CN105990217A - 互连结构及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种互连结构及其形成方法。所述形成方法包括：在所述绝缘层上依次形成第一介质层、第二介质层和第三介质层，所述第一介质层、第二介质层和第三介质层构成粘附层；在所述粘附层上形成低K介质层，所述第一介质层用于增加所述绝缘层与粘附层之间的粘附力，所述第二介质层用于增加所述第一介质层与第三介质层的粘附力；在所述粘附层上形成低K介质层，所述第三介质层用于增加所述低K介质层与粘附层之间的粘附力。与现有技术中低K介质层与绝缘层直接接触相比，本发明互连结构的形成方法提高了低K介质层与绝缘层之间的粘附力，提高了互连结构的性能。

Description

互连结构及其形成方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种互连结构及其形成方法。

背景技术

现有技术集成电路中的半导体器件越来越密集，实现半导体器件电连接的互连结构也不断增多，互连结构的电阻(R)及电容(C)产生了越来越明显的寄生效应，从而容易造成传输延迟(RC Delay)及串音(Cross Talk)等问题。

互连结构通常采用金属材料的导电插塞，为了防止金属扩散至互连结构中其他相邻的部件，现有技术在各个互连结构的导电插塞处设置扩散阻挡层(barrier layer)，用于减少导电插塞中的金属向周围部件扩散的问题。

同时，为了降低互连结构中的寄生电容，现有技术中开始使用低介电常数(K)的材料，例如：采用一些疏松多孔的低K材料或者超低K材料来形成层间介质层(Inter-Layer Dielectric，ILD)。

通常为了增强互连结构的绝缘性能，通常先在衬底上形成掺氮碳化物(Nitrogen Doped Carbide,NDC)材料的绝缘层，之后在绝缘层上形成所述层间介质层。但是，在绝缘层和层间介质层刻蚀形成通孔的步骤中或是封装工艺中，这种结构的互连结构容易产生分层(delamination)现象，从而影响了互连结构的性能。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种互连结构及其形成方法，以改善互连结构的分层现象，进而提高互连结构的性能。

为解决上述问题，本发明提供的互连结构的形成方法包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成绝缘层；

在所述绝缘层上依次形成第一介质层、第二介质层和第三介质层，所述第一介质层、第二介质层和第三介质层构成粘附层，所述第一介质层用于增加所述绝缘层与粘附层之间的粘附力，所述第二介质层用于增加所述第一介质层与第三介质层的粘附力；

在所述粘附层上形成低K介质层，所述第三介质层用于增加所述低K介质层与粘附层之间的粘附力；

对所述低K介质层、粘附层和绝缘层进行刻蚀，在所述低K介质层、粘附层和绝缘层中形成通孔，在所述通孔中形成导电插塞。

可选的，所述绝缘层的材料为掺氮的碳化物，在所述绝缘层上依次形成第一介质层、第二介质层和第三介质层的步骤包括：

通入包括一氧化二氮和二乙氧基二甲基硅烷气体的第一反应气体，在所述绝缘层上形成掺氮的氧化硅以形成第一介质层；

通入包括氧气和二乙氧基二甲基硅烷气体的第二反应气体，在所述第一介质层上形成氧化硅以形成第二介质层；

通入包括二氧化碳和二乙氧基二甲基硅烷气体的第三反应气体，在所述第二介质层上形成掺碳的氧化硅以形成第三介质层。

可选的，所述第一反应气体中一氧化二氮的流量随第一介质层厚度的增加而升高。

可选的，所述第一反应气体中一氧化二氮的流量变化率在100～1000mg/min/s的范围内。

可选的，所述第二反应气体中氧气的流量随第二介质层厚度的增加而升高。

可选的，所述第二反应气体中氧气的流量变化率在100～1000mg/min/s的范围内。

可选的，所述第三反应气体中二氧化碳的流量随第三介质层厚度的增加而升高。

可选的，所述第三反应气体中二氧化碳的流量变化率在100～1000mg/min/s的范围内。

可选的，所述粘附层的形成工艺为化学气相沉积工艺。

可选的，所述第一介质层、第二介质层、第三介质层的厚度均在50到300埃的范围内。

可选的，形成低K介质层的步骤包括：

通入包括二乙氧基二甲基硅烷气体和氧气的第四反应气体以及致孔剂，以在所述粘附层上形成预介质层；

对所述预介质层进行紫外光辐照，去除致孔剂，使所述预介质层形成多孔介质层，所述低K介质层包括所述多孔介质层。

可选的，在形成所述粘附层之后，所述形成方法还包括：

在所述粘附层上形成缓冲材料层，在形成缓冲材料层的步骤中，通入包括二乙氧基二甲基硅烷气体和氧气的第五反应气体以及致孔剂，其中致孔剂的流量随缓冲材料层厚度的增加逐渐升高；

