專利名稱：降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法及銅互連結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法及銅互連結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
銅互連結(jié)構(gòu)包括溝槽、覆蓋溝槽內(nèi)表面的阻擋層以及位于溝槽內(nèi)掩埋所述阻擋層的銅導(dǎo)線層。請參閱圖1至圖5，上述結(jié)構(gòu)一般通過如下步驟形成執(zhí)行步驟S11，提供晶圓，所述晶圓上具有互連結(jié)構(gòu)，其剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括基底(未示出)以及位于基底上的低介電常數(shù)材料層100，所述低介電常數(shù)材料層內(nèi)具有溝槽，溝槽底部、側(cè)壁及低介電常數(shù)材料層100上覆蓋有阻擋層101，所述溝槽內(nèi)填充有金屬銅102，該金屬銅掩埋所述阻擋層101，溢出所述溝槽的位于所述阻擋層101上的金屬銅形成塊銅(bulk Cu) 103 ；執(zhí)行步驟S12，對塊銅103進(jìn)行部分研磨至高于阻擋層101預(yù)留厚度，比如2000埃至3000埃，如圖 3所示；執(zhí)行步驟S13，繼續(xù)對塊銅103進(jìn)行研磨，通過終點(Endpoint)檢測技術(shù)停在阻擋層101上，銅表面與阻擋層表面齊平，如圖4所示；執(zhí)行步驟S14，研磨去除阻擋層101，如圖 5所示；執(zhí)行步驟S15，清洗所述晶圓表面，完成化學(xué)機(jī)械拋光。上述結(jié)構(gòu)中，所述阻擋層通常由氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)或者氮化硅(Si3N4)等形成，用于阻止銅金屬原子擴(kuò)散至周圍的介電層中，也可以阻止銅離子的電遷移。由于銅導(dǎo)線層位于溝槽內(nèi)且溝槽底部、側(cè)壁及低介電常數(shù)材料層100上覆蓋有阻擋層101，因此，溝槽的底部和側(cè)壁幾乎不會發(fā)生銅離子的電遷移，然而在步驟S14中去除阻擋層101后，發(fā)現(xiàn)在相鄰的兩溝槽之間的銅仍會發(fā)生電遷移。另外，中國專利申請2006100306 . 1號通過改變阻擋層的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)，阻擋了銅離子向Al墊層尤其是通過金屬臺階部分的“弱區(qū)”進(jìn)行擴(kuò)散和電遷移。中國專利申請2006100306 . 1號公開的技術(shù)方案雖然能夠避免電遷移，但是，需要改變阻擋層的晶體結(jié)構(gòu)，會增加成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是銅互連結(jié)構(gòu)中位于相鄰兩溝槽內(nèi)的銅會發(fā)生電遷移的問題。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，該銅互連結(jié)構(gòu)包括基底以及位于基底上的低介電常數(shù)材料層，該低介電常數(shù)材料層具有溝槽， 該溝槽的底壁、側(cè)壁以及低介電常數(shù)材料層上覆蓋有阻擋層，所述溝槽內(nèi)填充有金屬銅，溢出所述溝槽的金屬銅形成塊銅，該方法包括對所述金屬銅和阻擋層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光至所述銅表面與溝槽底壁之間的距離小于或等于阻擋層表面與溝槽底壁之間的距離，在拋光過程中，銅的拋光速率大于阻擋層的拋光速率。可選地，所述對所述金屬銅和阻擋層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光包括對所述塊銅進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械拋光至銅表面高出所述阻擋層表面預(yù)留厚度；調(diào)整拋光頭的壓力和拋光液中雙氧水的重量百分比，對所述金屬銅和阻擋層進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械拋光至銅表面與溝槽底壁之間的距離小于阻擋層表面與溝槽底壁之間的距離?？蛇x地，在第二次化學(xué)機(jī)械拋光的過程中，銅的拋光速率與阻擋層的拋光速率之比為2比1?？蛇x地，在第二次化學(xué)機(jī)械拋光的過程中，化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的拋光頭的壓力在不同壓力區(qū)Zl至Z5的分布如下:Z5為1. Ipsi至1. 5psi、Z4為1. 23psi至1. 67psi、Z3為 1. 23psi 至 1. 67psi、Z2 為 1. 31psi 至 1. 