半导体结构的制造方法技术

本公开实施例提供一种半导体结构的制造方法，包括：提供基底及基底上的介质层，介质层内具有贯穿介质层的通孔；形成初始金属层，初始金属层覆盖通孔的内壁，且还位于介质层顶面；进行至少一次循环步骤，每一循环步骤包括：在初始金属层上沉积与初始金属层具有相同金属元素的金属阻挡层；对金属阻挡层进行氮化处理，以向金属阻挡层内掺杂氮元素；至少一次循环还对部分初始金属层进行氮化处理，以向部分初始金属层内掺杂氮元素，在所有循环步骤后，剩余初始金属层作为金属层，掺杂有氮元素的初始金属层及金属阻挡层转换为金属氮化物层；形成导电层，导电层填充满通孔的剩余区域。本公开实施例至少有利于提高形成的导电层的厚度一致性。一致性。一致性。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构的制造方法


[0001]本公开实施例涉及半导体
，特别涉及一种半导体结构的制造方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路技术的发展，超大规模集成电路的芯片集成度已经高达几亿乃至几十亿个器件的规模。为了实现完整的系统功能，集成电路设计和制造需要在后段工序中对集成电路中的诸多半导体器件采用互连结构互连。
[0003]互连结构一般包括扩散阻挡层和导电层，扩散阻挡层用于阻挡导电层的元素扩散至与互连结构电接触的导电结构中。然而，目前形成的导电层容易出现厚度不均匀的现象，影响形成的半导体结构的良率及性能。
[0004]因此，亟需改善形成互连结构的工艺。

