互連結(jié)構(gòu)的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有半導(dǎo)體領(lǐng)域中，半導(dǎo)體電路已經(jīng)發(fā)展為具有多層互連的集成電路 (integratedcircuit, 1C)。在多層互連的1C中，互連結(jié)構(gòu)包括多層堆疊的層間介質(zhì)層，所 述層間介質(zhì)層內(nèi)具有金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，相鄰層間介質(zhì)層內(nèi)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相互電連接。金屬導(dǎo)電 結(jié)構(gòu)之間通過(guò)介質(zhì)層隔離，所以金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間會(huì)形成寄生電容。由于1C的速度與寄生 電容成反比，所以需要降低所述寄生電容以提高1C的性能。
[0003]目前，低K介質(zhì)材料已替代傳統(tǒng)的氧化娃作為層間介質(zhì)層的介質(zhì)材料，然而隨著 對(duì)器件要求的不斷提高，進(jìn)一步的提出了使用K值比低K介質(zhì)材料更低的超低K介質(zhì)材料 以進(jìn)一步降低器件的寄生電容，其中，超低K介質(zhì)層材料的K值通常在2. 7以下。但是超低 K介質(zhì)材料多為多孔材料，機(jī)械強(qiáng)度較弱，在應(yīng)力作用下、熱處理或者等離子體處理過(guò)程中 容易受到損傷和變形。
[0004]目前，現(xiàn)有技術(shù)中，互連結(jié)構(gòu)包括下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和頂層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，下層金 屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)用于形成電路結(jié)構(gòu)，連接上下層器件等，對(duì)于器件性能影響較大，所以，形成有 下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的層間介質(zhì)層一般為超低K介質(zhì)材料，可以降低下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間 的寄生電容，而頂層金屬層一般用于保護(hù)下層的金屬以及作為向外連接的接觸端，對(duì)寄生 電容不敏感，所以，所述頂層金屬層所在的頂層介質(zhì)層一般采用氧化硅材料，不需要再采用 超低K材料。
[0005] 頂層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)下方的層間介質(zhì)層一般為多層結(jié)構(gòu)，相鄰層間介質(zhì)層之間形成 有阻擋層，并且相鄰層間介質(zhì)層內(nèi)的下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)電連接?，F(xiàn)有技術(shù)形成的互連結(jié)構(gòu) 中，頂層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰層的介質(zhì)擊穿電壓較低，影響互連結(jié)構(gòu)的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，提高提高互連結(jié)構(gòu)的可靠 性。
[0007] 為解決上述問(wèn)題本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供基 底，所述基底包括下層介質(zhì)層和位于所述下層介質(zhì)層內(nèi)的下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述下層金 屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的頂部表面與下層介質(zhì)層的表面齊平；在所述下層介質(zhì)層和下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu) 表面形成頂層阻擋層；對(duì)所述頂層阻擋層進(jìn)行紫外固化處理；在所述頂層阻擋層表面形成 頂層介質(zhì)層；在所述頂層介質(zhì)層內(nèi)形成頂層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述頂層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)表面與 頂層介質(zhì)層表面齊平。
[0008] 可選的，所述紫外固化處理在惰性氣體氛圍下進(jìn)行，對(duì)所述頂層阻擋層進(jìn)行紫外 線輻照。
[0009] 可選的，所述紫外固化處理的紫外線輻照的時(shí)間為180s~300s，溫度為300°C~ 500。。。
[0010] 可選的，所述紫外線的波長(zhǎng)為lOOnm~400nm，所述紫外線為連續(xù)紫外線或脈沖紫 外線。
[0011] 可選的，所述頂層阻擋層的材料為碳氮化硅或氮化硅。
[0012] 可選的，所述頂層阻擋層的厚度為600A~900A。
[0013] 可選的，所述頂層介質(zhì)層的介電系數(shù)大于下層介質(zhì)層的介電系數(shù)。
[0014] 可選的，所述頂層介質(zhì)層的材料為氧化硅，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝 形成所述頂層介質(zhì)層。
[0015] 可選的，所述下層介質(zhì)層的介電系數(shù)等于或小于2. 55。
[0016] 可選的，所述下層介質(zhì)層的材料包括SiCOH、多孔氧化硅或摻氟氧化硅。
[0017] 可選的，所述下層介質(zhì)層的形成方法包括：旋涂工藝、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 工藝或電感耦合等離子體化學(xué)氣相沉積工藝。
[0018] 可選的，所述下層介質(zhì)層包括第一介質(zhì)層和位于所述第一介質(zhì)層上方的第二介質(zhì) 層。