79psi、Zl 為 2. 75psi 至 3. 75psi，拋光液中雙氧水的重量百分比為1. 3襯％至1. 7wt%。 可選地，第二次化學(xué)機(jī)械拋光過程中，所述拋光盤的轉(zhuǎn)速為43轉(zhuǎn)/分至63轉(zhuǎn)/分， 拋光頭的轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)/分至60轉(zhuǎn)/分?？蛇x地，在第二次機(jī)械拋光后，所述銅表面的最低點低于阻擋層表面的最高點300 埃至500埃。可選地，所述方法還包括向拋光液中加入表面活性劑，對所述銅和阻擋層進(jìn)行第三次化學(xué)機(jī)械拋光，以減小銅表面與阻擋層表面之間的距離差?？蛇x地，所述表面活性劑占拋光液的重量百分比為0. 25wt%至0. 5wt%?？蛇x地，在第三次化學(xué)機(jī)械拋光的過程中，所述銅的拋光速率與阻擋層的拋光速率之比為1.5比1?？蛇x地，在第三次化學(xué)機(jī)械拋光過程中，化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的拋光頭的壓力在不同壓力區(qū)Zl至Z5的分布如下:Z5為0. 85psi至1. 25psi、Z4為0. 85psi至1. 25psi、Z3為 0. 89psi 至 1. 31psi、Z2 為 1. 38psi 至 2. 02psi、Zl 為 1. 46psi 至 2. 14psi?？蛇x地，在第三次化學(xué)機(jī)械拋光過程中，所述拋光盤的轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分至110轉(zhuǎn) /分、拋光頭的轉(zhuǎn)速為77轉(zhuǎn)/分至104轉(zhuǎn)/分?？蛇x地，在第三次機(jī)械拋光后，所述銅表面的最低點低于阻擋層表面的最高點0 埃至150埃。一種銅互連結(jié)構(gòu)包括基底和位于基底上的低介電常數(shù)材料層、阻擋層和銅導(dǎo)線層，該低介電常數(shù)材料層具有溝槽，所述阻擋層覆蓋所述溝槽的底壁和側(cè)壁，所述銅導(dǎo)線層位于所述溝槽內(nèi)，其特征在于，所述銅導(dǎo)線層的表面與溝槽底壁之間的距離小于等于所述阻擋層的表面與溝槽底壁之間的距離?？蛇x地，所述銅導(dǎo)線層表面的最低點低于阻擋層表面的最高點300埃至500埃?？蛇x地，所述銅導(dǎo)線層表面的最低點低于阻擋層表面的最高點為0埃至150埃。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明采用化學(xué)機(jī)械拋光的方法使得銅表面至溝槽底壁的距離小于等于阻擋層表面至溝槽底壁的距離，這樣，所述金屬銅表面低于阻擋層的表面，銅離子無法通過阻擋層高于金屬銅表面的部分，從而，不會發(fā)生電遷移。同時，本發(fā)明也不用改變阻擋層的結(jié)構(gòu)，節(jié)約了成本。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的銅互連結(jié)構(gòu)的化學(xué)機(jī)械拋光方法；圖2至圖5為現(xiàn)有技術(shù)中各步驟對應(yīng)的銅互連結(jié)構(gòu)的剖視圖6是本發(fā)明實施例的降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法流程圖；圖7、圖8、圖10和圖11是本發(fā)明各步驟對應(yīng)的銅互連結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖9是化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的拋光頭的壓力在晶圓表面的分布示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的發(fā)明人在銅互連結(jié)構(gòu)的制造中發(fā)現(xiàn)，由于在去除阻擋層后，銅的表面高于阻擋層的表面，這樣，位于相鄰的兩溝槽的銅突出于阻擋層的部分相當(dāng)于兩電極，使得銅離子會在該兩電極之間發(fā)生電遷移。為此，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究，提出一種降低前述銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，該方法包括對所述銅互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光至銅表面與溝槽底壁之間的距離小于或等于阻擋層表面與溝槽底壁之間的距離，在拋光過程中，銅的拋光速率大于所述阻擋層的拋光速率。