一種半導(dǎo)體器件及其制作方法、電子裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種半導(dǎo)體器件及其制作方法、電子
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)越來越精密，集成電路也發(fā)生著重大的變革，集成在同一芯片上的元器件數(shù)量已從最初的幾十、幾百個增加到現(xiàn)在的數(shù)以百萬個。為了達(dá)到復(fù)雜度和電路密度的要求，半導(dǎo)體集成電路芯片的制作工藝?yán)门刻幚砑夹g(shù)，在襯底上形成各種類型的復(fù)雜器件，并將其互相連接以具有完整的電子功能，目前大多采用在導(dǎo)線之間以超低k層間介電層作為隔離各金屬內(nèi)連線的介電材料，互連結(jié)構(gòu)用于提供在IC芯片上的器件和整個封裝之間的布線。在該技術(shù)中，在半導(dǎo)體襯底表面首先形成例如場效應(yīng)晶體管(FET)的器件，然后在BEOL(集成電路制造后段制程)中形成互連結(jié)構(gòu)。
[0003]正如摩爾定律所預(yù)測的，半導(dǎo)體襯底尺寸的不斷縮小，以及為了提高器件的性能在半導(dǎo)體襯底上形成了更多的晶體管，采用互連結(jié)構(gòu)來連接晶體管是必然的選擇。然而相對于元器件的微型化和集成度的增加，電路中導(dǎo)體連線數(shù)目不斷的增多，使得導(dǎo)體連線架構(gòu)中的電阻及電容所產(chǎn)生的寄生效應(yīng)，造成了嚴(yán)重的傳輸延遲(RC Delay)，為了減少RC延遲，采用低k或超低k介電材料作為介電層。而在形成低k或超低k介電層之前，往往先沉積形成刻蝕停止層?？涛g停止層一方面用于在低k或超低k介電層內(nèi)定義凹槽及通孔結(jié)構(gòu)時的刻蝕停止作用(因兩者間的構(gòu)成材質(zhì)不同，具有較佳的刻蝕選擇比)。另一方面，可防止金屬銅材料的擴(kuò)散。同時為了保護(hù)其下方的低k或超低k介電層，使其在刻蝕時不被腐蝕形成凹陷，因此，低k或超低k介電層的集成需要刻蝕停止層。
[0004]然而在后端工藝制程(BEOL)中銅互連線的制作時，低k或超低k介電層往往是多孔的，且較柔軟及脆弱，并通常具有相對于鄰近膜層而言較高的熱膨脹率和較低的熱傳導(dǎo)性，導(dǎo)致低k或超低k介電層與鄰近的刻蝕停止層之間有較差的附著性。而在進(jìn)行后續(xù)的化學(xué)機(jī)械研磨或者封裝制程時，容易造成低k或超低k介電層和刻蝕停止層間剝離或脫層問題的出現(xiàn)。針對此問題，通常的做法是在刻蝕停止層和低k或超低k介電層之間增加一層具有拉應(yīng)力的氧化硅初始層，但是這種方法對于刻蝕停止層和低k或超低k介電層間的附著力的提聞很有限。
[0005]因此，為了解決上述技術(shù)問題，有必要提出一種新的制作方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0007]為了克服目前存在問題，本發(fā)明實(shí)施例一提出一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上沉積形成刻蝕停止層；在所述刻蝕停止層上沉積形成應(yīng)力緩沖層；在所述應(yīng)力緩沖層上形成低k介電層。
[0008]進(jìn)一步，所述應(yīng)力緩沖層的應(yīng)力從下至上逐漸由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力。
[0009]進(jìn)一步，所述應(yīng)力緩沖層的碳含量從下至上由零逐漸增加，從最下層部分的S1到最上層的SiCO。
[0010]進(jìn)一步，采用等離子化學(xué)氣相沉積工藝形成所述應(yīng)力緩沖層，其中，以甲基二乙氧基硅烷為源氣體，Cl -松油烯為致孔劑，氧氣為氧化劑。
[0011]進(jìn)一步，在所述等離子化學(xué)氣相沉積過程中，低頻射頻功率從預(yù)設(shè)定值逐漸減小到零，高頻射頻功率從零逐漸增大到預(yù)設(shè)定值，保持總的射頻功率不變，其中所述總的射頻功率與后續(xù)沉積所述低k介電層時的射頻功率相同，α-松油烯的流量從零逐漸增大到預(yù)設(shè)定流量值，所述預(yù)設(shè)定流量值與后續(xù)沉積所述低k介電層時的流量值相同。
[0012]進(jìn)一步，所述應(yīng)力緩沖層的厚度范圍為200?500埃。
[0013]進(jìn)一步，所述低k介電層的材料包括多孔的SiCOH。
[0014]進(jìn)一步，采用等離子化學(xué)氣相沉積工藝形成所述低k介電層，其中，以甲基二乙氧基硅烷為源氣體，α -松油烯為致孔劑，氧氣為氧化劑。
[0015]進(jìn)一步,所述低k介電層具有拉應(yīng)力。
[0016]進(jìn)一步，所述刻蝕停止層的材料選自SiCN、SiC或SiN。
[0017]進(jìn)一步，所述刻蝕停止層具有壓應(yīng)力。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例二提供一種半導(dǎo)體器件，包括:半導(dǎo)體襯底；依次位于所述半導(dǎo)體襯底上的刻蝕停止層、應(yīng)力緩沖層和低k介電層，其中所述應(yīng)力緩沖層的應(yīng)力從下至上逐漸由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力。
[0019]進(jìn)一步，所述應(yīng)力緩沖層的碳含量從下至上由零逐漸增加，從最下層部分的S1到最上層的SiCO。
[0020]進(jìn)一步,所述低k介電層具有拉應(yīng)力。
[0021 ] 進(jìn)一步，所述刻蝕停止層具有壓應(yīng)力。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例三提供一種電子裝置，其包括實(shí)施例二中所述的半導(dǎo)體器件。
