互連結構及其形成方法技術

一種互連結構及其形成方法。其中，互連結構的形成方法包括提供前端器件結構，前端器件結構具有第一介質層和位于第一介質層中的導電結構；在第一介質層和導電結構上形成第一硅摻雜氮化鋁層；或者，先在導電結構上形成帽蓋層，然后在第一介質層和帽蓋層上形成第一硅摻雜氮化鋁層；在第一硅摻雜氮化鋁層上形成純氮化鋁層；在純氮化鋁層上形成第二硅摻雜氮化鋁層；在第二硅摻雜氮化鋁層上形成擴散阻擋層；在擴散阻擋層上形成第二介質層；刻蝕介質層和擴散阻擋層，直至形成貫穿介質層和擴散阻擋層的通孔，通孔底部暴露至少部分第二硅摻雜氮化鋁層；在通孔中填充導電材料，直至形成導電插塞。所述形成方法提高所形成互連結構的可靠性能。

Interconnect structure and method of forming the same

Interconnection structure and forming method thereof. The method of forming an interconnect structure includes providing a front-end device structure, front-end device structure has a first dielectric layer and the conductive structure is located in the first dielectric layer; forming a first silicon doped aluminum nitride layer on the first dielectric layer and a conductive structure; or, the first structure is formed on the conductive cap layer, a first dielectric layer and then in the cap layer is formed on the first silicon doped aluminum nitride layer; the formation of pure aluminum nitride layer on the first silicon doped aluminum nitride layer; forming a second silicon doped aluminum nitride layer on pure aluminum nitride layer; diffusion barrier layer is formed on the second silicon doped aluminum nitride layer; forming a second dielectric layer on the diffusion barrier layer; etching the dielectric layer and diffusion barrier layer, until formed through the dielectric layer and the diffusion barrier layer through hole, the through hole bottom exposed at least a portion of the second silicon doped aluminum nitride layer; filling conductive material in the through holes Until a conductive plug is formed. The forming method improves the reliable performance of the formed interconnect structure.

