一种AlN结合界面的预处理方法技术

本发明专利技术提供了一种AlN结合界面的预处理方法，用于预处理半导体器件中AlN材料层与基底及金属材料的结合界面，金属材料嵌于基底中且表面平齐，预处理方法包括：在预设温度下，向置于沉积腔室内的基底及金属材料的表面通入NH3以去除金属材料表面的金属氧化物；在预设时长内向基底及金属材料的表面持续通入Si源气体以预处理结合界面；以及在结合界面上沉积AlN材料以形成AlN层，在AlN层上逐层沉积其他预设材料以形成多层的半导体结构。材料以形成多层的半导体结构。材料以形成多层的半导体结构。

【技术实现步骤摘要】
一种AlN结合界面的预处理方法


[0001]本专利技术涉及半导体工艺处理方法，尤其涉及一种AlN结合界面的预处理方法。

技术介绍

[0002]随着芯片集成度的不断提高，元器件尺寸逐渐进一步地缩小，使得半导体结构中用于导电的结构例如铜电极的面积也随之减小，进而造成局部电流密度的增大，导致局部材料的电迁移能力增强。
[0003]与此同时，半导体器件中的介电层通常由低介电常数或超低介电常数的材料制成，使得该些介电层中可能包含多个气孔，使得层级间的物质原子例如Al原子，很容易穿透并进入到该些介电层的气孔中，造成介电层的电隔离性能降低，发生电流泄漏造成介电层的功能失效。
[0004]为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种AlN结合界面的预处理方法，用于在半导体制备过程中通过在AlN材料的结合界面通入硅源气体以对该结合界面进行预处理，从而改善介电层中的气孔问题，提高介电层的电隔离性能，同时还能够优化金属材料与AlN材料的结合强度，增强半导体器件结构的可靠性能。

技术实现思路

[0005]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0006]为了克服现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提供了一种AlN结合界面的预处理方法，用于预处理半导体器件中AlN材料层与基底及金属材料的结合界面，该金属材料嵌于该基底中且表面平齐，该预处理方法包括：在预设温度下，向置于沉积腔室内的该基底及金属材料的表面通入NH3以去除该金属材料表面的金属氧化物；预设时长内向该基底及金属材料的表面持续通入Si源气体以预处理该结合界面；以及在该结合界面上沉积AlN材料以形成AlN层，在该AlN层上逐层沉积其他预设材料以形成多层的半导体结构。
[0007]在一实施例中，优选地，本专利技术提供的AlN结合界面的预处理方法还包括：反应开始前在该沉积腔室内施加射频电源，以使所有气体以等离子体的形态进行反应，该射频电源的功率范围为250W～750W。
[0008]在一实施例中，优选地，本专利技术提供的AlN结合界面的预处理方法中，该预设时长的范围为15s～45s。
[0009]在一实施例中，优选地，本专利技术提供的AlN结合界面的预处理方法中，该预设温度为250℃～350℃。
[0010]在一实施例中，优选地，本专利技术提供的AlN结合界面的预处理方法中，该在预设时长内向该基底及金属材料的表面持续通入Si源气体以预处理该结合界面，包括：采用PECVD
工艺执行通入该Si源气体以预处理该结合界面的步骤。
[0011]在一实施例中，优选地，本专利技术提供的AlN结合界面的预处理方法中，该Si源气体包括TSA气体或SiH4气体。
[0012]在一实施例中，优选地，本专利技术提供的AlN结合界面的预处理方法中，该在预设时长内向该基底及金属材料的表面持续通入Si源气体以预处理该结合界面，包括：控制通入的该Si源气体的流量范围在150sccm～300sccm之间。
[0013]在一实施例中，优选地，本专利技术提供的AlN结合界面的预处理方法中，该在预设时长内向该基底及金属材料的表面持续通入Si源气体以预处理该结合界面，还包括：控制通入的该Si源气体的压力范围在3torr～10torr之间。
[0014]在一实施例中，优选地，本专利技术提供的AlN结合界面的预处理方法中，该基底的介电常数小于3.9，该金属材料包括铜或钴。
[0015]在一实施例中，可选地，本专利技术提供的AlN结合界面的预处理方法中，该其他预设材料包括ODC材料和/或NDC材料。
附图说明
[0016]在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本专利技术的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
[0017]图1是根据本专利技术的一方面绘示的AlN结合界面的预处理方法的方法流程示意图；
[0018]图2是根据本专利技术的一实施例绘示的经过AlN结合界面预处理方法处理后的半导体多层结构示意图；以及
[0019]图3是根据本专利技术的一实施例绘示的增加AlN结合界面预处理步骤后的半导体工艺方法流程图。
[0020]为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明：
[0021]201基底
[0022]202铜
[0023]203钴
[0024]204预处理界面
[0025]205AlN
[0026]206其他预设材料。
具体实施方式
[0027]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。虽然本专利技术的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此专利技术的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作专利技术介绍的目的是为了覆盖基于本专利技术的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本专利技术的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本专利技术也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本专利技术的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
[0028]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0029]另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本专利技术的限制。
[0030]能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本专利技术一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
[0031]为了克服现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提供了一种AlN结合界面的预处理方法，用于在半导体制备过程中通过在AlN材料的结合界面通入硅源气体以对该结合界面进行预处理，从而改善介电层中的气孔问题，提高介电层的电隔离性能，同时还能够优化金属材料与AlN材料的结合强度，增强半导体器件结构的可靠性能。
[0032]图1是根据本专利技术的一方面绘示的AlN结合界面的预处理方法的方法流程示意图。
[0033]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种AlN结合界面的预处理方法，用于预处理半导体器件中AlN材料层与基底及金属材料的结合界面，所述金属材料嵌于所述基底中且表面平齐，所述预处理方法包括：在预设温度下，向置于沉积腔室内的所述基底及金属材料的表面通入NH3以去除所述金属材料表面的金属氧化物；在预设时长内向所述基底及金属材料的表面持续通入Si源气体以预处理所述结合界面；以及在所述结合界面上沉积AlN材料以形成AlN层，在所述AlN层上逐层沉积其他预设材料以形成多层的半导体结构。2.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，还包括：反应开始前在所述沉积腔室内施加射频电源，以使所有气体以等离子体的形态进行反应，所述射频电源的功率范围为250W～750W。3.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述预设时长的范围为15s～45s。4.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述预设温度为250℃～350℃。5.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述在预设时长内...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新宇，刘雯伊，陈新益，李霖，
申请(专利权)人：拓荆科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：