[0019] 可選的，所述第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層之間具有下層阻擋層。
[0020] 可選的，所述下層阻擋層的材料為碳氮化硅或氮化硅。
[0021] 可選的，所述下層阻擋層的厚度為2001~300I
[0022] 可選的，還包括：對(duì)所述第二介質(zhì)層進(jìn)行固化處理。
[0023] 可選的，所述固化處理在惰性氛圍下進(jìn)行，對(duì)所述第二介質(zhì)層進(jìn)行紫外線輻照，時(shí) 間為120s~240s，溫度為300°C~500°C。
[0024] 可選的，所述紫外線的波長(zhǎng)為lOOnm~400nm，所述紫外線為連續(xù)紫外線或脈沖紫 外線。
[0025] 可選的，在對(duì)所述第二介質(zhì)層進(jìn)行固化處理的同時(shí)，對(duì)下層阻擋層進(jìn)行固化處理。
[0026] 可選的，形成所述頂層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法包括：在所述頂層介質(zhì)層上形成具有 開(kāi)口的掩膜層，以所述掩膜層為掩膜刻蝕所述頂層介質(zhì)層和頂層阻擋層，形成凹槽，暴露出 部分下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的表面；在所述凹槽內(nèi)填充金屬層，形成頂層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
[0027] 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(diǎn)：
[0028] 本發(fā)明的技術(shù)方案在形成頂層阻擋層之后，對(duì)所述頂層阻擋層進(jìn)行紫外固化處 理。通過(guò)紫外線輻照所述頂層阻擋層，使所述頂層阻擋層內(nèi)的材料吸收紫外線的能量，由 于紫外線的能量較高，可以使阻擋層內(nèi)結(jié)合能較低的化學(xué)鍵斷開(kāi)，重新形成結(jié)合能較高的 化學(xué)鍵，并且在能夠在頂層阻擋層的表面形成活性端基或基團(tuán)，所述活性端基或者基團(tuán)能 夠與下層介質(zhì)層表面以下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)表面的原子之間形成具有較強(qiáng)結(jié)合能的化學(xué)鍵， 從而提高所述下層介質(zhì)層、下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與所述頂層阻擋層之間的界面質(zhì)量，避免頂 層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的金屬原子從頂層阻擋層與下層介質(zhì)層、下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的縫隙中 發(fā)生遷移并擴(kuò)散至所述下層介質(zhì)層內(nèi)，從而可以提高下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的介質(zhì)擊穿電 壓，從而提高互連結(jié)構(gòu)的可靠性。
[0029] 進(jìn)一步，所述紫外固化處理在惰性氣體氛圍下進(jìn)行，所述惰性氣體具有較低的反 應(yīng)活性，可以避免在進(jìn)行紫外固化的過(guò)程中，頂層阻擋層的性質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。
[0030] 進(jìn)一步，所述紫外固化處理的紫外線輻照的時(shí)間為180s~300s，溫度為300°C~ 500°C。所述紫外線輻照的時(shí)間足夠長(zhǎng)，使得所述頂層阻擋層的材料能夠充分吸收紫外線 的能量，使頂層阻擋層內(nèi)結(jié)合能較低的化學(xué)鍵斷開(kāi)，重新形成結(jié)合能較高的化學(xué)鍵，在頂層 阻擋層的表面形成足夠的活性端基或基團(tuán)，從而使得所述形成介質(zhì)層、下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu) 與所述頂層阻擋層之間的界面質(zhì)量得到有效提高。所述紫外固化處理溫度保持在300°C~ 500°C范圍內(nèi)，避免溫度過(guò)高對(duì)頂層阻擋層的材料造成破壞，又避免溫度過(guò)低頂層阻擋層內(nèi) 化學(xué)鍵能量較低，不易形成活性基端或基團(tuán)。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1至圖10是本發(fā)明的實(shí)施例的互連結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 如【背景技術(shù)】中所述，與頂層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)所在層相鄰的層間介質(zhì)層的擊穿電壓較 低，所述互連結(jié)構(gòu)的可靠性還有待進(jìn)一步提高。
[0033] 研究發(fā)現(xiàn)，頂層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)所在層與其下方的層間介質(zhì)層之間一般形成有頂層 阻擋層，而現(xiàn)有技術(shù)形成的頂層阻擋層與層間介質(zhì)層、下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的界面質(zhì)量 較差，當(dāng)對(duì)金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)施加電壓后，所述下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)內(nèi)的金屬原子會(huì)通過(guò)頂層阻 擋層與層間介質(zhì)層、下層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的縫隙遷移至層間介質(zhì)層內(nèi)，而導(dǎo)致介質(zhì)擊穿。 而與該頂層金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)所在層與相鄰的層間介質(zhì)層下方的若干堆疊的下層層間介質(zhì)層 之間的阻擋層與下