互连结构及其形成方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 在现有的形成半导体互连结构的工艺一般包括在衬底上形成介质层、刻蚀所述介 质层W形成开口，然后在送些开口中填充金属W形成金属插塞或者互连线，进而形成一层 互连结构。
[0003] 但是随着半导体器件集成密度的增加，互连结构中的寄生电容、RC延迟的问题变 得愈发明显。现有技术采用具有较低k值的材料来形成所述介质层W减小寄生电容。
[0004] 但是低k材料的介质层容易导致其他问题，参考图1所示为现有技术中较低k值 材料形成的介质层的结构示意图，送种介质层1中具有孔隙2,但是送种介质层的性能仍然 不够理想。
[0005] 例如，由低k值材料形成的介质层的机械强度可能不足，送会影响整个互连结构 的性能。
[0006] 因此，如何进一步提升送种介质层的性能，成为本领域技术人员亟待解决的技术 问题。
【发明内容】
[0007] 本发明解决的问题是提供一种互连结构及其形成方法，W提高互连结构的性能。
[0008] 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：
[000引提供衬底；
[0010] 采用气化的环娃氧焼作为反应气体，在所述衬底上沉积形成具有多个相互独立孔 隙的介质层；
[0011] 在所述介质层中形成导电插塞。
[0012] 可选的，形成所述介质层的步骤包括：
[0013] 采用等离子沉积的方式形成所述介质层。
[0014] 可选的，所述环娃氧焼的反应气体包括八甲基环四娃氧焼气体、十甲基环五娃氧 焼气体、十二甲基环六娃氧焼气体和十四甲基环走娃氧焼气体的一种或多种。
[0015] 可选的，形成所述介质层的步骤中，所述反应气体还包括莫氧、氧气、二氧化碳或 者一氧化碳。
[0016] 可选的，形成所述介质层的步骤包括：在沉积时通入氮气作为载气。
[0017] 可选的，所述反应气体和载气的总流量在140~180标况毫升每分钟的范围内。
[0018] 可选的，形成所述介质层的步骤包括；环娃氧焼的通入量在2500~3500毫克/分 钟的范围内。
[0019] 可选的，形成所述介质层的步骤包括；形成k值在2. 6~3. 0范围内的介质层。
[0020] 可选的，形成所述介质层的步骤包括：使形成的介质层中孔隙的平均直径在7~9 埃的范围内。
[0021] 可选的，形成所述介质层的步骤之后，形成所述导电插塞之前，所述形成方法还包 括：对所述具有多个空隙的介质层进行固化处理。
[0022] 可选的，固化处理包括：采用紫外光照射所述介质层。
[0023] 此外，本发明还提供一种互连结构，包括：
[0024] 衬底；
[0025] 位于所述衬底上的介质层，所述介质层为含碳氧化娃层，所述含碳氧化娃层中具 有多个相互独立的孔隙；
[0026] 位于所述介质层中的导电插塞。
[0027] 可选的，所述介质层中孔隙的平均直径在7~9埃的范围内。
[002引可选的，所述介质层的k值在2. 6~3. 0的范围内。
[0029] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有W下优点：
[0030] 采用环娃氧焼作为反应气体，在所述衬底上沉积形成具有多个相互独立的孔隙的 介质层，送种介质层因具有孔隙而具有较低的k值，且因为环娃氧焼中本身自带"环"状结 构，在沉积形成介质层时，环娃氧焼的分子本身的"环"状结构便可能形成一个孔隙，环娃氧 焼的分子与其他环娃氧焼的分子依靠外围的甲基结合；此外，因为与娃原子连接的只有甲 基W及氧原子（也就是娃氧键），即使环娃氧焼的"环"状结构断开，也只是娃原子与原本的 氧原子断开，而与其他的氧原子重新形成新的娃氧键，送个更大的"环"也构成了一个独立 的孔隙。相对于现有技术中各个孔隙之间相通的多孔介质层，本发明形成的介质层中各个 孔隙之间相互独立，机械强度相对较高，能够在一定程度上减少介质层因机械强度问题而 受到损伤的概率，进而提升形成的互连结构的性能。
[0031] 另外，本发明可W在沉积后直接形成孔隙，不需要像现有技术在沉积后额外增加 成孔步骤W形成孔隙，在一定程度上简化了工艺。
【附图说明】
[0032] 图1是现有技术中具有孔隙的介质层的结构示意图；
[0033] 图2为本发明互连结构的形成方法一实施例的结构示意图；
[0034] 图3为本发明互连结构中介质层一实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0035] 现有技术中低k材料的介质层的性能仍不够理想，进而影响整个互连结构的性 能，其原因在于，现有技术中为了降低材料的k值，一般将介质层做成疏松多孔的结构（参 考图1所示），但是送些孔隙2之间相互连通而形成尺寸较大、且尺寸不均匀的孔隙，尺寸较 大的空隙承受外力的能力较差，送容易影响形成的介质层1的机械强度，导致介质层1容易 受到后续其他半导体工艺的影响，例如，在一些研磨工艺中，因受到外力而产生裂纹。