在所述粘附层上形成预介质层之后，在对所述预介质层进行紫外光辐照，去除致孔剂的步骤中，还去除缓冲材料层中的致孔剂，使缓冲材料层形成缓冲层，所述低K介质层还包括所述缓冲层。

可选的，形成缓冲材料层的步骤中，致孔剂的流量变化率在100～1000mg/min/s的范围内。

可选的，形成粘附层的步骤、形成缓冲层的步骤和形成低K介质层的步骤在同一腔室中进行。

本发明还提供一种互连结构，包括：

衬底；

位于所述衬底上的绝缘层；

位于绝缘层上的低K介质层；

位于所述绝缘层和低K介质层之间的粘附层，所述粘附层包括依次位于绝缘层上的第一介质层、第二介质层和第三介质层，所述第一介质层用于增加所述绝缘层与粘附层之间的粘附力，所述第二介质层用于增加所述第一介质层与第三介质层的粘附力；所述第三介质层用于增加所述低K介质层与粘附层之间的粘附力；

形成于所述低K介质层、粘附层和绝缘层中的导电插塞。

可选的，所述绝缘层的材料为掺氮碳化物；

所述第一介质层的材料为掺氮的氧化硅；

所述第二介质层的材料为氧化硅；

所述第三介质层的材料为掺碳的氧化硅；

所述低K介质层的材料为多孔氧化硅。

可选的，所述低K介质层包括缓冲层以及位于缓冲层上的多孔介质层。

可选的，所述第一介质层、第二介质层、第三介质层的厚度均在50到300埃的范围内。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：在所述绝缘层上依次形成第一介质层、第二介质层和第三介质层，所述第一介质层、第二介质层和第三介质层构成粘附层，所述第一介质层用于增加所述绝缘层与粘附层之间的粘附力，所述第二介质层用于增加所述第一介质层与第三介质层的粘附力；在所述粘附层上形成低K介质层，所述第三介质层用于增加所述低K介质层与粘附层之间的粘附力。与现有技术中低K介质层与绝缘层直接接触相比，本发明所述第一介质层增加了所述绝缘层与粘附层之间的粘附力，所述第二介质层增加了所述第一介质层与第三介质层的粘附力，所述第三介质层增加了所述低K介质层与粘附层之间的粘附力，因此，所述粘附层与所述绝缘层和低K介质层之间的粘附力大于所述绝缘层和低K介质层之间直接接触的粘附力。使得形成的互连结构中，绝缘层和低K介质层之间不容易发生分层现象，提高了互连结构的性能。

附图说明

图1～图7是本发明互连结构的形成方法一实施例各步骤的示意图；

图8是本发明互连结构一实施例的示意图。

具体实施方式

如背景技术所述，现有半导体器件的后段工艺中，互连结构容易出现分层现象，分析其原因，多孔层间介质层通常为低温下沉积氧化硅和致孔剂后再去除致孔剂形成的。在低温下形成的多孔氧化硅结构中分布了大量的空隙，因此结构疏松、机械强度较差，而位于多孔层间介质层下方的绝缘层(例如：掺氮碳化物)结构致密、具有较大密度，使得绝缘层和层间介质层之间的粘附力较差，从而容易产生分层问题。

为此，本发明提供了一种互连结构及其形成方法，所述互连结构的形成方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成绝缘层；在所述绝缘层上依次形成第一介质层、第二介质层和第三介质层，所述第一介质层、第二介质层和第三介质层构成粘附层，所述第一介质层用于增加所述绝缘层与粘附层之间的粘附力，所述第二介质层用于增加所述第一介质层与第三介质层的粘附力；在所述粘附层上形成低K介质层，所述第三介质层用于增加所述低K介质层与粘附层之间的粘附力；对所述低K介质层、粘附层和绝缘层进行刻蚀，在所述低K介质层、粘附层和绝缘层中形成通孔，在所述通孔中形成导电插塞。

