半导体结构及半导体结构的形成方法技术

一种半导体结构及半导体结构的形成方法，结构包括：衬底；位于衬底上的介质层和位于介质层内的开口；位于开口内的导电结构，所述导电结构包括位于开口底部表面和部分侧壁表面的粘附层，以及位于粘附层上的导电层，所述粘附层顶部表面低于所述介质层顶部表面，所述导电层的顶部表面低于所述粘附层的顶部表面；位于粘附层上和导电层上的阻挡层。所述半导体结构的性能得到提升。构的性能得到提升。构的性能得到提升。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及半导体结构的形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及半导体结构的形成方法。

技术介绍

[0002]金属互连结构是半导体器件中不可或缺的结构，用于实现有源区与有源区之间的互连、晶体管和晶体管之间的互连、或者不同层金属线之间的互连，完成信号的传输和控制。因此，在半导体制造过程中，金属互连结构的形成对半导体器件的性能以及半导体制造成本有着很大的影响。为了增加器件的密度，在集成电路中的半导体器件的尺寸已经被不断减小，为了实现各个半导体器件的电连接，通常需要多层互连结构。
[0003]一般的，在半导体器件制造过程的后端互连工艺中，第一层金属层(M1)需要与下层的有源器件结构(包含源漏区域和栅极结构区域)之间形成电学连接。因此，在形成第一层金属层之前，通常需要预先形成半导体器件的局部互连结构(Local Interconnect)。所述局部互连结构包含：与下层的源漏区之间电连接的第零层金属层(M0)、以及与栅极结构之间电连接的第零层栅金属层(M0G)。
[0004]然而，现有技术中具有局部互连结构的制造工艺有待提升，且形成的半导体结构的性能有待进一步提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是提供一种半导体结构及半导体结构的形成方法，以提升半导体结构的性能。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供一种半导体结构，包括：衬底；位于衬底上的介质层和位于介质层内的开口；位于开口内的导电结构，所述导电结构包括位于开口底部表面和部分侧壁表面的粘附层，以及位于粘附层上的导电层，所述粘附层顶部表面低于所述介质层顶部表面，所述导电层的顶部表面低于所述粘附层的顶部表面；位于粘附层上和导电层上的阻挡层。
[0007]可选的，所述粘附层高于所述导电层的范围为大于2纳米。
[0008]可选的，所述阻挡层的厚度范围为大于5纳米。
[0009]可选的，所述粘附层的厚度范围为大于5纳米。
[0010]可选的，所述导电层的材料包括金属；所述金属包括钴。
[0011]可选的，所述粘附层的材料包括金属氮化物；所述金属氮化物包括氮化钛。
[0012]可选的，所述阻挡层的材料包括介电材料；所述介电材料包括氮化硅、碳化硅、碳氧化硅和氮氧化硅中的一种或多种的组合。
[0013]可选的，所述衬底包括：基底；位于基底上的栅极结构；位于栅极结构两侧基底内的源漏掺杂区；所述导电结构位于源漏掺杂区上；所述介质层位于栅极结构顶部和侧壁。
[0014]相应地，本专利技术技术方案还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底；在
衬底上形成介质层和位于介质层内的开口；在开口内形成导电结构，所述导电结构包括位于开口底部表面和部分侧壁表面的粘附层，以及位于粘附层上的导电层，所述粘附层顶部表面低于所述介质层顶部表面，所述导电层的顶部表面低于所述粘附层的顶部表面；在粘附层上和导电层上形成阻挡层。
[0015]可选的，所述导电结构的形成方法包括：在开口内形成初始导电结构，所述初始导电结构包括位于开口侧壁表面和底部表面的初始粘附层，以及位于初始粘附层上的初始导电层，所述介质层暴露出所述初始导电结构顶部表面；去除部分所述初始粘附层，形成粘附层，所述粘附层顶部表面低于所述介质层顶部表面；形成粘附层之后，去除部分所述初始导电层，形成导电结构，所述导电结构包括粘附层和位于粘附层上的导电层，所述导电层的顶部表面低于所述粘附层的顶部表面。
[0016]可选的，去除部分所述初始粘附层的工艺包括湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺对所述初始粘附层的刻蚀速率大于对所述初始导电层的刻蚀速率；所述湿法刻蚀工艺的工艺参数包括：刻蚀液为双氧水和氨水的混合溶液，温度为大于60摄氏度。
[0017]可选的，去除部分所述初始导电层的工艺包括循环的第一步骤和第二步骤，所述第一步骤将所述初始导电层表面氧化，所述第二步骤去除所述被氧化的初始导电层；所述第一步骤的工艺包括湿法刻蚀溶液，所述第二步骤的工艺包括湿法刻蚀溶液。
[0018]可选的，所述第一步骤的湿法刻蚀工艺参数包括：刻蚀液为双氧水和氨水的混合溶液，温度为10摄氏度～30摄氏度；所述第二步骤的湿法刻蚀工艺参数包括：刻蚀液为体积比为1:2000的氢氟酸和水的混合溶液，温度为10摄氏度～30摄氏度。
[0019]可选的，所述粘附层高于所述导电层的范围为大于2纳米。
[0020]可选的，所述阻挡层的厚度范围为大于5纳米。
[0021]可选的，所述粘附层的厚度范围为大于5纳米。
[0022]可选的，所述导电层的材料包括金属；所述金属包括钴。
