半导体结构的形成方法及半导体结构技术

本发明专利技术涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体结构的形成方法及半导体结构。所述半导体结构的形成方法包括如下步骤：提供一介质层，所述介质层中具有沿垂直于所述介质层的方向贯穿所述介质层的通孔；活化所述通孔的侧壁表面，形成活性键合面；形成至少覆盖所述活性键合面且与所述活性键合面化学键合的扩散阻挡层。本发明专利技术增强了扩散阻挡层与通孔侧壁之间的粘附性，改善了半导体结构的性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构的形成方法及半导体结构
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构的形成方法及半导体结构。
技术介绍
随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限、现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及追求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维(3D)闪存存储器结构应运而生，例如3DNOR(3D或非)闪存和3DNAND(3D与非)闪存。其中，3DNAND存储器以其小体积、大容量为出发点，将储存单元采用三维模式层层堆叠的高度集成为设计理念，生产出高单位面积存储密度，高效存储单元性能的存储器，已经成为新兴存储器设计和生产的主流工艺。通孔工艺是三维存储器等半导体结构中实现不同层之间电连接的一道重要工艺。然而，在现有的通孔工艺中，由于通孔底层的金属层易沿通孔的侧壁扩散，严重影响了半导体结构的良率和可靠性。因此，如何避免导电层沿通孔侧壁的扩散，提高半导体结构的良率，改善半导体结构的性能，是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种半导体结构的形成方法及半导体结构，用于解决现有半导体结构的性能较差的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种半导体结构的形成方法，包括如下步骤：提供一介质层，所述介质层中具有沿垂直于所述介质层的方向贯穿所述介质层的通孔；活化所述通孔的侧壁表面，形成活性键合面；形成至少覆盖所述活性键合面且与所述活性键合面化学键合的扩散阻挡层。优选的，活化所述通孔的侧壁表面的具体步骤包括：传输活化气体至所述通孔内，所述活化气体与位于所述侧壁的所述介质层反应，生成带有键合基团的活性键合面。优选的，形成至少覆盖所述活性键合面且与所述活性键合面化学键合的扩散阻挡层的具体步骤包括：传输前驱气体至所述通孔内，所述前驱气体与所述键合基团化学键合，以吸附于所述活性键合面；传输反应气体至所述通孔内，所述反应气体与吸附于所述活性键合面的所述前驱气体反应，形成所述扩散阻挡层。优选的，所述介质层的材料为二氧化硅；传输活化气体至所述通孔内的具体步骤包括：在等离子体环境中传输氮气和氢气至所述通孔内，生成带有氨基的活性键合面。优选的，所述前驱气体为氟化钨。优选的，所述反应气体为氨气或氮气。优选的，形成扩散阻挡层之后还包括如下步骤：沉积导电材料于所述通孔内，形成导电插塞。优选的，所述扩散阻挡层覆盖所述活性键合面和所述通孔的底面；所述通孔的底端具有一导电层；所述导电插塞通过所述扩散阻挡层与所述导电层电连接。为了解决上述问题，本专利技术还提供了一种半导体结构，包括：介质层，所述介质层中具有沿垂直于所述介质层的方向贯穿所述介质层的通孔；活性键合面，通过对所述通孔的侧壁表面活化形成；扩散阻挡层，至少覆盖所述活性键合面，且与所述活性键合面化学键合。优选的，所述活性键合面中包括键合基团；所述扩散阻挡层与所述键合基团化学键合。优选的，所述介质层的材料为二氧化硅；所述键合基团为氨基。优选的，所述扩散阻挡层的材料为氮化钨。优选的，还包括：导电插塞，填充于所述通孔内，且覆盖于所述扩散阻挡层表面。优选的，还包括：导电层，位于所述通孔的底端；所述扩散阻挡层覆盖于所述活性键合面表面和所述通孔的底面，所述导电插塞通过所述扩散阻挡层与所述导电层电连接。优选的，还包括：位于所述介质层与所述导电层之间的绝缘层，所述通孔同时贯穿所述介质层与所述绝缘层。本专利技术提供的半导体结构的形成方法及半导体结构，通过对通孔的侧壁表面活化形成活性键合面，利用活性键合面与扩散阻挡层之间的化学键合，增强了扩散阻挡层与通孔侧壁之间的粘附性，有效避免了通孔底部的导电层粒子沿扩散阻挡层与侧壁之间的界面扩散，改善了半导体结构的性能，提高了半导体结构的良率和可靠性。附图说明附图1是本专利技术具体实施方式中半导体结构的形成方法流程图；附图2A-2D是本专利技术具体实施方式中半导体结构在形成过程中的主要工艺截面示意图；附图3是本专利技术具体实施方式中形成活性键合面的材料的结构式；附图4是本专利技术具体实施方式中形成活性键合面的材料与前驱气体反应的化学反应式；附图5A是本专利技术具体实施方式形成的半导体结构的控片剥离测试结果图；附图5B是本专利技术具体实施方式形成的半导体结构的套刻标记剥离结果图；附图5C是本专利技术具体实施方式中形成的半导体结构的在线缺陷表征结果图；附图6是本专利技术具体实施方式中半导体结构的截面示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的半导体结构的形成方法及半导体结构的具体实施方式做详细说明。