互連結(jié)構(gòu)及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種互連結(jié)構(gòu)及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)集成電路中的半導(dǎo)體器件越來越密集，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件電連接的互連結(jié)構(gòu)也不斷增多，互連結(jié)構(gòu)的電阻(R)及電容(C)產(chǎn)生了越來越明顯的寄生效應(yīng)，從而容易造成傳輸延遲(RC Delay)及串音(Cross Talk)等問題。
[0003]互連結(jié)構(gòu)通常包括采用金屬材料的導(dǎo)電插塞，為了防止金屬擴(kuò)散至互連結(jié)構(gòu)中其他相鄰的部件，現(xiàn)有技術(shù)在各個互連結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電插塞處設(shè)置擴(kuò)散阻擋層(Barrier Layer),用于減少導(dǎo)電插塞中的金屬向周圍部件擴(kuò)散的問題。
[0004]同時(shí)，為了降低互連結(jié)構(gòu)中的寄生電容，現(xiàn)有技術(shù)中開始使用低介電常數(shù)(K)的材料來形成層間介質(zhì)層(Inter-Layer Dielectric, ILD),例如:所述低介電常數(shù)材料為具有疏松多孔的低K材料或者超低K材料。
[0005]為了增強(qiáng)互連結(jié)構(gòu)的絕緣性能,通常在襯底上形成摻氮碳化娃(Nitrogen DopedCarbide, NDC)材料的絕緣層，在絕緣層上形成層間介質(zhì)層。但是，這種多孔的低K材料或者超低K材料的層間介質(zhì)層機(jī)械強(qiáng)度較差、密度較低，而摻氮碳化硅的絕緣層密度較大，使得絕緣層和層間介質(zhì)層之間的粘附力較差，并且在絕緣層和層間介質(zhì)層刻蝕形成通孔的步驟，或是封裝工藝中，采用低K或者超低K材料的互連結(jié)構(gòu)與層間介質(zhì)層之間還容易產(chǎn)生分層(delaminat1n),從而影響了互連結(jié)構(gòu)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是提供一種互連結(jié)構(gòu)及其形成方法，以提高絕緣層和低K介質(zhì)層之間的粘附力，進(jìn)而提高互連結(jié)構(gòu)的性能。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)的形成方法包括:
[0008]提供襯底；
[0009]在所述襯底上形成絕緣層；
[0010]在所述絕緣層上形成粘附層，所述粘附層的材料為氧化硅或摻碳的氧化硅，且形成粘附層的溫度在350到400攝氏度的范圍內(nèi)；
[0011]在所述粘附層上形成低K介質(zhì)層；
[0012]對所述低K介質(zhì)層、粘附層和絕緣層進(jìn)行刻蝕，在所述低K介質(zhì)層、粘附層和絕緣層中形成通孔；
[0013]在所述通孔中形成導(dǎo)電插塞。
[0014]可選的，所述絕緣層的材料為摻氮碳化硅。
[0015]可選的，所述粘附層的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝。
[0016]可選的，所述粘附層的厚度在20到500埃的范圍內(nèi)。
[0017]可選的，采用正硅酸乙酯和氧氣、硅烷和二氧化碳、或有機(jī)硅前驅(qū)體和氧氣形成氧化硅的粘附層。
[0018]可選的，形成低K介質(zhì)層的步驟包括:
[0019]先在所述粘附層上形成初始介質(zhì)層，形成初始介質(zhì)層的過程中，在初始介質(zhì)層的高度達(dá)到第一高度時(shí)，通入致孔劑，在第一高度以上的初始介質(zhì)層中摻雜致孔劑；
[0020]對所述初始介質(zhì)層進(jìn)行紫外光輻照，去除致孔劑，在所述第一高度以上的初始介質(zhì)層形成多孔介質(zhì)層，所述第一高度以下的初始介質(zhì)層為緩沖介質(zhì)層，所述緩沖介質(zhì)層和多孔介質(zhì)層構(gòu)成所述低K介質(zhì)層。
[0021]可選的，所述緩沖介質(zhì)層的厚度在10到500埃的范圍內(nèi)。
[0022]可選的，在所述粘附層上形成初始介質(zhì)層的步驟包括:所述初始介質(zhì)層的形成溫度在200到300攝氏度的范圍內(nèi)。
[0023]可選的，所述低K介質(zhì)層的材料包括氧化硅，采用甲基二乙氧基硅烷前驅(qū)體和氧氣、正娃酸乙酯和氧氣、或是娃燒和一氧化二氮形成所述低K介質(zhì)層。
[0024]可選的，形成粘附層的步驟和形成低K介質(zhì)層的步驟在同一腔室中進(jìn)行。
[0025]本發(fā)明還提供一種互連結(jié)構(gòu)，包括:
[0026]襯底；
[0027]位于所述襯底上的絕緣層；
[0028]位于所述絕緣層上的粘附層，所述粘附層的材料為氧化硅或摻碳的氧化硅，且形成粘附層的溫度在350到400攝氏度的范圍內(nèi)；
[0029]位于所述粘附層上的低K介質(zhì)層；
[0030]位于所述低K介質(zhì)層、粘附層和絕緣層中的導(dǎo)電插塞。
