半导体结构的形成方法技术

一种半导体结构的形成方法，所述半导体结构的形成方法包括：提供基底，所述基底内形成有导电层，所述基底表面形成有介质层；在所述介质层内形成具有暴露所述部分导电层的开口；采用钝化溶液对开口底部的导电层表面进行钝化，形成钝化层；采用清洗溶液，对开口内壁进行清洗，去除开口内壁表面的聚合物。所述半导体结构的形成方法可以避免导电层受到腐蚀，提高后续进程的金属互连结构的互连性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种。
技术介绍
随着半导体技术的发展，超大规模集成电路的芯片集成度已经高达几亿乃至几十 亿个器件的规模，两层以上的多层金属互连技术广泛得以使用。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。工艺尺寸小于130 纳米以后，铜互连技术已经取代了铝互连技术。与铝相比，金属铜的电阻率更低可以降低互 连线的电阻电容（RC)延迟，改善电迁移，提高器件稳定性。现在广泛采用的铜互连的制作 方法是大马士革工艺的镶嵌技术。 在低K介质层中通过刻蚀工艺形成沟槽或通孔，然后再用铜等互连材料填充所述 沟槽或通孔。不同层的低k介质层的通孔内的金属互相接触，实现互连。 在刻蚀低K介质层后，往往要对形成的通孔或沟槽表面进行清洗，以去除刻蚀过 程中的残留物。但是现有技术采用的清洗方法，往往会造成通孔下方的金属互连材料的损 失，使后续形成的互连结构的连接性能受到影响。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，避免造成通孔下方的金属 互连材料的损失，从而提高互连结构的性能。 为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括：提供基底，所述 基底内形成有导电层，所述基底表面形成有介质层；在所述介质层内形成具有暴露所述部 分导电层的开口；采用钝化溶液对开口底部的导电层表面进行钝化，形成钝化层；采用清 洗溶液，对开口内壁进行清洗，去除开口内壁表面的聚合物，所述清洗溶液不与钝化层反 应。 可选的，所述导电层的材料为Cu。 可选的，所述钝化溶液为1，2, 3-苯并三氮唑的水溶液、1，2, 3-苯并三氮唑的衍 生物的水溶液或者1，2, 3-苯并三氮唑的衍生物与1，2, 3-苯并三氮唑的衍生物的水溶 液，并且，1，2, 3-苯并三氮唑的水溶液中1，2, 3-苯并三氮唑的浓度为IOppm?lOOOppm， 1，2, 3-苯并三氮唑的衍生物的水溶液中1，2, 3-苯并三氮唑的衍生物的浓度为IOppm? lOOOppm，1，2, 3-苯并三氮唑的衍生物与1，2, 3-苯并三氮唑的水溶液中1，2, 3-苯并三氮唑 与1，2, 3-苯并三氮唑的衍生物的总浓度为IOppm?lOOOppm。 可选的，所述1，2, 3-苯并三氮唑的衍生物至少包括4-甲基-苯并三氮唑、5-甲 基-苯并三氮唑、5-氯-苯并三氮唑或5-硝基-苯并三氮唑中的一种。 可选的，所述清洗溶液包括第一溶液，所述第一溶液为取代胺和杂环化合物的混 合溶液。 toon] 可选的，所述清洗溶液中还包括第二溶液，所述第二溶液具有氧化性。 可选的，所述第二溶液为H2O2溶液。 可选的，所述H2O2溶液的浓度为20%?40%。 可选的，所述第二溶液与第一溶液的体积比为1 :1?1 :10。 可选的，还包括：采用退火工艺去除所述钝化层。 可选的，所述退火工艺在N2、H2中的一种或两种气体氛围中进行，退火温度为 200°C?400°C，退火时间为30min?lh。 可选的，所述介质层的材料为低K介质材料。 可选的，所述低K介质材料包括碳化硅、碳氧化硅、有机硅氧烷聚合物、氟碳化合 物中的一种或几种。 可选的，所述介质层表面具有硬掩膜层。 可选的，所述硬掩膜层的材料为TiN。 可选的，还包括在所述开口内形成与导电层连接并填充满开口的金属层。 可选的，所述金属层的材料为Cu。 可选的，还包括在形成所述金属层之前，在所述开口内壁表面形成扩散阻挡层。 可选的，所述扩散阻挡层的材料为TiN或TaN。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点： 本专利技术的技术方案，在去除所述开口内壁表面的聚合物之前，采用钝化溶液在导 电层表面形成钝化层，然后再采用清洗溶液去除所述开口内壁表面的聚合物，由于所述清 洗溶液不能与钝化层产生反应，所以所述钝化层在清洗过程中能够保护导电层的表面不受 清洗溶液的腐蚀，避免清洗过程中，导电层的金属材料受到损失，影响后续在开口内沉积形 成的金属层与导电层之间的连接性能，避免发生断路等现象，从而可以提高后续形成的互 连结构的连接性能。 进一步的，本专利技术的技术方案中，在采用清洗溶液去除开口内壁的聚合物之后，可 以采用退火工艺去除所述导电层表面的钝化层，工艺步骤简单，容易实现，并且所述退火工 艺还可以同时去除清洗步骤中残留的水分，从而节约干燥步骤。 【附图说明】 图1至图3以及图5至图7是本专利技术的实施例的半导体结构的形成过程的结构示 意图； 图4是本专利技术的实施例的钝化层材料的分子结构示意图。 【具体实施方式】 如
技术介绍
中所述，现有技术在形成互连结构过程中，采用的清洗方法，往往会造 成通孔下方的金属互连材料的损失，使后续在通孔内形成的金属层与下方的金属互连材料 之间的连接性能受到影响。 在对介质层进行刻蚀，形成通孔和沟槽之后，所述通孔和沟槽内壁表面，以及介质 层、掩膜层表面会有残留的聚合物，这些聚合物包括：光刻胶材料、抗反射材料以及刻蚀过 程中刻蚀气体与介质反应形成的聚合物等。现有技术中，采用清洗溶液去除所述聚合物，但 是在去除所述聚合物的过程中，清洗溶液对通孔底部的金属材料会产生腐蚀作用，造成通 孔下层的金属材料的损失，导致所述下层金属连接材料的表面形成凹陷或者缺陷，进而后 续在通孔内填充上层金属材料时，所述上层金属材料与下层金属材料之间的结合不紧密， 可能会导致断路等问题，从而影响互连结构的连接性能，进而影响整个芯片的性能。 本专利技术的实施例，在采用清洗溶液去除聚合物之前，首先在通孔下方的金属层材 料表面形成钝化层，保护所述金属材料，从而在清洗过程中，可以避免金属材料的损失。 为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术 的具体实施例做详细的说明。 请参考图1，提供基底100,所述基底100内形成有导电层101，所述导电层101表 面形成有介质层200。 所述基底100可以是半导体衬底，所述半导体衬底内形成有半导体器件（图中未 示出）。所述基底100还可以是形成在衬底(未示出)上的介质材料层，所述介质材料层内形 成有插塞等互连结构（图中未示出）。 本实施例中，所述基底100为介质层，所述基底100内形成有导电层101，所述导电 层101可以是基底100内形成的金属互连线，也可以是贯穿所述基底100的金属插塞结构。 所述导电层101的材料为铜。 所述介质层200的材料为低K介质材料，包括碳化硅、碳氧化硅、有机硅氧烷聚合 物、氟碳化合物中的一种或几种。后续在所述介质层200内形成开口，在所述开口内填充金 属材料，连接基底100内的导电层101，形成互连结构。本实施例中，所述介质层200的材料 为碳氧化硅。 在本专利技术的其他实施例中，所述介质层200还包括位于基底100和低K介质材料 之间的刻蚀阻挡层。所述刻蚀阻挡层的材料为SiN、SiCN或SiONCH，所述刻蚀阻挡层的厚 度为IOOA?500A。所述刻蚀阻挡层可以保护基底100内的半导体器件或互连结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底内形成有导电层，所述基底表面形成有介质层；在所述介质层内形成具有暴露所述部分导电层的开口；采用钝化溶液对开口底部的导电层表面进行钝化，形成钝化层；采用清洗溶液，对开口内壁进行清洗，去除开口内壁表面的聚合物，所述清洗溶液不与钝化层反应。

