半导体结构的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制作领域技术，特别涉及一种半导体结构的形成方法。
【背景技术】
[0002]随着超大规模集成电路工艺技术的不断进步，半导体器件的特征尺寸不断缩小，芯片面积持续增大，互连结构的延迟时间已经可以与器件门延迟时间相比较。人们面临着如何克服由于连接长度的急速增长而带来的传输延迟(即RC延迟，R指互连电阻，C指寄生电容)延迟显著增加的问题。特别是由于金属布线线间电容的影响日益严重，造成器件性能大幅度下降，已经成为半导体工业进一步发展的关键制约因素。
[0003]半导体结构中的寄生电容和互连电阻是造成信号传输延迟的主要原因。由于寄生电容C正比于介质层材料的相对介电常数k，因此使用低k材料代替传统的S12作为介质层材料，在一定程度上能够缓解半导体结构的RC延迟问题。
[0004]然而，现有技术形成的介质层的机械强度低，导致半导体结构的电学性能以及可罪性仍有待提闻
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是如何提高介质层的机械强度，提高半导体结构的电学性能以及可靠性。
[0006]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:提供基底；在所述基底表面形成初始介质层，所述初始介质层内具有致孔剂；对所述初始介质层进行第一紫外照射处理，所述第一紫外照射处理具有第一处理温度；在所述第一紫外照射处理后，对所述初始介质层进行第二紫外照射处理，形成低k介质层，所述第二紫外照射处理具有第二处理温度，且所述第二处理温度大于第一处理温度。
[0007]可选的，所述第一紫外照射处理使初始介质层内发生第一交联反应以及第一致孔剂去除反应，所述第二紫外照射处理使初始介质层内发生第二交联反应以及第二致孔剂去除反应，且所述第二致孔剂去除反应的反应速率大于第一致孔剂去除反应的反应速率。
[0008]可选的，所述第一处理温度为50度至100度，所述第二处理温度为350度至400度。
[0009]可选的，所述第一紫外照射处理具有第一紫外波长，所述第二紫外照射处理具有第二紫外波长，其中，所述第一紫外波长为250纳米至450纳米，所述第二紫外波长为350纳米至450纳米。
[0010]可选的，在所述第二紫外照射处理后，还包括步骤:对所述低k介质层进行第三紫外照射处理，使低k介质层内发生第三交联反应以及第三致孔剂去除反应，且第三交联反应的反应速率大于第二交联反应的反应速率。
[0011]可选的，所述第三紫外照射具有第三处理温度以及第三紫外波长，第二紫外照射处理具有第二紫外波长，且所述第三紫外波长小于第二紫外波长。
[0012]可选的，所述第三紫外波长为250纳米至350纳米，所述第二紫外波长为350纳米至450纳米。
[0013]可选的，所述第三处理温度为350度至400度。
[0014]可选的，所述第一紫外照射处理的时长为5秒至30秒。
[0015]可选的，所述第二紫外照射处理的时长为50秒至150秒。
[0016]可选的，所述第三紫外照射处理的时长为50秒至400秒。
[0017]可选的，在所述第一交联反应以及第二交联反应过程中，初始介质层内形成网状结构的S1-0-Si键。
[0018]可选的，在所述第一致孔剂去除反应以及第二致孔剂去除反应过程中，初始介质层内形成孔洞。
[0019]可选的，所述低k介质层材料的相对介电常数小于氧化硅的相对介电常数。
[0020]可选的，所述低k介质层的材料为有机硅酸盐玻璃、甲基倍半硅氧烷或氢化倍半硅氧烷。
[0021]可选的，采用化学气相沉积、物理气相沉积或旋转涂覆工艺形成所述初始介质层。
[0022]可选的，采用化学气相沉积工艺形成所述初始介质层的工艺参数为:反应原材料包括硅烷和氧源气体，其中，硅烷为甲基二乙氧基硅烷或八甲基环四硅氧烷中的一种或两种，氧源气体为02，娃烧流量为0.2g/m至2g/m,氧源气体流量为50sccm至lOOOsccm,沉积腔室温度为250度至500度，沉积腔室压强为1托至20托，沉积功率为100瓦至1000瓦，向沉积腔室内通入致孔剂，所述致孔剂流量为lOOsccm至3000sccm。
[0023]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0024]本发明实施例的半导体结构的形成方法中，在基底表面形成初始介质层，所述初始介质层内具有致孔剂；对初始介质层进行第一紫外照射处理，在第一紫外照射处理过程中，初始介质层内具有交联反应，使得在第一紫外照射处理后初始介质层的机械性能得到提高，例如初始介质层的杨氏模量、硬度、粘结强度得到提高；且由于第一紫外照射处理的第一处理温度较低，在第一紫外照射处理过程中初始介质层内致孔剂去除反应的反应速率小，防止在第一紫外照射处理过程中由于去除致孔剂速率过快造成初始介质层坍塌。
[0025]第二紫外照射处理具有第二处理温度，且所述第二处理温度大于第一处理温度，使得在第二紫外照射处理过程中初始介质层内的致孔剂去除反应具有较快的反应速率，从而完全去除初始介质层内的致孔剂以形成具有孔洞的低k介质层；并且，由于在初始介质层发生了一定程度的交联反应(即第一紫外照射处理时的交联反应)后再进行第二紫外照射处理，所述一定程度的交联反应提高了初始介质层的机械性能，避免在反应速率较快的致孔剂去除反应中出现初始介质层坍塌问题，提高形成的低k介质层的性能。同时，由于在第二紫外照射处理过程中发生了交联反应，从而进一步提高了形成的低k介质层的机械性倉泛。
[0026]进一步，本发明实施例在第二紫外照射处理后，还包括步骤:对低k介质层进行第三紫外照射处理，低k介质层内发生第三交联反应，且第三交联反应的反应速率大于第二交联反应的反应速率，从而进一步使低k介质层内发生交联反应，进一步增加低k介质层内S1-0-Si键的数量，进一步提高低k介质层的机械性能。
[0027]进一步，若第一处理温度过低，则第一交联反应的反应速率过小，介质层的机械性能提高程度有限；若第一处理温度过高，则第一致孔剂去除反应的反应速率过大，容易造成第一紫外照射处理过程中初始介质层发生坍塌；本发明一实施例中第一处理温度为50度至100度，以保证第一紫外照射处理过程中，初始介质层内发生速率适当的第一交联反应以及第一致孔剂去除反应。
[0028]进一步，若第二处理温度过低，则第二致孔剂去除反应的反应速率过小；若第二处理温度过高，则第二致孔剂去除反应的反应速率过大，容易造成初始介质层发生坍塌问题；为此本发明一实施例中第二处理温度为350度至400度。若第二紫外波长的波长过短，则第二交联反应的反应速率过快，初始介质层内的S1-O-Si键含量快速增加，容易造成第二致孔剂去除反应中去除致孔剂的难度变大；为此，本发明一实施例中第二紫外波长为350纳米至450纳米。
[0029]更进一步，本发明实施例中，第三紫外波长小于第二紫外波长，在第三紫外照射处理提供给低k介质层的能量大于第二紫外照射处理提供给低k介质层的能量，以使低k介质层内进一步发生交联反应，进一步提高低k介质层的机械性能。
【附图说明】
[0030]图1为孔隙率与固化处理时间之