[0031]可選的，所述絕緣層的材料為摻氮碳化硅。
[0032]可選的，所述粘附層的厚度在20到500埃的范圍內(nèi)。
[0033]可選的，所述低K介質(zhì)層包括依次形成的緩沖介質(zhì)層和多孔介質(zhì)層。
[0034]可選的，所述緩沖介質(zhì)層的厚度在10到500埃的范圍內(nèi)。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)的形成方法中，在所述襯底上形成絕緣層；在所述絕緣層上形成粘附層，所述粘附層的材料為氧化硅或摻碳的氧化硅，且形成粘附層的溫度在350到400攝氏度的范圍內(nèi)；在所述粘附層上形成低K介質(zhì)層。在350到400攝氏度的范圍內(nèi)形成的粘附層致密度介于低K介質(zhì)層與絕緣層的致密度之間，與絕緣層的密度較為接近，并且機(jī)械強(qiáng)度較好，因此粘附層與絕緣層之間粘附力較強(qiáng)。與現(xiàn)有技術(shù)中低K介質(zhì)層與絕緣層直接接觸相比，本發(fā)明在低K介質(zhì)層與絕緣層之間形成了致密度介于低K介質(zhì)層與絕緣層的致密度之間的粘附層，使得低K介質(zhì)層與粘附層之間、粘附層與絕緣層之間分別具有較好的粘附力，提高了互連結(jié)構(gòu)的性能。
【附圖說明】
[0036]圖1?圖6是本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)的形成方法一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有互連結(jié)構(gòu)的后端工藝(BEOL)中，絕緣層和多孔的層間介質(zhì)層之間的粘附力較差，在多孔的層間介質(zhì)層內(nèi)形成的互連結(jié)構(gòu)的性能較差。分析其原因，多孔的層間介質(zhì)層通常為低溫下沉積氧化硅和致孔劑，再去除致孔劑而形成。在低溫下形成的氧化硅結(jié)構(gòu)疏松，機(jī)械強(qiáng)度較差，且其中分布了大量的空隙，與絕緣層之間的結(jié)合力較尋看。
[0038]為此，本發(fā)明提供了一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，在低K介質(zhì)層與絕緣層之間形成了致密度介于低K介質(zhì)層與絕緣層的致密度之間的粘附層，所述粘附層的材料為氧化硅或摻碳的氧化硅，在350到400攝氏度的范圍內(nèi)形成的粘附層致密度較高，且具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，從而提高了絕緣層和低K介質(zhì)層之間的粘附力，提高了互連結(jié)構(gòu)的性能。
[0039]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0040]圖1?圖6是本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)的形成方法一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]參考圖1，提供襯底40，在本實(shí)施例中，所述襯底40中可以事先形成有包括源/漏區(qū)、柵極在內(nèi)的半導(dǎo)體部件，襯底40中還可以形成有層間介質(zhì)層。
[0042]所述襯底40可以為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅(SOI)襯底、絕緣體上鍺(GOI)襯底、玻璃襯底或其他II1-V族化合物襯底。但本發(fā)明對于所述襯底的材料以及結(jié)構(gòu)并不作限定。
[0043]另外，后續(xù)的附圖中，為使其余部分圖示清楚，使附圖中襯底40所占的比例縮小，不表示襯底40發(fā)生變化。
[0044]繼續(xù)參考圖1，在形成所述襯底40后，在所述襯底40上形成絕緣層100，在本實(shí)施例中，絕緣層100的材料為摻氮碳化硅，所述摻氮碳化硅的絕緣層100能夠較好地阻擋后續(xù)形成的導(dǎo)電插塞等部件的材料向襯底40中擴(kuò)散。需要說明的是，此處為現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明對絕緣層100的具體形成過程不作贅述，同時(shí)也不作限定。
[0045]還需要說明的是，絕緣層100的材料為摻氮碳化硅，與氧化硅相比，摻氮碳化硅中含有碳原子和氮原子，使得摻氮碳化硅組織結(jié)構(gòu)致密度較高，在后續(xù)的刻蝕過程中，絕緣層100刻蝕速率較低。
[0046]參考圖2，在所述襯底上形成粘附層101，所述粘附層的材料為氧化硅和摻碳的氧化硅(S1C)，且形成粘附層的溫度在350到400攝氏度的范圍內(nèi)。
[0047]具體地，在本實(shí)施例中，采用化學(xué)氣相沉積工藝，在所述絕緣層100上形成粘附層101。
[0048]在本實(shí)施例中，在化學(xué)氣相沉積工藝的腔室中形成粘附層101，在形成粘附層101的步驟中，腔室內(nèi)的溫度在350到400攝氏度的范圍內(nèi)。在所述腔室中通入正硅酸乙酯(TEOS)和氧氣，以形成氧化硅材料的粘附層101。
[0049]由于在形成粘附層101的步驟中，腔室