請參閱圖6，本發(fā)明的降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法具體包括如下步驟 步驟S21、提供晶圓，該晶圓包括基底以及位于基底上的低介電常數(shù)材料層，該低介電常數(shù)材料層具有溝槽，該溝槽的底壁、側(cè)壁以及低介電常數(shù)材料層上覆蓋有阻擋層，所述溝槽內(nèi)填充有金屬銅，溢出所述溝槽的金屬銅形成塊銅；步驟S22、對所述塊銅進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械拋光至銅表面高出所述阻擋層預(yù)留厚度；步驟S23、調(diào)整拋光頭的壓力和拋光液中雙氧水的重量百分比，對所述塊銅和阻擋層進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械拋光至銅表面與溝槽底壁之間的距離小于或等于阻擋層表面與溝槽底壁之間的距離；步驟S24、向拋光液中加入表面活性劑，對所述銅和阻擋層進(jìn)行第三次化學(xué)機(jī)械拋光至銅的表面與溝槽底壁之間的距離小于或等于阻擋層與溝槽底壁之間的距離，以減小銅表面與阻擋層表面的距離差；步驟S25、清洗晶圓表面。為了使得銅表面低于阻擋層表面，在步驟S23中，通過調(diào)整拋光頭的壓力和拋光液中雙氧水的濃度來實現(xiàn)。而步驟S24中，通過增加表面活性劑使得銅的拋光速率大于阻擋層的拋光速率， 且相對于步驟S23，銅的拋光速率有所降低，從而，可以減小銅表面與阻擋層之間的距離差， 這樣，能控制銅表面相對于底壁的最低點至阻擋層表面的最高點的距離為0埃至150埃，不僅防止了銅離子的電遷移，而且，可以使得在后續(xù)曝光工序中，黃光對焦效果好。為使本發(fā)明的方法、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。請參閱圖6和圖7，執(zhí)行步驟S21，提供晶圓，該晶圓包括基底(圖中未示)以及位于基底上的低介電常數(shù)材料層200。該低介電材料層的介電常數(shù)的范圍為3.0至2. 2。該低介電常數(shù)材料層200具有溝槽，該溝槽的底壁、側(cè)壁以及低介電常數(shù)材料層200上覆蓋有阻擋層201，所述溝槽內(nèi)填充有金屬銅202，溢出所述溝槽的金屬銅形成塊銅203。請參閱圖8和圖9，執(zhí)行步驟S22，將所述晶圓固定在第一拋光盤上，對所述塊銅進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械拋光。在該步驟中，所述化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的拋光頭的不同區(qū)域所使用的壓力略有不同，如圖9所示，由中心區(qū)域到邊緣區(qū)域的壓力分布分別由Z5至Zl來表示，對于直徑300mm 的晶圓來說，Z5是針對半徑為40mm的圓，TA是針對半徑為40mm至半徑為IOOmm的環(huán)形區(qū)域，Z3是針對半徑為IOOmm至半徑為130mm的環(huán)形區(qū)域，Z2是針對半徑為130mm至半徑為 145mm的區(qū)域，Zl是針對半徑為145mm以外的環(huán)形區(qū)域。該步驟中，化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的拋光頭上的不同壓力區(qū)Zl至Z5分布如下Z5為2. Opsi至2. 5psi、Z4為2. 2psi至2. 8psi、 Z3 為 2. 5psi 至 3. lpsi, Z2 為 2. 7psi 至 3. 3psi、Zl 為 5. 4psi 至 6. Opsi。本實施例優(yōu)選的壓力分布為Z5采用2. Opsi，TA采用2. 2psi，Z3采用2. 5psi，Z2采用2. 7psi，Zl采用 5. 4psi ο此步驟所述拋光過程中，化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的拋光盤的轉(zhuǎn)速為90轉(zhuǎn)/分鐘至95 轉(zhuǎn)/分鐘，拋光頭的轉(zhuǎn)速為85轉(zhuǎn)/分至90轉(zhuǎn)/分。本實施例優(yōu)選的拋光盤的轉(zhuǎn)速為93轉(zhuǎn) /分鐘，拋光頭的轉(zhuǎn)速為87轉(zhuǎn)/分鐘?；瘜W(xué)機(jī)械拋光后，塊銅203高出所述阻擋層預(yù)留厚度H1，比如，Hl為2000埃至 3000埃。該厚度是從塊銅203表面至阻擋層201表面的垂直距離HI。預(yù)留厚度為Hl的銅后，可以避免后續(xù)步驟中銅的研磨量太多而使得銅表面至底壁的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于阻擋層至底壁的距離，以致于會因溝槽中的銅余留太少而影響互連結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性能。