半导体元件结构制造技术

本公开提供一种具有氟捕捉层的半导体元件结构。该半导体元件结构包括设置于一半导体基板上方的一第一介电层及设置于该第一介电层上方的一第二介电层，该半导体元件结构也包括设置于该第二介电层上方的一氟捕捉层及设置于该氟捕捉层上方的一第三介电层，且该半导体元件结构还包括贯穿该第三介电层、该氟捕捉层及该第二介电层以接触该第一介电层的一导电通孔结构。电通孔结构。电通孔结构。

【技术实现步骤摘要】
半导体元件结构


[0001]本申请案主张美国第17/746,021及17/746,737号专利申请案的优先权(即优先权日为“2022年5月17日”)，其内容以全文引用的方式并入本文中。
[0002]本公开是有关于一种半导体元件结构，特别是关于一种具有氟捕捉层的半导体元件结构。

技术介绍

[0003]对于许多现代化的应用来说，半导体元件是不可或缺的。随着电子技术的进步，半导体元件的尺寸变得越来越小，同时提供了更多的功能且包含更多的集成电路。由于半导体元件的小型化，提供不同功能的各种类型和尺寸的半导体元件被集成并封装于单一模块中。再者，实施了许多制造操作以集成各种类型的半导体元件。
[0004]然而，半导体元件的制造和集成涉及许多复杂的步骤和操作，半导体元件内的集成变得越来越复杂。半导体元件的制造和集成的复杂性增加可能会造成缺陷。因此，需要不断地改进半导体元件的制造过程以解决这些问题。
[0005]上文的“先前技术”说明仅是提供
技术介绍
，并未承认上文的“先前技术”说明揭示本公开的标的，不构成本公开的先前技术，且上文的“先前技术”的任何说明均不应作为本案的“先前技术”的任一部分，不构成本公开的先前技术。

