互联结构及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种互联结构及其形成方法，所述互联结构包括：衬底；位于衬底上的层间介质层；形成于所述层间介质层中的开口；覆盖于所述开口侧壁的碳氮材料层；位于所述开口底部以及侧壁上的扩散阻挡层；位于所述开口内的互联层。所述碳氮材料层的粘着力较强，并且碳氮材料层能够释放一部分层间介质层的应力，使得互联层与层间介质层不容易发生分层的现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种。
技术介绍
半导体器件之间往往采用多层互联结构相互连接，多个互联层互相堆叠，用于不同层间的半导体器件的电连接。其中，双镶嵌工艺是较常见的一种多层互联结构的形成方式，双镶嵌工艺预先在介质层中形成通孔和沟槽，然后用导电材料填充所述通孔和沟槽，形成导电插塞和导线。如此只需一道金属填充的步骤即可形成互联结构，可简化制程。在现有的双镶嵌工艺中，为减小漏电流，互联层之间一般采用超低K介质作为介质层，在形成通孔和沟槽后，接着需要在通孔和沟槽内部的表面沉积一层扩散阻挡层(diffus1n barrier),以防止后续导电材料中的金属扩散到超低K介质之中，但是扩散阻挡层容易导致互联层与超低K介质之间出现分层现象，即使得互联层与所述超低K介质之间产生缝隙，从而使得多层互联结构不稳固。
技术实现思路
本专利技术解决的问题提供一种，改善互联层与超低K介质之间的分层现象，使得多层互联结构更稳固。为解决上述问题，本专利技术提供一种互联结构的形成方法，包括:提供衬底；在所述衬底上形成层间介质层；在所述层间介质层中形成开口 ；在所述开口内表面形成碳氮材料层；去除开口底部的碳氮材料层，在所述开口内形成扩散阻挡层；在所述开口内形成互联层。可选的，所述开口包括沟槽和通孔，所述沟槽与通孔连通，所述沟槽位于通孔上方。可选的，提供衬底的步骤中，在所述衬底中形成导电插塞；在所述层间介质层中形成开口的步骤包括:所述开口露出所述导电插塞。可选的，形成所述层间介质层的步骤包括:所述层间介质层的材料为超低K介质。可选的，在所述开口内表面形成碳氮材料层的步骤包括:在所述开口内表面形成碳化硅层，再在碳化硅层上形成碳氮化硅层，所述碳化硅层和碳氮化硅层构成碳氮材料层。可选的，在所述开口内表面形成碳氮材料层的步骤中，采用化学气相沉积法形成所述碳化硅层及碳氮化硅层。可选的，在所述开口内表面形成碳氮材料层的步骤中，所述碳氮材料层的总厚度在30纳米到50纳米的范围内。可选的，去除开口底部的碳氮材料层的步骤包括:采用氩离子轰击开口底部，以去除开口底部的碳氮材料层。可选的，在所述开口内形成扩散阻挡层的步骤包括:在所述开口内采用原子层沉积法形成掺杂锰元素的氮化铜层，再通入氢气使所述氮化铜层形成锰铜层，所述锰铜层作为扩散阻挡层。可选的，在所述开口内形成互联层的步骤包括:在所述开口内填充导电材料层并进行化学机械研磨，以形成互联层。可选的，在所述开口内填充导电材料层的步骤包括:采用化学电镀法在所述开口内填充铜。可选的，在形成互联层以后，所述形成方法还包括:对所述互联层进行退火和紫外光照工艺。本专利技术还提供一种互联结构，包括:衬底；位于衬底上的层间介质层；形成于所述层间介质层中的开口 ；覆盖于所述开口侧壁的碳氮材料层；位于所述开口底部以及侧壁上的扩散阻挡层； 位于所述开口内的互联层。可选的，所述开口包括沟槽和通孔，所述沟槽与通孔连通，所述沟槽位于通孔上方。可选的，所述碳氮材料层包括自下而上的碳化硅层和碳氮化硅层。可选的，所述扩散阻挡层为锰铜层。可选的，所述碳氮材料层的总厚度在30纳米到50纳米的范围内。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点:在本专利技术互联结构形成方法所形成的互联结构中，在开口侧壁表面与扩散阻挡层之间形成有碳氮材料层。所述碳氮材料层的粘着力较强，并且碳氮材料层能够释放一部分层间介质层的应力，使得互联层与层间介质层不容易发生分层的现象。进一步，本专利技术的扩散阻挡层采用的形成方法是:先采用原子层沉积法形成掺杂锰元素的氮化铜层，再通入氢气与所述氮化铜层反应形成锰铜扩散阻挡层。