互连结构及其形成方法技术

一种互连结构及其形成方法，其中形成方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成介质层；在所述介质层内形成开口；在所述开口底部和侧壁上形成阻挡层，所述阻挡层为Si掺杂的阻挡层；在底部和侧壁形成有阻挡层的开口内填充导电材料，形成互连结构。本发明专利技术技术方案中所述开口底部和侧壁上形成的阻挡层，所述阻挡层为Si掺杂的阻挡层；之后中形成有所述阻挡层的开口内形成互连结构。由于阻挡层内掺杂有Si，Si原子能够与形成互连结构的导电材料原子反应成键，所以Si掺杂阻挡层的阻挡能力较强，能够有效的抑制导电材料原子的扩散，有利于减少介质层经时击穿现象的出现，从而有利于提高所形成互连结构的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
互连结构及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种互连结构及其形成方法。
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。随着互连结构尺寸的缩小，现有技术所形成互连结构的可靠性有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种互连结构及其形成方法，以改善互连结构的可靠性。为解决上述问题，本专利技术提供一种互连结构的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成介质层；在所述介质层内形成开口；在所述开口底部和侧壁上形成阻挡层，所述阻挡层为Si掺杂的阻挡层；在底部和侧壁形成有阻挡层的开口内填充导电材料，形成互连结构。可选的，形成所述阻挡层的步骤包括：采用原子层沉积工艺形成所述阻挡层。可选的，形成所述阻挡层的步骤中，所述阻挡层的材料包括Si掺杂的TaN。可选的，所述阻挡层为叠层结构；形成所述阻挡层的步骤包括：在所述开口底部和侧壁上形成第一Si掺杂TaN层；在所述第一Si掺杂TaN层上形成TaN层；在所述TaN层上形成第二Si掺杂TaN层。可选的，形成所述第一Si掺杂TaN层的步骤中，按原子数量百分比，所述第一Si掺杂TaN层中Si的掺杂浓度在5％到15％范围内；形成所述第二Si掺杂TaN层的步骤中，按原子数量百分比，所述第二Si掺杂TaN层中Si的掺杂浓度在5％到15％范围内。可选的，形成所述第一Si掺杂TaN层的步骤中，沿所述介质层指向所述TaN层的方向上，Si的掺杂浓度逐渐减小；形成所述第二Si掺杂TaN层的步骤中，沿所述TaN层指向所述开口的方向上，Si的掺杂浓度逐渐增大。可选的，形成所述第一Si掺杂TaN层的步骤包括：进行至少一次第一掺Si材料沉积，其中，第一掺Si材料沉积的步骤包括：在所述开口底部和侧壁上沉积第一含Ta材料层；在所述第一含Ta材料层上沉积第一含Si材料层；在所述第一含Si材料层上沉积第一含N材料层；其中，沉积第一含Si材料层的步骤包括：通入第一含Si反应气体，所述第一含Si反应气体包括硅烷；清除所述第一含Si反应气体；形成所述第二Si掺杂TaN层的步骤包括：进行至少一次第二掺Si材料沉积，其中，第二掺Si材料沉积的步骤包括：在所述TaN层上沉积第二含Ta材料层；在所述第二含Ta材料层上沉积第二含Si材料层；在所述第二含Si材料层上沉积第二含N材料层；其中，沉积第二含Si材料层的步骤包括：通入第二含Si反应气体，所述第二含Si反应气体包括硅烷；清除所述第二含Si反应气体。可选的，进行多次第一掺Si材料沉积的步骤包括：通入第一含Si反应气体中硅烷的流量逐次减小；进行多次第二掺Si材料沉积的步骤包括：通入第二含Si反应气体中硅烷的流量逐次增大；或者，进行多次第一掺Si材料沉积的步骤包括：通入硅烷的脉冲时间逐次降低；进行多次第二掺Si材料沉积的步骤包括：通入硅烷的脉冲时间逐次增加。可选的，形成所述阻挡层的步骤中，所述第一Si掺杂TaN层的厚度、所述TaN层的厚度以及所述第二Si掺杂TaN层的厚度的比例在1:1:1到2:1:2范围内。可选的，形成所述第一Si掺杂TaN层的步骤中，所述第一Si掺杂TaN层的厚度在到范围内；形成所述TaN层的步骤中，所述TaN层的厚度在到范围内；形成所述第二Si掺杂TaN层的步骤中，所述第二Si掺杂TaN层的厚度在到范围内。可选的，形成介质层的步骤中，所述介质层的材料为超低K材料。可选的，形成所述互连结构的步骤包括：向底部和侧壁形成有阻挡层的开口内填充导电材料，形成导电层；对所述阻挡层和所述导电层进行退火处理，形成互连结构。可选的，形成互连结构的步骤中，所述导电材料为Cu。相应的，本专利技术还提供一种互连结构，包括：衬底；位于所述衬底上的介质层；位于所述介质层内的互连结构；位于所述互连结构和所述介质层之间的阻挡层，所述阻挡层为Si掺杂的阻挡层。可选的，所述阻挡层的材料为Si掺杂的TaN。可选的，所述阻挡层为叠层结构；所述阻挡层包括：位于所述介质层和所述互连结构之间的第一Si掺杂TaN层；位于所述第一Si掺杂TaN层与所述互连结构之间的TaN层；位于所述TaN层和所述互连结构之间的第二Si掺杂TaN层。可选的，所述第一Si掺杂TaN层的厚度、所述TaN层的厚度以及所述第二Si掺杂TaN层的厚度的比例在1:1:1到2:1:2范围内。可选的，沿所述介质层指向所述TaN层的方向上，Si的掺杂浓度逐渐减小；沿所述TaN层向所述互连结构的方向上，Si的掺杂浓度逐渐减增大。可选的，按原子数量百分比，所述第一Si掺杂TaN层中Si的掺杂浓度在5％到15％范围内；按原子数量百分比，所述第二Si掺杂TaN层中Si的掺杂浓度在5％到15％范围内。可选的，所述第一Si掺杂TaN层的厚度在到范围内；所述TaN层的厚度在到范围内；所述第二Si掺杂TaN层的厚度在到范围内。