[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

一种半导体结构及其形成方法，其中方法包括：提供基底，所述基底上具有介质层，所述介质层内具有开口；在所述开口的侧壁和底部表面上形成第一阻挡层，所述第一阻挡层中掺杂锰；在所述第一阻挡层上形成金属互连线，所述金属互连线位于所述开口内。所述方法能够提高所述第一阻挡层对所述金属互连线中金属原子的阻挡性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，超大规模集成电路芯片的集成度已经高达几亿甚至几十亿个器件的规模，两层以上的多层金属互连技术广泛使用。传统的金属互连是由铝金属制成的，但随着集成电路芯片中器件特征尺寸的不断减小，金属互连线中的电路密度不断增加，要求的响应时间不断减小，传统的铝互连线已经不能满足要求，铜互连线逐渐取代铝互连线。与铝相比，铜具有更低的电阻率及更高的抗电迁移特性，可以降低互连线的电阻电容(RC)延迟，改善电迁移，提高器件稳定性。

但是，铜互连线也有缺陷。金属铜具有高迁移率，铜在硅及其氧化物以及大部分介质中扩散非常快。且铜一旦进入半导体衬底或介质层中，会影响器件的少数载流子寿命和漏电流，增大互连结构的电迁移，引起电路失效，可靠性降低。一种解决办法是：在形成铜互连线之前，在基底上形成阻挡层，能够一定程度的阻挡铜的扩散。

然而，阻挡层对铜互连线中铜扩散的阻挡性能较弱，使得所述铜易扩散至介质层，使得介质层的性能变差，从而不利于提高铜互连线的性能。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种半导体结构的形成方法，以提高阻挡层对所述金属互连线中铜的阻挡性能。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有介质层，所述介质层内具有开口；在所述开口的侧壁和底部表面上形成第一阻挡层，所述第一阻挡层中掺杂锰；在所述第一阻挡层上形成金属互连线，所述金属互连线位于所述开口内。

可选的，所述第一阻挡层的材料包括：掺杂锰的氮化钽。

可选的，所述第一阻挡层的形成工艺包括：原子层沉积工艺；所述第一阻挡层的形成工艺包括：原子层沉积工艺；所述第一阻挡层的形成步骤包括：向基底通入钽源气体，部分所述钽源气体吸附在所述基底上；抽气去除未吸附在所述基底上的钽源气体；抽气去除未吸附在所述基底上的钽源气体之后，向基底通入锰源气体，部分所述锰源气体吸附在所述基底上；抽气去除未吸附在所述基底上的锰源气体；抽气去除未吸附在所述基底上的锰源气体之后，向基底通入氮源气体，部分氮源气体吸附在所述基底上；抽气去除未吸附在所述基底上的氮源气体。

可选的，所述原子层沉积工艺的参数包括：钽源气体为C₁₀H₃₀N₅Ta，所述钽源气体的流量为500标准毫升/分钟～1500标准毫升/分钟，锰源气体为(C5H5)2Mn，所述锰源的流量为50标准毫升/分钟～150标准毫升/分钟，氮源气体为：氨气，氮源的流量为：500标准毫升/分钟～2000标准毫升/分钟，沉积温度为：250摄氏度～350C摄氏度，反应腔室的压强为：2托～10托。

可选的，所述第一阻挡层的厚度为：15埃～50埃。

可选的，所述第一阻挡层中锰的原子百分比浓度为：0.5％～3％。

可选的，所述介质层为单层结构；所述介质层的材料包括：低K介质材料；低K介质材料的介电常数K小于3.9。

可选的，所述介质层的材料包括：SiCOH、掺硼的二氧化硅、掺磷的二氧化硅、掺硼磷的二氧化硅。

可选的，所述金属互连线的形成步骤包括：在所述第一阻挡层上形成金属层；平坦化所述金属层，直至暴露出介质层的顶部表面，形成金属互连线。

可选的，所述金属层的形成工艺包括：电镀法。