半导体结构及其形成方法与流程

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(backendofline，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(rcdelay)，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(wettinglayer)。

但是，引入钌层后容易导致铜互连的形成质量和性能下降。

技术实现要素：

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。

可选的，所述钌的研磨速率增强剂的材料包括胍基溶液。

可选的，在所述基底上形成介电层后，在所述开口的底部和侧壁上形成钌层之前，还包括步骤：在所述开口的底部和侧壁上形成粘附阻挡层，所述粘附阻挡层还覆盖所述介电层顶部。

可选的，所述粘附阻挡层的材料为tin或tan。

可选的，在所述第三化学机械研磨操作后，所述开口中的剩余铜层作为铜互连。

相应的，本发明还提供一种采用本发明形成方法所形成的半导体结构。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

依次对铜层进行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，其中，所述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中含有铜的腐蚀抑制剂(cucorrosioninhibitor)，由于铜的活性比钌好，当钌层暴露于所述研磨液中时，铜在所述研磨液中作为腐蚀电极的阴极，因此通过在所述研磨液中添加铜的腐蚀抑制剂，从而可以降低所述铜层发生腐蚀(corrosion)的概率，进而使得所述铜层的研磨质量得到提高。

可选方案中，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，相比采用酸性研磨液的方案，本发明能够避免生成有毒且易气化的氧化物ruo4(四氧化钌)，从而有利于提高铜层的质量和性能。

可选方案中，在所述第三化学机械研磨操作后，所述开口中的剩余铜层作为铜互连，因此本发明铜互连的形成质量和性能可以得到提高，进而有利于提高半导体结构的电学性能和良率。

可选方案中，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；由于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，因此通过在所述研磨液中添加钌的研磨速率增强剂，能够提高所述第三化学机械研磨操作对所述钌层的研磨速率。

附图说明

图1至图7是本发明半导体结构的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，引入钌层后容易导致铜互连的形成质量下降。现结合一种半导体结构的形成方法分析铜互连的形成质量和性能下降的原因。

所述形成方法包括：提供基底，所述基底上形成有介电层，且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；采用化学机械研磨工艺(chemicalandmechanicalpolish，cmp)，研磨去除高于所述介电层顶部的铜层和钌层，所述开口中的剩余铜层作为铜互连。

由于铜与钌之间具有电位差异，且铜的活性比钌好，因此铜在所述化学机械研磨工艺所采用的研磨液中作为腐蚀电极的阴极，从而容易在所述化学机械研磨工艺过程中被腐蚀，进而导致铜互连的形成质量和性能下降。

为了解决所述技术问题，本发明在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中添加铜的腐蚀抑制剂，从而降低所述铜层发生腐蚀的概率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1至图7是本发明半导体结构的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。

结合参考图1，提供基底100。

所述基底100为后续工艺提供工艺操作基础。

根据实际工艺情况，所述基底100中可以形成有功能结构，例如：所述基底100内可以形成有mos场效应晶体管等半导体器件，还可以形成有电阻结构等。

本实施例中，所述基底100中形成有底层刻蚀阻挡层110、位于所述底层刻蚀阻挡层110上的底层介电层120、以及位于所述底层介电层120内的底层铜互连130。

所述底层刻蚀阻挡层110的材料可以为sicn(碳氮化硅)、sico(碳氧化硅)或sin(氮化硅)，所述底层刻蚀阻挡层110用于在所述底层铜互连130的形成工艺过程中定义刻蚀停止的位置。

所述底层介电层120用于使所述底层铜互连130之间相互绝缘。本实施例中，所述底层介电层120的材料具有多孔结构，所述具有多孔结构的材料为低k介质材料(低k介质材料指相对介电常数大于或等于2.6、小于等于3.9的介质材料)或超低k介质材料(超低k介质材料指相对介电常数小于2.6的介质材料)，从而可以有效地降低所述底层铜互连130之间的寄生电容，进而减小后端rc延迟。在其他实施例中，所述底层介电层的材料还可以是氧化硅。

