处理后的第一金属籽晶层150进行电化学镀处理,形成初始金属层,所述初始金属层顶部高于所述层间介电层110顶部。参考图7,去除高于所述层间介电层110顶部的金属层、阻挡层130以及粘附层131,形成填充满所述沟槽140(参考图4)的金属层151。上述形成方法形成的半导体结构的电学性能有待提高。经分析发现,导致所述半导体结构电学性能有待提高的原因包括:由于所述第一金属籽晶层150不仅位于所述沟槽140的侧壁和底部上,还位于所述层间介电层110的顶部,在对所述第一金属籽晶层150进行回流处理的步骤中,会产生悬突效应问题(如图5中A所示),使得在对经过回流处理的第一金属籽晶层150进行电化学镀处理,形成所述金属层151的过程中,在所述金属层151中会造成空洞问题(如图7中B所示),因此导致所述半导体结构的电学性能降低。进一步分析发现,导致所述第一金属籽晶层150进行回流处理的步骤中,会产生所述悬突效应问题的原因包括:由于形成所述第一金属籽晶层150采用的是物理气相沉积工艺,受该工艺中沉积速率的影响,容易造成位于所述层间介电层110顶部的第一金属籽晶层150的厚度大于位于所述沟槽140底部和侧壁上的第一金属籽晶层150的厚度。由于位于所述层间介电层110顶部上的第一金属籽晶层150的厚度大,从而导致经过回流处理后的第一金属籽晶层150容易发生所述悬突效应问题,进而使得所述第一金属籽晶层110的均匀性差。相应地,再对经过回流处理后的第一金属籽晶层150进行电化学镀形成所述金属层151的过程中,由于所述第一金属籽晶层150的均匀性差,容易在所述金属层151中造成所述空洞问题,从而对半导体结构的电学性能产生不良影响。为了解决上述问题,本专利技术实施例中由于仅在所述沟槽的侧壁和底部上形成第一金属籽晶层,减缓甚至避免了在对所述第一金属籽晶层进行回流处理时产生悬突效应,从而使得经过回流处理之后的第一金属籽晶层的均匀性得到改善。再进行电化学镀处理的过程中,由于所述第一金属籽晶层的均匀性得到改善,相应地也减缓甚至避免了空洞问题的产生,从本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种半导体结构的形成方法,其特征在于,包括:提供基底,所述基底上形成有层间介电层;在所述层间介电层中形成沟槽;在所述沟槽的侧壁和底部上形成第一金属籽晶层;对所述第一金属籽晶层进行回流处理;对经过回流处理后的第一金属籽晶层进行电化学镀处理,形成填充满所述沟槽的金属层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法,其特征在于,包括:提供基底,所述基底上形成有层间介电层;在所述层间介电层中形成沟槽;在所述沟槽的侧壁和底部上形成第一金属籽晶层;对所述第一金属籽晶层进行回流处理;对经过回流处理后的第一金属籽晶层进行电化学镀处理,形成填充满所述沟槽的金属层。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,形成所述第一金属籽晶层的工艺为选择性的物理气相沉积工艺。3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述选择性的物理气相沉积工艺的步骤包括:在所述基底的底部加负偏压,同时通入金属离子进行沉积,并通入惰性气体离子进行轰击。4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述选择性的物理气相沉积的工艺参数包括:通入Ar离子,所述Ar离子的气体流量为20sccm至100sccm,交流电功率为1kw至3kw,负偏压功率为0.4kw至1kw。5.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述第一金属籽晶层的厚度在100埃至1000埃范围内。6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述第一金属籽晶层...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘继全
申请(专利权)人:中芯国际集成电路制造上海有限公司中芯国际集成电路制造北京有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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