与现有技术中低K介质层与绝缘层直接接触相比，本发明互连结构形成方法所形成的互连结构中，本发明所述第一介质层增加了所述绝缘层与粘附层之间的粘附力，所述第二介质层增加了所述第一介质层与第三介质层的粘附力，所述第三介质层增加了所述低K介质层与粘附层之间的粘附力，因此，所述粘附层与所述绝缘层和低K介质层之间的粘附力大于所述绝缘层和低K介质层之间直接接触的粘附力。第一介质层与绝缘层之间粘附力较强，第三介质层与低K介质层之间粘附力较强，第二介质层与第一、第二介质层的粘附力分别较强，提高了低K介质层与绝缘层之间的粘附力，进而提高了互连结构的性能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

参考图1至图7是本发明互连结构的形成方法一实施例各步骤的示意图。本实施例互连结构的形成方法包括：

如图1所示，提供衬底40。

本实施例中，所述衬底40为硅衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、绝缘体上硅(SOI)衬底、绝缘体上锗(GOI)衬底、玻璃衬底或其他III-V族化合物衬底。但本发明对于所述衬底的材料以及结构并不作限定。

需要说明的是，在本实施例中，所述衬底40中可以事先形成有包括源区、漏区、栅极的晶体管，所述衬底40中还可以形成有层间介质层。

继续参考图1，在提供所述衬底40后，在所述衬底40上形成绝缘层100。

所述绝缘层100的作用是使衬底40中的晶体管等半导体结构与衬底40上将要形成的互连结构绝缘。

在本实施例中，绝缘层100的材料为掺氮的碳化物。

具体来说，本实施例中，所述掺氮的碳化物为掺氮的碳化硅，这种材料对于导电插塞具有较好的阻挡作用。形成绝缘层100的步骤与现有技术相同，此处对绝缘层100的具体形成过程不作赘述。

需要说明的是，绝缘层100的材料为掺氮的碳化物，与氧化硅相比，掺氮的碳化物中含有碳原子和氮原子，使得掺氮的碳化物的致密度较高，在后续的刻蚀过程中，绝缘层100的刻蚀速率较低，所述绝缘层100还能起到保护衬底40的作用。

继续参考图2，在所述绝缘层100上依次形成第一介质层101、第二介质层102和第三介质层103，所述第一介质层101、第二介质层102和第三介质层103构成粘附层110，所述第一介质层101用于增加所述绝缘层100与粘附层110之间的粘附力，所述第二介质层102用于增加所述第一介质层101与第三介质层103的粘附力。

后续将在所述粘附层110上形成低K介质层，作为互连结构中导电插塞或金属引线的介质层，所述第三介质层103用于增加所述低K介质层与粘附层110之间的粘附力。

本实施例中，所述第一介质层101增加了所述绝缘层100与粘附层110之间的粘附力，所述第二介质层102增加了所述第一介质层101与第三介质层103的粘附力，所述第三介质层103增加了所述低K介质层与粘附层110之间的粘附力，因此，所述粘附层110与所述绝缘层100和低K介质层之间的粘附力大于所述绝缘层100和低K介质层之间直接接触的粘附力。通过形成本实施例中这种多层结构的粘附层110，粘附层110上表面部分的第三介质层103与低K介质层之间的粘附力较强，粘附层110下表面部分的第一介质层101与绝缘层100之间的粘附力较强，粘附层110自身的三层结构之间的粘附力也较强，从而使得绝缘层100与低K介质层之间具有较强的粘合力。

具体地，本实施例中形成粘附层110的步骤包括：

通入包括一氧化二氮和二乙氧基二甲基硅烷(diethoxydimethylsilane，DMES)气体的第一反应气体，在所述绝缘层100上形成第一介质层101。

通入包括氧气和二乙氧基二甲基硅烷气体的第二反应气体，在所述第一介质层101上形成第二介质层102。

通入包括二氧化碳和二乙氧基二甲基硅烷气体的第三反应气体，在所述第二介质层102上形成第三介质层103。

本实施例中，所述第一介质层101的材料为掺氮的氧化硅，所述第二介质层102的材料为氧化硅，所述第三介质层103的材料为掺碳的氧化硅。

由于一氧化二氮和二乙氧基二甲基硅烷气体形成的氧化硅中掺有氮，因此，第一介质层101与材料为掺氮碳化物的绝缘层100结合性较好，第一介质层101与绝缘层100之间的粘附力较强，且大于掺氮碳化物与多孔的氧化硅之间的粘附力，进而第一介质层101增加了绝缘层100与粘附层110之间的粘附力。