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案中所述开口底部和侧壁上形成的阻挡层，所述阻挡层为Si掺杂的阻挡层；之后中形成有所述阻挡层的开口内形成互连结构。由于阻挡层内掺杂有Si，Si原子能够与形成互连结构的导电材料原子反应成键，所以Si掺杂阻挡层的阻挡能力较强，能够有效的抑制导电材料原子的扩散，有利于减少介质层经时击穿现象的出现，从而有利于提高所形成互连结构的可靠性。本专利技术可选方案中，所述阻挡层为叠层结构，包括依次位于所述开口底部和侧壁上的第一Si掺杂TaN层、位于所述第一Si掺杂TaN层上的TaN层以及位于所述TaN层上的第二Si掺杂TaN层。由于Si、C、O以及TaN能够在局部反应形成TaNSi-O-SiCH，因此第一Si掺杂TaN层能够修复所述TaN层和介质层界面上的缺陷，从而提高所述阻挡层与所述介质层的粘附性；Si、Cu以及TaN能够反应形成TaN－Si－Cu，因此所述第二Si掺杂TaN层能够提高所述阻挡层和所述互连结构之间的粘附性；所以所述第一Si掺杂TaN层和所述第二Si掺杂TaN层的形成有效的提高了所述阻挡层与所述介质层以及所述阻挡层与所述互连结构之间的粘附性，有利于提高所述互连结构的可靠性。本专利技术可选方案中，所述第一Si掺杂TaN层、所述TaN层以及所述第二Si掺杂TaN层均可以通过原子沉积的方式形成，由于原子层沉积方式所形成膜层的阶梯覆盖较好，所以所述第一Si掺杂TaN层、所述TaN层以及所述第二Si掺杂TaN层能够较好的覆盖所述开口的底部和侧壁，有利于降低填充导电材料的工艺难度，有利于扩大工艺窗口。附图说明图1至图2是一种互连结构形成方法各个步骤所对应的结构示意图；图3至图7是本专利技术互连结构形成方法一实施例各个步骤所对应的结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术中所形成互连结构存在可靠性较低的问题。现结合一种互连结构的形成方法分析互连结构可靠性低问题的原因：参考图1至图2，示出了一种互连结构形成方法各个步骤所对应的结构示意图。如图1所示，提供衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互连结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成介质层；在所述介质层内形成开口；在所述开口底部和侧壁上形成阻挡层，所述阻挡层为Si掺杂的阻挡层；在底部和侧壁形成有阻挡层的开口内填充导电材料，形成互连结构。

【技术特征摘要】
1.一种互连结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成介质层；在所述介质层内形成开口；在所述开口底部和侧壁上形成阻挡层，所述阻挡层为Si掺杂的阻挡层；在底部和侧壁形成有阻挡层的开口内填充导电材料，形成互连结构。2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述阻挡层的步骤包括：采用原子层沉积工艺形成所述阻挡层。3.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述阻挡层的步骤中，所述阻挡层的材料包括Si掺杂的TaN。4.如权利要求1或3所述的形成方法，其特征在于，所述阻挡层为叠层结构；形成所述阻挡层的步骤包括：在所述开口底部和侧壁上形成第一Si掺杂TaN层；在所述第一Si掺杂TaN层上形成TaN层；在所述TaN层上形成第二Si掺杂TaN层。5.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，形成所述第一Si掺杂TaN层的步骤中，按原子数量百分比，所述第一Si掺杂TaN层中Si的掺杂浓度在5％到15％范围内；形成所述第二Si掺杂TaN层的步骤中，按原子数量百分比，所述第二Si掺杂TaN层中Si的掺杂浓度在5％到15％范围内。6.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，形成所述第一Si掺杂TaN层的步骤中，沿所述介质层指向所述TaN层的方向上，Si的掺杂浓度逐渐减小；形成所述第二Si掺杂TaN层的步骤中，沿所述TaN层指向所述开口的方向上，Si的掺杂浓度逐渐增大。7.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，形成所述第一Si掺杂TaN层的步骤包括：进行至少一次第一掺Si材料沉积，其中，第一掺Si材料沉积的步骤包括：在所述开口底部和侧壁上沉积第一含Ta材料层；在所述第一含Ta材料层上沉积第一含Si材料层；在所述第一含Si材料层上沉积第一含N材料层；其中，沉积第一含Si材料层的步骤包括：通入第一含Si反应气体，所述第一含Si反应气体包括硅烷；清除所述第一含Si反应气体；形成所述第二Si掺杂TaN层的步骤包括：进行至少一次第二掺Si材料沉积，其中，第二掺Si材料沉积的步骤包括：在所述TaN层上沉积第二含Ta材料层；在所述第二含Ta材料层上沉积第二含Si材料层；在所述第二含Si材料层上沉积第二含N材料层；其中，沉积第二含Si材料层的步骤包括：通入第二含Si反应气体，所述第二含Si反应气体包括硅烷；清除所述第二含Si反应气体。8.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，进行多次第一掺Si材料沉积的步骤包括：通入第一含Si反应气体中硅烷的流量逐次减小；进行多次第二掺Si材料沉积的步骤包括：通入第二含Si反应气体中硅烷的流量逐次增大；或者，进行多次第一掺Si材料沉积的步骤包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓浩，谷勋，周峰，杨小军，
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