技术实现思路

[0005]本公开实施例提供一种半导体结构的制造方法，至少有利于提高形成的导电层的厚度一致性。
[0006]根据本公开一些实施例，本公开实施例提供一种半导体结构的制造方法，包括：提供基底以及位于所述基底上的介质层，所述介质层内具有贯穿所述介质层的通孔；形成初始金属层，所述初始金属层覆盖所述通孔的内壁，且还位于所述介质层顶面；进行至少一次循环步骤，以在所述通孔的内壁和所述介质层顶面形成依次层叠的金属层和金属氮化物层，每一所述循环步骤包括：在所述初始金属层上沉积金属阻挡层，所述金属阻挡层与所述初始金属层具有相同的金属元素；对所述金属阻挡层进行氮化处理，以向所述金属阻挡层内掺杂氮元素；至少一次所述循环步骤中，对邻近所述金属阻挡层的部分所述初始金属层进行氮化处理，以向部分厚度的所述初始金属层内掺杂有氮元素，且在所有所述循环步骤结束后，剩余的所述初始金属层作为所述金属层，掺杂有所述氮元素的所述初始金属层以及所述金属阻挡层转换为金属氮化物层；形成导电层，所述导电层覆盖所述通孔中的所述金属氮化物层，并填充满所述通孔的剩余区域。
[0007]在一些实施例中，在形成所述导电层之前，进行多次所述循环；其中，前一所述循环提供的含氮气体的流量大于后一所述循环提供的所述含氮气体的流量。
[0008]在一些实施例中，前一所述循环中所述氮化处理的时间大于后一所述循环中所述氮化处理的时间。
[0009]在一些实施例中，前一所述氮化处理提供的工艺温度大于后一所述氮化处理提供的工艺温度。
[0010]在一些实施例中，在形成所述导电层之前，进行的所述循环的次数为2
‑
5次。
[0011]在一些实施例中，金属阻挡层的材料为氮化钛；形成所述金属阻挡层的步骤中，提供的工艺温度为350℃～700℃；所述氮化处理步骤中，采用氨气对所述金属阻挡层进行退火处理，其中，氨气的流量为300sccm～1000sccm。
[0012]在一些实施例中，所述金属阻挡层的材料为钛；形成所述金属阻挡层的步骤中，提供的工艺温度为200℃
‑
400℃；所述氮化处理步骤中，采用氨气对所述金属阻挡层进行退火处理，其中，氨气的流量为300sccm～800sccm。
[0013]在一些实施例中，在所有所述循环步骤结束后，所述金属氮化物层的厚度与所述金属层的厚度比值不大于3/7。
[0014]在一些实施例中，形成所述导电层的步骤包括：形成导电膜，所述导电膜填充满所述通孔，且还位于所述介质层的顶面上；对所述导电膜进行平坦化处理，剩余所述导电膜作为所述导电层。
[0015]在一些实施例中，在进行所述循环步骤之前，形成的初始金属层的厚度为2nm
‑
15nm，形成所述初始金属层的工艺温度为400℃
‑
700℃。
[0016]本公开实施例提供的技术方案至少具有以下优点：
[0017]本公开实施例提供的半导体结构的制造方法，首先形成初始金属层，初始金属层金属阻挡层和基底之间的黏附层，避免直接在介质层和基底上直接形成金属阻挡层而导致金属阻挡层具有较多的晶格缺陷，且由于初始金属层和金属阻挡层具有相同的金属元素，有利于形成质量较好、缺陷较少且厚度均匀的金属阻挡层，从而有利于在金属阻挡层上形成质量较好、缺陷较少且厚度均匀的金属氮化物层，有利于后续形成厚度均匀、晶粒大小一致且晶向均一的导电层；且每次循环对形成的金属阻挡层进行氮化处理形成金属氮化物层，能够去除金属阻挡层中的杂质，进一步有利于形成厚度均匀、晶粒大小一致且晶向均一的导电层，且金属氮化物层能够起到较好地阻碍导电层的金属元素扩散至基底的作用，有利于提高形成的半导体结构的性能；且至少一次循环中还对部分初始金属层进行氮化处理，能够改善金属阻挡层与初始金属层之间的界面性能，降低金属阻挡层与初始金属层之间出现界面分层、孔洞失效等问题的可能性，有利于提高形成的半导体结构的性能。
附图说明
[0018]一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制；为了更清楚地说明本公开实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1至11为本公开实施例提供的一种半导体结构的制造方法各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
[0020]由
技术介绍
可知，目前，制造互连结构的工艺有待改善。
[0021]本公开实施例提供的半导体结构的制造方法，首先形成初始金属层，初始金属层作为金属阻挡层与基底之间的黏附层，且由于初始金属层和金属阻挡层具有相同的金属元素，有利于形成质量较好、缺陷较少且厚度均匀的金属阻挡层，从而能够形成质量较好、缺陷较少且厚度均匀的金属阻挡层，从而有利于后续形成厚度均匀、晶粒大小一致且晶向均一的导电层；然后进行至少一次循环步骤，每一循环步骤中，形成一金属阻挡层，并对该金
属阻挡层进行氮化处理，通过氮化处理来去除金属阻挡层中的杂质，能够进一步提高形成的导电层的厚度均匀程度、晶粒尺寸一致性和晶向均一性，且金属氮化物层能够起到较好地阻碍导电层的金属元素扩散至基底的作用，有利于提高形成的半导体结构的性能；且至少一次循环中还对部分初始金属层进行氮化处理，能够改善金属阻挡层与初始金属层之间的界面性能，降低金属阻挡层与初始金属层之间出现界面分层、孔洞失效等问题的可能性，有利于提高形成的半导体结构的性能。
[0022]下面将结合附图对本公开的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本公开各实施例中，为了使读者更好地理解本公开而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本公开所要求保护的技术方案。
[0023]图1至图11为本公开实施例提供的一种半导体结构的制造方法各步骤对应的结构示意图。
[0024]参考图1，提供基底100以及位于基底100上的介质层101，介质层101内具有贯穿介质层101的通孔102。
[0025]其中，基底100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制造方法，其特征在于，包括：提供基底以及位于所述基底上的介质层，所述介质层内具有贯穿所述介质层的通孔；形成初始金属层，所述初始金属层覆盖所述通孔的内壁，且还位于所述介质层顶面；进行至少一次循环步骤，以在所述通孔的内壁和所述介质层顶面形成依次层叠的金属层和金属氮化物层，每一所述循环步骤包括：在所述初始金属层上沉积金属阻挡层，所述金属阻挡层与所述初始金属层具有相同的金属元素；对所述金属阻挡层进行氮化处理，以向所述金属阻挡层内掺杂氮元素；至少一次所述循环步骤中，还对邻近所述金属阻挡层的部分所述初始金属层进行氮化处理，以向部分厚度的所述初始金属层内掺杂有氮元素，且在所有所述循环步骤结束后，剩余的所述初始金属层作为所述金属层，掺杂有所述氮元素的所述初始金属层以及所述金属阻挡层转换为金属氮化物层；形成导电层，所述导电层覆盖所述通孔中的所述金属氮化物层，并填充满所述通孔的剩余区域。2.根据权利要求1所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，在形成所述导电层之前，进行多次所述循环；其中，前一所述循环提供的含氮气体的流量大于后一所述循环提供的所述含氮气体的流量。3.根据权利要求2所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，前一所述循环中所述氮化处理的时间大于后一所述循环中所述氮化处理的时间。4.根据权利要求2所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，前一所述氮化处理提供的工艺温度大于后一所述氮化处理提供的工艺温度。5.根据权利要求2所述的半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈寒阳，
申请(专利权)人：长鑫科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：