[發明專利]半導體器件及其形成方法

有效

• 申請號: 201710223496.2
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN108695238B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 張海洋;張城龍;蔣鑫
• 申請（專利權）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;H01L23/522;H01L23/532
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣;吳敏

1.一種半導體器件的形成方法，其特征在于，包括：

提供基底和位于基底上的介質層，所述基底內具有底層金屬層；

在所述介質層中形成貫穿介質層的互聯層開口，所述互聯層開口暴露出底層金屬層，所述互聯層開口包括接觸孔和位于接觸孔上的溝槽；

在所述溝槽和所述接觸孔的內壁、以及介質層上形成阻擋種子結構；所述阻擋種子結構作為催化基質層生長的種子層；

在所述溝槽和所述接觸孔的內壁、以及介質層上形成的所述阻擋種子結構表面，形成催化基質層；所述催化基質層的材料包括銅；

在所述催化基質層表面形成催化劑層；

在所述催化劑層表面形成第一導電材料層，并僅去除介質層上的催化劑層、催化基質層和阻擋種子結構，以及去除溝槽中的第一導電材料層，保留溝槽中的阻擋種子結構及催化基質層，形成第一導電層，自底層金屬層至第一導電層頂部表面的方向上，第一導電層的材料具有第一電導率；

形成第一導電層后，在所述溝槽中形成第二導電層，在平行于基底頂部表面的方向上，第二導電層的材料具有第二電導率，第一電導率大于第二電導率。

2.根據權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述第一導電層的材料為碳納米管，所述碳納米管的延伸方向平行于自底層金屬層至第一導電層頂部表面的方向。

3.根據權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，形成所述第一導電材料層的工藝為催化化學氣相沉積法。

4.根據權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述催化劑層的材料為鈷納米粒子、鐵納米粒子或鎳納米粒子。

5.根據權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，形成所述催化基質層的方法包括：在所述溝槽和所述接觸孔的內壁、以及介質層上形成初始催化基質層；對所述初始催化基質層進行退火處理，使初始催化基質層形成催化基質層。

6.根據權利要求5所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述初始催化基質層的材料為Cu₃N。

7.根據權利要求5所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，形成所述初始催化基質層的工藝包括原子層沉積工藝。

8.根據權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述阻擋種子結構包括位于所述溝槽和接觸孔的內壁的第一阻擋種子層、以及位于第一阻擋種子層表面的第二阻擋種子層，第二阻擋種子層位于第一阻擋種子層和催化基質層之間。

9.根據權利要求8所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述第一阻擋種子層的材料為鉭；所述第二阻擋種子層的材料為氮化鉭；或者，所述第一阻擋種子層的材料為鈦，所述第二阻擋種子層的材料為氮化鈦。

10.根據權利要求2所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，去除所述介質層上的第一導電材料層的工藝為平坦化工藝；去除所述溝槽中的第一導電材料層的工藝為刻蝕工藝。

11.根據權利要求10所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述刻蝕工藝為干法刻蝕工藝；所述干法刻蝕工藝采用的氣體包括O₂、CO₂、CO和SO₂中的一種或幾種的組合。

12.根據權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述第二導電層的材料包括金屬。