請參閱圖6和圖10，執(zhí)行步驟S23，將所述晶圓引入第二拋光盤，調(diào)整化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的拋光頭的壓力和拋光液中雙氧水的重量百分比，對所述塊銅203和阻擋層201進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械拋光至銅202表面與溝槽底壁之間的距離小于阻擋層表面與溝槽底壁之間的距離，如圖6所示，銅202表面相對于底壁的最低點與所述阻擋層201的最高點的距離為H2，H2為300埃至500埃。第二次機(jī)械拋光后，覆蓋在阻擋層201上的塊銅203全部去除，溝槽中的金屬銅202全部暴露出來。在該步驟中，所述調(diào)整所述拋光頭的壓力是指將拋光頭的壓力設(shè)置為Z5為 1. 3psi、Z4 為 1. 45psi、Z3 為 1. 45psi、Z2 為 1. 55psi、Zl 為 3. 25psi。當(dāng)然，所述拋光頭的壓力在不同壓力區(qū)Zl至Z5的分布調(diào)整為如下Z5為1. Ipsi至1. 5psi、Z4為1. 23psi至 1. 67psi、Z3 為 1. 23psi 至 1. 67psi、Z2 為 1. 31psi 至 1. 79psi、Zl 為 2. 75psi 至 3. 75psi。在第二次化學(xué)機(jī)械拋光時，所述拋光盤的轉(zhuǎn)速可以在43轉(zhuǎn)/分至63轉(zhuǎn)/分的范圍內(nèi)選擇，所述拋光頭的轉(zhuǎn)速可以在40轉(zhuǎn)/分至60轉(zhuǎn)/分的范圍內(nèi)選擇，在本實施例中， 所述拋光頭的轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分，拋光盤的轉(zhuǎn)速為53轉(zhuǎn)/分。在該步驟中，所述拋光液包括研磨劑(SiO2, Al2O3),雙氧水(H2O2)，腐蝕抑制劑(BTA)以及其他一些化學(xué)添加物質(zhì)。本發(fā)明中，拋光液中雙氧水的重量百分比可以在1.3Wt%至1.7Wt%的范圍內(nèi)選擇，本實施例中，雙氧水所占拋光液的重量百分比為 1. 5wt%。在該步驟中，雙氧水的重量百分比為上述范圍以及拋光頭在晶圓表面的壓力分區(qū)采用上述范圍時，銅202的拋光速率與阻擋層201的拋光速率之比為2比1，這樣，銅202的研磨量大于阻擋層201的研磨量，研磨后，所述銅202的表面均低于阻擋層的表面，銅202 表面的最低點與阻擋層201的最高點的距離為H2為300埃至500埃，或者說銅的形貌為 300埃至500埃。需要說明的是，本實施例的第二次化學(xué)機(jī)械拋光中，述拋光頭壓力采用上述值和雙氧水占拋光液的重量百分比采用上述比重后，銅的拋光速率與阻擋層的拋光速率能達(dá)到 2比1。也可以采用其他雙氧水比重的拋光液或者其他類型的拋光液，結(jié)合調(diào)整相應(yīng)的拋光頭的壓力即可，只要該拋光液滿足對銅的拋光速率大于對阻擋層的拋光速率。
請參閱圖6和圖11，執(zhí)行步驟S24，將所述晶圓引入第三拋光盤，向拋光液中加入表面活性劑，對所述銅和阻擋層進(jìn)行第三次化學(xué)機(jī)械拋光至銅表面與底壁之間的距離小于阻擋層表面與底壁之間的距離，以減小銅表面與阻擋層表面之間的距離差。所述拋光頭在不同壓力分區(qū)的壓力分布如下Z5為0. 85psi至1. 25psi、Z4為
0.85psi 至 1. 25psi、Z3 為 0. 89psi 至 1. 31psi、Z2 為 1. 38psi 至 2. 02psi、Zl 為 1. 46psi 至2. 14psi，在本實施中，所述拋光頭在不同壓力分區(qū)的壓力分布為Z5為1.05psi、Z4為
1.05psi、Z3 為 1. lpsi、Z2 為 1. 7psi、Zl 為 1. 8psi。所述表面活性劑包括鈉辛烷磺酸(Sodium octane sulphonate)、PH調(diào)整劑(PH buffers)、反凝劑(deflocculants)、粘度修正液(Viscosity Modifiers)、潤濕劑(wetting agents)，另外，也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的其他表面活性劑，只要表面活性劑占拋光液的重量百分比為0. 25wt%至0. 5wt%即可，通過增加表面活性劑，與第二次化學(xué)機(jī)械拋光相比， 銅202的研磨速率與阻擋層201之比由在第二次拋光過程中的2比1變?yōu)?. 5比1，從而， 不僅能夠保證銅202的表面均低于阻擋層201的表面，而且能減小銅表面與阻擋層之間的距離差，銅表面與阻擋層的距離由300埃至500埃減小為0埃至150埃，當(dāng)銅表面與阻擋層的距離為0埃至150埃時，在后續(xù)的拋光過程中，黃光的對焦效果好。所述拋光盤的轉(zhuǎn)速可以在80轉(zhuǎn)/分至110轉(zhuǎn)/分的范圍內(nèi)選擇、拋光頭的轉(zhuǎn)速可以在77轉(zhuǎn)/分至104轉(zhuǎn)/分的范圍內(nèi)選擇，在本實施例中，所述拋光盤的轉(zhuǎn)速為103轉(zhuǎn)/ 分，所述拋光頭的轉(zhuǎn)速為97轉(zhuǎn)/分。