半导体结构的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。
【背景技术】
[0002]在半导体制造工艺中，后段工艺(BEOL, Back-End Of Line)用于在形成各类器件结构之后，形成实现器件结构之间电互连的金属互连结构。随着半导体技术的不断进步，半导体工艺节点的缩小、集成度的提高已成为发展趋势，半导体器件的特征尺寸(CD，CriticalDimens1n)不断缩小，而且器件密度不断提高，使得形成金属互连结构的工艺也受到了挑战。
[0003]图1至图3是一种金属互连结构形成过程的剖面结构示意图。
[0004]请参考图1，提供衬底100，所述衬底100内具有半导体器件101，所述衬底100和半导体器件101表面具有介质层102。
[0005]请参考图2，在所述介质层102表面形成掩膜层103，所述掩膜层103暴露出与半导体器件101位置对应的部分介质层102表面。
[0006]请参考图3，以掩膜层103为掩膜，刻蚀所述介质层101直至暴露出半导体器件101为止，在介质层102内形成开口 104。
[0007]在所述开口 104内填充金属，即能够形成金属互连结构。随着金属互连结构的特征尺寸不断缩小，所述开口 104的尺寸也随之缩小，导致刻蚀所述开口 104的工艺难度增力口，而掩膜层103在刻蚀工艺中的图形稳定性决定了所形成的开口 104的形貌，相应也决定了所形成的金属互连结构的形貌和特征尺寸。为了提高掩膜层104的图形稳定性，能够采用具有高强度的材料形成掩膜层104，例如氮化硅材料或者是金属化合物材料。
[0008]然而，即使采用金属化合物材料形成硬质掩膜传递层，依旧会造成所形成的金属互连结构的形貌不良，电连接性能不稳定以及缺陷增多。
【发明内容】
[0009]本发明解决的问题是提供一种半导体结构的表面改性的方法，所形成的半导体结构形貌完备、性能稳定、尺寸精确，缺陷改善。
[0010]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，所述衬底表面具有介质层；在所述介质层表面形成掩膜层，所述掩膜层暴露出部分介质层表面，所述掩膜层的材料为金属化合物；以所述掩膜层为掩膜传递介质，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述介质层，在介质层内形成开口，所述干法刻蚀的气体包括含氟气体，含氯气体和含碳气体；在刻蚀介质层之后，在所述掩膜层表面形成保护层，所述保护层的表面为疏水性表面。
[0011]可选的，所述掩膜层的材料为氮化钛。
[0012]可选的，在形成所述保护层之前，所述掩膜层表面具有羟基及羧基，所述保护层的形成方法包括:在掩膜层表面涂布前驱材料层，使所述前驱材料层与掩膜层表面的羟基反应，形成具有疏水性表面的保护层；在形成保护层之后，去除剩余的前驱材料层。
[0013]可选的，所述保护层的材料含有三甲基氧硅基。
[0014]可选的，所述前驱材料层的材料包括六甲基二硅胺。
[0015]可选的，所述前驱材料层中，六甲基二硅烷的质量百分比浓度为80%至100%，反应时间为40秒至70秒。
[0016]可选的，所述前驱材料层反应形成保护层的过程在材料蒸气气氛中进行，所述材料蒸气气氛的温度为100摄氏度至140摄氏度。
[0017]可选的，所述涂布工艺为旋涂工艺、喷涂工艺或者蒸镀工艺。
[0018]可选的，所述掩膜层的形成工艺包括:在介质层表面形成掩膜材料膜；在掩膜材料膜表面形成图形化层，所述图形化层暴露出开口的对应位置；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述掩膜材料膜，直至暴露出介质层表面为止，形成掩膜层。
[0019]可选的，所述衬底包括:半导体基底、位于半导体基底表面的绝缘层、位于绝缘层内的导电层，所述导电层的顶部表面与绝缘层表面齐平，所述开口暴露出所述导电层表面。
[0020]可选的，所述半导体基底和介质层之间还具有阻挡层；所述刻蚀介质层的工艺停止于所述阻挡层表面；在刻蚀开口直至暴露出阻挡层之后，去除开口底部的阻挡层，并暴露出半导体基底表面。
[0021]可选的，还包括:在形成保护层之后，在所述开口内填充满导电材料，在开口内形成导电结构。
[0022]可选的，所述导电结构的形成工艺包括:在保护层表面和开口内形成导电膜，所述导电膜填充满所述开口 ；平坦化所述导电膜直至暴露出所述保护层为止，形成导电结构。
[0023]可选的，在形成所述导电结构之前或之后，去除所述保护层。
[0024]可选的，去除保护层的工艺为灰化工艺，所述灰化工艺的气体包括含氧气体。
[0025]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0026]本发明的方法中，形成于衬底表面的掩膜层材料为金属化合物，而在衬底内形成开口的干法刻蚀气体含氟气体，含氯气体和含碳气体，在刻蚀衬底形成开口之后，由含氟气体产生的氟离子、以及由含碳气体产生的碳离子会附着于掩膜层表面。所述附着于掩膜层表面的氟离子和碳离子能够与空气中的水反应，在掩膜层表面形成羟基。在掩膜层表面形成保护膜时，所述羟基能够用于使所形成的保护膜表面成为疏水性表面，所述疏水性表面能够使掩膜层与外界空气中的氧气和水完全隔离，从而能够避免在掩膜层接触到空气之后，表面形成难以去除的副产物从而弓I起缺陷的问题。
[0027]进一步，所述掩膜层的材料为氮化钛，所述氮化钛容易吸附刻蚀气体中的氟离子或碳离子，附着于掩膜层表面的氟离子或碳离子在接触到空气中的水之后，会在掩膜层的表面形成羟基。在形成保护层的过程中，通过在掩膜层表面涂布前驱材料层，使所述前驱材料层与掩膜表面的羟基反应，形成具有疏水性表面的保护层。
[0028]进一步，前驱材料层的材料包括六甲基二硅烷，所述六甲基二硅烷能够与掩膜层表面的羟基反应，形成含有三甲基硅基的聚合物材料作为保护层，由于所述含有三甲基硅基的聚合物材料具有疏水性，因此能够使所形成的保护层用于隔离外部空气中的水和氧气。
【附图说明】
[0029]图1至图3是一种金属互连结构形成过程的剖面结构示意图；
[0030]图4至图11是本发明实施例的半导体结构的形成过程的剖面结示意图。
【具体实施方式】
[0031]如【背景技术】所述，采用金属化合物材料形成掩膜层，会造成所形成的金属互连结构的形貌不良，电连接性能不稳定。
[0032]以氮化钛作为掩膜层材料为例，由于氮化钛的物理强度较高，以氮化钛形成的掩膜层图形稳定性较好，然而，氮化钛材料表面容易在刻蚀过程中产生聚合物。
[0033]具体的，请继续参图3，刻蚀所述介质层102的工艺为各向异性的干法刻蚀工艺，而且刻蚀气体包括含碳气体和含氟气体，以产生碳等离子体和氟等离子体对介质层102进行刻蚀。然而，所述碳等离子体和氟等离子体会在氮化钛掩膜层103表面形成钛基聚合物；而且，由于所述钛基聚合物不与湿法清洗的清洗液反应，例如含有氢氟酸的湿法清洗液，因此难以在形成开口