【技術實現步驟摘要】
互連結構及其形成方法
本專利技術涉及半導體制造領域，尤其涉及一種互連結構及其形成方法。
技術介紹
隨著集成電路制造技術的不斷發展，集成電路的集成度越來越高。在半導體器件的后段工藝(back-end-of-line，BEOL)中，需要形成互連結構，相應的，集成電路中半導體器件的互連結構排布也更為密集，互連結構之間因寄生電容等原因而產生的RC延遲(RCdelay)對半導體器件的影響越來越大。為了解決上述問題，現有技術開始采用低k介電材料(low-k)或超低k介電材料(ultralow-k)形成互連結構的層間介質層，以降低金屬插塞之間的寄生電容，進而減小RC延遲。隨著工藝節點的減小，后段工藝的可靠性提高和RC延遲降低變得越來越困難。為增強界面的相互作用并提高通孔的填充能力，許多新的材料被引進相應的工藝。與此同時，現有技術采用電阻系數更小的銅來取代傳統的鋁作為互連結構中金屬插塞的材料，以降低金屬插塞自身的電阻。由于銅的熔點高，且抗電致遷移能力也比較強，相對于傳統的鋁材料金屬插塞而言，能夠承載更高的電流密度，進而有利于提高所形成芯片的封裝密度。并且現有技術經常采用大馬士革(Damascene)或者雙大馬士革(DualDamascene)工藝形成銅的金屬插塞。然而，低k介電材料或者超低k介電材料很容易在互連結構形成工藝過程中受到損傷，造成互連結構的可靠性能下降。
技術實現思路
本專利技術解決的問題是提供一種互連結構及其形成方法，以提高互連結構的可靠性能。為解決上述問題，本專利技術提供一種互連結構的形成方法，包括：提供前端器件結構，所述前端器件結構具有第一介質層和位于所述第一介質層中的導電結構；在所述第一介質層和所述導電結構上形成第一硅摻雜氮化鋁層；或者，先在所述導電結構上形成帽蓋層，然后在所述第一介質層和所述帽蓋層上形成第一硅摻雜氮化鋁層；在所述第一硅摻雜氮化鋁層上形成純氮化鋁層；在所述純氮化鋁層上形成第二硅摻雜氮化鋁層；在所述第二硅摻雜氮化鋁層上形成擴散阻擋層；在所述擴散阻擋層上形成第二介質層；刻蝕所述介質層和所述擴散阻擋層，直至形成貫穿所述介質層和所述擴散阻擋層的通孔，所述通孔底部暴露至少部分所述第二硅摻雜氮化鋁層；在所述通孔中填充導電材料，直至形成導電插塞。可選的，所述第一硅摻雜氮化鋁層的形成過程包括：采用原子層沉積法形成第一氮化鋁層，所述原子層沉積法采用的材料包括鋁的碳氫化合物和氨氣；對所述第一氮化鋁層進行硅摻雜，直至形成所述第一硅摻雜氮化鋁層；采用原子層沉積法形成所述純氮化鋁層，所述原子層沉積法采用的材料包括鋁的碳氫化合物和氨氣；所述第二硅摻雜氮化鋁層的形成過程包括：采用原子層沉積法形成第二氮化鋁層，所述原子層沉積法采用的材料包括鋁的碳氫化合物和氨氣；對所述第二氮化鋁層進行硅摻雜，直至形成所述第二硅摻雜氮化鋁層。可選的，所述硅摻雜采用的反應氣體為甲硅烷，所述甲硅烷的流量范圍為50sccm～200sccm。可選的，所述第一硅摻雜氮化鋁層、所述純氮化鋁層和所述第二硅摻雜氮化鋁層的總厚度為所述第一硅摻雜氮化鋁層的厚度為所述總厚度的四分之一至三分之一，所述第二硅摻雜氮化鋁層的厚度為所述總厚度的四分之一至三分之一。可選的，所述擴散阻擋層的材料為碳氮化硅，所述帽蓋層的材料為鈷，所述第一介質層包括低k介質層和超低k介質層的至少其中之一，所述第二介質層包括低k介質層和超低k介質層的至少其中之一。可選的，所述通孔的形狀為大馬士革形孔或者雙大馬士革形孔。為解決上述問題，本專利技術還提供了一種互連結構，包括：前端器件結構，所述前端器件結構具有第一介質層和位于所述第一介質層中的導電結構；所述第一介質層和所述導電結構上具有第一硅摻雜氮化鋁層；或者，所述導電結構上具有帽蓋層，所述第一介質層和所述帽蓋層上具有第一硅摻雜氮化鋁層；所述第一硅摻雜氮化鋁層上具有純氮化鋁層；所述純氮化鋁層上具有第二硅摻雜氮化鋁層；所述第二硅摻雜氮化鋁層上具有擴散阻擋層；所述擴散阻擋層上具有第二介質層；所述第二介質層和所述擴散阻擋層中，具有貫穿所述第二介質層和所述擴散阻擋層的導電插塞，所述導電插塞同時貫穿所述第二硅摻雜氮化鋁層、所述純氮化鋁層和所述第一硅摻雜氮化鋁層。可選的，所述第一硅摻雜氮化鋁層、所述純氮化鋁層和所述第二硅摻雜氮化鋁層的總厚度為所述第一硅摻雜氮化鋁層的厚度為所述總厚度的四分之一至三分之一，所述第二硅摻雜氮化鋁層的厚度為所述總厚度的四分之一至三分之一。可選的，所述擴散阻擋層的材料為碳氮化硅，所述帽蓋層的材料為鈷。可選的，所述第一介質層包括低k介質層和超低k介質層的至少其中之一，所述第二介質層包括低k介質層和超低k介質層的至少其中之一。與現有技術相比，本專利技術的技術方案具有以下優點：本專利技術的技術方案中，所述形成方法在導電結構和第一介質層上依次形成第一硅摻雜氮化鋁層、純氮化鋁層和第二硅摻雜氮化鋁層。由于首先形成的是第一硅摻雜氮化鋁層，因此能夠防止所形成的氮化鋁疊層(所述氮化鋁疊層即第一硅摻雜氮化鋁層、純氮化鋁層和第二硅摻雜氮化鋁層的疊層)與導電結構和第一介質層之間出現界面剝落問題，同時，繼續生成結構致密的純氮化鋁層，以進一步增強氮化鋁疊層的刻蝕停止作用，最后，再形成第二硅摻雜氮化鋁層，以保證所述氮化鋁疊層與后續形成的擴散阻擋層之間具有良好的界面作用，最終，在保證所述氮化鋁疊層與相應的介質層之間具有較高刻蝕選擇作用的同時，防止所述氮化鋁疊層與各層結構之間出現界面剝落問題，提高互連結構的可靠性能。附圖說明圖1至圖4是本專利技術實施例所提供互連結構的形成方法各步驟對應結構示意圖。具體實施方式正如
技術介紹
所述，低k介電材料或者超低k介電材料很容易在互連結構形成工藝過程中受到損傷。并且，現有方法中，通常將絕緣材料制作的擴散阻擋層同時作為刻蝕停止層。這是因為，現有絕緣材料制作的擴散阻擋層不僅具有絕緣性質，以及防止金屬發生擴散的性質，而且在一定程度上，又與相應的介質層之間存在一定的刻蝕選擇比，因此又能夠同時直接作為刻蝕停止層。但是，隨著工藝節點進一步發展，現有絕緣材料制作的擴散阻擋層的刻蝕停止作用減小。因此，僅采用擴散阻擋層同時作為刻蝕停止層時，容易導致通孔底部的低k材料或超低k材料受到破壞。特別的，當通孔位置發生誤配準(viamis-alignment，通孔的位置發生偏差)的情況時，在刻蝕過程中，相應的刻蝕作用更容易造成通孔底部的低k材料或超低k材料受到破壞，因此導致通孔底部的低k材料或超低k材料更加需要保護。為此，本專利技術提供一種新的互連結構的形成方法，所述形成方法通過形成氮化鋁疊層，所述氮化鋁疊層包括第一硅摻雜氮化鋁層、純氮化鋁層和第二硅摻雜氮化鋁層，從而一方面在互連結構的形成過程中保護位于所述氮化鋁疊層下方的結構，另一方面保證各層結構之間的界面接觸作用良好，防止界面剝落問題的出現。為使本專利技術的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本專利技術的具體實施例做詳細的說明。本專利技術實施例提供一種互連結構的形成方法，請結合參考圖1至圖4。請參考圖1，本實施例首先提供前端器件結構(未標注)，所述前端器件結構具有第一介質層101和位于第一介質層101中的導電結構。圖1中未顯示整個前端器件結構，只顯示其中的部分第一介質層101中和導電結構10本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種互連結構的形成方法，其特征在于，包括：提供前端器件結構，所述前端器件結構具有第一介質層和位于所述第一介質層中的導電結構；在所述第一介質層和所述導電結構上形成第一硅摻雜氮化鋁層；或者，先在所述導電結構上形成帽蓋層，然后在所述第一介質層和所述帽蓋層上形成所述第一硅摻雜氮化鋁層；在所述第一硅摻雜氮化鋁層上形成純氮化鋁層；在所述純氮化鋁層上形成第二硅摻雜氮化鋁層；在所述第二硅摻雜氮化鋁層上形成擴散阻擋層；在所述擴散阻擋層上形成第二介質層；刻蝕所述介質層和所述擴散阻擋層，直至形成貫穿所述介質層和所述擴散阻擋層的通孔，所述通孔底部暴露至少部分所述第二硅摻雜氮化鋁層；在所述通孔中填充導電材料，直至形成導電插塞。

