[發明專利]一種半導體器件及其制作方法、電子裝置

有效

• 申請號: 201410192832.8
• 申請日: 2014-05-08
• 公開（公告）號: CN105097654B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 鄧浩
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/532
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發明提供一種半導體器件的制作方法，所述方法包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底上形成層間介電層和位于所述層間介電層中的銅互連結構；在所述銅互連結構和所述層間介電層的表面沉積形成富硅的第一界面層，且所述第一界面層包含硼元素；采用氮氣或者氨氣處理所述第一界面層，以形成富氮的第二界面層；在所述第二界面層上沉積形成電介質覆蓋層。根據本發明的方法在銅互連結構上形成含有硼元素的富氮界面層，該界面層具有良好的臺階覆蓋能力，特別是在拐角區；可提高漏電流和擊穿性能，改善電遷移特性，進而提高器件的可靠性和良品率；在界面層中引入硼元素，還可增強界面層的抗氧化性能。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體而言涉及一種半導體器件及其制作方法、電子裝置。

背景技術

隨著集成電路的發展，特征尺寸不斷減小，金屬導線通入的電流密度急劇上升；同時，芯片集成度的提高導致單位面積功耗增大，因此，金屬連線的可靠性一直是IC設計和制造所關心的重要問題。金屬導線中，沿電場反方向運動的電子與金屬離子進行動量交換，導致金屬離子產生由擴散主導的質量運輸，這種現象被稱為電遷移。在半導體器件的互連結構中電遷移是重要的金屬失效機理。電遷移引起的失效有兩種，分別是互連線短路和斷路。隨著Cu離子的電遷移，在陰極附近會發生原子損耗，局部張力逐漸增大，達到臨界值以后，就會形成空洞，從而導致電阻的增大，最終導致互連線開路。而在陽極原子積聚區，局部壓力不斷增大，使得在該區域可能有金屬凸出，如果凸出的金屬和與它鄰近的金屬互連接觸，就會導致互連線短路。

電遷移可以有多條擴散路徑，如表面、界面、晶界擴散、晶格擴散。近年來的研究表明，電遷移主要是由Cu/介質覆蓋層界面和Cu/阻擋層界面處的擴散引起的，而Cu/介質覆蓋層界面為電遷移最主要的擴散路徑，因此，Cu/介質覆蓋層界面對于控制相應電性質和可靠性性能是至關重要的，可以通過改善界面性能來抑制Cu/介質覆蓋層界面處的擴散現象，改善電遷移特性。各種界面處理技術作為能夠改善Cu/介質覆蓋層界面的方法被廣泛的應用與研究。因此提出了一種增強氮化物界面(ENI)的界面技術，以形成增強的氮化物界面。這種增強氮化物界面的引入，提高了漏電流和擊穿性能。

鑒于界面技術對于改善電遷移性能具有顯著的作用，有必要提出一種新的能夠改善Cu/介質覆蓋層界面特性的制作方法，以解決現有技術的不足。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為了克服目前存在問題，本發明實施例一提出一種半導體器件的制作方法，包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底上形成層間介電層和位于所述層間介電層中的銅互連結構；在所述銅互連結構和所述層間介電層的表面沉積形成富硅的第一界面層，且所述第一界面層包含硼元素；采用氮氣或者氨氣處理所述第一界面層，以形成富氮的第二界面層；在所述第二界面層上沉積形成電介質覆蓋層。

進一步，在形成所述第一界面層之前，還包括采用氨氣或者氮氣處理所述銅互連結構露出的頂面的步驟。

進一步，采用等離子化學氣相沉積法形成所述第一界面層。

進一步，形成所述第一界面層采用的源氣體包括：四甲基硅烷/三甲基硅烷、三甲基硼、氨氣/氮氣。

進一步，所述第一界面層的材料為富硅的SiCBN。

進一步，所述第一界面層的厚度為5nm～10nm。

進一步，所述第二界面層材料為富氮的SiCBN。

進一步，所述電介質覆蓋層材料為氮化硅或者摻碳的氮化硅。

進一步，形成所述電介質覆蓋層采用的源氣體包括：四甲基硅烷/三甲基硅烷、氨氣/氮氣。