[发明专利]降低铜互连结构中铜的电迁移的方法及铜互连结构

权利要求书

1.一种降低铜互连结构中铜的电迁移的方法，该铜互连结构包括基底以及位于基底上的低介电常数材料层，该低介电常数材料层具有沟槽，该沟槽的底壁、侧壁以及低介电常数材料层上覆盖有阻挡层，所述沟槽内填充有金属铜，溢出所述沟槽的金属铜形成块铜，其特征在于，该方法包括：

对所述金属铜和阻挡层进行化学机械抛光至所述铜表面与沟槽底壁之间的距离小于或等于阻挡层表面与沟槽底壁之间的距离，在抛光过程中，铜的抛光速率大于阻挡层的抛光速率。

2.如权利要求1所述的降低铜互连结构中铜的电迁移的方法，其特征在于，所述对所述金属铜和阻挡层进行化学机械抛光包括：

对所述块铜进行第一次化学机械抛光至铜表面高出所述阻挡层表面预留厚度；

调整抛光头的压力和抛光液中双氧水的重量百分比，对所述金属铜和阻挡层进行第二次化学机械抛光至铜表面与沟槽底壁之间的距离小于阻挡层表面与沟槽底壁之间的距离。

3.如权利要求2所述的降低铜互连结构中铜的电迁移的方法，其特征在于，在第二次化学机械抛光的过程中，铜的抛光速率与阻挡层的抛光速率之比为2比1。

4.如权利要求3所述的降低铜互连结构中铜的电迁移的方法，其特征在于，在第二次化学机械抛光的过程中，化学机械抛光设备的抛光头的压力在不同压力区Z1至Z5的分布如下：Z5为1.1psi至1.5psi、Z4为1.23psi至1.67psi、Z3为1.23psi至1.67psi、Z2为1.31psi至1.79psi、Z1为2.75psi至3.75psi，抛光液中双氧水的重量百分比为1.3wt％至1.7wt％。

5.如权利要求3所述的降低铜互连结构中铜的电迁移的方法，其特征在于，第二次化学机械抛光过程中，所述抛光盘的转速为43转/分至63转/分，抛光头的转速为40转/分至60转/分。

6.如权利要求3所述的降低铜互连结构中铜的电迁移的方法，其特征在于，在第二次机械抛光后，所述铜表面的最低点低于阻挡层表面的最高点300埃至500埃。

7.如权利要求2所述的降低铜互连结构中铜的电迁移的方法，其特征在于，还包括：向抛光液中加入表面活性剂，对所述铜和阻挡层进行第三次化学机械抛光，以减小铜表面与阻挡层表面之间的距离差。

8.如权利要求7所述的降低铜互连结构中铜的电迁移的方法，其特征在于，所述表面活性剂占抛光液的重量百分比为0.25wt％至0.5wt％。

9.如权利要求7所述的降低铜互连结构中铜的电迁移的方法，其特征在于，在第三次化学机械抛光的过程中，所述铜的抛光速率与阻挡层的抛光速率之比为1.5比1。

10.如权利要求9所述的降低铜互连结构中铜的电迁移的方法，其特征在于，在第三次化学机械抛光过程中，化学机械抛光设备的抛光头的压力在不同压力区Z1至Z5的分布如下：Z5为0.85psi至1.25psi、Z4为0.85psi至1.25psi、Z3为0.89psi至1.31psi、Z2为1.38psi至2.02psi、Z1为1.46psi至2.14psi。

11.如权利要求9所述的降低铜互连结构中铜的电迁移的方法，其特征在于，在第三次化学机械抛光过程中，所述抛光盘的转速为80转/分至110转/分、抛光头的转速为77转/分至104转/分。

12.如权利要求9所述的降低铜互连结构中铜的电迁移的方法，其特征在于，在第三次机械抛光后，所述铜表面的最低点低于阻挡层表面的最高点0埃至150埃。

13.一种铜互连结构，包括基底和位于基底上的低介电常数材料层、阻挡层和铜导线层，该低介电常数材料层具有沟槽，所述阻挡层覆盖所述沟槽的底壁和侧壁，所述铜导线层位于所述沟槽内，其特征在于，所述铜导线层的表面与沟槽底壁之间的距离小于等于所述阻挡层的表面与沟槽底壁之间的距离。

14.如权利要求13所述的铜互连结构，其特征在于，所述铜导线层表面的最低点低于阻挡层表面的最高点300埃至500埃。

15.如权利要求13所述的铜互连结构，其特征在于，所述铜导线层表面的最低点低于阻挡层表面的最高点为0埃至150埃。