【技術特征摘要】
1.一種互連結構的形成方法，其特征在于，包括：提供前端器件結構，所述前端器件結構具有第一介質層和位于所述第一介質層中的導電結構；在所述第一介質層和所述導電結構上形成第一硅摻雜氮化鋁層；或者，先在所述導電結構上形成帽蓋層，然后在所述第一介質層和所述帽蓋層上形成所述第一硅摻雜氮化鋁層；在所述第一硅摻雜氮化鋁層上形成純氮化鋁層；在所述純氮化鋁層上形成第二硅摻雜氮化鋁層；在所述第二硅摻雜氮化鋁層上形成擴散阻擋層；在所述擴散阻擋層上形成第二介質層；刻蝕所述介質層和所述擴散阻擋層，直至形成貫穿所述介質層和所述擴散阻擋層的通孔，所述通孔底部暴露至少部分所述第二硅摻雜氮化鋁層；在所述通孔中填充導電材料，直至形成導電插塞。2.如權利要求1所述的互連結構的形成方法，其特征在于，所述第一硅摻雜氮化鋁層的形成過程包括：采用原子層沉積法形成第一氮化鋁層，所述原子層沉積法采用的材料包括鋁的碳氫化合物和氨氣；對所述第一氮化鋁層進行硅摻雜，直至形成所述第一硅摻雜氮化鋁層；采用原子層沉積法形成所述純氮化鋁層，所述原子層沉積法采用的材料包括鋁的碳氫化合物和氨氣；所述第二硅摻雜氮化鋁層的形成過程包括：采用原子層沉積法形成第二氮化鋁層，所述原子層沉積法采用的材料包括鋁的碳氫化合物和氨氣；對所述第二氮化鋁層進行硅摻雜，直至形成所述第二硅摻雜氮化鋁層。3.如權利要求2所述的互連結構的形成方法，其特征在于，所述硅摻雜采用的反應氣體為甲硅烷，所述甲硅烷的流量范圍為50sccm～200sccm。4.如權利要求3所述的互連結構的形成方法，其特征在于，所述第一硅摻雜氮化鋁層、所述純氮化鋁層和所述第二硅摻雜氮化鋁層的總厚度為所述第一硅摻雜氮化鋁層的厚度為所述總厚度的四分之一至三分之一，所述第二硅摻...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐建華，鄧浩，
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，
類型：發明
國別省市：上海,31