[發(fā)明專利]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其的形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610216906.6
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN107275279B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路制造(北京)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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 吳敏

一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底包括金屬層和圍繞所述金屬層的介質(zhì)層，所述襯底表面暴露出金屬層的表面以及介質(zhì)層表面；在所述金屬層表面形成石墨烯層、在介質(zhì)層表面形成無定形碳層；對所述石墨烯層進(jìn)行氟離子摻雜，形成摻氟石墨烯層；在所述無定形碳層和摻氟石墨烯層表面形成粘附層。上述方法有利于提高所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)

在銅大馬士革工藝中，形成銅線之后，通常會在銅線表面形成介質(zhì)膜以阻擋銅原子擴(kuò)散進(jìn)入層間介質(zhì)層(ILD)內(nèi)，所述介質(zhì)膜還可以阻止銅與氧發(fā)生反應(yīng)，避免銅線發(fā)生腐蝕等問題。

現(xiàn)有技術(shù)中，所述介質(zhì)膜通常采用SiN或SiCN等材料，所述介質(zhì)膜還能夠提高銅線與其上方的層間介質(zhì)層之間的粘附性，并且可以作為刻蝕層間介質(zhì)層時(shí)的刻蝕停止層。

在高度集成的半導(dǎo)體器件中，電流密度較大，會導(dǎo)致銅線發(fā)生電遷移使得銅線電連接失效，并且銅線與介質(zhì)膜界面的擊穿電壓下降，使得半導(dǎo)體器件失效。

所以，需要提高銅線表面形成的介質(zhì)膜的擴(kuò)散阻擋性能以及抗擊穿性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，提高所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底包括金屬層和圍繞所述金屬層的介質(zhì)層，所述襯底表面暴露出金屬層的表面以及介質(zhì)層表面；在所述金屬層表面形成石墨烯層、在介質(zhì)層表面形成無定形碳層；對所述石墨烯層進(jìn)行氟離子摻雜，形成摻氟石墨烯層；在所述無定形碳層和摻氟石墨烯層表面形成粘附層。

可選的，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝形成所述石墨烯層和無定形碳層。

可選的，所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝采用CH₄作為沉積氣體，N₂和H₂作為載氣，流量為2sccm～5sccm，溫度為372℃～425℃，射頻功率為30W～50W，氣壓為25mTorr～30mTorr。

可選的，在形成所述石墨烯層之前，采用氫等離子體對金屬層表面進(jìn)行清洗。

可選的，所述石墨烯層的厚度為1～30個(gè)原子層厚度。

可選的，采用含氟氣體對所述石墨烯層進(jìn)行等離子體處理，從而對所述石墨烯層進(jìn)行氟離子摻雜。

可選的，所述等離子體處理采用的含氟氣體為CF₄，溫度為175℃～225℃，時(shí)間為40min～60min，射頻功率為10W～1000W，壓強(qiáng)為0.1Torr～1000Torr。

可選的，所述摻氟石墨烯層位于石墨烯層表面，且所述摻氟石墨烯層的厚度與石墨烯層的厚度之比為1/3～1。

可選的，所述摻氟石墨烯層的介電系數(shù)小于2。

可選的，所述摻氟石墨烯層的摩爾原子濃度為1％～50％。

可選的，在對石墨烯層進(jìn)行氟離子摻雜的同時(shí)，對所述無定形碳層進(jìn)行氟離子摻雜。

可選的，所述金屬層的材料為Cu。

可選的，所述粘附層的材料為SiCN或SiN。

可選的，所述粘附層的厚度為

可選的，所述介質(zhì)層的材料為低K介質(zhì)材料。