需要說明的是，本實施例的第三次機(jī)械拋光采用上述拋光頭壓力和雙氧水比重， 使得銅的拋光速率與阻擋層的拋光速率之比達(dá)到1.5 1，也可以更換拋光液，只要拋光液對銅的拋光速率大于對阻擋層的拋光速率，然后相應(yīng)調(diào)整拋光頭的壓力。上述實施例采用三次化學(xué)機(jī)械拋光，達(dá)到銅表面低于阻擋層的表面而避免了電遷移，作為本實施方式的改進(jìn)，可以參照上述拋光頭和拋光液的壓力值使得所述拋光過程僅在一個拋光盤內(nèi)按所述步驟分階段進(jìn)行。上述實施例采用三次化學(xué)機(jī)械拋光使銅表面低于阻擋層表面，其中，在拋光過程中，銅的拋光速率大于阻擋層的拋光速率，例如，第二次化學(xué)機(jī)械拋光中的2 1，第三次化學(xué)機(jī)械拋光中的1.5 1。在其他實施例中，也可以采用其他方式實現(xiàn)銅表面低于阻擋層表面，例如，在現(xiàn)有技術(shù)(圖4或圖幻的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行至少一次化學(xué)機(jī)械拋光，以使銅表面低于阻擋層表面，其中，銅的拋光速率大于阻擋層的拋光速率。與上述方法相對應(yīng)，本發(fā)明還提供了一種銅互連結(jié)構(gòu)，該銅互連結(jié)構(gòu)可以是單鑲嵌形式或者雙鑲嵌形式等。所述銅互連結(jié)構(gòu)包括低介電常數(shù)材料層、阻擋層和銅導(dǎo)線層，該低介電常數(shù)材料層具有溝槽，阻擋層覆蓋所述溝槽的底壁和側(cè)壁。銅導(dǎo)線層位于所述溝槽內(nèi)并掩埋溝槽內(nèi)的阻擋層，所述銅導(dǎo)線層的表面與溝槽底部之間的距離小于所述阻擋層表面與溝槽底部之間的距離，也就是，銅導(dǎo)線層相對于底壁的表面低于所述阻擋層的表面。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
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權(quán)利要求
1.一種降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，該銅互連結(jié)構(gòu)包括基底以及位于基底上的低介電常數(shù)材料層，該低介電常數(shù)材料層具有溝槽，該溝槽的底壁、側(cè)壁以及低介電常數(shù)材料層上覆蓋有阻擋層，所述溝槽內(nèi)填充有金屬銅，溢出所述溝槽的金屬銅形成塊銅，其特征在于，該方法包括對所述金屬銅和阻擋層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光至所述銅表面與溝槽底壁之間的距離小于或等于阻擋層表面與溝槽底壁之間的距離，在拋光過程中，銅的拋光速率大于阻擋層的拋光速率。
2.如權(quán)利要求1所述的降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，其特征在于，所述對所述金屬銅和阻擋層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光包括對所述塊銅進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械拋光至銅表面高出所述阻擋層表面預(yù)留厚度；調(diào)整拋光頭的壓力和拋光液中雙氧水的重量百分比，對所述金屬銅和阻擋層進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械拋光至銅表面與溝槽底壁之間的距離小于阻擋層表面與溝槽底壁之間的距離。
3.如權(quán)利要求2所述的降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，其特征在于，在第二次化學(xué)機(jī)械拋光的過程中，銅的拋光速率與阻擋層的拋光速率之比為2比1。
4.如權(quán)利要求3所述的降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，其特征在于，在第二次化學(xué)機(jī)械拋光的過程中，化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的拋光頭的壓力在不同壓力區(qū)Zl至Z5的分布如下:Z5 為 1. Ipsi 至 1. 5psi、Z4 為 1. 23psi 至 1. 67psi、Z3 為 1. 23psi 至 1. 67psi、Z2 為 1. 31psi至1. 79psi、Zl為2. 75psi至3. 75psi，拋光液中雙氧水的重量百分比為1. 3wt% 至 1. 7wt%。
5.如權(quán)利要求3所述的降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，其特征在于，第二次化學(xué)機(jī)械拋光過程中，所述拋光盤的轉(zhuǎn)速為43轉(zhuǎn)/分至63轉(zhuǎn)/分，拋光頭的轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)/ 分至60轉(zhuǎn)/分。
