[发明专利]半导体互连结构及其制作方法

说明书

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种半导体互连结构及其制作方法。

背景技术

近年来，伴随着半导体集成电路的高度集成化，布线间隔一直都在缩小，使得布线间的寄生电容日益增大，在必须高速动作的最尖端的半导体集成电路中，为了避免信号延迟，必须减少布线间的寄生电容，目前，常用减小布线间绝缘膜相对介电常数的方法来减小布线间寄生电容。

以一种常用的金属互连结构为例，该金属互连结构包括半导体基底；位于半导体基底表面的第一金属间介质层；位于第一金属间介质层内的金属互连层，为了避免信号延迟一般采用阻抗值较低的金属铜作为金属互连层的材料；位于第一金属间介质层以及金属互连层表面的复合扩散阻挡层，该复合扩散阻挡层包括金属阻挡层以及位于其上的金属粘附层；位于复合扩散阻挡层表面的第二金属间介质层。其中第一金属间介质层和第二金属间介质层均为低介电常数材料；复合扩散阻挡层用于阻止第一金属间介质层中的金属互连层内金属向第二金属间介质层中扩散，其中金属阻挡层多采用高介电常数的金属及其化合物材质以起到扩散阻挡的作用，金属粘附层则通常采用与金属阻挡层粘附性能较好的低介电常数材料，用于平衡复合扩散阻挡层整体的介电常数值，通常采用含碳的氮化硅（NDC）。

但是上述金属互连结构中，通过布线键合试验发现，在金属互连层与NDC材质的金属粘附层的界面出现分层、断裂，说明NDC材质与金属铜之间的粘附性仍然不能满足需要。

发明内容

本申请旨在提供一种半导体互连结构及其制作方法，以解决现有技术中金属互连层与金属粘附层界面出现分层、断裂的问题。

为了实现上述目的，本申请一个方面提供了一种半导体互连结构的制作方法，该制作方法包括：在半导体器件层上形成第一介质层；在第一介质层上形成金属互连层，并对金属互连层进行化学机械抛光；以硼氮有机化合物为原料，利用等离子体化学气相沉积法在金属互连层上形成硼氮膜；在半导体器件层具有硼氮膜的表面上形成金属粘附层；在金属粘附层上形成扩散阻挡层；在扩散阻挡层上形成第二介质层。

进一步地，上述利用等离子体化学气相沉积法在金属互连层上形成硼氮膜的过程包括：采用硼氮有机化合物对半导体器件层进行浸渍；在金属互连层上，进行等离子体化学气相原位沉积硼氮有机化合物形成硼氮膜。

进一步地，上述采用硼氮有机化合物对半导体器件层进行浸渍的过程包括：在等离子反应腔体内，通入流量为100～2000sccm的硼氮有机化合物，且气体压强为0.1～7torr，气体温度为10～400℃，浸渍时间为1～100s。

进一步地，上述等离子体原位沉积硼氮有机化合物的过程包括：在等离子反应腔体内，通入流量为100～2000sccm的硼氮有机化合物，100～2000sccm的氦气，气体压强为0.1～7torr，气体温度为10～400℃，反应功率为100～2000W。

进一步地，上述硼氮有机化合物选自环硼氮烷、N,N,N-三甲基环硼氮烷、N,N,N-三乙基环硼氮烷、N,N-二甲基-N-乙基环硼氮烷、N,N-二乙基-N-甲基环硼氮烷、B,B,B-三（正丁基）环硼氮烷、N,N,N-新戊基环硼氮烷、N,N,N-三（1,2-二甲基丙基）环硼氮烷、N,N,N-三（环己基）环硼氮烷中的一种或多种。

进一步地，上述硼氮膜的厚度为

进一步地，上述第一介质层和第二介质层的材质为SiOCH、氧化硅、氮化硅、氟硅玻璃或掺杂碳的氧化硅。

进一步地，上述金属互连层的材质为铜或铝。

进一步地，上述金属粘附层的材质为含碳的氮化硅，扩散阻挡层的材质选自钽和氮化钽中的一种或两种的混合物。

本申请的另一方面提供了一种半导体互连结构，该半导体互连结构包括：第一介质层，位于半导体器件层上；金属互连层，设置在第一介质层中；硼氮膜，位于金属互连层远离半导体器件层的表面上；金属粘附层，位于半导体器件层的具有硼氮膜的表面上；扩散阻挡层，位于金属粘附层的远离半导体器件层的表面上；第二介质层，位于扩散阻挡层的远离半导体器件层的表面上。

进一步地，上述硼氮膜的厚度为

进一步地，上述第一介质层和第二介质层的材质为SiOCH、氧化硅、氮化硅、氟硅玻璃或掺杂碳的氧化硅。

进一步地，上述金属互连层的材质为铜或铝。

进一步地，上述金属粘附层的材质为含碳的氮化硅，扩散阻挡层的材质选自钽和氮化钽中的一种或两种的混合物。