[发明专利]铜金属覆盖层的制备方法

权利要求书

1.一种铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

执行步骤S1：提供具有冗余铜金属填充的半导体器件；

执行步骤S2：化学机械研磨所述具有冗余铜金属填充的半导体器件之冗余金属铜填充所在的表面，并将所述研磨停止在所述防金属扩散层；

执行步骤S3：通过化学湿法刻蚀的方式去除所述铜金属填充，并使得所述铜金属填充的第二上表面较所述沟槽结构之第一上边沿具有预定高度h1的凹陷；

执行步骤S4：在所述铜金属填充的第二上表面和所述防金属扩散层的第三上表面淀积金属覆盖层，所述金属覆盖层与所述铜金属填充形成金属对金属的化学键和金属键，并在电力作用下所述金属覆盖层与所述铜金属填充电性连接；

执行步骤S5：通过化学机械研磨去除所述防金属扩散层，并对所述低介电常数介质层保持过研磨，以完全去除所述防金属扩散层且所述铜金属填充的第二上表面具有所述金属覆盖层，所述金属覆盖层与所述低介电常数介质层具有共平面的上表面；

执行步骤S6：在所述金属覆盖层与所述低介电常数介质层共平面的上表面淀积所述介质隔离保护层，以防止所述金属覆盖层氧化或者腐蚀。

2.如权利要求1所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述具有冗余铜金属填充的半导体器件的制备方法进一步包括在具有下层金属连线的硅基衬底上设置低介电常数介质层；在所述低介电常数介质层中刻蚀形成所述沟槽结构；在所述沟槽结构内及其低介电常数介质层的第一上表面淀积防金属扩散层；在所述沟槽结构内淀积所述铜籽晶层，并通过电镀工艺进行金属铜填充以形成所述冗余铜金属填充。

3.如权利要求2所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述低介电常数介质层的相对介电常数为2.5。

4.如权利要求1所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述用于化学湿法刻蚀的化学腐蚀药液包括盐酸、氢氟酸。

5.如权利要求4所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述防金属扩散层为钽、氮化钽的其中之一。

6.如权利要求5所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述化学湿法刻蚀过程中，通过控制所述用于化学湿法刻蚀的化学腐蚀药液的成分、浓度、电流和电压、反应时间进行调节，以获得所述预定高度h1。

7.如权利要求1所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述金属覆盖层为钌、铱、锇、铑、钴钨磷、镉、锰及其金属化合物或合金。

8.如权利要求1所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述金属覆盖层的厚度为10～2000埃。

9.如权利要求1所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述金属覆盖层的淀积方式为PVD、MOCVD、PLD以及湿法涂覆的其中之一。

10.如权利要求1所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述铜金属覆盖层的制备方法进一步包括在所述金属覆盖层淀积后，对所述半导体器件进行热处理工艺，所述热处理的温度为100～450℃，所述热处理时间为1～200min。

11.如权利要求1所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述铜金属覆盖层的制备方法中所述过研磨的程度取决于所述预定高度h₁，以及所述金属覆盖层的厚度。

12.如权利要求1所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述过研磨的程度以完全去除所述防金属扩散层且所述铜金属填充的第一上表面具有所述金属覆盖层。

13.如权利要求12所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，在所述防金属扩散层的过研磨中所述防金属扩散层被去除的厚度为100～800埃。

14.如权利要求1所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述介质隔离保护层为氮化硅、碳化硅、氮氧化硅，氮掺杂的碳化硅的其中之一或者其组合层。

15.如权利要求14所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述介质隔离保护层的厚度为50～1000埃。

16.如权利要求15所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述介质隔离保护层为氮掺杂的碳化硅，且所述作为介质隔离层的氮掺杂的碳化硅的厚度为500埃。

17.如权利要求1～16任一权利要求所述的铜金属覆盖层的制备方法，其特征在于，所述半导体器件为45nm及以下并采用多孔低介电常数介质层的铜金属互连技术节点。