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)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種互連結(jié)構(gòu)及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在半導(dǎo)體制造的后段工藝中，為了連接各個(gè)部件構(gòu)成集成電路，通常需要制 作互連結(jié)構(gòu)?；ミB結(jié)構(gòu)中，用于將半導(dǎo)體器件的有源區(qū)與其它集成電路連接起來(lái)的結(jié)構(gòu)一 般為導(dǎo)電插塞?，F(xiàn)有導(dǎo)電插塞通常采用通孔工藝或雙鑲嵌工藝形成。
[0003] 在現(xiàn)有互連結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中，通過(guò)蝕刻低K介質(zhì)層形成通孔，然后于通孔中填充 導(dǎo)電材料形成導(dǎo)電插塞。然而，當(dāng)特征尺寸達(dá)到深亞微米以下工藝的時(shí)候，在制作互連結(jié)構(gòu) 時(shí)，為防止RC效應(yīng)，須使用超低K介電材料作為介質(zhì)層(所述超低K是指介電常數(shù)小于等于 2. 6)。
[0004] 由于超低K介質(zhì)層是非常疏松并且?guī)в锌椎慕橘|(zhì)膜層，因此，為了提高所形成的 互連結(jié)構(gòu)的可靠性，通常需要在所述超低K介質(zhì)層上形成保護(hù)層?，F(xiàn)有技術(shù)中，所述保護(hù)層 通常采用BD(BlackDiamond，黑鉆石，主要包含SiCOH)層。
[0005] 請(qǐng)參考圖1和圖2,示出了現(xiàn)有互連結(jié)構(gòu)的形成方法各步驟對(duì)應(yīng)的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0006] 如圖1所示，提供基底100,在基底100上依次形成刻第一低K介質(zhì)層110、保護(hù)層 120、硬掩膜層130、擴(kuò)散阻擋層140和屏蔽氧化層150(screenoxide)。第一低K介質(zhì)層 110的材料為多孔低K介質(zhì)材料，其K值通常在2. 5左右。保護(hù)層120的作用是提高低K介 質(zhì)層與后續(xù)形成的硬掩膜層130之間的粘附性，更重要的是保護(hù)層120還能夠防止后續(xù)工 藝中(氧）等離子體等對(duì)低K介質(zhì)層的表面進(jìn)行轟擊。
[0007] 需要說(shuō)明的是，圖1中雖未顯示，但是，基底100上可以制作有各半導(dǎo)體器件，形成 半導(dǎo)體器件層，而且，在半導(dǎo)體器件層與第一低K介質(zhì)層之間還可以包括襯墊氧化物和刻 蝕停止層等各層。
[0008] 如圖2所示，從上到下對(duì)圖1所示的屏蔽氧化層150、擴(kuò)散阻擋層140、硬掩膜層 130、保護(hù)層120和第一低K介質(zhì)層110進(jìn)行蝕刻，以形成通孔(未示出）。然后采用導(dǎo)電材 料填充所述通孔形成導(dǎo)電插塞160。并進(jìn)行平坦化工藝直至暴露保護(hù)層120上表面，導(dǎo)電插 塞160上表面與保護(hù)層120上表面齊平。其中圖2省略顯示基底100、擴(kuò)散阻擋層140和屏 蔽氧化層150。
[0009] 然而，在導(dǎo)電插塞160形成過(guò)程中，導(dǎo)電插塞160位于第一低K介質(zhì)層110和保護(hù) 層120交界面會(huì)形成外伸（overhang)現(xiàn)象，出現(xiàn)外伸現(xiàn)象的原因是：在疊層結(jié)構(gòu)(包括第一 低K介質(zhì)層110、保護(hù)層120和硬掩膜層130)中形成所述通孔后，需要使用酸溶液對(duì)通孔 進(jìn)行酸洗工藝；酸洗工藝過(guò)程中，酸溶液對(duì)第一低K介質(zhì)層110、保護(hù)層120和硬掩膜層130 都具有一定蝕刻作用，并且酸溶液對(duì)第一低K介質(zhì)層110、保護(hù)層120和硬掩膜層130的刻 蝕速率依次增大，導(dǎo)致清洗之后，所述通孔在第一低K介質(zhì)層110、保護(hù)層120和硬掩膜層 130部分的寬度依次增大，即在保護(hù)層和第一低K介質(zhì)層的交界處出現(xiàn)底切（undercut)現(xiàn) 象，事實(shí)上，在硬掩膜層130和保護(hù)層120的交界處也出現(xiàn)底切現(xiàn)象；這種底切現(xiàn)象導(dǎo)致當(dāng) 采用導(dǎo)電材料填充所述通孔時(shí)，形成的導(dǎo)電插塞出現(xiàn)外伸現(xiàn)象。
[0010] 外伸現(xiàn)象導(dǎo)致導(dǎo)電插塞形成過(guò)程中，導(dǎo)電插塞附近的層間介質(zhì)層極易出現(xiàn)孔洞 (void)，造成互連結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和可靠性下降。
[0011] 為此需要一種新的互連結(jié)構(gòu)的形成方法，以防止互連結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中，導(dǎo)電插塞 出現(xiàn)外伸現(xiàn)象，從而防止導(dǎo)電插塞附近的層間介質(zhì)層出現(xiàn)孔洞，進(jìn)而防止互連結(jié)構(gòu)的質(zhì)量 和可靠性下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，以避免互連結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中 導(dǎo)電插塞出現(xiàn)外伸現(xiàn)象，從而避免導(dǎo)電插塞附近的層間介質(zhì)層出現(xiàn)孔洞，提高互連結(jié)構(gòu)的 質(zhì)量和可靠性。
[0013] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：
[0014] 提供基底；
