半导体结构及其形成方法与流程

本申请涉及半导体，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术：

1、金属连线结构是半导体工艺的后段工艺中的重要结构。金属连线结构一般包括多层金属层以及电连接上下层金属层的通孔结构(via)。

2、目前在大块金属层且通孔结构密集的结构中会出现明显的通孔结构底部分层现象，多种工艺产品均有涉及，例如14nm，22nm，24nand等等。经过分析发现分层集中在通孔结构的底部，即上下两层层间介质层的界面上。究其原因，是由于上下两层层间介质层的界面处材料不同，在材料性质方面(如热膨胀系数，应力强度，弹性模量等)存在不匹配，加之工艺过程中热平衡，应力损耗等外因影响，导致界面性质不稳定，界面间粘附力变差，从而产生分层的问题。

3、基于以上原因，显然通孔结构密集的结构对于层间介质层分界面的破坏更大，因而表现出来的分层现象会更加严重。因此，有必要提供一种更有效、更可靠的技术方案，避免通孔结构发生分层现象，提高器件可靠性。

技术实现思路

1、本申请提供一种半导体结构及其形成方法，可以避免通孔结构发生分层现象，提高器件可靠性。

2、本申请的一个方面提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底表面依次形成有第一介质层、第二介质层和第三介质层；在所述第一介质层、第二介质层和第三介质层中形成第一沟槽，所述第一沟槽包括块状槽、环绕所述块状槽的框形槽，所述块状槽和所述框形槽通过若干连通槽连通；在所述第一沟槽中形成第一金属层，所述第一金属层包括分别填充所述块状槽、框形槽和若干连通槽的块状部、框形部和若干连通部；在所述第三介质层和所述第一金属层表面依次形成第四介质层和第五介质层，所述第四介质层和所述第三介质层的材料相同；在所述第四介质层和第五介质层中形成电连接所述第一金属层的金属连线结构。

3、在本申请的一些实施例中，所述块状部的形状为矩形，所述框型部的轮廓为矩形，所述若干连通部位于所述块状部的四角且沿所述块状部的对角线方向与所述框型部的四角连通。

4、在本申请的一些实施例中，所述基底包括半导体衬底以及位于所述半导体衬底表面的层间介质层，所述层间介质层中形成有若干贯穿所述层间介质层的第一通孔结构，所述若干第一通孔结构电连接所述第一金属层的块状部。

5、在本申请的一些实施例中，所述金属连线结构包括：第二金属层，位于所述第五介质层中；第二通孔结构，位于所述第二金属层下方的第五介质层和第四介质层中且电连接所述第二金属层和第一金属层的块状部。

6、在本申请的一些实施例中，所述第一介质层的材料为掺氮的碳化硅，所述第二介质层的材料为黑钻石，所述第三介质层的材料为掺氮的碳化硅，所述第四介质层的材料为掺氮的碳化硅，所述第五介质层的材料为黑钻石。

7、本申请的另一个方面提供一种半导体结构，包括：基底，所述基底表面依次形成有第一介质层、第二介质层和第三介质层；第一金属层，位于所述第一介质层、第二介质层和第三介质层中，所述第一金属层包括块状部、环绕所述块状部的框形部，所述块状部和所述框形部通过若干连通部连通；第四介质层和第五介质层，依次位于所述第三介质层和所述第一金属层表面，所述第四介质层和所述第三介质层的材料相同；金属连线结构，位于所述第四介质层和第五介质层中且电连接所述第一金属层。

8、在本申请的一些实施例中，所述块状部的形状为矩形，所述框型部的轮廓为矩形，所述若干连通部位于所述块状部的四角且沿所述块状部的对角线方向与所述框型部的四角连通。

9、在本申请的一些实施例中，所述基底包括半导体衬底以及位于所述半导体衬底表面的层间介质层，所述层间介质层中形成有若干贯穿所述层间介质层的第一通孔结构，所述若干第一通孔结构电连接所述第一金属层的块状部。

10、在本申请的一些实施例中，所述金属连线结构包括：第二金属层，位于所述第五介质层中；第二通孔结构，位于所述第二金属层下方的第五介质层和第四介质层中且电连接所述第二金属层和第一金属层的块状部。

11、在本申请的一些实施例中，所述第一介质层的材料为掺氮的碳化硅，所述第二介质层的材料为黑钻石，所述第三介质层的材料为掺氮的碳化硅，所述第四介质层的材料为掺氮的碳化硅，所述第五介质层的材料为黑钻石。

12、本申请提供一种半导体结构及其形成方法，所述第四介质层和所述第三介质层的材料相同，界面性质稳定，界面间粘附力增强，不容易出现分层，此外所述第一金属层中具有空心图案，既可以增加所述第四介质层和所述第三介质层的接触面积，增强界面间粘附力，还可以充分释放第一金属层的应力，可以避免通孔结构发生分层现象，提高器件可靠性，并且工艺上也容易实现。

技术特征：

1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述块状部的形状为矩形，所述框型部的轮廓为矩形，所述若干连通部位于所述块状部的四角且沿所述块状部的对角线方向与所述框型部的四角连通。

3.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述基底包括半导体衬底以及位于所述半导体衬底表面的层间介质层，所述层间介质层中形成有若干贯穿所述层间介质层的第一通孔结构，所述若干第一通孔结构电连接所述第一金属层的块状部。

4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述金属连线结构包括：

5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一介质层的材料为掺氮的碳化硅，所述第二介质层的材料为黑钻石，所述第三介质层的材料为掺氮的碳化硅，所述第四介质层的材料为掺氮的碳化硅，所述第五介质层的材料为黑钻石。

6.一种半导体结构，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述块状部的形状为矩形，所述框型部的轮廓为矩形，所述若干连通部位于所述块状部的四角且沿所述块状部的对角线方向与所述框型部的四角连通。

8.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述基底包括半导体衬底以及位于所述半导体衬底表面的层间介质层，所述层间介质层中形成有若干贯穿所述层间介质层的第一通孔结构，所述若干第一通孔结构电连接所述第一金属层的块状部。

9.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述金属连线结构包括：

10.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述第一介质层的材料为掺氮的碳化硅，所述第二介质层的材料为黑钻石，所述第三介质层的材料为掺氮的碳化硅，所述第四介质层的材料为掺氮的碳化硅，所述第五介质层的材料为黑钻石。

技术总结本申请提供半导体结构及其形成方法，所述方半导体结构包括：基底，所述基底表面依次形成有第一介质层、第二介质层和第三介质层；第一金属层，位于所述第一介质层、第二介质层和第三介质层中，所述第一金属层包括块状部、环绕所述块状部的框形部，所述块状部和所述框形部通过若干连通部连通；第四介质层和第五介质层，依次位于所述第三介质层和所述第一金属层表面，所述第四介质层和所述第三介质层的材料相同；金属连线结构，位于所述第四介质层和第五介质层中且电连接所述第一金属层。本申请提供一种半导体结构及其形成方法，所述第四介质层和所述第三介质层的材料相同，可以避免通孔结构发生分层现象，提高器件可靠性。技术研发人员：殷原梓受保护的技术使用者：中芯北方集成电路制造（北京）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12