所述第二介质层102的材料为氧化硅，所述第一介质层101、第三介质层103的材料均包括氧化硅。所述第二介质层102与第一介质层101、第三介质层103之间的粘附力均较强，且大于掺氮碳化物与多孔的氧化硅之间的粘附力，所述第二介质层102增加了第一介质层101、第三介质层103之间的粘附力。

所述第三介质层103的材料为掺杂碳的氧化硅，碳元素能够增强第三介质层103与多孔的氧化硅的低K介质层之间的粘附力。进而所述第三介质层103增加了粘附层110与低K介质层之间的粘附力。

因此，本实施例中多层结构的粘附层110能够提高掺氮碳化物的绝缘层100与多孔的氧化硅的低K介质层之间的粘附力。但是本发明对所述第一介质层101、第二介质层102和第三介质层103的具体形成方式和材料不做限制，当所述绝缘层100和低K介质层的材料发生变化时，可以相应调整第一介质层101、第二介质层102和第三介质层103的具体形成方式和材料，使第一介质层101与绝缘层100之间的粘附力大于绝缘层100与低K介质层之间直接接触的粘附力，第三介质层103与低K介质层100之间的粘附力大于绝缘层100与低K介质层之间直接接触的粘附力，第三介质层103、第一介质层101与第二介质层102之间的粘附力大于绝缘层100与低K介质层之间直接接触的粘附力。

由于本实施例中，多层结构的粘附层110的作用是提高绝缘层100与低K介质层之间的粘附力，当所述第一介质层101、第二介质层102、第三介质层103的厚度过大时，所述第一介质层101、第二介质层102、第三介质层103形成的多层结构机械强度可能减小。当所述第一介质层101、第二介质层102、第三介质层103的厚度过小时，难以起到提高绝缘层100与低K介质层之间的粘附力的作用。

因此，在本实施例中，所述第一介质层101、第二介质层102、第三介质层103的厚度均在50到300埃的范围内。但是本发明对所述第一介质层101、第二介质层102、第三介质层103的厚度均不做限制。

需要说明的是，多层结构的粘附层110的机械强度越高，粘附层110在绝缘层100上附着地更为牢固，绝缘层100与低K介质层之间通过粘附层110连接的粘附力也就越强。

在本实施例中，在形成粘附层110的步骤中，所述第一反应气体中一氧化二氮的流量随第一介质层101厚度的增加而升高，所述第二反应气体中氧气的流量随第二介质层厚度的增加而升高，所述第三反应气体中二氧化碳的流量随第三介质层厚度的增加而升高。这样形成的第一介质层101、第二介质层102、第三介质层103中，每一层的氧原子占比均随厚度的增加而增加，可以使第一介质层101、第二介质层102、第三介质层103中，每一层的质地都自下而上逐渐致密。这样由第一介质层101、第二介质层102、第三介质层103组成的粘附层110的机械强度更高，在绝缘层100上附着地更为牢固。

需要说明的是，如果所述第一反应气体中一氧化二氮的流量、第二反应气体中氧气的流量和第三反应气体中二氧化碳的流量变化过快，则可能影响所形成的第一介质层101、第二介质层102、第三介质层103的质量。

在本实施例中，所述第一反应气体中一氧化二氮的流量变化率、第二反应气体中氧气的流量变化率和第三反应气体中二氧化碳的流量变化率在100～1000mg/min/s的范围内。但是本发明对所述第一反应气体中一氧化二氮的流量变化率、第二反应气体中氧气的流量变化率和第三反应气体中二氧化碳的流量变化率不做限制，所述第一反应气体中一氧化二氮的流量变化率、第二反应气体中氧气的流量变化率和第三反应气体中二氧化碳的流量变化率还可以在100～1000mg/min/s的范围之外。或者，所述第一反应气体中一氧化二氮的流量、第二反应气体中氧气的流量和第三反应气体中二氧化碳的流量还可以为固定值。

参考图3和图4，在所述粘附层110上形成低K介质层。所述低K介质层为K值小于等于3.0的介质层。

具体地，在一腔室中进行形成低K介质层，包括：在所述腔室中通入包括二乙氧基二甲基硅烷气体和氧气的第四反应气体以及致孔剂106，以在所述粘附层上形成预介质层105。

对所述预介质层105进行紫外光辐照，去除致孔剂106，使所述预介质层105形成多孔介质层108，所述低K介质层包括多孔介质层108。

需要说明的是，在本实施例中，在形成所述粘附层110之后，形成预介质层105之前，还包括：在所述粘附层上形成缓冲材料层104。

具体的，在形成缓冲层107的步骤包括：通入包括二乙氧基二甲基硅烷气体和氧气的第五反应气体以及致孔剂106，形成缓冲材料层104；去除缓冲材料层中的致孔剂106之后，缓冲材料层104中能够形成孔隙，从而形成缓冲层107。所述低K介质层包括缓冲层107和多孔介质层108。但是本发明对所述低K介质层是否包括缓冲层107不做限制。