[0015] 在所述基底上形成超低K介質(zhì)層；
[0016] 在所述超低K介質(zhì)層上形成致密介質(zhì)層；
[0017] 在所述致密介質(zhì)層上形成掩膜層；
[0018] 從上到下依次蝕刻所述掩膜層、致密介質(zhì)層和超低K介質(zhì)層直至形成通孔；
[0019] 采用導(dǎo)電材料填充滿所述通孔形成導(dǎo)電插塞。
[0020] 可選的，所述超低K介質(zhì)層的形成材料包括第一材料和第二材料，所述第一材料 用作形成所述超低K介質(zhì)層的基材，所述第二材料用于使所述超低K介質(zhì)層內(nèi)部產(chǎn)生孔洞。
[0021] 可選的，在形成所述超低K介質(zhì)層后，沿用形成所述超低K介質(zhì)層的工藝條件，并 通過(guò)僅減小所述第二材料的流量形成所述致密介質(zhì)層。
[0022] 可選的，所述第二材料包括a_松油烯，所述第一材料包括二乙氧基甲基硅烷。
[0023] 可選的，形成所述超低K介質(zhì)層時(shí)，所述第二材料的流量為2000mg/min~3500mg/ min,形成所述致密介質(zhì)層時(shí)，所述第二材料的流量減小至0~5mg/min。
[0024] 可選的，所述第二材料流量的減小速率為每分鐘減小500mg/min~800mg/min。
[0025] 可選的，所述致密介質(zhì)層的厚度為1 〇〇A~3 00A。
[0026] 可選的，在形成所述通孔之后，且在填充所述通孔之前，對(duì)所述致密介質(zhì)層進(jìn)行紫 外光照處理，所述紫外光照處理采用的紫外光波長(zhǎng)范圍為200nm~400nm。
[0027] 可選的，形成所述超低K介質(zhì)層和致密介質(zhì)層時(shí)，采用的射頻功率為200w~ 2000w，采用的壓強(qiáng)為5Torr~8Torr，采用的載氣為氮?dú)狻鍤?、氙氣、氖氣或者氦氣的至?其中之一，采用的載氣流量為lOOOsccm~5000sccm。
[0028] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種互連結(jié)構(gòu)，包括：
[0029] 基底；
[0030] 位于所述基底上的超低K介質(zhì)層；
[0031] 位于所述超低K介質(zhì)層上的致密介質(zhì)層；
[0032] 導(dǎo)電插塞，所述導(dǎo)電插塞貫穿所述致密介質(zhì)層和超低K介質(zhì)層，并且所述導(dǎo)電插 塞上表面與所述致密介質(zhì)層上表面齊平。
[0033] 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)：
[0034] 本發(fā)明的技術(shù)方案中，在超低K介質(zhì)層上形成致密介質(zhì)層，致密介質(zhì)層本身具有 保護(hù)作用，因此可以不必形成保護(hù)層。然后在致密介質(zhì)層上形成掩膜層。之后從上到下依 次蝕刻掩膜層、致密介質(zhì)層和超低K介質(zhì)層直至形成通孔。在形成通孔過(guò)程中，超低K介質(zhì) 層與致密介質(zhì)層不存在明顯交界，因此不會(huì)出現(xiàn)底切現(xiàn)象，防止后續(xù)形成的導(dǎo)電插塞等結(jié) 構(gòu)出現(xiàn)外伸現(xiàn)象，從而防止導(dǎo)電插塞等結(jié)構(gòu)附近的層間介質(zhì)層中出現(xiàn)孔洞，最終形成的互 連結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和可靠性均得到提高，并且所述形成方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，節(jié)省工藝步驟，節(jié)約 成本。
[0035] 進(jìn)一步，超低K介質(zhì)層與致密介質(zhì)層都采用第一材料和第二材料生成，并且兩者 的形成工藝條件中，僅有第二材料的流量不同，因此，可以在形成超低K介質(zhì)層之后，直接 沿相應(yīng)的形成工藝條件，并通過(guò)只減小第二材料的流量，就能夠在超低K介質(zhì)層上繼續(xù)形 成致密介質(zhì)層，簡(jiǎn)化了工藝，節(jié)約了成本。而且超低K介質(zhì)層與致密介質(zhì)層逐漸過(guò)渡，進(jìn)一 步消除界面的存在，防止界面間底切現(xiàn)象的出現(xiàn)。
[0036] 進(jìn)一步，所述致密介質(zhì)層的厚度范圍為l〇〇A~300A。如果所述致密介質(zhì)層的厚 度小于100A,其無(wú)法將位于其下方的超低K介質(zhì)層隔離，如果其厚度大于300A,則會(huì)造成 材料浪費(fèi)、工藝難度增加和工藝成本升高等問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1和圖2是現(xiàn)有互連結(jié)構(gòu)的形成方法對(duì)應(yīng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖3至圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的互連結(jié)構(gòu)的形成方法各步驟對(duì)應(yīng)的剖面結(jié)構(gòu)示 意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 正如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有互連結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程中，存在導(dǎo)電插塞在各疊層結(jié)構(gòu)中 易出現(xiàn)外伸現(xiàn)象的問(wèn)題，導(dǎo)致導(dǎo)電插塞形成過(guò)程中，導(dǎo)電插塞附近的層間介質(zhì)層極易出現(xiàn) 孔洞，造成互連結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和可靠性下降。
[0040] 本發(fā)明提供一種新的互連結(jié)構(gòu)及其形成方法，所述形成方法在超低K介質(zhì)層上形 成致密介質(zhì)層，致密介質(zhì)層本身