互连结构及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种互连结构及其形成方法，互连结构的形成方法包括：提供衬底；采用气化的环硅氧烷作为反应气体，在所述衬底上沉积形成具有多个相互独立孔隙的介质层；在所述介质层中形成导电插塞。本发明专利技术还提供一种互连结构，包括：衬底；位于所述衬底上的介质层，所述介质层为含碳氧化硅层，所述含碳氧化硅层中具有多个相互独立的孔隙；位于所述介质层中的导电插塞本发明专利技术的有益效果在于：可以形成具有独立孔隙的介质层，这种介质层不仅具有较低的k值，且机械强度也较高，进而提升互连结构的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，具体涉及一种。
技术介绍
在现有的形成半导体互连结构的工艺一般包括在衬底上形成介质层、刻蚀所述介 质层W形成开口，然后在送些开口中填充金属W形成金属插塞或者互连线，进而形成一层 互连结构。 但是随着半导体器件集成密度的增加，互连结构中的寄生电容、RC延迟的问题变 得愈专利技术显。现有技术采用具有较低k值的材料来形成所述介质层W减小寄生电容。 但是低k材料的介质层容易导致其他问题，参考图1所示为现有技术中较低k值 材料形成的介质层的结构示意图，送种介质层1中具有孔隙2,但是送种介质层的性能仍然 不够理想。 例如，由低k值材料形成的介质层的机械强度可能不足，送会影响整个互连结构 的性能。 因此，如何进一步提升送种介质层的性能，成为本领域技术人员亟待解决的技术 问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，W提高互连结构的性能。 为解决上述问题，本专利技术提供一种互连结构的形成方法，包括：[000引提供衬底； 采用气化的环娃氧焼作为反应气体，在所述衬底上沉积形成具有多个相互独立孔 隙的介质层； 在所述介质层中形成导电插塞。 可选的，形成所述介质层的步骤包括： 采用等离子沉积的方式形成所述介质层。 可选的，所述环娃氧焼的反应气体包括八甲基环四娃氧焼气体、十甲基环五娃氧 焼气体、十二甲基环六娃氧焼气体和十四甲基环走娃氧焼气体的一种或多种。 可选的，形成所述介质层的步骤中，所述反应气体还包括莫氧、氧气、二氧化碳或 者一氧化碳。 可选的，形成所述介质层的步骤包括：在沉积时通入氮气作为载气。 可选的，所述反应气体和载气的总流量在140~180标况毫升每分钟的范围内。 可选的，形成所述介质层的步骤包括；环娃氧焼的通入量在2500~3500毫克/分 钟的范围内。 可选的，形成所述介质层的步骤包括；形成k值在2. 6~3. 0范围内的介质层。 可选的，形成所述介质层的步骤包括：使形成的介质层中孔隙的平均直径在7~9 埃的范围内。 可选的，形成所述介质层的步骤之后，形成所述导电插塞之前，所述形成方法还包 括：对所述具有多个空隙的介质层进行固化处理。 可选的，固化处理包括：采用紫外光照射所述介质层。 此外，本专利技术还提供一种互连结构，包括： 衬底； 位于所述衬底上的介质层，所述介质层为含碳氧化娃层，所述含碳氧化娃层中具 有多个相互独立的孔隙； 位于所述介质层中的导电插塞。 可选的，所述介质层中孔隙的平均直径在7~9埃的范围内。[002引可选的，所述介质层的k值在2. 6~3. 0的范围内。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有W下优点： 采用环娃氧焼作为反应气体，在所述衬底上沉积形成具有多个相互独立的孔隙的 介质层，送种介质层因具有孔隙而具有较低的k值，且因为环娃氧焼中本身自带"环"状结 构，在沉积形成介质层时，环娃氧焼的分子本身的"环"状结构便可能形成一个孔隙，环娃氧 焼的分子与其他环娃氧焼的分子依靠外围的甲基结合；此外，因为与娃原子连接的只有甲 基W及氧原子（也就是娃氧键），即使环娃氧焼的"环"状结构断开，也只是娃原子与原本的 氧原子断开，而与其他的氧原子重新形成新的娃氧键，送个更大的"环"也构成了一个独立 的孔隙。相对于现有技术中各个孔隙之间相通的多孔介质层，本专利技术形成的介质层中各个 孔隙之间相互独立，机械强度相对较高，能够在一定程度上减少介质层因机械强度问题而 受到损伤的概率，进而提升形成的互连结构的性能。 