[0023]可选的，所述粘附层的材料包括金属氮化物；所述金属氮化物包括氮化钛。
[0024]可选的，所述阻挡层的材料包括介电材料；所述介电材料包括氮化硅、碳化硅、碳氧化硅和氮氧化硅中的一种或多种的组合。
[0025]可选的，所述阻挡层的形成方法包括：在粘附层上、导电层上和介质层上形成阻挡材料层；平坦化所述阻挡材料层，直至暴露出介质层顶部表面，形成所述阻挡层。
[0026]可选的，形成所述阻挡材料层的反应温度小于500摄氏度。
[0027]可选的，所述衬底包括：基底；位于基底上的栅极结构；位于栅极结构两侧基底内的源漏掺杂区；所述导电结构位于源漏掺杂区上；所述介质层位于栅极结构顶部和侧壁。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：
[0029]本专利技术技术方案的半导体结构，所述开口内具有导电结构，所述导电结构包括位于开口底部表面和部分侧壁表面的粘附层，以及位于粘附层上的导电层，所述粘附层顶部表面低于所述介质层顶部表面，所述导电层的顶部表面低于所述粘附层的顶部表面，所述粘附层上和导电层上具有阻挡层。一方面，所述阻挡层的厚度较厚，从而所述阻挡层能够阻挡并削弱导电层的原子的扩散能力，能够缩短所述导电层的原子的扩散距离，从而减少所述导电层的原子穿过阻挡层扩散至后续形成的半导体结构中，进而使得半导体结构发生漏电的情况；另一方面，所述粘附层对所述导电层的原子起到很好的扩散阻挡作用，所述导电
层的顶部表面低于所述粘附层的顶部表面，高于导电层的粘附层能够使得导电层的原子从阻挡层内向介质层内扩散的距离变长，从而减小了导电层的原子进入到介质层内后容易发生漏电的情况。综上，提升了半导体结构的性能。
[0030]进一步，所述粘附层高于所述导电层的范围为大于2纳米，所述粘附层高于所述导电层的范围较小时，所述导电层的原子从阻挡层内向介质层内扩散的距离变短，所述导电层的原子容易从阻挡层和导电层的界面处扩散至介质层内，从而对所述导电层的原子的阻挡效果不够。
[0031]进一步，所述阻挡层的厚度范围为大于5纳米，所述阻挡层的厚度较小时，所述阻挡层的厚度小于所述导电层的原子的扩散距离，所述导电层的原子会穿过阻挡层扩散至后续形成的半导体结构中，从而使得所述阻挡层对所述导电层的原子的阻挡效果不够。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：衬底；位于衬底上的介质层和位于介质层内的开口；位于开口内的导电结构，所述导电结构包括位于开口底部表面和部分侧壁表面的粘附层，以及位于粘附层上的导电层，所述粘附层顶部表面低于所述介质层顶部表面，所述导电层的顶部表面低于所述粘附层的顶部表面；位于粘附层上和导电层上的阻挡层。2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述粘附层高于所述导电层的范围为大于2纳米。3.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述阻挡层的厚度范围为大于5纳米。4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述粘附层的厚度范围为大于5纳米。5.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述导电层的材料包括金属；所述金属包括钴。6.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述粘附层的材料包括金属氮化物；所述金属氮化物包括氮化钛。7.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述阻挡层的材料包括介电材料；所述介电材料包括氮化硅、碳化硅、碳氧化硅和氮氧化硅中的一种或多种的组合。8.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述衬底包括：基底；位于基底上的栅极结构；位于栅极结构两侧基底内的源漏掺杂区；所述导电结构位于源漏掺杂区上；所述介质层位于栅极结构顶部和侧壁。9.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底；在衬底上形成介质层和位于介质层内的开口；在开口内形成导电结构，所述导电结构包括位于开口底部表面和部分侧壁表面的粘附层，以及位于粘附层上的导电层，所述粘附层顶部表面低于所述介质层顶部表面，所述导电层的顶部表面低于所述粘附层的顶部表面；在粘附层上和导电层上形成阻挡层。10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述导电结构的形成方法包括：在开口内形成初始导电结构，所述初始导电结构包括位于开口侧壁表面和底部表面的初始粘附层，以及位于初始粘附层上的初始导电层，所述介质层暴露出所述初始导电结构顶部表面；去除部分所述初始粘附层，形成粘附层，所述粘附层顶部表面低于所述介质层顶部表面；形成粘附层之后，去除部分所述初始导电层，形成导电结构，所述导电结构包括粘附层和位于粘附层上的导电层，所述导电层的顶部表面低于所述粘附层的顶部表面。11.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海龙，荆学珍，韩静利，张田田，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：