互连结构及其形成方法技术

本申请公开了一种互连结构及其形成方法，所述形成方法包括：提供衬底，衬底中形成有金属层；在衬底上形成介质层，介质层中具有开口，开口暴露金属层；在开口的侧壁形成非晶硅层，且非晶硅层暴露出金属层表面；以金属层为生长基质，在开口内形成导电连接层；以及形成导电连接层之后，进行退火处理，使非晶硅层与导电连接层的侧壁表面的材料反应以形成硅化物粘附层。本申请还公开了一种互连结构。本申请所公开的互连结构及其形成方法提高了互连结构的性能。的性能。的性能。

【技术实现步骤摘要】
互连结构及其形成方法


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及一种互连结构及其形成方法。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的发展，超大规模集成电路芯片的集成度已经高达几十亿甚至上百亿器件的规模，多层金属互连技术广泛实用。随着工艺尺寸的不断减小，铜互连工艺得到广泛应用，但是铜的扩散会造成器件的“中毒效应”，因此，具有优良的台阶覆盖率和填充性的金属钨逐渐侧能为源、漏和栅区域的接触孔中的填充金属。
[0003]目前，还需要对互连结构形成方法进行改进，以增加金属填料与介质层之间的粘附性。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种互连结构及其形成方法，该方法提高了互连结构的性能。
[0005]本申请的一个方面提供了一种互连结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底中形成有金属层；在所述衬底上形成介质层，所述介质层中具有开口，所述开口暴露所述金属层；在所述开口的侧壁形成非晶硅层，且所述非晶硅层暴露出金属层表面；以所述金属层为生长基质，在所述开口内形成导电连接层；形成所述导电连接层之后，进行退火处理，使所述非晶硅层与所述导电连接层的侧壁表面的材料反应以形成硅化物粘附层。
[0006]可选地，所述退火处理的温度为400℃至600℃。
[0007]可选地，所述退火处理的退火时间为5分钟至10分钟。
[0008]可选地，形成所述非晶硅层的方法包括：在所述开口的侧壁和底部形成非晶硅材料层；去除所述开口底部的所述非晶硅材料层以形成所述非晶硅层。
[0009]可选地，形成所述非晶硅材料层的工艺为物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺。
[0010]可选地，去除所述开口底部的所述非晶硅材料层的工艺为：对位于所述开口底部的所述非晶硅材料层进行离子轰击。
[0011]可选地，所述离子轰击采用的离子为惰性气体离子，所述惰性气体离子包括Ar离子。
[0012]可选地，在形成所述非晶硅层的步骤中，所述非晶硅层与所述介质层接触；形成所述硅化物粘附层之后，所述硅化物粘附层与所述介质层接触。
[0013]可选地，所述导电连接层的材料包括钨，所述硅化物粘附层的材料包括硅化钨。
[0014]可选地，形成所述导电连接层的工艺为选择性化学气相沉积工艺。
[0015]可选地，所述非晶硅层的厚度为1纳米至3纳米。
[0016]可选地，所述硅化物粘附层的厚度为1纳米至5纳米。
[0017]可选地，所述导电连接层的材料包括钴或钨。
[0018]本专利技术还提供一种互连结构，包括：衬底，所述衬底中具有金属层；位于所述衬底上的介质层，所述介质层中具有贯穿所述介质层的开口；位于所述开口中的导电连接层，所述导电连接层的底部表面与所述金属层接触；硅化物粘附层，所述硅化物粘附层位于所述导电连接层和所述介质层之间且与所述导电连接层的侧壁接触。
[0019]可选地，所述导电连接层的材料包括钨，所述硅化物粘附层的材料包括硅化钨。
[0020]可选地，所述硅化物粘附层的厚度为1纳米至5纳米。
[0021]可选地，所述硅化物粘附层与所述介质层接触。
[0022]本专利技术的技术方案具有以下有益效果：
[0023]本专利技术技术方案提供的互连结构形成方法中，以所述金属层为生长基质，在所述开口内形成导电连接层，导电连接层的材料从所述开口底部向所述开口顶部生长形成，因此避免导电连接层形成过程中开口过早的封口，提高了导电连接层的质量。在形成导电连接层之前，在所述开口的侧壁形成非晶硅层，且形成所述导电连接层之后，进行退火处理，使所述非晶硅层与所述导电连接层的侧壁表面的材料反应以形成硅化物粘附层。由于硅化物粘附层的材料是由导电连接层的侧壁表面的材料和非晶硅层反应而形成的，因此使得硅化物粘附层与导电连接层之间的黏附性得到较大的提高。基于非晶硅层与介质层之间的较好的黏附性，且硅化物粘附层与导电连接层之间黏附性较好，因此避免了导电连接层与介质层之间出现缝隙缺陷，从而提高了互连结构的性能。
