[发明专利]铜互连结构及其形成方法

权利要求书

1.一种铜互连结构的形成方法，包括：

提供半导体基底，所述半导体基底表面形成有介质层，所述介质层内形成有开口，所述开口内形成有阻挡层并填充有金属铜；

在所述开口上方形成金属帽盖，所述金属帽盖覆盖开口内的金属铜；

其特征在于，所述金属帽盖的材料选自钽、氮化钽、钛、氮化钛或是它们的组合。

2.根据权利要求1所述的铜互连结构的形成方法，其特征在于，所述金属帽盖的形成方法包括：在所述介质层表面和开口上方形成金属帽盖层；在所述金属帽盖层上形成光刻胶层，并图案化；以所述图案化的光刻胶层为掩膜对所述金属帽盖层进行刻蚀，形成金属帽盖，所述金属帽盖覆盖开口内的金属铜。

3.根据权利要求2所述的铜互连结构的形成方法，其特征在于，所述金属帽盖层的厚度为2nm至50nm。

4.根据权利要求2所述的铜互连结构的形成方法，其特征在于，所述金属帽盖层的形成方法为物理气相沉积或者化学气相沉积。

5.根据权利要求4所述的铜互连结构的形成方法，其特征在于，所述物理气相沉积的功率为10000W至40000W，所述物理气相沉积的气氛为氩气或者氩气与氮气的混合气体，所述氩气的流量为4sccm至40sccm，所述氮气的流量为10sccm至30sccm。

6.根据权利要求2所述的铜互连结构的形成方法，其特征在于，所述光刻胶层的图案化过程使用的掩膜版与形成所述介质层内的开口使用的掩膜版为同一个。

7.根据权利要求2所述的铜互连结构的形成方法，其特征在于，所述金属帽盖层的刻蚀方法为干法刻蚀。

8.根据权利要求7所述的铜互连结构的形成方法，其特征在于，所述干法刻蚀中的源功率为500W至1500W，偏置功率为300W至800W。

9.根据权利要求8所述的铜互连结构的形成方法，其特征在于，所述干法刻蚀的主要反应物为Cl₂，BCl₃，CH₄，所述Cl₂的流量为150sccm至300sccm，所述BCl₃的流量为50sccm至200sccm，所述CH₄的流量为10sccm至30sccm。

10.根据权利要求1所述的铜互连结构的形成方法，其特征在于，在形成所述金属帽盖之后还包括在所述介质层和金属帽盖表面形成介质帽盖层。

11.根据权利要求10所述的铜互连结构的形成方法，其特征在于，所述介质帽盖层的材料选自掺氮碳化硅或氮化硅。

12.一种铜互连结构，包括：

半导体基底，所述半导体基底表面形成有介质层，所述介质层内形成有开口，所述开口内形成有阻挡层并填充有金属铜；

金属帽盖，所述金属帽盖覆盖所述开口内的金属铜；

介质帽盖层，所述介质帽盖层覆盖所述金属帽盖和介质层；

其特征在于，所述金属帽盖的材料选自钽、氮化钽、钛、氮化钛或是它们的组合。

13.根据权利要求12所述的铜互连结构，其特征在于，所述金属帽盖的厚度为2nm至50nm。

14.根据权利要求12所述的铜互连结构，其特征在于，所述介质帽盖层的材料选自掺氮碳化硅或氮化硅。

15.根据权利要求12所述的铜互连结构，其特征在于，所述介质帽盖层的厚度为30nm至70nm。