在半导体结构的通孔制造工艺中，通常是先刻蚀介质层至位于所述介质层底端的导电层表面，形成贯穿所述介质层的通孔；然后在通孔的侧壁表面形成扩散阻挡层；最后向通孔内填充导电材料，形成覆盖于扩散阻挡层表面的导电插塞，所述导电插塞的端部通过所述扩散阻挡层与所述导电层电连接，从而实现电信号的传输。其中，所述扩散阻挡层的作用是防止导电层中的粒子沿所述通孔的侧壁扩散。现有的导电层多采用铜等金属材料形成，然而，由于铜等金属材料具有较强的扩散性能，常规的采用氮化钛材料制造而成的扩散阻挡层难以有效的阻挡导电层中的粒子沿所述通孔的侧壁扩散，使得由此形成的半导体结构的性能不佳。鉴于此，当前逐渐采用氮化钨材料替代氮化钛材料来形成扩散阻挡层。虽然氮化钨材料对于阻挡导电层粒子的扩散具有较佳的效果，但是，氮化钨材料与介质层之间的粘附性较差，导电层粒子仍然可能沿扩散阻挡层与介质层之间的界面扩散，从而限制了其在通孔制造工艺中的应用。为了提高扩散阻挡层与通孔侧壁处的介质层之间的粘附性，避免导电层粒子沿扩散阻挡层与介质层之间的界面扩散，从而改善半导体结构的性能，本具体实施方式提供了一种半导体结构的形成方法，附图1是本专利技术具体实施方式中半导体结构的形成方法流程图，附图2A-2D是本专利技术具体实施方式中半导体结构在形成过程中的主要工艺截面示意图。本具体实施方式中所述的半导体结构可以是任何需要设置通孔、以及在通孔内填充导电插塞来实现不同层间电连接的结构，例如三维半导体结构(可以是但不限于3DNAND存储器)。如图1、图2A-图2D所示，本具体实施方式提供的半导体结构的形成方法，包括如下步骤：步骤S11，提供一介质层20，所述介质层20中具有沿垂直于所述介质层20的方向贯穿所述介质层20的通孔21，如图2A所示。具体来说，所述通孔21的底端具有一导电层22，所述导电层22的材料可以是铜等金属材料。其中，形成所述通孔21的具体步骤可以包括：首先，形成绝缘层23于所述导电层22表面、形成介质层20于所述绝缘层23表面；然后，以所述绝缘层23作为刻蚀截止层，采用第一刻蚀工艺刻蚀所述介质层20，形成沿垂直于所述介质层20的方向贯穿所述介质层20的所述通孔21；接着，采用第二刻蚀工艺沿所述通孔21刻蚀所述绝缘层23，使得所述通孔21延伸至所述导电层22表面，即所述通孔21同时贯穿所述介质层20与所述绝缘层23。所述绝缘层23的材料可以为氮化物材料，例如氮化硅。步骤S12，活化所述通孔21的侧壁表面，形成活性键合面24，如图2B所示。优选的，活化所述通孔21的侧壁表面的具体步骤包括：传输活化气体至所述通孔21内，所述活化气体与位于所述侧壁的所述介质层2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：提供一介质层，所述介质层中具有沿垂直于所述介质层的方向贯穿所述介质层的通孔；活化所述通孔的侧壁表面，形成活性键合面；形成至少覆盖所述活性键合面且与所述活性键合面化学键合的扩散阻挡层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：提供一介质层，所述介质层中具有沿垂直于所述介质层的方向贯穿所述介质层的通孔；活化所述通孔的侧壁表面，形成活性键合面；形成至少覆盖所述活性键合面且与所述活性键合面化学键合的扩散阻挡层。2.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，活化所述通孔的侧壁表面的具体步骤包括：传输活化气体至所述通孔内，所述活化气体与位于所述侧壁的所述介质层反应，生成带有键合基团的活性键合面。3.根据权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成至少覆盖所述活性键合面且与所述活性键合面化学键合的扩散阻挡层的具体步骤包括：传输前驱气体至所述通孔内，所述前驱气体与所述键合基团化学键合，以吸附于所述活性键合面；传输反应气体至所述通孔内，所述反应气体与吸附于所述活性键合面的所述前驱气体反应，形成所述扩散阻挡层。4.根据权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述介质层的材料为二氧化硅；传输活化气体至所述通孔内的具体步骤包括：在等离子体环境中传输氮气和氢气至所述通孔内，生成带有氨基的活性键合面。5.根据权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述前驱气体为氟化钨。6.根据权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述反应气体为氨气或氮气。7.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成扩散阻挡层之后还...

【专利技术属性】
技术研发人员：周烽，毛格，胡凯，万先进，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42