本实施例中，在对所述预介质层105进行紫外光辐射的同时去除缓冲材料层中的致孔剂106，从而在缓冲材料层104中形成孔隙。本实施例中，在通入致孔剂106的过程中，致孔剂106的流量随缓冲材料层104厚度的增加逐渐升高，可以使缓冲层107中孔隙的数量在背离衬底40的方向上逐渐增加。但是本发明对致孔剂106的流量是否随缓冲材料层104厚度的增加逐渐升高不做限制。

可选的，在形成缓冲材料层104的步骤中，致孔剂106的流量变化率在100～1000mg/min/s的范围内。

本实施例中，所述缓冲材料层104和预介质层105的材料均为包含致孔剂106的氧化硅，去除致孔剂106之后，所述缓冲层107和多孔介质层108的材料均为多孔的氧化硅。

本实施例中在第三介质层103和低K介质层之间还形成缓冲层107，由于所述第三介质层103为掺碳的氧化硅，碳元素能够增强第三介质层103与包含大量孔隙的氧化硅的粘附力。因此，所述第三介质层103与低K介质层之间的粘附力更大。

此外，由于在形成缓冲材料层104的过程中，致孔剂106的流量随缓冲材料层104厚度的增加逐渐升高，去除致孔剂之后，缓冲层107中孔隙的数量在背离衬底40的方向上逐渐增加，最终与多孔介质层108中孔隙的数量接近。这样在形成缓冲层107和多孔介质层108之后，缓冲层107和多孔介质层108的质地在背离衬底40的方向上逐渐疏松，也就是说，相对于多孔介质层108，缓冲层107的质地较为致密。

本实施例中第三介质层103的质地自下而上逐渐致密。因此，第三介质层103致密度相对较高的上表面和缓冲层107相接触，使得第三介质层103和缓冲层107交界处的材料密度相差不大，第三介质层103和缓冲层107结合的机械强度较高。这样粘附层110、缓冲层107和多孔介质层108的结合性更好，粘附力更强。

需要说明的是，本发明对所述低K介质层是否包括多孔介质层108也不做限制，在其他实施例中，所述低K介质层还可以为其他类型的疏松介质。

需要说明的是，本实施例中，采用一沉积设备形成粘附层110的步骤。参考图5，示出了本实施例形成粘附层110所采用的沉积设备的示意图。

如图5所示，所述沉积设备包括：腔室300，用于进行沉积工艺；与所述腔室300连通的第一进气管301、第二进气管302、第三进气管303、第四进气管304和第五进气管305，分别用于向所述腔室300通入气体，排气室350，所述排气室350通过排气泵340与所述腔室300相连，用于接收所述腔室300排出的废气；排气管330，所述排气管330与所述排气室350相连，以向所述排气室350排出废气，所述第二进气管302、第三进气管303、第四进气管304和第五进气管305上均有设有转向阀320，所述转向阀320开启后，所述第二进气管302、第三进气管303、第四进气管304和第五进气管305与排气管330连通，并与所述腔室300隔离。

在本实施例中，所述第一进气管301用于向腔室300通入二乙氧基二甲基硅烷气体，所述第二进气管302用于向腔室300通入致孔剂106，所述第三进气管303用于向腔室300通入一氧化二氮，所述第四进气管304用于向腔室300通入氧气，所述第五进气管305用于向腔室300通入二氧化碳。

参考图5，并结合参考图2至图4。在本实施例中，在形成第一介质层101的步骤中，所述第一进气管301、第三进气管303的转向阀320关闭，第二进气管302、第四进气管304、第五进气管305的转向阀320开启，使致孔剂106、氧气和二氧化碳通过排气管330进入排气室350，二乙氧基二甲基硅烷气体和一氧化二氮进入腔室300，形成第一介质层101。

在形成第二介质层102的步骤中，所述第一进气管301、第四进气管304的转向阀320关闭，第二进气管302、第三进气管303、第五进气管305的转向阀320开启，使致孔剂106、一氧化二氮和二氧化碳通过排气管330进入排气室350，使二乙氧基二甲基硅烷气体和氧气通过排气管330进入腔室300，形成第二介质层102。

