[发明专利]半导体结构及其的形成方法

说明书

一种半导体结构及其形成方法，所述半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括金属层和围绕所述金属层的介质层，所述衬底表面暴露出金属层的表面以及介质层表面；在所述金属层表面形成石墨烯层、在介质层表面形成无定形碳层；对所述石墨烯层进行氟离子掺杂，形成掺氟石墨烯层；在所述无定形碳层和掺氟石墨烯层表面形成粘附层。上述方法有利于提高所述半导体结构的性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

在铜大马士革工艺中，形成铜线之后，通常会在铜线表面形成介质膜以阻挡铜原子扩散进入层间介质层(ILD)内，所述介质膜还可以阻止铜与氧发生反应，避免铜线发生腐蚀等问题。

现有技术中，所述介质膜通常采用SiN或SiCN等材料，所述介质膜还能够提高铜线与其上方的层间介质层之间的粘附性，并且可以作为刻蚀层间介质层时的刻蚀停止层。

在高度集成的半导体器件中，电流密度较大，会导致铜线发生电迁移使得铜线电连接失效，并且铜线与介质膜界面的击穿电压下降，使得半导体器件失效。

所以，需要提高铜线表面形成的介质膜的扩散阻挡性能以及抗击穿性能。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，提高所述半导体结构的性能。

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：提供衬底，所述衬底包括金属层和围绕所述金属层的介质层，所述衬底表面暴露出金属层的表面以及介质层表面；在所述金属层表面形成石墨烯层、在介质层表面形成无定形碳层；对所述石墨烯层进行氟离子掺杂，形成掺氟石墨烯层；在所述无定形碳层和掺氟石墨烯层表面形成粘附层。

可选的，采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述石墨烯层和无定形碳层。

可选的，所述等离子体增强化学气相沉积工艺采用CH₄作为沉积气体，N₂和H₂作为载气，流量为2sccm～5sccm，温度为372℃～425℃，射频功率为30W～50W，气压为25mTorr～30mTorr。

可选的，在形成所述石墨烯层之前，采用氢等离子体对金属层表面进行清洗。

可选的，所述石墨烯层的厚度为1～30个原子层厚度。

可选的，采用含氟气体对所述石墨烯层进行等离子体处理，从而对所述石墨烯层进行氟离子掺杂。

可选的，所述等离子体处理采用的含氟气体为CF₄，温度为175℃～225℃，时间为40min～60min，射频功率为10W～1000W，压强为0.1Torr～1000Torr。

可选的，所述掺氟石墨烯层位于石墨烯层表面，且所述掺氟石墨烯层的厚度与石墨烯层的厚度之比为1/3～1。

可选的，所述掺氟石墨烯层的介电系数小于2。

可选的，所述掺氟石墨烯层的摩尔原子浓度为1％～50％。

可选的，在对石墨烯层进行氟离子掺杂的同时，对所述无定形碳层进行氟离子掺杂。

可选的，所述金属层的材料为Cu。

可选的，所述粘附层的材料为SiCN或SiN。

可选的，所述粘附层的厚度为

可选的，所述介质层的材料为低K介质材料。