[發明專利]一種半導體結構制造方法

在審

• 申請號: 202010113773.6
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN113299598A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 李淵
• 申請（專利權）人: 長鑫存儲技術有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙) 31260
• 代理人: 成麗杰

本發明實施方式涉及半導體技術領域，公開了半導體結構制造方法。本實施方式中，包括：提供絕緣基底；采用物理氣相沉積工藝在所述絕緣基底上沉積隔離層，所述隔離層包括鈷原子、以及位于鈷原子晶界位置的阻擋原子；在所述隔離層上沉積含銅金屬層。本實施方式能夠較好地阻擋含銅金屬層中的銅原子擴散到絕緣基底中，減少寄生電容的產生。相比較現有技術中通過鉭金屬作為隔離層而言，包含鈷原子的隔離層與含銅金屬層之間具有相對較好的粘附性，提高對銅的抗電子遷移性，改善半導體結構的使用壽命；且包含鈷原子的隔離層電阻率較低，可以提高了半導體結構的性能。另外，采用物理氣相沉積工藝沉積隔離層，隔離層的純度高，均勻性好，阻值也較為穩定。

技術領域

本發明實施方式涉及半導體技術領域，特別涉及一種半導體結構制造方法。

背景技術

目前，在半導體結構上制造金屬線的技術日趨成熟，金屬線的寬度逐漸減小，而銅為金屬線中普遍使用的金屬材料，隨著金屬線寬的逐漸減小，銅的晶粒尺寸在金屬線中變得越來越小，導致銅原子容易擴散到基底上從而形成寄生電容。現有技術中為了避免產生寄生電容，在銅層與基底之間設置鉭隔離層，來阻擋銅原子擴散到基底上。

發明人發現現有技術中至少存在如下問題：鉭隔離層阻止銅原子擴散的效果較差，仍有較多的銅原子通過鉭隔離層擴散到基底，從而降低了半導體結構的使用壽命。

發明內容

本發明實施方式的目的在于提供一種半導體結構制造方法，能夠較好地阻擋含銅金屬層中的銅原子擴散到絕緣基底中，減少寄生電容的產生。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種半導體結構制造方法，包括以下步驟：提供絕緣基底；采用物理氣相沉積工藝在所述絕緣基底上沉積隔離層，所述隔離層包括鈷原子、以及位于鈷原子晶界位置的阻擋原子；在所述隔離層上沉積含銅金屬層。

本發明實施方式中，通過將隔離層設置為包含鈷原子、以及位于鈷原子晶界位置的阻擋原子的隔離層，能夠阻擋銅原子從鈷的晶界位置擴散到絕緣基底，較好地阻擋含銅金屬層中的銅原子擴散到絕緣基底中，減少寄生電容的產生。相比較現有技術中通過鉭金屬作為隔離層而言，包含鈷原子的隔離層與含銅金屬層之間具有相對較好的粘附性，提高對銅的抗電子遷移性，改善半導體結構的使用壽命；且包含鈷原子的隔離層電阻率較低，可以提高了半導體結構的性能。另外，采用物理氣相沉積工藝沉積隔離層，隔離層的純度高，均勻性好，阻值也較為穩定。

另外，所述絕緣基底上設置有凹槽，所述在所述絕緣基底上沉積隔離層，包括：在所述絕緣基底上、所述凹槽的底部以及側壁上沉積所述隔離層。

另外，所述隔離層的材料為鈷鎢合金，所述阻擋原子為鎢原子。通過將阻擋原子為鎢原子，進一步提高隔離層與含銅金屬層之間的粘附性，進一步提高半導體結構的抗電子遷徙能力，從而提高了半導體結構的使用壽命。

另外，所述鈷鎢合金中鎢的含量為0.1at％～3.5at％。將鎢在鈷中的原子百分數設置在此范圍內，鎢原子在鈷原子晶界位置中的分布較為均勻，阻擋銅原子擴散的效果更好。

另外，沉積所述隔離層的制備溫度為150℃～350℃。在該溫度范圍內，能夠實現沉積較為均勻的隔離層的同時，可以較好地降低溫度對絕緣基底的影響。

另外，所述在所述隔離層上沉積含銅金屬層，包括：將所述隔離層冷卻至10℃～30℃，在10℃～30℃環境下沉積含銅金屬層。

另外，沉積所述隔離層的制備環境中氬氣的氣流量為10sccm～35sccm。氬氣在該氣流量范圍內，沉積隔離層的速度較快，減少沉積隔離層所使用的時間。

另外，在沉積隔離層之前，還包括：對所述凹槽底部以及側壁進行預清潔處理。通過對凹槽進行預清潔處理，去除凹槽內的雜質，避免隔離層在沉積過程中產生雜質，從而降低隔離層的阻值。