[0024]进一步，在形成所述非晶硅层的步骤中，所述非晶硅层与所述介质层接触；形成所述硅化物粘附层之后，所述硅化物粘附层与所述介质层接触。由于以所述金属层为生长基质在所述开口内形成导电连接层，因此在金属层上形成导电连接层的过程中能够不依赖较大电阻的黏附层，进而为非晶硅层与所述介质层的接触提供工艺基础。由于硅化物粘附层与所述介质层直接接触，而硅化物粘附层的电阻较低，因此避免采用介质层和导电连接层之间存在较大电阻的黏附层，这样使得互连结构的电阻降低，降低了RC延迟效应。
附图说明
[0025]以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本公开的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的专利技术意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：
[0026]图1为一种互连结构形成方法的示意图；
[0027]图2为根据本申请的实施例的互连结构形成方法的流程图；
[0028]图3至图8为本申请的实施例的互连结构形成过程的结构示意图。
具体实施方式
[0029]以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本公开不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
[0030]下面结合实施例和附图对本专利技术技术方案进行详细说明。
[0031]如图1所示，一种互连结构的形成方法包括：提供半导体衬底1，半导体衬底1中具有金属层3；在半导体衬底1上形成介质层2，所述介质层2中具有贯穿介质层2的开口；在所述开口的侧部和底部形成黏附层5；在所述开口中形成位于黏附层5上的导电连接层4。
[0032]在上述方法中，导电连接层4的材料为钨，导电连接层4采用化学气相沉积工艺，所述黏附层的材料为氮化钛，形成黏附层5具有必要性，若没有形成黏附层5，采用化学气相沉积工艺无法直接在金属层3上形成导电连接层4。
[0033]由于在开口的侧壁也形成了黏附层5，那么预留给导电连接层4空间受到影响，因此在形成导电连接层4的过程中，开口会过早的封口，导电连接层4的质量降低。其次，黏附层5的材料为氮化钛，电阻较高，加重互连结构的RC延迟效应。
[0034]在另一种方法中，提出采用选择性外延生长工艺直接在金属层表面形成导电连接层，由于导电连接层的材料由下往上生长形成，因此避免导电连接层形成过程中开口过早的封口，提高了导电连接层的质量。其次，能够避免依赖氮化钛材料的黏附层而形成导电连接层。
[0035]然而，由于导电连接层的材料由下往上生长形成，因此形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种互连结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底中形成有金属层；在所述衬底上形成介质层，所述介质层中具有开口，所述开口暴露所述金属层；在所述开口的侧壁形成非晶硅层，且所述非晶硅层暴露出金属层表面；以所述金属层为生长基质，在所述开口内形成导电连接层；以及形成所述导电连接层之后，进行退火处理，使所述非晶硅层与所述导电连接层的侧壁表面的材料反应以形成硅化物粘附层。2.如权利要求1所述的互连结构的形成方法，其特征在于，所述退火处理的温度为400℃至600℃。3.如权利要求1所述的互连结构的形成方法，其特征在于，所述退火处理的退火时间为5分钟至10分钟。4.如权利要求1所述的互连结构的形成方法，其特征在于，形成所述非晶硅层的步骤包括：在所述开口的侧壁和底部形成非晶硅材料层；以及去除所述开口底部的所述非晶硅材料层以形成所述非晶硅层。5.如权利要求4所述的互连结构形成方法，其特征在于，形成所述非晶硅材料层的工艺为物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺。6.如权利要求4所述的互连结构的形成方法，其特征在于，去除所述开口底部的所述非晶硅材料层的工艺为：对位于所述开口底部的所述非晶硅材料层进行离子轰击。7.如权利要求6所述的互连结构的形成方法，其特征在于，所述离子轰击采用的离子为惰性气体离子，所述惰性气体离子包括Ar离子。8.如权利要求1所述的互连结构的形成方法，其特征在于，在形成所述非晶硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海龙，谭晶晶，荆学珍，
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：