[发明专利]一种半导体器件及其制作方法、电子装置

说明书

本发明提供一种半导体器件的制作方法，所述方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成层间介电层和位于所述层间介电层中的铜互连结构；在所述铜互连结构和所述层间介电层的表面沉积形成富硅的第一界面层，且所述第一界面层包含硼元素；采用氮气或者氨气处理所述第一界面层，以形成富氮的第二界面层；在所述第二界面层上沉积形成电介质覆盖层。根据本发明的方法在铜互连结构上形成含有硼元素的富氮界面层，该界面层具有良好的台阶覆盖能力，特别是在拐角区；可提高漏电流和击穿性能，改善电迁移特性，进而提高器件的可靠性和良品率；在界面层中引入硼元素，还可增强界面层的抗氧化性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件及其制作方法、电子装置。

背景技术

随着集成电路的发展，特征尺寸不断减小，金属导线通入的电流密度急剧上升；同时，芯片集成度的提高导致单位面积功耗增大，因此，金属连线的可靠性一直是IC设计和制造所关心的重要问题。金属导线中，沿电场反方向运动的电子与金属离子进行动量交换，导致金属离子产生由扩散主导的质量运输，这种现象被称为电迁移。在半导体器件的互连结构中电迁移是重要的金属失效机理。电迁移引起的失效有两种，分别是互连线短路和断路。随着Cu离子的电迁移，在阴极附近会发生原子损耗，局部张力逐渐增大，达到临界值以后，就会形成空洞，从而导致电阻的增大，最终导致互连线开路。而在阳极原子积聚区，局部压力不断增大，使得在该区域可能有金属凸出，如果凸出的金属和与它邻近的金属互连接触，就会导致互连线短路。

电迁移可以有多条扩散路径，如表面、界面、晶界扩散、晶格扩散。近年来的研究表明，电迁移主要是由Cu/介质覆盖层界面和Cu/阻挡层界面处的扩散引起的，而Cu/介质覆盖层界面为电迁移最主要的扩散路径，因此，Cu/介质覆盖层界面对于控制相应电性质和可靠性性能是至关重要的，可以通过改善界面性能来抑制Cu/介质覆盖层界面处的扩散现象，改善电迁移特性。各种界面处理技术作为能够改善Cu/介质覆盖层界面的方法被广泛的应用与研究。因此提出了一种增强氮化物界面(ENI)的界面技术，以形成增强的氮化物界面。这种增强氮化物界面的引入，提高了漏电流和击穿性能。

鉴于界面技术对于改善电迁移性能具有显著的作用，有必要提出一种新的能够改善Cu/介质覆盖层界面特性的制作方法，以解决现有技术的不足。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服目前存在问题，本发明实施例一提出一种半导体器件的制作方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成层间介电层和位于所述层间介电层中的铜互连结构；在所述铜互连结构和所述层间介电层的表面沉积形成富硅的第一界面层，且所述第一界面层包含硼元素；采用氮气或者氨气处理所述第一界面层，以形成富氮的第二界面层；在所述第二界面层上沉积形成电介质覆盖层。

进一步，在形成所述第一界面层之前，还包括采用氨气或者氮气处理所述铜互连结构露出的顶面的步骤。

进一步，采用等离子化学气相沉积法形成所述第一界面层。

进一步，形成所述第一界面层采用的源气体包括：四甲基硅烷/三甲基硅烷、三甲基硼、氨气/氮气。

进一步，所述第一界面层的材料为富硅的SiCBN。

进一步，所述第一界面层的厚度为5nm～10nm。

进一步，所述第二界面层材料为富氮的SiCBN。

进一步，所述电介质覆盖层材料为氮化硅或者掺碳的氮化硅。

进一步，形成所述电介质覆盖层采用的源气体包括：四甲基硅烷/三甲基硅烷、氨气/氮气。