[发明专利]半导体结构的形成方法

说明书

一种半导体结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有半导体器件；在半导体衬底上形成第一介质层，所述第一介质层覆盖所述半导体器件，所述第一介质层中形成有与半导体器件相连的插塞；在第一介质层和插塞表面形成第二介质层；在第二介质层中形成暴露插塞表面的开口；在形成所述开口后，对所述半导体衬底进行第一退火；在进行所述第一退火后，在所述开口中填充满金属，形成第一金属互连层。在形成第一金属互连层之前，进行第一退火，减小半导体衬底上各材料之间的内应力，在形成第一金属互连层之后，减小了内应力的叠加效应。

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种半导体结构的形成方法。

背景技术

随着半导体技术的进步，集成电路期间的尺寸变得越来越小，当集成电路的集成度增加时，芯片表面无法提供足够面积来制作所需的互连线。因此，目前超大规模集成电路的结构大都采用多层堆叠的金属互连结构。

在多层堆叠的金属互连结构中，每一层金属互连层都包括若干条金属互连线，位于同一层的金属互连线之间利用介质材料相隔离，位于不同层的金属互连线之间也利用介质材料相隔离，不同层的金属互连线之间通过导电插塞相连接。由于金属互连层和介质材料的热膨胀系数差异很大，因此，当多层堆叠的金属互连结构所处的环境温度产生较大的变化时，金属互连线与介质材料所受到的热内应力差异也非常的大，使得多层堆叠的金属互连结构产生内应力迁移（Stress Migration，SM），会使得晶圆产生形变，严重时使得半导体器件的失效。

更多关于半导体结构的形成方法请参考公开号为“US2006/0055060A1”的美国专利。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，减小半导体结构中的内应力。

为解决上述问题，本发明提供了一种半导体结构的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有半导体器件；

在半导体衬底上形成第一介质层，所述第一介质层覆盖所述半导体器件，所述第一介质层中形成有与半导体器件相连的插塞；

在第一介质层和插塞表面形成第二介质层；

在第二介质层中形成暴露插塞表面的开口；

在形成所述开口后，对所述半导体衬底进行第一退火；

在进行所述第一退火后，在所述开口中填充满金属，形成第一金属互连层。

可选的，所述第一退火的温度为180~220摄氏度，退火时热处理时间为80~150秒，退火后冷处理时间为20~60秒。

可选的，所述第一退火是采用的气体包括氮气、氢气和氦气。

可选的，所述氮气的流量为80~120slm，所述氢气的流量为2~8slm，所述氦气的流量为0.5~2slm。

可选的，所述第一介质层和第二介质层之间还形成有阻挡层，所述开口贯穿所述阻挡层。

可选的，所述阻挡层的材料为氮化硅。

可选的，所述在开口中填充满金属之前，还包括：在开口的侧壁和底部形成扩散阻挡层，在扩散阻挡层表面形成铜种子层。

可选的，所述扩散阻挡层的材料为钛、氮化钛、钽、氮化钽、氮化钨、碳化钨或它们的混合物。

可选的，所述金属的材料为铜。

可选的，在所述开口中填充满金属之后，还包括：对所述半导体衬底进行第二退火。

可选的，所述第二退火的温度为200~250摄氏度，退火时间为80~100秒。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：