另外，本专利技术可W在沉积后直接形成孔隙，不需要像现有技术在沉积后额外增加 成孔步骤W形成孔隙，在一定程度上简化了工艺。【附图说明】 图1是现有技术中具有孔隙的介质层的结构示意图； 图2为本专利技术互连结构的形成方法一实施例的结构示意图； 图3为本专利技术互连结构中介质层一实施例的结构示意图。【具体实施方式】 现有技术中低k材料的介质层的性能仍不够理想，进而影响整个互连结构的性 能，其原因在于，现有技术中为了降低材料的k值，一般将介质层做成疏松多孔的结构（参 考图1所示），但是送些孔隙2之间相互连通而形成尺寸较大、且尺寸不均匀的孔隙，尺寸较 大的空隙承受外力的能力较差，送容易影响形成的介质层1的机械强度，导致介质层1容易 受到后续其他半导体工艺的影响，例如，在一些研磨工艺中，因受到外力而产生裂纹。 具体来说，导致形成的孔隙2之间相互连通的原因在于，现有技术中形成介质层 的工艺为：将形成介质层的反应气体（反应气体分子带有氨娃键）混入致孔剂气体一同沉 积，在形成介质层后，对介质层进行成孔处理，使介质层中的部分致孔剂分子与介质层材料 的分子聚合反应形成水W及其他容易离开介质层的物质，送些物质离开介质层进而形成所 述孔隙2。 W反应气体二己氧基甲基娃焼值EM巧为例，送种材料分子需要在沉积过程中加 入致孔剂，并经过成孔步骤（例如，采用如福射处理等）才能产生孔隙。 由于二己氧基甲基娃焼分子结构中带有氨娃键，而聚合反应过程中氨娃键容易断 裂，娃原子可能与其他的二己氧基甲基娃焼分子结合，也可能与致孔剂分子等其他分子结 合，结合后的分子结构复杂且变化多样，所W形成的孔隙比较杂乱无章，例如，参考图1所 示，孔隙21 W及22原本为两个孔隙，但是在聚合过程中，孔隙21 W及22相通（参考虚线 框23中的部分），介质层1中的其他孔隙之间也相互连通，进而导致了介质层机械强度不够 的问题，进而影响了互连结构的性能。 为此，本专利技术为了解决上述问题，提供一种互连结构的形成方法，包括W下步骤： 提供衬底；采用气化的环娃氧焼作为反应气体，在所述衬底上沉积形成具有多个 相互独立孔隙的介质层；在所述介质层中形成导电插塞。 送种介质层因具有孔隙而具有较低的k值，由于环娃氧焼中本身自带环状结构， 在沉积形成介质层时候，环娃氧焼分子中仅有周围的甲基与其他环娃氧焼的分子结合，进 而形成较大的分子，而环娃氧焼的分子本身的环状结构便形成孔隙； 或者，环娃氧焼的分子中的"环"断开，与其他环娃氧焼分子结合形成一个更大的 "环"，送个"环"形成的孔隙也是独立的，因为与娃原子连接的只有甲基W及氧原子（也就 是娃氧键），即使环娃氧焼的"环"状结构断开，也只是娃原子与原本的氧原子断开，而与其 他的氧原子重新形成新的娃氧键，送个更大的"环"也是一个独立的孔隙。 此处需要说明的是，在化学气相沉积的过程中，环娃氧焼的分子一般在聚合到一 定重量时会"下沉"，进而附着在被沉积表面上，环娃氧焼的分子聚合到何种重量时"下沉" 取决于沉积时的各项工艺参数。也就是说，环娃氧焼的分子之间聚合形成的"环"在到达一 定阔值范围时便沉积至被沉积表面，形成的孔隙之间的尺寸差距不会有太大的波动，孔隙 的大小比较均匀。 由于所述介质层中的各个孔隙之间相互独立，相对于现有技术中的多孔介质层来 说机械强度更高，因为现有技术中的多孔介质层中的各个孔隙之间相通，也就是说，现有技 术中送些孔隙共同形成一个更大的孔隙（结合参考图1所示），送种结构的介质层的机械强 度较低，容易在后续一些工艺中受到损伤，例如，在一些研磨步骤中因受到外力作用而产生 裂纹等。相比之下，本专利技术的介质层中孔隙之间相互独立，机械强度相对较高，能够在一定 程度上减少因机械强度问题而受到损伤的概率，进而提升形成的互连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互连结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底；采用气化的环硅氧烷作为反应气体，在所述衬底上沉积形成具有多个相互独立孔隙的介质层；在所述介质层中形成导电插塞。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周鸣，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31