半导体结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体结构及其制造方法，特别是涉及一种包括填塞有氧的阻障层(barrier layer)的半导体结构及其制造方法。
【背景技术】
[0002]在半导体结构中，在电子元件如记忆体或晶体管之上，一般会形成互连层(interconnect1n layer),以提供电性连接。互连层是藉由导孔(via)彼此连接。为了避免组成材料或工艺中所使用的反应性/沉积气体的扩散，往往会在互连层与导孔之间提供阻障层。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，提供一种新的半导体结构及其制造方法，所要解决的技术问题是使其包括更有效的阻障层，从而更加适于实用。
[0004]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种半导体结构包括:一导电层、一导孔、以及设置在导电层与导孔之间的一阻障层。其中阻障层填塞有氧。
[0005]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0006]前述的半导体结构，其中所述导电层包括互连线。
[0007]前述的半导体结构，其中所述阻障层是由包括氮化钛(TiN)的一单层所组成。
[0008]前述的半导体结构，其中所述阻障层是由以下二者所组成:一第一阻障层，设置在该导电层上，该第一阻障层包括钛(Ti);以及一第二阻障层，设置在该第一阻障层上，并设置在该导孔下，该第二阻障层包括氮化钛(TiN)。
[0009]前述的半导体结构，其中所述氧是填塞在该阻障层的晶界上。
[0010]前述的半导体结构，还包括:一层间介电质，设置在该导电层上，该层间介电质具有一开口，该开口暴露出该导电层的一部分，其中，该阻障层接触该导电层暴露出的该部分，该导孔设置在该开口中。
[0011]前述的半导体结构，其中所述导电层是由铜(Cu)制成，该导孔是由钨(W)制成，该阻障层包括一氮化钛(TiN)层，该氮化钛层的晶界填塞有氧。
[0012]前述的半导体结构，其中所述阻障层还包括一钛(Ti)层，设置在该导电层与该氮化钛层之间。本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种半导体结构的制造方法包括下列步骤。首先，形成一阻障层于一导电层上。接着，以氧填塞阻障层。之后，形成一导孔于填塞有氧的阻障层上。
[0013]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0014]前述的半导体结构的制造方法，其中在以氧填塞该阻障层的步骤中，压力是控制在6torr至1torr,并以25sccm至85sccm的流速提供氧，维持10秒至60秒。
[0015]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明半导体结构及其制造方法至少具有下列优点及有益效果:本发明藉由以氧填塞阻障层的晶界，堵住了组成材料或反应性/沉积气体的扩散路径，并可补偿边界缺陷所带来的影响，因而能够提供更有效的阻障层。
[0016]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【附图说明】
[0017]图1是根据本发明一实施例的半导体结构的示意图。
[0018]图2根据是本发明另一实施例的半导体结构的示意图。
[0019]图3是与根据本发明此处所述的实施例的半导体结构相关的资料图。
[0020]图4A-图4E是根据本发明一实施例的半导体结构制造方法的示意图。
[0021]100、200:半导体结构 102、202、302:导电层
[0022]102a、302a:部分104、204、304:导孔
[0023]106、206、306:阻障层 108、308:第一阻障层
[0024]110、310:第二阻障层 112、212、312:层间介电质
[0025]112o、212o、312o:开口 314:下方结构
[0026]O:氧
【具体实施方式】
[0027]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的半导体结构及其制造方法其【具体实施方式】、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
[0028]有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过【具体实施方式】的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效获得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
[0029]请参阅图1所示，是根据本发明一实施例的半导体结构100的示意图。半导体结构100包括一导电层102、一导孔104、以及设置在导电层102与导孔104之间的一阻障层106。阻障层106填塞有氧。更具体地说，氧是填塞在阻障层106的晶界上。图1及其他图式只供解释之用，其中的相对尺寸、数量及键结状况等等可能不是依照真实的状况加以绘制。
[0030]导电层102可为互连层,其包括互连线(interconnect1n line)，例如铜线、招线或铜铝合金线。也就是说，导电层102可包括铜(Cu)、铝(Al)或铝铜合金(AlCu)。导孔104可包括钨(W)或铜(Cu)。阻障层106可为包括钽(Ta)、钛(Ti)、氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)或氮化钨(WN)的单层结构、双层结构或多层结构。在此实施例中，阻障层106是由一第一阻障层108及一第二阻障层110所组成。第一阻障层108是设置在导电层102上。第二阻障层110是设置在第一阻障层108上，并设置在导孔104下。举例来说，第一阻障层108可包括钛,第二阻障层110可包括氮化钛。
[0031]更具体地说，导电层102可由铜制成，导孔104可由钨制成。此时，阻障层106可包括一氮化钛层(亦即第二阻障层110)，其晶界是填塞有氧O。阻障层106还可包括一钛层(亦即第一阻障层108)，设置在导电层102与氮化钛层之间。在一些例子中，钛层的晶界也可填塞有氧O。
[0032]虽不受限于现有技术，但半导体结构100—般还包括一层间介电质112,设置在导电层102上。层间介电质112具有一开口 112ο，开口 112ο暴露出导电层102的一部分102a。阻障层106接触导电层102暴露出的部分102a。导孔104是设置在开口 112ο中。
[0033]在此，氧O填塞于阻障层106的晶界，因而堵住一条通往导电层102的扩散路径。并且，填塞的氧O可补偿边界缺陷所带来的影响。如此一来，在形成导孔104的过程中，常用于钨导孔沉积的WF6气体无法经由这些晶界到达下方的导电层102。因此，相较于阻障层未填塞氧的传统半导体结构而言，本实施例中，位于下方的导电层102较不易受到WF6气体侵蚀，因而能够避免侵蚀所导致的电阻下降。特别当导电