半导体结构及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，其中方法包括：提供基底，所述基底上具有介质层，所述介质层内具有开口；在所述开口内形成互连线，所述互连线暴露出介质层的顶部表面；在所述介质层上形成钝化层，所述钝化层的密度较介质层的密度大；在所述钝化层和互连线上形成阻挡结构。所述方法形成的半导体器件的性能较好。

Semiconductor Structure and Its Formation Method

A semiconductor structure and its forming method include: providing a substrate with a dielectric layer on which there is an opening; forming an interconnection line within the opening, which exposes the top surface of the dielectric layer; forming a passivation layer on the dielectric layer, which has a higher density than the dielectric layer; and forming a passivation layer and interconnection. A blocking structure is formed on the line. The semiconductor device formed by the method has better performance.

【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，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展，超大规模集成电路芯片的集成度已经高达几亿甚至几十亿个器件的规模，两层以上的多层金属互连技术广泛使用。传统的金属互连是由铝金属制成的，但随着集成电路芯片中器件特征尺寸的不断减小，金属互连线中的电路密度不断增加，要求的响应时间不断减小，传统的铝互连线已经不能满足要求，铜互连线逐渐取代铝互连线。与铝相比，铜具有更低的电阻率及更高的抗电迁移特性，可以降低互连线的电阻电容(RC)延迟，改善电迁移，提高器件稳定性。但是，铜互连线也有缺陷。金属铜具有高迁移率，铜在硅及其氧化物以及大部分介质中扩散非常快。且铜一旦进入半导体衬底或介质层中，会影响器件的少数载流子寿命和漏电流，增大互连结构的电迁移，引起电路失效，可靠性降低。一种解决办法是：在形成铜互连线之前，在基底上形成阻挡层，能够一定程度的阻挡铜的扩散。然而，形成阻挡层时，易造成介质层的隔离性能较差。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种半导体结构的形成方法，以提高介质层的隔离性能。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有介质层，所述介质层内具有开口；在所述开口内形成互连线，所述互连线暴露出介质层的顶部表面；在所述介质层上形成钝化层，所述钝化层的密度较介质层的密度大；在所述钝化层和互连线上形成阻挡结构。可选的，所述介质层的材料为低K介质材料；所述低K介质材料包括：SiCOH、掺氟的二氧化硅、掺硼的二氧化硅、掺磷的二氧化硅、掺硼磷的二氧化硅。可选的，形成所述互连线之后，形成所述钝化层；或者，形成所述互连线之前，形成所述钝化层。可选的，所述钝化层的材料包括：SiCN；所述钝化层的厚度为：3纳米～5纳米。可选的，所述钝化层的形成工艺包括：等离子处理工艺；所述等离子处理工艺的参数包括：温度为250摄氏度～350摄氏度，压强为5托～15托，硅源包括三硅基氮，硅源的流量为200标准毫升/分钟～800标准毫升/分钟，氦气的流量为500标准毫升/分钟～2000标准毫升/分钟，射频功率为300瓦～800瓦。可选的，所述阻挡结构的厚度为：3纳米～5纳米。可选的，所述阻挡结构为单层结构；所述阻挡结构的材料包括：氮化铝。可选的，所述阻挡结构中还具有掺杂离子，所述掺杂离子包括：硅离子。可选的，所述阻挡结构的形成工艺包括：原子层沉积工艺；所述原子层沉积工艺的步骤包括：采用多次原子层沉积步骤形成多层重叠的阻挡结构膜，每次原子层沉积步骤形成一层阻挡结构膜，且所述阻挡结构膜中具有所述掺杂离子；各层所述阻挡结构膜中所述掺杂离子的原子百分比浓度相同或者不同。