[发明专利]一种铜互连结构及其制造方法

权利要求书

1.一种铜互连结构，其特征在于，所述铜互连结构包括：

半导体衬底；

介质层，所述介质层覆盖在所述衬底的上表面，且所述介质层上具有一通孔，所述介质层从下往上依次包括黑钻石材料层以及六方氮化硼层；

石墨烯阻挡层，形成在所述通孔的底部以及侧壁；

钌金属阻挡层，覆盖在所述石墨烯阻挡层的底部以及侧壁；

金属铜，填充在所述通孔内，且所述金属铜的上表面与所述介质层的上表面平齐。

2.根据权利要求1所述的铜互连结构，其特征在于，所述介质层的材料为SiO₂、SiN、低介电常数材料、超低介电常数材料或六方氮化硼层中的一种或多种。

3.一种制造如权利要求1～2任一所述的铜互连结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01，提供一具有介质层的衬底，所述介质层上形成一通孔；

步骤S02，在所述通孔中依次生长石墨烯阻挡层以及钌金属阻挡层；

步骤S03，在所述通孔内形成第一光刻胶，并以其为掩膜去除所述石墨烯阻挡层上表面的钌金属阻挡层；

步骤S04，去除所述第一光刻胶，并清洗衬底表面；

步骤S05，采用选择性铜电镀工艺在所述通孔内填充金属铜，且所述金属铜的上表面与所述介质层的上表面平齐；

步骤S06，在所述金属铜的上表面形成与其宽度相等的第二光刻胶，并以所述第二光刻胶为掩膜去除所述介质层上表面的石墨烯阻挡层；

步骤S07，去除所述第二光刻胶，形成铜互连结构。

4.根据权利要求3所述的铜互连结构的制造方法，其特征在于，步骤S02中，采用低温化学气相沉积法、原子气相沉积法、SiC热分解法或氧化还原法形成所述石墨烯阻挡层，所述石墨烯阻挡层的厚度为0.34-3.4nm。

5.根据权利要求3所述的铜互连结构的制造方法，其特征在于，步骤S02中，采用原子气相沉积法形成所述钌金属阻挡层，所述钌金属阻挡层的厚度为1-3nm。

6.根据权利要求3所述的铜互连结构的制造方法，其特征在于，步骤S03中，采用湿法刻蚀工艺或反应离子刻蚀工艺去除所述石墨烯阻挡层上表面的钌金属阻挡层。

7.根据权利要求6所述的铜互连结构的制造方法，其特征在于，采用湿法刻蚀工艺去除所述钌金属阻挡层的刻蚀药液为硝酸铈铵和硝酸的混合液、HNO₃和NH₄F的混合液、H₂SO₄和H₂O₂的混合液、稀HF的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的铜互连结构的制造方法，其特征在于，采用反应离子刻蚀工艺去除所述钌金属阻挡层的刻蚀气体为含F、Cl或XeF气体中的一种或多种。

9.根据权利要求3～8任一所述的铜互连结构的制造方法，其特征在于，步骤S06中，采用干法刻蚀工艺去除所述石墨烯阻挡层的刻蚀气体为H₂、O₂或C_xF_y气体的一种或多种。