半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法，特別是涉及一種包括填塞有氧的阻障層(barrier layer)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，在電子元件如記憶體或晶體管之上，一般會(huì)形成互連層(interconnect1n layer),以提供電性連接?；ミB層是藉由導(dǎo)孔(via)彼此連接。為了避免組成材料或工藝中所使用的反應(yīng)性/沉積氣體的擴(kuò)散，往往會(huì)在互連層與導(dǎo)孔之間提供阻障層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種新的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其包括更有效的阻障層，從而更加適于實(shí)用。
[0004]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括:一導(dǎo)電層、一導(dǎo)孔、以及設(shè)置在導(dǎo)電層與導(dǎo)孔之間的一阻障層。其中阻障層填塞有氧。
[0005]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0006]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電層包括互連線。
[0007]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述阻障層是由包括氮化鈦(TiN)的一單層所組成。
[0008]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述阻障層是由以下二者所組成:一第一阻障層，設(shè)置在該導(dǎo)電層上，該第一阻障層包括鈦(Ti);以及一第二阻障層，設(shè)置在該第一阻障層上，并設(shè)置在該導(dǎo)孔下，該第二阻障層包括氮化鈦(TiN)。
[0009]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述氧是填塞在該阻障層的晶界上。
[0010]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括:一層間介電質(zhì)，設(shè)置在該導(dǎo)電層上，該層間介電質(zhì)具有一開(kāi)口，該開(kāi)口暴露出該導(dǎo)電層的一部分，其中，該阻障層接觸該導(dǎo)電層暴露出的該部分，該導(dǎo)孔設(shè)置在該開(kāi)口中。
[0011]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電層是由銅(Cu)制成，該導(dǎo)孔是由鎢(W)制成，該阻障層包括一氮化鈦(TiN)層，該氮化鈦層的晶界填塞有氧。
[0012]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述阻障層還包括一鈦(Ti)層，設(shè)置在該導(dǎo)電層與該氮化鈦層之間。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法包括下列步驟。首先，形成一阻障層于一導(dǎo)電層上。接著，以氧填塞阻障層。之后，形成一導(dǎo)孔于填塞有氧的阻障層上。
[0013]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0014]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法，其中在以氧填塞該阻障層的步驟中，壓力是控制在6torr至1torr,并以25sccm至85sccm的流速提供氧，維持10秒至60秒。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:本發(fā)明藉由以氧填塞阻障層的晶界，堵住了組成材料或反應(yīng)性/沉積氣體的擴(kuò)散路徑，并可補(bǔ)償邊界缺陷所帶來(lái)的影響，因而能夠提供更有效的阻障層。
[0016]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0018]圖2根據(jù)是本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0019]圖3是與根據(jù)本發(fā)明此處所述的實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相關(guān)的資料圖。
[0020]圖4A-圖4E是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造方法的示意圖。
[0021]100、200:半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 102、202、302:導(dǎo)電層
[0022]102a、302a:部分104、204、304:導(dǎo)孔
[0023]106、206、306:阻障層 108、308:第一阻障層
[0024]110、310:第二阻障層 112、212、312:層間介電質(zhì)
[0025]112o、212o、312o:開(kāi)口 314:下方結(jié)構(gòu)
[0026]O:氧
【具體實(shí)施方式】
[0027]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
[0028]有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中將可清楚呈現(xiàn)。通過(guò)【具體實(shí)施方式】的說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說(shuō)明之用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。
[0029]請(qǐng)參閱圖1所示，是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的示意圖。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括一導(dǎo)電層102、一導(dǎo)孔104、以及設(shè)置在導(dǎo)電層102與導(dǎo)孔104之間的一阻障層106。阻障層106填塞有氧。更具體地說(shuō)，氧是填塞在阻障層106的晶界上。圖1及其他圖式只供解釋之用，其中的相對(duì)尺寸、數(shù)量及鍵結(jié)狀況等等可能不是依照真實(shí)的狀況加以繪制。
[0030]導(dǎo)電層102可為互連層,其包括互連線(interconnect1n line)，例如銅線、招線或銅鋁合金線。也就是說(shuō)，導(dǎo)電層102可包括銅(Cu)、鋁(Al)或鋁銅合金(AlCu)。導(dǎo)孔104可包括鎢(W)或銅(Cu)。阻障層106可為包括鉭(Ta)、鈦(Ti)、氮化鉭(TaN)、氮化鈦(TiN)或氮化鎢(WN)的單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。在此實(shí)施例中，阻障層106是由一第一阻障層108及一第二阻障層110所組成。第一阻障層108是設(shè)置在導(dǎo)電層102上。第二阻障層110是設(shè)置在第一阻障層108上，并設(shè)置在導(dǎo)孔104下。舉例來(lái)說(shuō)，第一阻障層108可包括鈦,第二阻障層110可包括氮化鈦。
[0031]更具體地說(shuō)，導(dǎo)電層102可由銅制成，導(dǎo)孔104可由鎢制成。此時(shí)，阻障層106可包括一氮化鈦層(亦即第二阻障層110)，其晶界是填塞有氧O。阻障層106還可包括一鈦層(亦即第一阻障層108)，設(shè)置在導(dǎo)電層102與氮化鈦層之間。在一些例子中，鈦層的晶界也可填塞有氧O。
[0032]雖不受限于現(xiàn)有技術(shù)，但半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100—般還包括一層間介電質(zhì)112,設(shè)置在導(dǎo)電層102上。層間介電質(zhì)112具有一開(kāi)口 112ο，開(kāi)口 112ο暴露出導(dǎo)電層102的一部分102a。阻障層106接觸導(dǎo)電層102暴露出的部分102a。導(dǎo)孔104是設(shè)置在開(kāi)口 112ο中。
[0033]在此，氧O填塞于阻障層106的晶界，因而堵住一條通往導(dǎo)電層102的擴(kuò)散路徑。并且，填塞的氧O可補(bǔ)償邊界缺陷所帶來(lái)的影響。如此一來(lái)，在形成導(dǎo)孔104的過(guò)程中，常用于鎢導(dǎo)孔沉積的WF6氣體無(wú)法經(jīng)由這些晶界到達(dá)下方的導(dǎo)電層102。因此，相較于阻障層未填塞氧的傳統(tǒng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)而言，本實(shí)施例中，位于下方的導(dǎo)電層102較不易受到WF6氣體侵蝕，因而能夠避免侵蝕所導(dǎo)致的電阻下降。特別當(dāng)導(dǎo)電