[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

一种半导体结构及其形成方法，方法包括：提供基底；在基底上形成介电层，介电层内形成有开口；在开口底部和侧壁上形成钌层，钌层覆盖介电层顶部；形成填充满开口且覆盖钌层的铜层；对铜层进行第一化学机械研磨操作，去除部分厚度铜层；对铜层进行第二化学机械研磨操作，去除高于钌层顶部的铜层，研磨液中含有铜的腐蚀抑制剂；对铜层进行第三化学机械研磨操作，去除位于介电层顶部的铜层，研磨液中含有铜的腐蚀抑制剂。本发明所述第二化学机械研磨操作和第三化学机械研磨操作的研磨液中含有铜的腐蚀抑制剂，从而降低铜层发生腐蚀的概率。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

随着集成电路制造技术的不断发展，铜(Cu)互连工艺在后端(Back End Of Line，BEOL)工艺中得到了广泛的应用。和相同工艺尺寸的铝(Al)互连技术相比，金属铜的电阻率较低，而且对电迁移(Electromigration)现象具有更强的抵抗力。

随着元器件的关键尺寸不断变小，为了降低互连的电阻-电容延迟(RC Delay)，则要求增加互连的电导，为此，无籽晶铜互连技术越来越受到重视。其中，由于传统的粘附阻挡层的材料具有较高的电阻率，且不能作为铜直接电镀的籽晶层，而钌(Ru)具有更低的电阻率，与铜具有更好的粘附性，且可以实现铜的直接电镀，因此，铜互连工艺逐渐引入了钌(Ru)层，用于作为铜层的生长浸润层(Wetting Layer)。

但是，引入钌层后容易导致铜互连的形成质量和性能下降。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，提高铜互连的形成质量和性能。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成介电层，所述介电层内形成有开口；在所述开口的底部和侧壁上形成钌层，所述钌层还覆盖所述介电层顶部；形成填充满所述开口的铜层，所述铜层还覆盖所述钌层；对所述铜层进行第一化学机械研磨操作，去除部分厚度的所述铜层；对所述铜层进行第二化学机械研磨操作，去除高于所述钌层顶部的所述铜层，所述研磨液中含有铜的腐蚀抑制剂；对所述铜层进行第三化学机械研磨操作，去除位于所述介电层顶部的所述铜层，所述研磨液中含有铜的腐蚀抑制剂。

可选的，所述第一化学机械研磨操作、第二化学机械研磨操作和第三化学机械研磨操作所采用的研磨液均为碱性研磨液。

可选的，所述第一研磨操作所采用的研磨液的PH值为7.5至10。

可选的，所述第二研磨操作所采用的研磨液的PH值为7.5至10。

可选的，所述第三研磨操作所采用的研磨液的PH值为9至13。

可选的，所述铜的腐蚀抑制剂的材料包括苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和疏基苯并三唑中的一种或多种。

可选的，所述第一化学机械研磨操作的参数包括：下压力为1.5psi至5psi，基座转速为50rpm至120rpm，所述研磨液的流速为100ml/min至400ml/min。

可选的，在所述第一化学机械研磨操作后，位于所述钌层顶部的剩余铜层厚度为至

可选的，所述第二化学机械研磨操作的参数包括：下压力为0.8psi至2psi，基座转速为20rpm至70rpm，所述研磨液的流速为100ml/min至400ml/min。

可选的，所述第三化学机械研磨操作的参数包括：下压力为0.8psi至2psi，基座转速为20rpm至70rpm，所述研磨液的流速为100ml/min至400ml/min。

可选的，在所述第三化学机械研磨操作后，位于所述介电层顶部的所述钌层被去除。

可选的，所述第三化学机械研磨操作所采用的研磨液中还含有钌的研磨速率增强剂。