[发明专利]一种半导体结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种有关多孔低K介质层的半导体结构的形成方法。

背景技术

在先进的互补金属氧化物半导体（CMOS）产业中，器件的特征尺寸在不断缩小，构成电路的元件更加密集，那么防止互连线间的电容性串音就更加重要。电容性串音与材料的介电常数（K）相关，随着器件尺寸的降低，通常所用的SiO₂已经不能够满足需要，于是各种低K介质层就不断被研发出来。

目前，业界有采取在介质材料中引入多孔性，这是由于空气的介电常数为1，因此其能够降低介质材料的介电常数。但是，在实际的生产过程中，多孔低K介质层并不能够得到很好的应用。

请参考图1~图3，现有工艺中，多孔低K介质层3形成于衬底1上，优选的二者之间具有铜隔离层2，在多孔低K介质层3上依次形成第一掩膜层4、第二掩膜层5、阻挡层6及氧化层7。接着，涂敷光阻层（未示出），并经由光刻蚀刻工艺形成如图2所示的大马士革结构，并进行去湿处理（Degas removingmoisture）。然后，如图3所示，沉积金属层9到刻蚀出的凹槽8中，并进行后续处理以形成如金属连线。

然而由于多孔低K介质层的开放性，在形成多孔低K介质层后，后续工艺中的铜会扩散到其中，铜扩散在介质层中形成深能级杂质，对器件中的载流子有很强的陷阱作用，使器件性能退化甚至失效。虽然在去湿后通常会形成TaN层来防止铜扩散，但效果并不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体结构的形成方法，以解决现有技术中铜扩散到多孔低K介质层中的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：

提供衬底，所述衬底上形成有多孔低K介质层；

刻蚀所述多孔低K介质层形成凹槽结构；

对所述刻蚀后的多孔低Ｋ介质层进行有机气体处理；及

对所述有机气体处理后的多孔低K介质层进行等离子体处理，以形成密实的表面。

可选的，对于所述的半导体结构的形成方法，所述有机气体处理为：

在压强0.65~7torr，氮气和/或氦气的氛围下，通入流量为50~2000sccm的有机气体。

可选的，对于所述的半导体结构的形成方法，所述有机气体为甲烷。

可选的，对于所述的半导体结构的形成方法，所述等离子体处理为：

在压强0.65~7torr，功率50~2000w下，通入流量为50~2000sccm的氩气。

可选的，对于所述的半导体结构的形成方法，所述等离子体处理为：

在压强0.65~7torr，功率50~2000w下，通入流量为50~2000sccm的氦气。

可选的，对于所述的半导体结构的形成方法，所述等离子体处理为：

在压强0.65~7torr，功率50~2000w下，通入流量为50~2000sccm的氩气和氦气的混合气体。

可选的，对于所述的半导体结构的形成方法，在刻蚀所述多孔低K介质层形成凹槽结构之后，对所述刻蚀后的多孔低Ｋ介质层进行有机气体处理之前，还包括如下工艺步骤：

对所述刻蚀后的多孔低Ｋ介质层进行去湿处理。

可选的，对于所述的半导体结构的形成方法，对所述有机气体处理后的多孔低K介质层进行等离子体处理后，还包括如下工艺步骤：

在所述凹槽结构中依次形成扩散阻挡层和铜种籽层，所述扩散阻挡层覆盖所述密实的表面；

在所述凹槽结构中形成金属层。

可选的，对于所述的半导体结构的形成方法，所述形成扩散阻挡层和铜种籽层过程中，使用氙气、氪气及氖气。

可选的，对于所述的半导体结构的形成方法，刻蚀所述多孔低K介质层形成凹槽结构之前，在所述多孔低K介质层上依次形成第一掩膜层、第二掩膜层、第一阻挡层及氧化层。

与现有技术相比，在本发明提供的半导体结构的形成方法中，采用有机气体对刻蚀后的多孔低K介质层进行处理，之后采用等离子体进行处理，能够使得多孔低K介质层表面变得密实，从而能够防止金属扩散到多孔低K介质层中，大大的提高了多孔低K介质层的可靠性，有利于提高器件的性能和良率。

附图说明

图1~图3为现有工艺在多孔低K介质层中形成金属的过程示意图；

图4为本发明实施例对多孔低K介质层进行处理的流程图；

图5~图10为本发明实施例对多孔低K介质层进行处理的过程中的结构剖视图；