在形成第三介质层103的步骤中，所述第一进气管301、第五进气管305的转向阀320关闭，第二进气管302、第三进气管303、第四进气管304的转向阀320开启，使致孔剂106、一氧化二氮和氧气通过排气管330进入排气室350，使二乙氧基二甲基硅烷气体和氧气通过排气管330进入腔室300，形成第三介质层103。

在本实施例中，通过控制第一进气管301、第二进气管302、第三进气管303、第四进气管304和第五进气管305的开启和关闭，可以自由切换进入腔室300的反应气体，从而使得在形成粘附层的步骤中，可以连贯的进行第一介质层101、第二介质层102和第三介质层103的沉积工艺，在相邻两层的沉积工艺之间无需停止沉积和切换气体的时间，使得第一介质层101、第二介质层102和第三介质层103之间的粘附力更强。

在本实施例中，缓冲材料层104和预介质层105也在上述沉积设备中形成，即在所述腔室300中通入所述第四反应气体以及致孔剂106。在形成缓冲材料层104和预介质层105的步骤中，所述第一进气管301、第二进气管302、第四进气管304的转向阀关闭，第三进气管303、第五进气管305的转向阀开启，使二乙氧基二甲基硅烷气体、致孔剂和氧气通过排气管330进入排气室350。这样形成粘附层110和形成缓冲材料层104、预介质层105的步骤也更加连贯，最终形成的粘附层110、缓冲层107和多孔介质层108之间的粘附力更强。

但是本发明对是否采用本实施例的沉积设备形成所述粘附层110、缓冲层107和多孔介质层108不做限制。

参考图6，对所述低K介质层、粘附层和绝缘层100进行刻蚀，在所述低K介质层、粘附层和绝缘层100中形成通孔109。

在本实施例中，所述通孔109露出所述衬底40。

参考图7，在所述通孔109中形成导电插塞111。在本实施例中，所述导电插塞111的材料为钨，但是本发明对此不作限制，在其他实施例中，所述导电插塞111的材料还可以为铜等其他金属材料。

由于本实施例中，绝缘层100、粘附层110、低K介质层之间的粘附力更大，在刻蚀所述低K介质层、粘附层110和绝缘层100的过程中，低K介质层、粘附层110和绝缘层100之间不容易发生分层现象，在所述通孔109中形成导电插塞111之后，导电插塞111不容易产生断路等缺陷，有利于提高互连结构的性能。

本发明还提供一种互连结构，本发明互连结构可以但不限于采用本发明提供的互连结构的形成方法形成。参考图8，示出了本发明互连结构一实施例的结构示意图。本实施例互连结构包括：

衬底40`。本实施例中，所述衬底40`为硅衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、绝缘体上硅(SOI)衬底、绝缘体上锗(GOI)衬底、玻璃衬底或其他III-V族化合物衬底。但本发明对于所述衬底的材料以及结构并不作限定。

需要说明的是，在本实施例中，所述衬底40`中可以事先形成有包括源区、漏区、栅极的晶体管，所述衬底40`中还可以形成有层间介质层。

继续参考图8，本实施例互连结构还包括：位于所述衬底40`上的绝缘层100`。

所述绝缘层100`的作用是使衬底40`中的晶体管等半导体结构与衬底40`上将要形成的互连结构绝缘。

在本实施例中，绝缘层100`的材料为掺氮碳化物。

具体来说，掺氮碳化物材料的绝缘层100`为掺氮碳化硅材料，这种材料对于导电插塞具有较好的阻挡作用。形成绝缘层100`的步骤与现有技术相同，此处对绝缘层100`的具体形成过程不作赘述。

需要说明的是，绝缘层100`的材料为掺氮碳化物，与氧化硅相比，掺氮碳化物中含有碳原子和氮原子，使得掺氮碳化物的致密度较高，在后续的刻蚀过程中，绝缘层100`的刻蚀速率较低。

继续参考图8，本实施例互连结构还包括：在所述绝缘层100`上依次形成的第一介质层101`、第二介质层102`和第三介质层103`，所述第一介质层101`、第二介质层102`和第三介质层103构成粘附层110`，所述第一介质层101`用于增加所述绝缘层100`与粘附层110`之间的粘附力，所述第二介质层102`用于增加所述第一介质层101`与第三介质层103`的粘附力。

