半導體器件、互連層和互連層的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及半導體集成電路的技術領域，具體而言，涉及一種半導體器件、互連層和互連層的制作方法。
【背景技術】
[0002]集成電路是20世紀50年代后期至60年代發展起來的一種新型半導體器件。半導體集成電路是將晶體管、二極管等有源元件和電阻器、電容器等無源元件，按照一定的電路互連，“集成”在一塊半導體單晶片上，從而完成特定的電路或系統功能。由于集成電路是由許多半導體器件以及電阻等元件組成的，其中，半導體器件起著核心的作用，于是，半導體器件的性能對集成電路來說有著至關重要的作用。
[0003]在微型化半導體器件的當前工藝中，為了減少在信號傳播中由于電容效應引起的電阻電容(RC)延遲，期望低K介電材料作為導電互連件之間的金屬層間和/或層間電介質。鑒于此，電介質的介電層常數越低，鄰近導電線的寄生電容就越低，以及集成電路(IC)的RC延遲就越小。
[0004]可以通過形成前體膜來形成低K介電層。這種前體膜可以具有兩種組分，如基體材料和在基體材料內形成的成孔劑材料。一旦在期望低K介電材料存在的區域中形成并固化了前膜體，則可以從前體膜中去除成孔劑，從而形成“孔隙”，該孔隙降低了前體膜的介電常數，并形成低K介電材料。
[0005]然而，在現有技術中，在半導體器件的互連層的制作過程中，還需要在該介電層上形成金屬蓋層，由于在該介電層的內部具有許多孔隙，于是，在金屬蓋層與介電層的直接接觸的部位，形成金屬蓋層的材料容易滲透到介電層的孔隙中，進而很容易在介電層中產生導電通路，導致互連層的漏電指數明顯增高，從而嚴重影響了半導體器件的性能。
【發明內容】
[0006]本申請旨在提供一種半導體器件、互連層和互連層的制作方法，以解決現有技術中的互連層的金屬蓋層的形成材料容易滲透進入介電層的孔隙中的問題。
[0007]為了實現上述目的，根據本申請的一個方面，提供了一種互連層的制作方法，包括:在半導體襯底上形成具有凹槽的介電層；在凹槽內形成金屬層；填充介電層的表面中的孔隙；在介電層的表面及金屬層的表面上形成金屬蓋層。
[0008]進一步地，使二烯烴與介電層的表面進行接觸處理以填充介電層的表面中的孔隙。
[0009]進一步地，二烯烴為1，3-環己二烯或二環庚二烯。
[0010]進一步地，接觸處理包括:采用旋涂、噴涂或浸泡的方式使二烯烴與介電層的表面接觸；加熱二烯烴以使得二烯烴與介電層的表面的材料發生交聯反應。
[0011]進一步地，形成金屬層的步驟包括:在凹槽內以及介電層的表面上形成金屬預備層；對金屬預備層進行化學機械拋光以形成金屬層。
[0012]進一步地，在形成金屬層之后，制作方法還包括:采用硅氧烷對介電層的表面進行處理。
[0013]進一步地，硅氧烷為八甲基環四硅氧烷或四甲基環四硅氧烷。
[0014]進一步地，在使二烯烴與介電層的表面進行接觸處理后，制作方法還包括:對介電層進行等離子體處理。
[0015]進一步地，等離子體為氦等離子體。
[0016]進一步地，在形成金屬蓋層的步驟之后，制作方法還包括:對介電層的表面進行紫外光照射處理以去除介電層的表面中的二烯烴。
[0017]進一步地，介電層的材料選自氟硅玻璃、磷硅玻璃或硼硅玻璃中的任一種或多種。
[0018]進一步地，金屬蓋層的材料選自鈷或釕中的一種。
[0019]進一步地，金屬層的材料為銅。
[0020]根據本申請的另一個方面，提供了一種互連層，互連層由上述的互連層的制作方法制成。
[0021]根據本申請的第三個方面，提供了一種半導體器件，包括至少一層互連層，互連層由上述的互連層的制作方法制成。
[0022]應用本申請的技術方案，在互連層的制作方法中包括:在半導體襯底上形成具有凹槽的介電層；在凹槽內形成金屬層；填充介電層的表面中的孔隙；在介電層的表面及金屬層的表面上形成金屬蓋層。本申請中的互連層的制作方法是在形成金屬層之后，填充介電層的表面中的孔隙，并在介電層的表面中的孔隙被填充后再在介電層的表面及金屬層的表面上形成金屬蓋層。這樣，由于介電層的表面中的孔隙已經被填充，于是，形成金屬蓋層的材料便不再容易滲透進入介電層表面的孔隙中了，進而在介電層中也不容易產生導電通路了，有效地降低了互連層出現漏電情況的可能性。
【附圖說明】
[0023]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中:
[0024]圖1示出了現有技術中的互連層的制作方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。
[0026]需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用屬于“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0027]為了便于描述，在這里可以使用空間相對術語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關系。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構造上方”或“在其他器件或構造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構造下方”或“在其他器件或構造之下”。因而，示例性術語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應解釋。
[0028]正如【背景技術】中所介紹的，由于介電層的內部具有許多孔隙，而現有技術中的互連層需要在介電層的表面和金屬層的表面形成金屬蓋層，于是，形成金屬蓋層的材料很容易滲透到介電層的孔隙中，進而在介電層中產生導電通路，導致互連層的漏電指數明顯增高，從而嚴重影響了半導體器件的性能。本申請的發明人針對上述問題進行研究，并提出了一種半導體器件、互連層和互連層的制作方法。
[0029]根據本申請的一個方面，提供了一種互連層的制作方法，請參考圖1，該互連層的制作方法包括:在半導體襯底上形成具有凹槽的介電層；在凹槽內形成金屬層；填充介電層的表面中的孔隙；在介電層的表面及金屬層的表面上形成金屬蓋層。
[0030]本申請中的互連層的制作方法是在形成金屬層之后，填充介電層的表面中的孔隙，并在介電層的表面中的孔隙被填充后再在介電層的表面及金屬層的表面上形成金屬蓋層。這樣，由于介電層的表面中的孔隙已經被填充，于是，形成金屬蓋層的材料便不再容易滲透進入介電層表面的孔隙中了，進而在介電層中也不容易產生導電通路了，有效地降低了互連層出現漏電情況的可能性。
[0031]作為本申請中的一種優選的實施方式，使二烯烴與介電層的表面進行接觸處理以填充介電層的表面中的孔隙。
[0032]優選地，本申請中的二烯烴為1，3_環己二烯或二環庚二烯。根據實際情況，也可以選用其他的己二烯(HXD)或雙官能二烯烴分子。其中，1，3_環己二烯(ATRP)和二環庚二烯(BCDH)也可用作形成多孔的介電層的成孔劑。
[0033]本申請中的接觸處理包括:采用旋涂、噴涂或浸泡的方式使二烯烴與介電層的表面接觸；加熱二烯烴以使得二烯烴與介電層的表面的材料發生交聯反應。采用旋涂、噴涂或浸泡的方式使二烯烴與介電層的表面接觸，再加熱二烯烴之后，二烯烴會與介電層的表面的材料發生交聯反應，進而二烯烴將進入到介電層的孔隙中，起到暫時阻塞介電層的孔隙的作用，這樣，在形成金屬蓋層時，金屬蓋層的形成材料便不會再滲透進入介電層的孔隙中了。本申請通過使二烯烴與介電層表面的材料發生交聯反應進而暫時阻塞介電層的孔隙，解決了現有技術中的金屬蓋層的形成材料容易滲