[發(fā)明專利]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710197890.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN108666261A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768;H01L23/538
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣;吳敏

一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，其中方法包括：提供基底，所述基底上具有介質(zhì)層，所述介質(zhì)層內(nèi)具有開口；在所述開口的側(cè)壁和底部表面上形成第一阻擋層，所述第一阻擋層中摻雜錳；在所述第一阻擋層上形成金屬互連線，所述金屬互連線位于所述開口內(nèi)。所述方法能夠提高所述第一阻擋層對(duì)所述金屬互連線中金屬原子的阻擋性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，超大規(guī)模集成電路芯片的集成度已經(jīng)高達(dá)幾億甚至幾十億個(gè)器件的規(guī)模，兩層以上的多層金屬互連技術(shù)廣泛使用。傳統(tǒng)的金屬互連是由鋁金屬制成的，但隨著集成電路芯片中器件特征尺寸的不斷減小，金屬互連線中的電路密度不斷增加，要求的響應(yīng)時(shí)間不斷減小，傳統(tǒng)的鋁互連線已經(jīng)不能滿足要求，銅互連線逐漸取代鋁互連線。與鋁相比，銅具有更低的電阻率及更高的抗電遷移特性，可以降低互連線的電阻電容(RC)延遲，改善電遷移，提高器件穩(wěn)定性。

但是，銅互連線也有缺陷。金屬銅具有高遷移率，銅在硅及其氧化物以及大部分介質(zhì)中擴(kuò)散非常快。且銅一旦進(jìn)入半導(dǎo)體襯底或介質(zhì)層中，會(huì)影響器件的少數(shù)載流子壽命和漏電流，增大互連結(jié)構(gòu)的電遷移，引起電路失效，可靠性降低。一種解決辦法是：在形成銅互連線之前，在基底上形成阻擋層，能夠一定程度的阻擋銅的擴(kuò)散。

然而，阻擋層對(duì)銅互連線中銅擴(kuò)散的阻擋性能較弱，使得所述銅易擴(kuò)散至介質(zhì)層，使得介質(zhì)層的性能變差，從而不利于提高銅互連線的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，以提高阻擋層對(duì)所述金屬互連線中銅的阻擋性能。

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：提供基底，所述基底上具有介質(zhì)層，所述介質(zhì)層內(nèi)具有開口；在所述開口的側(cè)壁和底部表面上形成第一阻擋層，所述第一阻擋層中摻雜錳；在所述第一阻擋層上形成金屬互連線，所述金屬互連線位于所述開口內(nèi)。

可選的，所述第一阻擋層的材料包括：摻雜錳的氮化鉭。

可選的，所述第一阻擋層的形成工藝包括：原子層沉積工藝；所述第一阻擋層的形成工藝包括：原子層沉積工藝；所述第一阻擋層的形成步驟包括：向基底通入鉭源氣體，部分所述鉭源氣體吸附在所述基底上；抽氣去除未吸附在所述基底上的鉭源氣體；抽氣去除未吸附在所述基底上的鉭源氣體之后，向基底通入錳源氣體，部分所述錳源氣體吸附在所述基底上；抽氣去除未吸附在所述基底上的錳源氣體；抽氣去除未吸附在所述基底上的錳源氣體之后，向基底通入氮源氣體，部分氮源氣體吸附在所述基底上；抽氣去除未吸附在所述基底上的氮源氣體。

可選的，所述原子層沉積工藝的參數(shù)包括：鉭源氣體為C₁₀H₃₀N₅Ta，所述鉭源氣體的流量為500標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘～1500標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘，錳源氣體為(C5H5)2Mn，所述錳源的流量為50標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘～150標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘，氮源氣體為：氨氣，氮源的流量為：500標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘～2000標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘，沉積溫度為：250攝氏度～350C攝氏度，反應(yīng)腔室的壓強(qiáng)為：2托～10托。

可選的，所述第一阻擋層的厚度為：15埃～50埃。

可選的，所述第一阻擋層中錳的原子百分比濃度為：0.5％～3％。

可選的，所述介質(zhì)層為單層結(jié)構(gòu)；所述介質(zhì)層的材料包括：低K介質(zhì)材料；低K介質(zhì)材料的介電常數(shù)K小于3.9。

可選的，所述介質(zhì)層的材料包括：SiCOH、摻硼的二氧化硅、摻磷的二氧化硅、摻硼磷的二氧化硅。

可選的，所述金屬互連線的形成步驟包括：在所述第一阻擋層上形成金屬層；平坦化所述金屬層，直至暴露出介質(zhì)層的頂部表面，形成金屬互連線。

可選的，所述金屬層的形成工藝包括：電鍍法。