可选的，所述阻挡结构为叠层结构，所述阻挡结构包括：位于钝化层和互连线上的第一阻挡层以及位于第一阻挡层上的第二阻挡层；所述第一阻挡层的材料包括：氮化铝，所述第一阻挡层中具有掺杂离子，所述掺杂离子包括：硅离子；所述第二阻挡层的材料包括：氮化铝。可选的，所述第一阻挡层的形成工艺包括：第一原子层沉积工艺；所述第一原子层沉积工艺的参数包括：反应物包括铝源、硅源和氮源，所述铝源包括三甲基铝，所述铝源的浸润时间为50毫秒～200毫秒，铝源的流量为50标准毫升/分钟～200标准毫升/分钟，铝源的第一通气时间为100毫秒～300毫秒，铝源的第一抽气时间为100毫秒～300毫秒，硅源包括三硅基氮，硅源的流量为100标准毫升/分钟～300标准毫升/分钟，氮源包括氨气和氮气，氨气的流量为200标准毫升/分钟～600标准毫升/分钟，氮气的流量为500标准毫升/分钟～1500标准毫升/分钟，硅源和氮源的第二通气时间为50毫秒～200毫秒，硅源和氮源的第二抽气时间为100毫秒～300毫秒，载气包括氦气，载气的流量为200标准毫升/分钟～500标准毫升/分钟，温度为250摄氏度～400摄氏度，压强为2托～8托。可选的，所述第一原子层沉积工艺的步骤包括：采用多次第一原子层沉积步骤形成多层重叠的第一阻挡膜，每次第一原子层沉积步骤形成一层第一阻挡膜，且所述第一阻挡膜中具有所述掺杂离子。可选的，各层第一阻挡膜中所述掺杂离子的原子百分比浓度相同。可选的，各层第一阻挡膜中所述掺杂离子的原子百分比浓度不同。可选的，沿背离基底表面的方向上，第一阻挡膜中所述掺杂离子的原子百分比浓度逐层降低。可选的，所述第二阻挡层的形成工艺包括：第二原子层沉积工艺；所述第二原子层沉积工艺的参数包括：反应物包括铝源和氮源，所述铝源包括三甲基铝，所述铝源的浸润时间为50毫秒～200毫秒，铝源的流量为50标准毫升/分钟～200标准毫升/分钟，铝源的第三通气时间为100毫秒～300毫秒，铝源的第三抽气时间为100毫秒～300毫秒，氮源包括氨气和氮气，氨气的流量为200标准毫升/分钟～600标准毫升/分钟，氮气的流量为500标准毫升/分钟～1500标准毫升/分钟，氮源的第四通气时间为50毫秒～200毫秒，氮源的第四抽气时间为100毫秒～300毫秒，载气包括氦气，载气的流量为200标准毫升/分钟～500标准毫升/分钟，温度为250摄氏度～400摄氏度，压强为2托～8托。可选的，所述第一阻挡层与第二阻挡层的厚度比为：1:3～1:2。可选的，形成所述阻挡结构之后，还包括：在所述阻挡结构上形成介质阻挡层；所述介质阻挡层的材料包括：掺氮碳化硅或者掺氧氮化硅。本专利技术还提供一种半导体结构，包括：基底，所述基底上具有介质层，所述介质层内具有开口；位于开口内的互连线，所述互连线顶部暴露出介质层的顶部表面；位于介质层上的钝化层；位于钝化层和互连线上的阻挡结构。可选的，所述钝化层的材料包括：SiCN；所述钝化层的厚度为：3纳米～5纳米。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：本专利技术技术方案提供的半导体结构的形成方法中，形成所述阻挡结构之前，在所述介质层上形成所述钝化层。由于所述钝化层的密度较介质层的密度大，使得所述钝化层能够阻止所述阻挡结构的材料向介质层内扩散，使得介质层的隔离性能受阻挡结构中材料的影响较小，因此，所述介质层的隔离性能较好。进一步，所述阻挡结构为叠层结构，所述阻挡结构包括：位于钝化层上的第一阻挡层以及位于第一阻挡层上的第二阻挡层，所述第一阻挡层的材料包括氮化铝，所述第一阻挡层中具有掺杂离子，所述掺杂离子易与铝源前驱体中的铝离子键合，使得游离的铝离子较少，使得扩散至介质层内的铝离子较少，从而有利于提高介质层的隔离性能。进一步，所述第一阻挡层的形成工艺包括第一原子层沉积工艺，所述第一原子层沉积工艺的步骤包括：采用多次第一原子层沉积步骤形成多层重叠的第一阻挡膜，每次第一原子层沉积步骤形成一层第一阻挡膜，且所述第一阻挡膜中具有所述掺杂离子。并且，沿背离基底表面的方向上，所述第一阻挡膜中所述掺杂离子的浓度逐层减低，使得第一阻挡层与第二阻挡层界面处的差异性较小，有利于提高第一阻挡层和第二阻挡层的界面态，从而能够有效地防止后续工艺过程中第二阻挡层与第一阻挡层的分离，提高阻挡结构的性能。附图说明图1是一种半导体结构的形成过程的结构示意图；图2至图7是本专利技术第一实施例中半导体结构的形成过程的结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，现有技术形成的半导本文档来自技高网...