6.如權(quán)利要求3所述的降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，其特征在于，在第二次機(jī)械拋光后，所述銅表面的最低點低于阻擋層表面的最高點300埃至500埃。
7.如權(quán)利要求2所述的降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，其特征在于，還包括向拋光液中加入表面活性劑，對所述銅和阻擋層進(jìn)行第三次化學(xué)機(jī)械拋光，以減小銅表面與阻擋層表面之間的距離差。
8.如權(quán)利要求7所述的降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，其特征在于，所述表面活性劑占拋光液的重量百分比為0. 25wt%至0. 5wt%。
9.如權(quán)利要求7所述的降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，其特征在于，在第三次化學(xué)機(jī)械拋光的過程中，所述銅的拋光速率與阻擋層的拋光速率之比為1. 5比1。
10.如權(quán)利要求9所述的降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，其特征在于，在第三次化學(xué)機(jī)械拋光過程中，化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的拋光頭的壓力在不同壓力區(qū)Zl至Z5的分布如下:Z5 為 0. 85psi 至 1. 25psi、Z4 為 0. 85psi 至 1. 25psi、Z3 為 0. 89psi 至 1. 31psi、Z2 為 1. 38psi 至 2. 02psi、Zl 為 1. 46psi 至 2. 14psi。
11.如權(quán)利要求9所述的降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，其特征在于，在第三次化學(xué)機(jī)械拋光過程中，所述拋光盤的轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分至110轉(zhuǎn)/分、拋光頭的轉(zhuǎn)速為77轉(zhuǎn) /分至104轉(zhuǎn)/分。
12.如權(quán)利要求9所述的降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法，其特征在于，在第三次機(jī)械拋光后，所述銅表面的最低點低于阻擋層表面的最高點0埃至150埃。
13.—種銅互連結(jié)構(gòu)，包括基底和位于基底上的低介電常數(shù)材料層、阻擋層和銅導(dǎo)線層，該低介電常數(shù)材料層具有溝槽，所述阻擋層覆蓋所述溝槽的底壁和側(cè)壁，所述銅導(dǎo)線層位于所述溝槽內(nèi)，其特征在于，所述銅導(dǎo)線層的表面與溝槽底壁之間的距離小于等于所述阻擋層的表面與溝槽底壁之間的距離。
14.如權(quán)利要求13所述的銅互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述銅導(dǎo)線層表面的最低點低于阻擋層表面的最高點300埃至500埃。
15.如權(quán)利要求13所述的銅互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述銅導(dǎo)線層表面的最低點低于阻擋層表面的最高點為0埃至150埃。
全文摘要
一種降低銅互連結(jié)構(gòu)中銅的電遷移的方法及銅互連結(jié)構(gòu)，該銅互連結(jié)構(gòu)包括基底以及位于基底上的低介電常數(shù)材料層，該低介電常數(shù)材料層具有溝槽，該溝槽的底壁、側(cè)壁以及低介電常數(shù)材料層上覆蓋有阻擋層，所述溝槽內(nèi)填充有金屬銅，溢出所述溝槽的金屬銅形成塊銅，該方法包括對所述金屬銅和阻擋層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光至所述銅表面與溝槽底壁之間的距離小于或等于阻擋層表面與溝槽底壁之間的距離，在拋光過程中，銅的拋光速率大于阻擋層的拋光速率。由于本發(fā)明金屬銅表面低于阻擋層的表面，這樣，銅離子無法通過阻擋層高于金屬銅表面的部分，所述阻擋層可以阻止位于相鄰溝槽內(nèi)的銅離子的電遷移。
文檔編號H01L23/528GK102214600SQ20101014421
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者鄧武鋒 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司