[0023]綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的制作方法在低k或超低k介電層和刻蝕停止層之間形成應(yīng)力緩沖層，提高了低k或超低k介電層和刻蝕停止層間的附著力，避免了剝離或者脫層問題的出現(xiàn)，進(jìn)而提高了器件的性能和良率。
【附圖說明】
[0024]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。
[0025]附圖中:
[0026]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的步驟實(shí)施時所獲得器件的剖面示意圖；
[0027]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一中方法依次實(shí)施的步驟的流程圖；
[0028]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二中半導(dǎo)體器件的示意性剖面圖；
[0029]圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例三電子裝置的示意性剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0031]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0032]應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接至『或“耦合到”其它元件或?qū)訒r，其可以直接地在其它元件或?qū)由稀⑴c之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)印Ｏ喾?，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。
[0033]空間關(guān)系術(shù)語例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌吧稀薄Ｒ虼?，示例性術(shù)語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。
[0034]在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時，單數(shù)形式的“一”、“一個”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。
[0035]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明提出的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0036]實(shí)施例一
[0037]下面，參照圖1和圖2來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的方法在刻蝕停止層和低k或超低k介電層之間形成應(yīng)力緩沖層的詳細(xì)步驟。
[0038]首先，如圖1所示，提供半導(dǎo)體襯底100，在半導(dǎo)體襯底上沉積形成刻蝕停止層101。
[0039]所述半導(dǎo)體襯底100可包括任何半導(dǎo)體材料，此半導(dǎo)體材料可包括但不限于:S1、3扣、3166、3166(:、66合金、66厶8、11^8、11^，以及其它111- V或I1-VI族化合物半導(dǎo)體。半導(dǎo)體襯底100還可以包括有機(jī)半導(dǎo)體或者如Si/SiGe、絕緣體上娃(SOI)、或者絕緣體上SiGe(SGOI)的分層半導(dǎo)體。在半導(dǎo)體襯底100上形成有前端器件，為了簡化，圖例中未予示出。所述前端器件是指實(shí)施半導(dǎo)體器件的后端制造工藝(BEOL)之前形成的器件，在此并不對前端器件的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行限定。所述前端器件包括柵極結(jié)構(gòu)，作為一個示例，柵極結(jié)構(gòu)包括自下而上依次層疊的柵極介電層和柵極材料層。在柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成有側(cè)壁結(jié)構(gòu)，在側(cè)壁結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100中形成有源/漏區(qū)，在源/漏區(qū)之間是溝道區(qū)；在柵極結(jié)構(gòu)的頂部以及源/漏區(qū)上形成有自對準(zhǔn)硅化物。
[0040]在半導(dǎo)體襯底100上沉積形成刻蝕停止層101，刻蝕停止層101的材料可選自SiCN、SiC或SiN，其作為后續(xù)刻蝕超低k介電層103以在其中形成用于填充銅金屬互連層的銅金屬互連結(jié)構(gòu)的蝕刻停止層的同時，可以防止銅金屬互連層中的銅擴(kuò)散到前端器件所在的介電層中。在一個不例中，其材料為含碳的氮化娃(NDC),制備的方法可選用化學(xué)氣相沉積(CVD)。在進(jìn)行化學(xué)氣相沉積時，功率為200?400W，加熱使腔體內(nèi)的溫度至300?400°C，腔體內(nèi)的壓力為2?5Torr，采用的三甲基硅烷(3MS)或者四甲基硅烷(4MS)的氣體流量為100?200立方厘米/分鐘(sccm) ,He的氣體流量為350?450立方厘米/分鐘(sccm) ,NH3氣體流量為300?500立方厘米/分鐘(sccm),沉積時間持續(xù)3s。形成的刻蝕停止層101具有壓應(yīng)力。
[0041]接著