互聯(lián)結(jié)構(gòu)及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體涉及一種互聯(lián)結(jié)構(gòu)及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件之間往往采用多層互聯(lián)結(jié)構(gòu)相互連接，多個互聯(lián)層互相堆疊，用于不同層間的半導(dǎo)體器件的電連接。
[0003]其中，雙鑲嵌工藝是較常見的一種多層互聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成方式，雙鑲嵌工藝預(yù)先在介質(zhì)層中形成通孔和溝槽，然后用導(dǎo)電材料填充所述通孔和溝槽，形成導(dǎo)電插塞和導(dǎo)線。如此只需一道金屬填充的步驟即可形成互聯(lián)結(jié)構(gòu)，可簡化制程。
[0004]在現(xiàn)有的雙鑲嵌工藝中，為減小漏電流，互聯(lián)層之間一般采用超低K介質(zhì)作為介質(zhì)層，在形成通孔和溝槽后，接著需要在通孔和溝槽內(nèi)部的表面沉積一層擴散阻擋層(diffus1n barrier),以防止后續(xù)導(dǎo)電材料中的金屬擴散到超低K介質(zhì)之中，但是擴散阻擋層容易導(dǎo)致互聯(lián)層與超低K介質(zhì)之間出現(xiàn)分層現(xiàn)象，即使得互聯(lián)層與所述超低K介質(zhì)之間產(chǎn)生縫隙，從而使得多層互聯(lián)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問題提供一種互聯(lián)結(jié)構(gòu)及其形成方法，改善互聯(lián)層與超低K介質(zhì)之間的分層現(xiàn)象，使得多層互聯(lián)結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種互聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成方法，包括:
[0007]提供襯底；
[0008]在所述襯底上形成層間介質(zhì)層；
[0009]在所述層間介質(zhì)層中形成開口 ；
[0010]在所述開口內(nèi)表面形成碳氮材料層；
[0011]去除開口底部的碳氮材料層，在所述開口內(nèi)形成擴散阻擋層；
[0012]在所述開口內(nèi)形成互聯(lián)層。
[0013]可選的，所述開口包括溝槽和通孔，所述溝槽與通孔連通，所述溝槽位于通孔上方。
[0014]可選的，提供襯底的步驟中，在所述襯底中形成導(dǎo)電插塞；
[0015]在所述層間介質(zhì)層中形成開口的步驟包括:所述開口露出所述導(dǎo)電插塞。
[0016]可選的，形成所述層間介質(zhì)層的步驟包括:所述層間介質(zhì)層的材料為超低K介質(zhì)。
[0017]可選的，在所述開口內(nèi)表面形成碳氮材料層的步驟包括:在所述開口內(nèi)表面形成碳化硅層，再在碳化硅層上形成碳氮化硅層，所述碳化硅層和碳氮化硅層構(gòu)成碳氮材料層。
[0018]可選的，在所述開口內(nèi)表面形成碳氮材料層的步驟中，采用化學(xué)氣相沉積法形成所述碳化硅層及碳氮化硅層。
[0019]可選的，在所述開口內(nèi)表面形成碳氮材料層的步驟中，所述碳氮材料層的總厚度在30納米到50納米的范圍內(nèi)。
[0020]可選的，去除開口底部的碳氮材料層的步驟包括:采用氬離子轟擊開口底部，以去除開口底部的碳氮材料層。
[0021]可選的，在所述開口內(nèi)形成擴散阻擋層的步驟包括:在所述開口內(nèi)采用原子層沉積法形成摻雜錳元素的氮化銅層，再通入氫氣使所述氮化銅層形成錳銅層，所述錳銅層作為擴散阻擋層。
[0022]可選的，在所述開口內(nèi)形成互聯(lián)層的步驟包括:在所述開口內(nèi)填充導(dǎo)電材料層并進行化學(xué)機械研磨，以形成互聯(lián)層。
[0023]可選的，在所述開口內(nèi)填充導(dǎo)電材料層的步驟包括:采用化學(xué)電鍍法在所述開口內(nèi)填充銅。
[0024]可選的，在形成互聯(lián)層以后，所述形成方法還包括:對所述互聯(lián)層進行退火和紫外光照工藝。
[0025]本發(fā)明還提供一種互聯(lián)結(jié)構(gòu)，包括:
[0026]襯底；
[0027]位于襯底上的層間介質(zhì)層；
[0028]形成于所述層間介質(zhì)層中的開口 ；
[0029]覆蓋于所述開口側(cè)壁的碳氮材料層；
[0030]位于所述開口底部以及側(cè)壁上的擴散阻擋層；
[0031 ] 位于所述開口內(nèi)的互聯(lián)層。
[0032]可選的，所述開口包括溝槽和通孔，所述溝槽與通孔連通，所述溝槽位于通孔上方。
[0033]可選的，所述碳氮材料層包括自下而上的碳化硅層和碳氮化硅層。
[0034]可選的，所述擴散阻擋層為錳銅層。
[0035]可選的，所述碳氮材料層的總厚度在30納米到50納米的范圍內(nèi)。
[0036]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0037]在本發(fā)明互聯(lián)結(jié)構(gòu)形成方法所形成的互聯(lián)結(jié)構(gòu)中，在開口側(cè)壁表面與擴散阻擋層之間形成有碳氮材料層。所述碳氮材料層的粘著力較強，并且碳氮材料層能夠釋放一部分層間介質(zhì)層的應(yīng)力，使得互聯(lián)層與層間介質(zhì)層不容易發(fā)生分層的現(xiàn)象。
