[发明专利]互连结构及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种互连结构及其形成方法。

背景技术

现有技术集成电路中的半导体器件越来越密集，实现半导体器件电连接的互连结构也不断增多，互连结构的电阻(R)及电容(C)产生了越来越明显的寄生效应，从而容易造成传输延迟(RCDelay)及串音(CrossTalk)等问题。

互连结构通常采用金属材料的导电插塞，为了防止金属扩散至互连结构中其他相邻的部件，现有技术在各个互连结构的导电插塞处设置扩散阻挡层(barrierlayer)，用于减少导电插塞中的金属向周围部件扩散的问题。

同时，为了降低互连结构中的寄生电容，现有技术中开始使用低介电常数(K)的材料，例如：采用一些疏松多孔的低K材料或者超低K材料来形成层间介质层(Inter-LayerDielectric，ILD)。

但是，这种采用低K或者超低K材料的互连结构容易产生裂纹(crack)，从而影响了互连结构的性能。例如：在这种带有裂纹的层间介质层中形成导电插塞之后，导电插塞的材料也很容易渗透进这些裂纹中，进而引起桥接等不良后果。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种互连结构及其形成方法，减少裂纹缺陷的产生，从而优化形成的互连结构的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种互连结构的形成方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成含碳的扩散阻挡层；

在所述扩散阻挡层上形成含碳的粘附层；

在所述粘附层上形成不含碳或者碳含量小于扩散阻挡层的层间介质层；

在层间介质层中形成导电插塞；

其中，所述粘附层靠扩散阻挡层的区域碳含量小于或等于扩散阻挡层的碳含量，所述粘附层靠层间介质层的区域碳含量大于或等于层间介质层的碳含量。

可选的，形成粘附层的步骤包括，依次在所述扩散阻挡层上形成第一掺氧碳化硅层以及第二掺氧碳化硅层，所述第一掺氧碳化硅层的碳含量低于所述第二掺氧碳化硅层的碳含量。

可选的，形成粘附层的步骤还包括，在所述第二掺氧碳化硅层上形成含碳氧化硅层。

可选的，形成第一掺氧碳化硅层的步骤包括，形成碳含量在10％～30％范围内的第一掺氧碳化硅层。

可选的，形成第二掺氧碳化硅层的步骤包括，形成碳含量在0.01％～10％范围内的第二掺氧碳化硅层。

可选的，形成粘附层的步骤包括：形成K值在3.2～3.6范围内的第一掺氧碳化硅层。

可选的，形成第一掺氧碳化硅层的步骤包括：

采用化学气相沉积的方式形成所述第一掺氧碳化硅层。

可选的，采用化学气相沉积的方式形成所述第一掺氧碳化硅层的步骤包括：形成所述第一掺氧碳化硅层的反应气体包含四甲基硅烷气体以及二氧化碳。

可选的，所述反应气体中还包含三甲基硅烷、二甲基硅烷以及一甲基硅烷中的一种或者多种。

可选的，形成第二掺氧碳化硅层的步骤包括：形成K值在4.3～4.6范围内的第二掺氧碳化硅层。

可选的，形成第二掺氧碳化硅层的步骤包括：采用化学气相沉积的方式形成所述第二掺氧碳化硅层。

可选的，采用化学气相沉积的方式形成第二掺氧碳化硅层的步骤包括：形成所述第二掺氧碳化硅层的反应气体包含硅烷以及二氧化碳。

可选的，形成扩散阻挡层的步骤包括，形成掺氮碳化物材料的扩散阻挡层。

此外，本发明还提供一种互连结构，包括：

衬底；

位于所述衬底上含碳的扩散阻挡层；

位于所述扩散阻挡层上含碳的粘附层；

位于所述粘附层上不含碳或者碳含量小于扩散阻挡层的层间介质层，所述层间介质层中具有导电插塞；

其中，所述粘附层靠扩散阻挡层的区域碳含量小于或等于扩散阻挡层的碳含量，所述粘附层靠层间介质层的区域碳含量大于或等于层间介质层的碳含量。

可选的，所述含碳的扩散阻挡层为掺氮碳化物材料的扩散阻挡层。

可选的，在所述层间介质层与粘附层之间还设有含碳氧化硅层。

可选的，所述粘附层包括第一掺氧碳化硅层以及第二掺氧碳化硅层；所述第一掺氧碳化硅层中的碳含量低于所述第二掺氧碳化硅层中的碳含量。

可选的，所述第一掺氧碳化硅层的碳含量在10％～30％的范围内。

可选的，所述第二掺氧碳化硅层的碳含量在0.01％～10％的范围内。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：