所述互连结构还包括：位于所述粘附层100`上的低K介质层,所述第三介质层103`用于增加所述低K介质层与粘附层110`之间的粘附力。本实施例中，所述低K介质层包括缓冲层107`以及缓冲层107`上的多孔介质层108`。所述缓冲层107`和多孔介质层108`的材料均为多孔的氧化硅，缓冲层107`中孔隙的数量在背离衬底40`的方向上逐渐增加，最终与多孔介质层108`中孔隙的数量接近。这样缓冲层107`和多孔介质层108`的质地在背离衬底40`的方向上逐渐疏松，也就是说，对于缓冲层107`和多孔介质层108`，缓冲层107`的质地较为致密。

但是本发明对所述低K介质层是否包括缓冲层107`不做限制。

由于所述第一介质层101`增加了所述绝缘层100`与粘附层110`之间的粘附力，所述第二介质层102`增加了所述第一介质层101`与第三介质层103`的粘附力，所述第三介质层103`增加了所述低K介质层与粘附层110`之间的粘附力。因此，通过形成本实施例中这种多层结构的粘附层110`，粘附层110`上表面部分的第三介质层103`与低K介质层之间的粘附力较强，粘附层110`下表面部分的第一介质层101`与绝缘层100`之间的粘附力较强，粘附层110`自身的三层结构之间的粘附力也较强，从而使得绝缘层100`与低K介质层之间具有较强的粘合力。

具体地，本实施例中，所述第一介质层101`的材料为掺氮的氧化硅，所述第二介质层102`的材料为氧化硅，所述第三介质层103`的材料为掺碳的氧化硅。

所述第一介质层101`与材料为掺氮的碳化硅的绝缘层100`结合性较好，第一介质层101与绝缘层100`之间的粘附力较强，且大于掺氮的碳化硅与多孔的氧化硅之间的粘附力，进而第一介质层101`增加了绝缘层100与粘附层110之间的粘附力。

所述第二介质层102`的材料为氧化硅，所述第一介质层101`、第三介质层103`的材料均包括氧化硅。所述第二介质层102`与第一介质层101`、第三介质层103`之间的粘附力均较强，且大于掺氮的碳化硅与多孔的氧化硅之间的粘附力。

所述第三介质层103`的材料为掺杂碳的氧化硅，碳元素能够增强第三介质层103`与多孔的氧化硅的低K介质层之间的粘附力,进而所述第三介质层103`增加了粘附层110`与低K介质层之间的粘附力。

因此，本实施例中多层结构的粘附层110`能够提高掺氮碳化硅的绝缘层100`与多孔的氧化硅的低K介质层之间的粘附力。

但是本发明对所述第一介质层101`、第二介质层102`和第三介质层103`的具体材料不做限制，当所述绝缘层100`和低K介质层的材料发生变化时，可以相应调整第一介质层101、第二介质层102`和第三介质层103`的材料，使第一介质层101与绝缘层100之间的粘附力大于绝缘层100`与低K介质层之间直接接触的粘附力，第三介质层103`与低K介质层100`之间的粘附力大于绝缘层100`与低K介质层之间直接接触的粘附力，第三介质层103`、第一介质层101`与第二介质层102`之间的粘附力大于绝缘层100`与低K介质层之间直接接触的粘附力。

由于本实施例中，多层结构的粘附层110`的作用是提高绝缘层100`与低K介质层之间的粘附力，当所述第一介质层101`、第二介质层102`、第三介质层103`的厚度过大时，所述第一介质层101`、第二介质层102`、第三介质层103`形成的多层结构机械强度可能减小。当所述第一介质层101`、第二介质层102`、第三介质层103`的厚度过小时，难以起到提高绝缘层100`与低K介质层之间的粘附力的作用。因此，在本实施例中，所述第一介质层101`、第二介质层102`、第三介质层103`的厚度均在50到300埃的范围内。但是本发明对所述第一介质层101`、第二介质层102`、第三介质层103`的厚度均不做限制。

继续参考图8，本实施例互连结构还包括：形成于所述低K介质层、粘附层110`和绝缘层100`中的导电插塞111`。在本实施例中，所述导电插塞111`的材料为钨，但是本发明对此不作限制，在其他实施例中，所述导电插塞111`的材料还可以为铜等其他金属材料。

由于本实施例中，绝缘层100`、粘附层110`、低K介质层之间的粘附力更大，在形成导电插塞111`的过程中，低K介质层、粘附层110`和绝缘层100`之间不容易发生分层现象，在所述通孔109`中形成导电插塞111`之后，导电插塞111`不容易产生断路等缺陷，有利于提高互连结构的性能。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (18)

