[发明专利]具有铜金属布线的半导体器件及其形成方法

权利要求书

1.一种形成半导体器件的铜金属布线的方法，所述方法包括下以步骤：

在其中形成有下层布线的衬底上方的堆叠结构中形成覆盖层和金属间介电层；

通过使用第一光刻胶图案的蚀刻在所述金属间介电层上形成限定上层金属布线区域的沟道，所述沟道至少包括第一沟道和第二沟道；

在所述沟道的内部侧壁上形成隔离层；

形成用于暴露所述第一沟道而覆盖所述第二沟道的第二光刻胶图案，并实施蚀刻以除去由所述隔离层暴露的所述金属间介电层，从而在所暴露的第一沟道下方形成通孔；

除去所述隔离层；

在所述沟道和所述通孔的内壁上形成阻挡金属膜；以及

在所述沟道和所述通孔内间隙填充铜金属布线膜并将所述半导体器件的表面抛光。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第二光刻胶图案中形成透孔以暴露所述沟道的所述第一沟道，所述第一沟道的边缘位于形成于所述沟道的所述第一沟道的内部侧壁上的隔离层宽度的基本上中间位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述隔离层和所述覆盖层由使用相同的蚀刻剂可去除的一种或多种材料组成。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述隔离层和所述覆盖层由氮化物膜形成。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述隔离层和所述覆盖层是通过采用磷酸溶液的湿蚀刻法同时除去的。

6.一种半导体器件，包括：

形成于衬底上的下层布线；

形成于所述衬底和所述下层布线上的覆盖层；

形成于所述覆盖层上的金属间介电层，所述金属间介电层具有多个沟道和在所述沟道中的一个下方形成的通孔；

至少形成于所述沟道和所述通孔内壁上的阻挡金属膜；以及

充分地间隙填充进所述覆盖了阻挡金属膜的沟道和通孔中的铜金属布线膜，

其中，所述通孔与所述沟道基本上对准，所述通孔是通过在所述通孔形成过程中，在所述沟道的内壁上形成的临时隔离膜在所述沟道下方形成的。

7.根据权利要求6所述的器件，其中，所述阻挡金属膜由钽Ta或氮化钽TaN形成。

8.根据权利要求6所述的器件，其中所述铜布线膜是使用ECP法形成的。

9.根据权利要求6所述的器件，其中，在所述铜布线膜被间隙填充到所述覆盖了阻挡金属膜的沟道中之前，通过使用沉积法或ECP法在所述阻挡金属膜上形成铜种晶层。

10.根据权利要求6所述的器件，其中，在形成所述铜布线膜后，实施退火热处理以减小所述铜金属布线膜中的应力，并增加所述铜金属布线膜的密度。