【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，所述基底上具有介质层，所述介质层内具有开口；在所述开口内形成互连线，所述互连线暴露出介质层的顶部表面；在所述介质层上形成钝化层，所述钝化层的密度较介质层的密度大；在所述钝化层和互连线上形成阻挡结构。

【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，所述基底上具有介质层，所述介质层内具有开口；在所述开口内形成互连线，所述互连线暴露出介质层的顶部表面；在所述介质层上形成钝化层，所述钝化层的密度较介质层的密度大；在所述钝化层和互连线上形成阻挡结构。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，所述介质层的材料为低K介质材料；所述低K介质材料包括：SiCOH、掺氟的二氧化硅、掺硼的二氧化硅、掺磷的二氧化硅、掺硼磷的二氧化硅。3.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述互连线之后，形成所述钝化层；或者，形成所述互连线之前，形成所述钝化层。4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述钝化层的材料包括：SiCN；所述钝化层的厚度为：3纳米～5纳米。5.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述钝化层的形成工艺包括：等离子处理工艺；所述等离子处理工艺的参数包括：温度为250摄氏度～350摄氏度，压强为5托～15托，硅源包括三硅基氮，硅源的流量为200标准毫升/分钟～800标准毫升/分钟，氦气的流量为500标准毫升/分钟～2000标准毫升/分钟，射频功率为300瓦～800瓦。6.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡结构的厚度为：3纳米～5纳米。7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡结构为单层结构；所述阻挡结构的材料包括：氮化铝。8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡结构中还具有掺杂离子，所述掺杂离子包括：硅离子。9.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡结构的形成工艺包括：原子层沉积工艺；所述原子层沉积工艺的步骤包括：采用多次原子层沉积步骤形成多层重叠的阻挡结构膜，每次原子层沉积步骤形成一层阻挡结构膜，且所述阻挡结构膜中具有所述掺杂离子；各层所述阻挡结构膜中所述掺杂离子的原子百分比浓度相同或者不同。10.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡结构为叠层结构，所述阻挡结构包括：位于钝化层和互连线上的第一阻挡层以及位于第一阻挡层上的第二阻挡层；所述第一阻挡层的材料包括：氮化铝，所述第一阻挡层中具有掺杂离子，所述掺杂离子包括：硅离子；所述第二阻挡层的材料包括：氮化铝。11.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一阻挡层的形成工艺包括：第一原子层沉积工艺；所述第一原子层沉积工艺的参数包括：反应物包括铝源、硅源和氮源，所述铝源包括三甲基铝，所述铝源的浸润时间为50毫秒～200毫秒，铝源的流量为50标准毫升/分钟～200标准毫升/分钟，铝源的第一通气时间为100毫秒～300毫秒，铝源的第一抽气时间为100毫秒...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓浩，
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