1.一种互连结构的形成方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成绝缘层；

在所述绝缘层上依次形成第一介质层、第二介质层和第三介质层，所述第一介质层、第二介质层和第三介质层构成粘附层，所述第一介质层用于增加所述绝缘层与粘附层之间的粘附力，所述第二介质层用于增加所述第一介质层与第三介质层的粘附力；

在所述粘附层上形成低K介质层，所述第三介质层用于增加所述低K介质层与粘附层之间的粘附力；

对所述低K介质层、粘附层和绝缘层进行刻蚀，在所述低K介质层、粘附层和绝缘层中形成通孔，在所述通孔中形成导电插塞。

2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述绝缘层的材料为掺氮的碳化物，在所述绝缘层上依次形成第一介质层、第二介质层和第三介质层的步骤包括：

通入包括一氧化二氮和二乙氧基二甲基硅烷气体的第一反应气体，在所述绝缘层上形成掺氮的氧化硅以形成第一介质层；

通入包括氧气和二乙氧基二甲基硅烷气体的第二反应气体，在所述第一介质层上形成氧化硅以形成第二介质层；

通入包括二氧化碳和二乙氧基二甲基硅烷气体的第三反应气体，在所述第二介质层上形成掺碳的氧化硅以形成第三介质层。

3.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述第一反应气体中一氧化二氮的流量随第一介质层厚度的增加而升高。

4.如权利要求3所述的形成方法，其特征在于，所述第一反应气体中一氧化二氮的流量变化率在100～1000mg/min/s的范围内。

5.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述第二反应气体中氧气的流量随第二介质层厚度的增加而升高。

6.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述第二反应气体中氧气的流量变化率在100～1000mg/min/s的范围内。

7.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述第三反应气体中二氧化碳的流量随第三介质层厚度的增加而升高。

8.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述第三反应气体中二氧化碳的流量变化率在100～1000mg/min/s的范围内。

9.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述粘附层的形成工艺为化学气相沉积工艺。

10.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第一介质层、第二介质层、第三介质层的厚度均在50到300埃的范围内。

11.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成低K介质层的步骤包括：通入包括二乙氧基二甲基硅烷气体和氧气的第四反应气体以及致孔剂，以在所述粘附层上形成预介质层；

对所述预介质层进行紫外光辐照，去除致孔剂，使所述预介质层形成多孔介质层，所述低K介质层包括所述多孔介质层。

12.如权利要求11所述的形成方法，其特征在于，在形成所述粘附层之后，所述形成方法还包括：

在所述粘附层上形成缓冲材料层，在形成缓冲材料层的步骤中，通入包括二乙氧基二甲基硅烷气体和氧气的第五反应气体以及致孔剂，其中致孔剂的流量随缓冲材料层厚度的增加逐渐升高；

在所述粘附层上形成预介质层之后，在对所述预介质层进行紫外光辐照，去除致孔剂的步骤中，还去除缓冲材料层中的致孔剂，使缓冲材料层形成缓冲层，所述低K介质层还包括所述缓冲层。

13.如权利要求12所述的形成方法，其特征在于，形成缓冲材料层的步骤中，致孔剂的流量变化率在100～1000mg/min/s的范围内。

14.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成粘附层的步骤、形成缓冲层的步骤和形成低K介质层的步骤在同一腔室中进行。

15.一种互连结构，其特征在于，包括：

衬底；

位于所述衬底上的绝缘层；

位于绝缘层上的低K介质层；

位于所述绝缘层和低K介质层之间的粘附层，所述粘附层包括依次位于绝缘层上的第一介质层、第二介质层和第三介质层，所述第一介质层用于增加所述绝缘层与粘附层之间的粘附力，所述第二介质层用于增加所述第一介质层与第三介质层的粘附力；所述第三介质层用于增加所述低K介质层与粘附层之间的粘附力；

形成于所述低K介质层、粘附层和绝缘层中的导电插塞。

16.如权利要求15所述的互连结构，其特征在于，

所述绝缘层的材料为掺氮碳化物；

所述第一介质层的材料为掺氮的氧化硅；

所述第二介质层的材料为氧化硅；

所述第三介质层的材料为掺碳的氧化硅；

所述低K介质层的材料为多孔氧化硅。

17.如权利要求15所述的互连结构，其特征在于，所述低K介质层包括缓冲层以及位于缓冲层上的多孔介质层。

18.如权利要求15所述的互连结构，其特征在于，所述第一介质层、第二介质层、第三介质层的厚度均在50到300埃的范围内。