[發明專利]互連結構及其形成方法

在審

• 申請號: 201410363408.5
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN105336673A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 周鳴
• 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: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 高靜;駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，具體涉及一種互連結構及其形成方法。

背景技術

現有技術集成電路中的半導體器件越來越密集，實現半導體器件電連接的互連結構也不斷增多，互連結構的電阻(R)及電容(C)產生了越來越明顯的寄生效應，從而容易造成傳輸延遲(RCDelay)及串音(CrossTalk)等問題。

互連結構通常采用金屬材料的導電插塞，為了防止金屬擴散至互連結構中其他相鄰的部件，現有技術在各個互連結構的導電插塞處設置擴散阻擋層(barrierlayer)，用于減少導電插塞中的金屬向周圍部件擴散的問題。

同時，為了降低互連結構中的寄生電容，現有技術中開始使用低介電常數(K)的材料，例如：采用一些疏松多孔的低K材料或者超低K材料來形成層間介質層(Inter-LayerDielectric，ILD)。

但是，這種采用低K或者超低K材料的互連結構容易產生裂紋(crack)，從而影響了互連結構的性能。例如：在這種帶有裂紋的層間介質層中形成導電插塞之后，導電插塞的材料也很容易滲透進這些裂紋中，進而引起橋接等不良后果。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種互連結構及其形成方法，減少裂紋缺陷的產生，從而優化形成的互連結構的性能。

為解決上述問題，本發明提供一種互連結構的形成方法，包括：

提供襯底；

在所述襯底上形成含碳的擴散阻擋層；

在所述擴散阻擋層上形成含碳的粘附層；

在所述粘附層上形成不含碳或者碳含量小于擴散阻擋層的層間介質層；

在層間介質層中形成導電插塞；

其中，所述粘附層靠擴散阻擋層的區域碳含量小于或等于擴散阻擋層的碳含量，所述粘附層靠層間介質層的區域碳含量大于或等于層間介質層的碳含量。

可選的，形成粘附層的步驟包括，依次在所述擴散阻擋層上形成第一摻氧碳化硅層以及第二摻氧碳化硅層，所述第一摻氧碳化硅層的碳含量低于所述第二摻氧碳化硅層的碳含量。

可選的，形成粘附層的步驟還包括，在所述第二摻氧碳化硅層上形成含碳氧化硅層。

可選的，形成第一摻氧碳化硅層的步驟包括，形成碳含量在10％～30％范圍內的第一摻氧碳化硅層。

可選的，形成第二摻氧碳化硅層的步驟包括，形成碳含量在0.01％～10％范圍內的第二摻氧碳化硅層。

可選的，形成粘附層的步驟包括：形成K值在3.2～3.6范圍內的第一摻氧碳化硅層。

可選的，形成第一摻氧碳化硅層的步驟包括：

采用化學氣相沉積的方式形成所述第一摻氧碳化硅層。

可選的，采用化學氣相沉積的方式形成所述第一摻氧碳化硅層的步驟包括：形成所述第一摻氧碳化硅層的反應氣體包含四甲基硅烷氣體以及二氧化碳。

可選的，所述反應氣體中還包含三甲基硅烷、二甲基硅烷以及一甲基硅烷中的一種或者多種。

可選的，形成第二摻氧碳化硅層的步驟包括：形成K值在4.3～4.6范圍內的第二摻氧碳化硅層。

可選的，形成第二摻氧碳化硅層的步驟包括：采用化學氣相沉積的方式形成所述第二摻氧碳化硅層。

可選的，采用化學氣相沉積的方式形成第二摻氧碳化硅層的步驟包括：形成所述第二摻氧碳化硅層的反應氣體包含硅烷以及二氧化碳。

可選的，形成擴散阻擋層的步驟包括，形成摻氮碳化物材料的擴散阻擋層。

此外，本發明還提供一種互連結構，包括：

襯底；

位于所述襯底上含碳的擴散阻擋層；

位于所述擴散阻擋層上含碳的粘附層；

位于所述粘附層上不含碳或者碳含量小于擴散阻擋層的層間介質層，所述層間介質層中具有導電插塞；

其中，所述粘附層靠擴散阻擋層的區域碳含量小于或等于擴散阻擋層的碳含量，所述粘附層靠層間介質層的區域碳含量大于或等于層間介質層的碳含量。

可選的，所述含碳的擴散阻擋層為摻氮碳化物材料的擴散阻擋層。

可選的，在所述層間介質層與粘附層之間還設有含碳氧化硅層。

可選的，所述粘附層包括第一摻氧碳化硅層以及第二摻氧碳化硅層；所述第一摻氧碳化硅層中的碳含量低于所述第二摻氧碳化硅層中的碳含量。

可選的，所述第一摻氧碳化硅層的碳含量在10％～30％的范圍內。

可選的，所述第二摻氧碳化硅層的碳含量在0.01％～10％的范圍內。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：