[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，基底表面具有介质层；在介质层内形成开口，且开口底部暴露出部分基底表面；在开口底部和侧壁表面、以及介质层表面形成材料膜；在材料膜表面形成阻挡膜；去除开口底部的阻挡膜，在开口侧壁表面和介质层表面形成初始阻挡层；形成初始阻挡层之后，在开口内以及介质层表面形成导电材料膜；采用退火工艺，使开口底部的基底和材料膜、位于材料膜表面的导电材料膜相互反应，在开口底部形成接触层；形成接触层之后，平坦化导电材料膜、初始阻挡层以及材料膜，直至暴露出介质层表面，在开口侧壁形成阻挡层和位于阻挡层表面的插塞，且插塞位于接触层表面。所述方法形成的半导体结构的性能较好。

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

目前，在半导体制造过程中，采用刻蚀工艺在层间介质层中形成开口，随后在开口中沉积导电材料用于半导体器件之间的电连接是一种广泛使用的工艺。为了降低接触电阻，通常会在开口底部和侧壁表面沉积金属，然后进行快速退火工艺，使开口底部的金属和基底反应，在开口底部形成金属硅化物，从而降低接触电阻。

然而，现有技术形成的半导体结构的性能有待提高。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种半导体结构及其形成方法，以提高形成的半导体结构的性能。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底表面具有介质层；在所述介质层内形成开口，且所述开口底部暴露出部分基底表面；在所述开口底部和侧壁表面、以及介质层表面形成材料膜；在所述材料膜表面形成阻挡膜；去除开口底部的阻挡膜，直至暴露出开口底部的材料膜表面，在所述开口侧壁表面和介质层表面形成初始阻挡层；形成所述初始阻挡层之后，在所述开口内以及介质层表面形成导电材料膜；采用退火工艺，使开口底部的基底和材料膜、位于材料膜表面的导电材料膜相互反应，在开口底部形成接触层；形成所述接触层之后，平坦化所述导电材料膜、初始阻挡层以及材料膜，直至暴露出介质层表面，在开口侧壁形成阻挡层和位于阻挡层表面的插塞，且所述插塞位于接触层表面。

可选的，去除开口底部的阻挡膜的方法包括：在所述阻挡膜表面形成牺牲膜；刻蚀部分牺牲膜，直至暴露出开口底部的材料膜，在开口侧壁和介质层表面形成牺牲层；采用第一刻蚀工艺以所述牺牲层为掩膜，刻蚀所述阻挡膜，直至暴露出位于开口底部的材料膜，在所述开口侧壁表面和介质层表面形成初始阻挡层；形成所述初始阻挡层之后，采用第二刻蚀工艺去除所述牺牲层。

可选的，形成所述牺牲膜的工艺包括：物理气相沉积、化学气相沉积或者原子层沉积。

可选的，位于介质层上的牺牲膜的厚度大于位于开口底部表面的牺牲膜的厚度。

可选的，所述牺牲层的材料包括：无定形硅、无定形碳、多晶硅、氧化硅、碳氧化硅或者碳氧氢化硅。

可选的，所述第一刻蚀工艺对阻挡膜的刻蚀速率大于对材料膜的刻蚀速率。

可选的，所述第二刻蚀工艺对牺牲层的刻蚀速率大于对材料膜的刻蚀速率，所述第二刻蚀工艺对牺牲层的刻蚀速率大于对初始阻挡层的刻蚀速率。

可选的，所述导电材料膜的形成方法包括：在所述开口内以及介质层表面形成初始导电材料膜；在所述初始导电材料膜表面形成种子层；形成所述种子层之后，在所述开口内以及种子层表面形成填充导电材料膜。

可选的，所述退火工艺的工艺参数包括：退火温度为400摄氏度～450摄氏度。

可选的，所述导电材料膜的材料包括：钴、铜、钨、铝、钛或者钽中的一种或者几种。

可选的，所述材料膜的材料包括：钛、镍、钴或者钨。

可选的，所述阻挡膜的材料包括：氮化钛或者氮化钽。