[发明专利]双嵌套铜互连结构及其制作方法

权利要求书

1.一种双嵌套铜互连结构，其特征在于，所述双嵌套铜互连结构至少包括：第一铜层、依次形成于所述第一铜层之上的第一帽层、层间介质层及第二帽层；所述层间介质层及第一帽层中形成有用于导电互连的第二铜层，所述第二铜层上表面与所述第二帽层下表面连接，且所述第二铜层除上表面以外的其余部分被一金属扩散阻挡层所包围，所述金属扩散阻挡层底部与所述第一铜层上表面连接；所述第二铜层包括金属连线及连接于所述金属连线底部的导电插塞；所述金属连线表面的金属扩散阻挡层被一掺氮层所包围，或所述金属连线及所述导电插塞位于所述层间介质层中的部分表面的金属扩散阻挡层被一掺氮层所包围。

2.根据权利要求1所述的双嵌套铜互连结构，其特征在于：所述掺氮层的厚度为0.5~2 nm。

3.根据权利要求1所述的双嵌套铜互连结构，其特征在于：所述第一帽层及第二帽层的材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、掺氧的碳化硅或掺氮的碳化硅中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的双嵌套铜互连结构，其特征在于：所述层间介质层的材料为低k材料。

5.根据权利要求1所述的双嵌套铜互连结构，其特征在于：所述金属扩散阻挡层的材料为TaN或Ta。

6.一种双嵌套铜互连结构的制作方法，其特征在于，所述双嵌套铜互连结构的制作方法至少包括以下步骤：

1）提供第一铜层，在所述第一铜层上依次形成第一帽层、层间介质层及硬掩模；

2）接着自所述硬掩模向下直至所述层间介质层中形成沟槽，并利用氮气或氨气等离子体对所述沟槽进行处理，在所述沟槽位于所述层间介质层中的侧壁及底部形成掺氮层；

3）然后自所述沟槽底部向下直至所述第一铜层上表面形成通孔；

4）在所述通孔、沟槽中及所述硬掩膜上表面依次形成金属扩散阻挡层及第二铜层；

5）对步骤4）形成的结构进行抛光直至上表面与所述层间介质层上表面齐平；

6）最后在抛光后的结构上沉积第二帽层。

7.一种双嵌套铜互连结构的制作方法，其特征在于，所述双嵌套铜互连结构的制作方法至少包括以下步骤：

1）提供第一铜层，在所述第一铜层上依次形成第一帽层、层间介质层及硬掩模；

2）接着自所述硬掩模向下直至所述层间介质层中形成沟槽，然后自所述沟槽底部向下直至所述第一帽层上表面形成通孔；

3）利用氮气或氨气等离子体对所述沟槽及所述通孔进行处理，在所述沟槽的侧壁与底部、及所述通孔的侧壁形成掺氮层；

4）对所述第一帽层进行回刻，将所述通孔的底部延伸至所述第一铜层上表面；

5）然后在所述通孔、沟槽中及所述硬掩膜上表面依次形成金属扩散阻挡层及第二铜层；

6）对步骤5）所述结构进行抛光直至上表面与所述层间介质层上表面齐平；

7）最后在抛光后的结构上沉积第二帽层。

8.根据权利要求6或7所述的双嵌套铜互连结构的制作方法，其特征在于：所述硬掩膜为单层、两层或多层膜结构。

9.根据权利要求6或7所述的双嵌套铜互连结构的制作方法，其特征在于：所述硬掩膜为双层膜结构，自下而上依次为PETEOS层及TiN金属层。

10.根据权利要求6或7所述的双嵌套铜互连结构的制作方法，其特征在于：所述第二铜层通过化学电镀法形成。