【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，所述基底内形成有导电层，所述基底表面形成有介质层； 在所述介质层内形成具有暴露所述部分导电层的开口； 采用钝化溶液对开口底部的导电层表面进行钝化，形成钝化层； 采用清洗溶液，对开口内壁进行清洗，去除开口内壁表面的聚合物，所述清洗溶液不与 钝化层反应。2. 根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述导电层的材料为 Cu〇3. 根据权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述钝化溶液为 1，2, 3-苯并三氮唑的水溶液、1，2, 3-苯并三氮唑的衍生物的水溶液或者1，2, 3-苯并三 氮唑的衍生物与1，2, 3-苯并三氮唑的水溶液，并且，所述1，2, 3-苯并三氮唑的水溶液中 1，2, 3-苯并三氮唑的浓度为lOppm?lOOOppm，所述1，2, 3-苯并三氮唑的衍生物的水溶液 中1，2, 3-苯并三氮唑的衍生物的浓度为lOppm?lOOOppm，所述1，2, 3-苯并三氮唑的衍生 物与1，2, 3-苯并三氮唑的水溶液中1，2, 3-苯并三氮唑的衍生物与1，2, 3-苯并三氮唑的 总浓度为lOppm?lOOOppm。4. 根据权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述1，2, 3-苯并三氮 唑的衍生物至少包括4-甲基-苯并三氮唑、5-甲基-苯并三氮唑、5-氯-苯并三氮唑或 5-硝基-苯并三氮唑中的一种。5. 根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述清洗溶液包括第 一溶液，所述第一溶液为取代胺和杂环化合物的混合溶液。6. 根据权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述清洗溶液中还包 括第二溶液，所述第二溶液具有氧化性...

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