技术实现思路

[0006]在本公开的一实施例中，提供一种半导体元件结构，该半导体元件结构包括：一第一介电层，设置于一半导体基板上方；一第二介电层，设置于该第一介电层上方；该半导体元件结构也包括：一氟捕捉层，设置于该第二介电层上方；一第三介电层，设置于该氟捕捉层上方；且该半导体元件结构还包括：一导电通孔结构，贯穿该第三介电层、该氟捕捉层及该第二介电层以接触该第一介电层。
[0007]在一实施例中，该导电通孔结构直接接触该氟捕捉层。在一实施例中，该第三介电层通过该氟捕捉层与该第二介电层隔开。在一实施例中，该氟捕捉层包含钙(Ca)。在一实施例中，该氟捕捉层包含CaSiO2、CaF2或其组合。
[0008]在一实施例中，该导电通孔结构包括：一导电层，设置于该第一介电层上方；一内阻障层，环绕该导电层；以及一外阻障层，环绕该内阻障层。在一实施例中，该内阻障层的一部分夹设于该导电层与该第一介电层之间，且该内阻障层的该部分具有与该外阻障层的一底表面大致上齐平的一底表面。在一实施例中，该半导体元件结构更包括：另一导电通孔结构，贯穿该第一介电层以接触该半导体基板。在一实施例中，该半导体元件结构更包括：一蚀刻停止层，设置于该导电通孔结构与该第一介电层之间。
[0009]在本公开的另一实施例中，提供一种半导体元件结构，该半导体元件结构包括：一第一介电层，设置于一半导体基板上方；一第一导电通孔结构，设置于该半导体基板上方且被该第一介电层环绕；该半导体元件结构也包括：一第二介电层，设置于该第一介电层上方
且覆盖该第一导电通孔结构；一氟捕捉层，设置于该第二介电层上方；且该半导体元件结构还包括：一第二导电通孔结构，设置于该第一介电层上方且被该第二介电层及该氟捕捉层环绕。
[0010]在一实施例中，该氟捕捉层包含CaSiO2、CaF2或其组合。在一实施例中，该半导体元件结构更包括：一第三介电层，设置于该氟捕捉层上方且环绕该第二导电通孔结构。在一实施例中，该第一导电通孔结构包括一导电层及将该导电层与该第一介电层隔开的一阻障层。在一实施例中，该第一导电通孔结构的该导电层包含Cu，且该第一导电通孔结构的该阻障层包含TaN。
[0011]在一实施例中，该第二导电通孔结构包括：一导电层；一内阻障层，环绕该导电层；以及一外阻障层，将该内阻障层与该第二介电层及该氟捕捉层隔开。在一实施例中，该第二导电通孔结构的该导电层包含Cu，该第二导电通孔结构的该内阻障层包含CuBS，且该第二导电通孔结构的该外阻障层包含TaN。在一实施例中，该半导体元件结构更包括：一蚀刻停止层，设置于该第一导电通孔结构与该第二导电通孔结构之间，其中该第二导电通孔结构的该内阻障层直接接触该蚀刻停止层。
[0012]在本公开的又另一实施例中，提供一种半导体元件结构的制备方法，该制备方法包括：在一半导体基板上方形成一第一介电层；在该第一介电层内形成一第一导电通孔结构；该制备方法也包括：形成位于该第一介电层上方且覆盖第一导电通孔结构的一第二介电层；在该第二介电层上方形成一氟捕捉层；且该制备方法还包括：在该氟捕捉层上方形成一第三介电层；以及在该第三介电层、该氟捕捉层及该第二介电层内形成一第二导电通孔结构。
[0013]在一实施例中，形成该第一导电通孔结构的步骤包括：进行一第一蚀刻制程以形成贯穿该第一介电层的一第一开口；形成内衬该第一开口的一底表面及多个侧壁的一阻障层；以及在该第一开口内及该阻障层上方形成一导电层。在一实施例中，形成该第二导电通孔结构的步骤包括：进行一第二蚀刻制程以形成贯穿该第三介电层、该氟捕捉层及该第二介电层的一第二开口；形成内衬该第二开口的一底表面及多个侧壁的一外阻障层；另外，形成该第二导电通孔结构的步骤包括：在该第二开口内及该外阻障层上方形成一内阻障层；以及在该第二开口内及该内阻障层上方形成一导电层。
[0014]在一实施例中，形成该第二导电通孔结构的步骤更包括：在形成该内阻障层之前，局部地去除该外阻障层；以及形成该内阻障层，使得该内阻障层的一底表面与该外阻障层的一底表面大致上齐平。在一实施例中，该第二蚀刻制程包含使用包括一含氟气体的一蚀刻剂的一干式蚀刻制程。在一实施例中，该氟捕捉层包含CaSiO2，且该含氟气体与该氟捕捉层反应以将至少一部分的该氟捕捉层转变成CaF2。
[0015]在一实施例中，在形成该外阻障层之前该氟捕捉层具有一第一氟含量，在局部地去除该外阻障层之后该氟捕捉层具有一第二氟含量，且该第二氟含量大于该第一氟含量。在一实施例中，该制备方法更包括：在形成该第二介电层之前，在该第一介电层上方形成一蚀刻停止层，覆盖该第一导电通孔结构，其中该第二导电通孔结构形成于该蚀刻停止层上方且与该蚀刻停止层直接接触。
[0016]本公开提供半导体元件结构及其制备方法的实施例。在一些实施例中，半导体元件结构包含位于两介电层之间的一氟捕捉层以及贯穿氟捕捉层及两介电层的一导电通孔
结构。在为导电通孔结构提供开口的制程步骤期间，可使用含氟气体作为蚀刻剂，且含氟气体可与氟捕捉层反应以将至少一部分的氟捕捉层转变成氟化物。氟捕捉层的使用能够减少氟污染半导体元件结构中的导电部件，使得导电部件的电性特性不会受到影响，结果，能够提升半导体元件结构的性能、可靠度及良率。
[0017]上文已相当广泛地概述本公开的特征及技术优点，使下文的本公开详细描述得以获得较佳了解。构成本公开的权利要求标的的其他特征和优点将描述于下文。本公开所属
中具有通常知识者应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例作为修改或设计其他结构或制程而实现与本公开相同的目的。本公开所属
中具有通常知识者亦应了解，这类等效建构无法脱离后附的权利要求所界定的本公开的精神和范围。
附图说明
[0018]本公开的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体元件结构，包括：一第一介电层，设置于一半导体基板上方；一第二介电层，设置于该第一介电层上方；一氟捕捉层，设置于该第二介电层上方；一第三介电层，设置于该氟捕捉层上方；以及一导电通孔结构，贯穿该第三介电层、该氟捕捉层及该第二介电层以接触该第一介电层。2.如权利要求1所述的半导体元件结构，其中该导电通孔结构直接接触该氟捕捉层。3.如权利要求1所述的半导体元件结构，其中该第三介电层通过该氟捕捉层与该第二介电层隔开。4.如权利要求1所述的半导体元件结构，其中该氟捕捉层包含钙(Ca)。5.如权利要求4所述的半导体元件结构，其中该氟捕捉层包含CaSiO2、CaF2或其组合。6.如权利要求1所述的半导体元件结构，其中该导电通孔结构包括：一导电层，设置于该第一介电层上方；一内阻障层，环绕该导电层；以及一外阻障层，环绕该内阻障层。7.如权利要求6所述的半导体元件结构，其中该内阻障层的一部分夹设于该导电层与该第一介电层之间，且该内阻障层的该部分具有与该外阻障层的一底表面大致上齐平的一底表面。8.权利要求1所述的半导体元件结构，更包括：另一导电通孔结构，贯穿该第一介电层以接触该半导体基板。9.如权利要求1所述的半导体元件结构，更包括：一蚀刻停止层，设置于该导电通孔结构与该第一介电层之间。10.一种半导体元件结构，包括：一第一介电层，设置于一半导体基板上方；一第一导电通孔结构，设置于该半...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏国辉，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：