[发明专利]叠层结构的形成方法以及互连结构的形成方法

说明书

一种叠层结构的形成方法以及互连结构的形成方法，其中叠层结构的形成方法包括：提供衬底；在衬底表面形成刻蚀停止层，且刻蚀停止层的材料中含有氮原子；在刻蚀停止层表面形成过渡层，且形成过渡层的工艺的反应原材料包括硅源、氮源气体和氧源气体，其中，氮源气体的流量从第一流量递减至零，氧源气体的流量从零递增至第二流量；在过渡层表面形成介质层。本发明通过在刻蚀停止层和介质层之间形成过渡层，且形成过渡层的工艺过程中的氮源气体流量递减至零、氧源气体流量从零递增至第二流量，提高了刻蚀停止层和介质层之间的粘附性，优化了刻蚀停止层和介质层之间的结合能力，从而防止介质层与刻蚀停止层之间分层或分离。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及叠层结构的形成方法以及互连结构的形成方法。

背景技术

随着超大规模集成电路工艺技术的不断进步，半导体器件的特征尺寸不断缩小，半导体器件的性能越来越强，集成电路芯片的集成度已经高达几亿乃至几十亿个器件的规模，两层以上的多层互连技术被广泛使用。

传统的互连结构是由铝金属制备而成的，但是随着半导体尺寸的不断缩小，越来越小的互连结构中承载越来越高的电流，且互连结构的响应时间要求越来越短，传统铝互连结构已经不能满足要求；因此，铜金属已经取代铝金属作为互连结构的材料。与铝相比，金属铜的电阻率更低且抗电迁移性更好，铜互连结构可以降低互连结构的电阻电容(RC)延迟，改善电迁移，提高器件的可靠性。因此，铜互连技术取代铝互连技术成为发展趋势。

然而，尽管采用铜金属作为互连结构的材料能在一定程度上改善互连结构的性能，互连结构的性能仍有待提高，互连结构中的介质层与刻蚀停止层之间容易出现分层问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种叠层结构的形成方法以及互连结构的形成方法，解决介质层与刻蚀停止层之间粘附性差的问题，提高介质层与刻蚀停止层之间的结合能力，防止介质层与刻蚀停止层之间出现分层或分离的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种叠层结构的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底表面形成刻蚀停止层，且刻蚀停止层的材料中至少包括氮原子；在所述刻蚀停止层表面形成过渡层，且形成过渡层的工艺的反应原材料包括硅源、氮源气体和氧源气体，其中，氮源气体流量从第一流量递减至零，氧源气体流量从零递增至第二流量；在所述过渡层表面形成介质层，且所述介质层的材料中至少包括氧原子。

可选的，采用沉积工艺形成所述过渡层，且沉积工艺的沉积时长分为第一时长、第二时长以及第三时长，其中，第一时长内氮源气体流量为第一流量、氧源气体流量为零，第二时长内氮源气体流量从第一流量递减至零、氧源气体流量从零递增至第二流量，第三时长内氮源气体流量为零、氧源气体流量为第二流量。

可选的，所述第一时长和第三时长为零或其他非零时长。

可选的，所述氮源气体的流量从第一流量递减至零的方式为：线性式递减、抛物线式递减或指数函数式递减，所述氧源气体的流量从零递增至第二流量的方式为：线性式递增、抛物线式递增或指数函数式递增。

可选的，采用化学气相沉积工艺形成所述过渡层，所述化学气相沉积工艺的工艺参数为：硅源流量为100sccm至2000sccm或者2g/m至10g/m，氮源气体流量从2000sccm递减至零，氧源气体流量从零递增至500sccm，沉积腔室压强为1托至10托，沉积腔室功率为100瓦至1000瓦，沉积腔室温度为250度至400度。

可选的，所述硅源为含碳硅烷，含碳硅烷为甲基二乙氧基硅烷或八甲基环四硅氧烷中的一种或两种；所述氮源气体为NH₃或N₂中的一种或两种。

可选的，所述过渡层为第一过渡层、第二过渡层以及第三过渡层的叠层结构，其中，第一过渡层的材料为掺碳氮化硅，第二过渡层的材料为掺碳氮氧化硅，第三过渡层的材料为掺碳氧化硅。

可选的，所述刻蚀停止层的材料为掺碳氮化硅。