由于原子层沉积法有很好的保型性，使得形成的锰铜扩散阻挡层紧密的覆盖在碳氮材料层表面，在提高防扩散能力的同时，使层间介质层、碳氮材料层、锰铜扩散阻挡层、互联层构成的互联结构更加稳固。进一步，所述沟槽与通孔内表面的碳氮材料层为碳化硅层和碳氮化硅层的叠层结构，形成碳化硅层和碳氮化硅层的步骤中，首先形成碳化硅层，再在碳化硅层上形成碳氮化硅层，使得在形成碳氮材料层的过程中，氮元素不会扩散到互联结构下方的导电插塞中，避免互联结构下方的导电插塞被污染。【附图说明】图1是本专利技术互联结构形成方法一实施例的流程图；图2至图7是是本专利技术互联结构形成方法各个步骤的剖面示意图；图8是本专利技术互联结构一实施例的剖面示意图。【具体实施方式】在现有的双镶嵌工艺中，在超低K介质中形成通孔和沟槽后，接着需要在通孔和沟槽内部的表面沉积一层扩散阻挡层，但是扩散阻挡层容易使互联层与超低K介质之间产生分层现象，使得多层互联结构不稳固。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种，在层间介质层围成的开口侧壁与扩散阻挡层之间形成碳氮材料层。所述碳氮材料层的粘着力较强，并且碳氮材料层能够释放一部分层间介质层的应力，使得互联层与层间介质层不容易发生分层的现象。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。本专利技术实施例首先提供了一种互联结构的形成方法。参考图1，示出了本专利技术互联结构的形成方法一实施例的流程图。此处形成于层间介质层中开口以通孔以及位于通孔上的沟槽为例进行说明，不应以此限制本专利技术。具体地，本专利技术互联结构的形成方法包括以下大致步骤:步骤SI，提供衬底；步骤S2，在所述衬底上形成层间介质层；步骤S3，在所述层间介质层中形成开口，所述开口包括沟槽和通孔，所述沟槽与通孔连通，所述沟槽位于通孔上方；步骤S4，在所述沟槽与通孔内表面形成碳氮材料层，所述碳氮材料层包括自下而上的碳化娃层和碳氮化娃层；步骤S5，去除通孔底部的碳氮材料层，在所述沟槽以及通孔内形成扩散阻挡层；步骤S6，在所述沟槽和通孔内形成互联层。下面结合附图对本实施例技术方案做详细说明。参考图2，执行步骤SI，提供衬底100。在本实施例中，所述衬底100为超低K介质，超低K介质为一类K值较低的材料的统称，采用超低K介质作为衬底100对改善在衬底100上形成的互联结构之间的电迁移有益。在本实施例中，在提供衬底100以后，在所述衬底100中形成导电插塞101。形成导电插塞101的方法为,在衬底100表面形成掩模层(未不出)，以掩模层102为掩模，对所述衬底100进行刻蚀，在刻蚀形成的开口中填充铜，以形成导电插塞101。但是本专利技术是否形成导电插塞101不做限制。继续参考图2，执行步骤S2，在所述衬底100上形成层间介质层105。具体地，在本实施例中，采用化学气相沉积法在所述衬底上形成层间介质层105，所述层间介质层105的材料为超低K介质，超低K介质为一类K值较低的材料的统称，采用超低K介质作为层间介质层能够有效改善互联结构之间的电迁移，但是本专利技术对层间介质层105的材料不作限制，在其他实施例中，所述层间介质层105还可以为氧化硅。结合参考图2、图3，执行步骤S3，在所述层间介质层105中形成开口，所述开口包括沟槽104和通孔103，所述沟槽104与通孔103连通，所述沟槽104位于通孔103上方。在本实施例中，所述通孔103露出所述导电插塞101。具体地，在本实施例中，首先采当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互联结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成层间介质层；在所述层间介质层中形成开口；在所述开口内表面形成碳氮材料层；去除开口底部的碳氮材料层，在所述开口内形成扩散阻挡层；在所述开口内形成互联层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，舒强，李天慧，
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