[0038]進一步，本發(fā)明的擴散阻擋層采用的形成方法是:先采用原子層沉積法形成摻雜錳元素的氮化銅層，再通入氫氣與所述氮化銅層反應(yīng)形成錳銅擴散阻擋層。由于原子層沉積法有很好的保型性，使得形成的錳銅擴散阻擋層緊密的覆蓋在碳氮材料層表面，在提高防擴散能力的同時，使層間介質(zhì)層、碳氮材料層、錳銅擴散阻擋層、互聯(lián)層構(gòu)成的互聯(lián)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固。
[0039]進一步，所述溝槽與通孔內(nèi)表面的碳氮材料層為碳化硅層和碳氮化硅層的疊層結(jié)構(gòu)，形成碳化硅層和碳氮化硅層的步驟中，首先形成碳化硅層，再在碳化硅層上形成碳氮化硅層，使得在形成碳氮材料層的過程中，氮元素不會擴散到互聯(lián)結(jié)構(gòu)下方的導(dǎo)電插塞中，避免互聯(lián)結(jié)構(gòu)下方的導(dǎo)電插塞被污染。
【附圖說明】
[0040]圖1是本發(fā)明互聯(lián)結(jié)構(gòu)形成方法一實施例的流程圖；
[0041]圖2至圖7是是本發(fā)明互聯(lián)結(jié)構(gòu)形成方法各個步驟的剖面示意圖；
[0042]圖8是本發(fā)明互聯(lián)結(jié)構(gòu)一實施例的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0043]在現(xiàn)有的雙鑲嵌工藝中，在超低K介質(zhì)中形成通孔和溝槽后，接著需要在通孔和溝槽內(nèi)部的表面沉積一層擴散阻擋層，但是擴散阻擋層容易使互聯(lián)層與超低K介質(zhì)之間產(chǎn)生分層現(xiàn)象，使得多層互聯(lián)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固。
[0044]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種互聯(lián)結(jié)構(gòu)及其形成方法，在層間介質(zhì)層圍成的開口側(cè)壁與擴散阻擋層之間形成碳氮材料層。所述碳氮材料層的粘著力較強，并且碳氮材料層能夠釋放一部分層間介質(zhì)層的應(yīng)力，使得互聯(lián)層與層間介質(zhì)層不容易發(fā)生分層的現(xiàn)象。
[0045]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0046]本發(fā)明實施例首先提供了一種互聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成方法。
[0047]參考圖1，示出了本發(fā)明互聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成方法一實施例的流程圖。此處形成于層間介質(zhì)層中開口以通孔以及位于通孔上的溝槽為例進行說明，不應(yīng)以此限制本發(fā)明。具體地，本發(fā)明互聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成方法包括以下大致步驟:
[0048]步驟SI，提供襯底；
[0049]步驟S2，在所述襯底上形成層間介質(zhì)層；
[0050]步驟S3，在所述層間介質(zhì)層中形成開口，所述開口包括溝槽和通孔，所述溝槽與通孔連通，所述溝槽位于通孔上方；
[0051]步驟S4，在所述溝槽與通孔內(nèi)表面形成碳氮材料層，所述碳氮材料層包括自下而上的碳化娃層和碳氮化娃層；
[0052]步驟S5，去除通孔底部的碳氮材料層，在所述溝槽以及通孔內(nèi)形成擴散阻擋層；
[0053]步驟S6，在所述溝槽和通孔內(nèi)形成互聯(lián)層。
[0054]下面結(jié)合附圖對本實施例技術(shù)方案做詳細說明。
[0055]參考圖2，執(zhí)行步驟SI，提供襯底100。在本實施例中，所述襯底100為超低K介質(zhì)，超低K介質(zhì)為一類K值較低的材料的統(tǒng)稱，采用超低K介質(zhì)作為襯底100對改善在襯底100上形成的互聯(lián)結(jié)構(gòu)之間的電遷移有益。
[0056]在本實施例中，在提供襯底100以后，在所述襯底100中形成導(dǎo)電插塞101。形成導(dǎo)電插塞101的方法為,在襯底100表面形成掩模層(未不出)，以掩模層102為掩模，對所述襯底100進行刻蝕，在刻蝕形成的開口中填充銅，以形成導(dǎo)電插塞101。
[0057]但是本發(fā)明是否形成導(dǎo)電插塞101不做限制。
[0058]繼續(xù)參考圖2，執(zhí)行步驟S2，在所述襯底100上形成層間介質(zhì)層105。
[0059]具體地，在本實施例中，采用化學(xué)氣相沉積法在所述襯底上形成層間介質(zhì)層105，所述層間介質(zhì)層105的材料為超低K介質(zhì)，超低K介質(zhì)為一類K值較低的材料的統(tǒng)稱，采用超低K介質(zhì)作為層間介質(zhì)層能夠有效改善互聯(lián)結(jié)構(gòu)之間的電遷移，但是本發(fā)明對層間介質(zhì)層105的材料不作限制，在其他實施例中，所述層間介質(zhì)層105還可以為氧化硅。
[0060]結(jié)合參考圖2、圖3，執(zhí)行步驟S3，在所述層間介質(zhì)層105中形成開口，所述開口包括溝槽104和通孔103，所述溝槽104與通孔103連通，所述溝槽104位于通孔103上方。
[0061]在本實施例中，所述通孔103露出所述導(dǎo)電插塞101。
[0062]具體地，在本實施例中，首先采