[0036] 具体来说，导致形成的孔隙2之间相互连通的原因在于，现有技术中形成介质层 的工艺为：将形成介质层的反应气体（反应气体分子带有氨娃键）混入致孔剂气体一同沉 积，在形成介质层后，对介质层进行成孔处理，使介质层中的部分致孔剂分子与介质层材料 的分子聚合反应形成水W及其他容易离开介质层的物质，送些物质离开介质层进而形成所 述孔隙2。
[0037] W反应气体二己氧基甲基娃焼值EM巧为例，送种材料分子需要在沉积过程中加 入致孔剂，并经过成孔步骤（例如，采用如福射处理等）才能产生孔隙。
[0038] 由于二己氧基甲基娃焼分子结构中带有氨娃键，而聚合反应过程中氨娃键容易断 裂，娃原子可能与其他的二己氧基甲基娃焼分子结合，也可能与致孔剂分子等其他分子结 合，结合后的分子结构复杂且变化多样，所W形成的孔隙比较杂乱无章，例如，参考图1所 示，孔隙21 W及22原本为两个孔隙，但是在聚合过程中，孔隙21 W及22相通（参考虚线 框23中的部分），介质层1中的其他孔隙之间也相互连通，进而导致了介质层机械强度不够 的问题，进而影响了互连结构的性能。
[0039] 为此，本发明为了解决上述问题，提供一种互连结构的形成方法，包括W下步骤：
[0040] 提供衬底；采用气化的环娃氧焼作为反应气体，在所述衬底上沉积形成具有多个 相互独立孔隙的介质层；在所述介质层中形成导电插塞。
[0041] 送种介质层因具有孔隙而具有较低的k值，由于环娃氧焼中本身自带环状结构， 在沉积形成介质层时候，环娃氧焼分子中仅有周围的甲基与其他环娃氧焼的分子结合，进 而形成较大的分子，而环娃氧焼的分子本身的环状结构便形成孔隙；
[0042] 或者，环娃氧焼的分子中的"环"断开，与其他环娃氧焼分子结合形成一个更大的 "环"，送个"环"形成的孔隙也是独立的，因为与娃原子连接的只有甲基W及氧原子（也就 是娃氧键），即使环娃氧焼的"环"状结构断开，也只是娃原子与原本的氧原子断开，而与其 他的氧原子重新形成新的娃氧键，送个更大的"环"也是一个独立的孔隙。
[0043] 此处需要说明的是，在化学气相沉积的过程中，环娃氧焼的分子一般在聚合到一 定重量时会"下沉"，进而附着在被沉积表面上，环娃氧焼的分子聚合到何种重量时"下沉" 取决于沉积时的各项工艺参数。也就是说，环娃氧焼的分子之间聚合形成的"环"在到达一 定阔值范围时便沉积至被沉积表面，形成的孔隙之间的尺寸差距不会有太大的波动，孔隙 的大小比较均匀。
[0044] 由于所述介质层中的各个孔隙之间相互独立，相对于现有技术中的多孔介质层来 说机械强度更高，因为现有技术中的多孔介质层中的各个孔隙之间相通，也就是说，现有技 术中送些孔隙共同形成一个更大的孔隙（结合参考图1所示），送种结构的介质层的机械强 度较低，容易在后续一些工艺中受到损伤，例如，在一些研磨步骤中因受到外力作用而产生 裂纹等。相比之下，本发明的介质层中孔隙之间相互独立，机械强度相对较高，能够在一定 程度上减少因机械强度问题而受到损伤的概率，进而提升形成的互连结构的性能。
[0045] 另外，本发明可W在沉积后直接能够形成孔隙，不需要像现有技术中郝样在沉积 后必须额外增加成孔步骤才能形成孔隙，送在一定程度上简化了工艺。
[0046] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施例作详细的说明。
[0047] 首先提供W衬底，所述衬底用于提供一形成所述介质层的表面，本发明对所述衬 底不作任何限定。
[0048] 然后，参考图2,采用环娃氧焼（cyclosiloxane)作为反应气体，在所述衬底上沉 积形成具有多个孔隙101的介质层100,所述介质层100的材料为含碳氧化娃（SiOCH)。送 种介质层因具有孔隙而具有较低的k值。
[0049] 由于采用环娃氧焼作为反应气体，在本实施例中，采用等离子沉积的方式形成所 述介质层100。
[0050] 具体的，在本实施例中，采用八甲基环四娃氧焼作为所述反应气体，所述八甲基环 四娃氧焼的分子结构如下：
[0051]
[0052] 所述八甲基环四娃氧焼分子结构本身自带"环"状结构，在采用八甲基环四娃氧焼 气体作为反应气体沉积形成介质层100时，八甲基环四娃氧焼分子之间可W依靠起外围的 甲基相结合，也就是说，八甲基环四娃氧焼分子自带的"环"状结构便可W形成孔隙；且多个 孔隙之间相互独立。
[0053] 需要说明的是，本发明所述的"环"仅仅是为了方便说明，并不是实质意义上的平 面的"环"，此