所述底层介电层120的材料可以是sioh、sioch、掺氟的二氧化硅(fsg)、掺硼的二氧化硅(bsg)、掺磷的二氧化硅(psg)、掺硼磷的二氧化硅(bpsg)、氢化硅倍半氧烷(hsq，(hsio1.5)n)或甲基硅倍半氧烷(msq，(ch3sio1.5)n)。本实施例中，所述底层介电层120的材料为超低k介质材料，所述超低k介质材料为含有孔洞的sioch。

所述底层铜互连130用于与待形成的铜互连实现电连接，也可用于与外部电路实现电连接。本实施例中，所述底层铜互连130顶部与所述底层介电层120顶部齐平。

参考图2，在所述基底100上形成介电层220，所述介电层220内形成有开口235。

所述介电层220用于使后续所形成的铜互连之间相互绝缘，所述开口235为后续形成铜互连提供空间位置。

对所述介电层220材料的描述可参考前述对所述底层介电层120的相应描述，本发明在此不再赘述。本实施例中，所述介电层220的材料为超低k介质材料，所述超低k介质材料为含有孔洞的sioch。

所述开口235可以为沟槽、通孔或两者的组合。本实施例中，通过双大马士革(dualdamascene)工艺刻蚀所述介电层220以形成所述开口235。因此，所述开口235包括相贯通的沟槽(未标示)和通孔(未标示)，所述沟槽底部和所述通孔顶部相连通，且所述沟槽底部的宽度尺寸大于所述通孔顶部的宽度尺寸。

需要说明的是，在所述基底100上形成所述介电层220之前，还包括步骤：在所述基底100上形成刻蚀阻挡层210。

所述刻蚀阻挡层210用于在刻蚀形成所述开口235的工艺过程中定义刻蚀停止的位置。对所述刻蚀阻挡层210材料的描述可参考前述对所述底层刻蚀阻挡层110的相应描述，本发明在此不再赘述。

还需要说明的是，在所述基底100上形成所述介电层220后，刻蚀所述介电层220之前，还包括步骤：在所述介电层220上形成氧化层230。

所述氧化层230用于作为后续刻蚀所述介电层220的刻蚀缓冲层。

由于所述介电层220为超低k介质材料，特性松软，容易发生过刻蚀现象，而所述氧化层230致密度和硬度更好，因此通过采用在所述介电层220上形成所述氧化层230的方案，使后续刻蚀工艺可以更好地控制刻蚀所述介电层220的厚度。

本实施例中，所述氧化层230的材料为氧化硅或等离子体增强四乙氧基硅烷(peteos)。

因此，本实施例中，所述开口235贯穿所述氧化层230、介电层220和刻蚀阻挡层210，并露出所述底层铜互连130，从而使后续所形成的铜互连与所述底层铜互连130实现电连接。

参考图3，在所述开口235(如图2所示)的底部和侧壁上形成钌层242，所述钌层242还覆盖所述介电层220顶部。

所述钌层242与铜层具有良好的粘附性，因此所述钌层242用于作为后续铜层的生长浸润层(wettinglayer)，可以实现铜的直接电镀，且钌的电阻率较低，从而有利于提高后续铜互连的形成质量和性能，降低铜互连的电阻-电容延迟。

本实施例中，形成所述钌层242的工艺为原子层沉积工艺，因此所述钌层242具有良好的台阶覆盖(stepcoverage)性。

需要说明的是，所述钌层242具有柱状生长的特性，从而导致后续在所述开口235中填充铜层后，所述钌层242在晶界处向所述铜层提供扩散路径，进而容易导致铜材料经所述钌层242扩散至所述介电层220内。

因此，结合参考图4，图4是图3中虚线框205的局部放大图，为了抑制所述钌层242的柱状生长，在形成所述钌层242之前，还包括步骤：在所述开口235(如图2所示)的底部和侧壁上形成粘附阻挡层241，所述粘附阻挡层241还覆盖所述介电层220顶部。

所述粘附阻挡层241的材料可以为tin(氮化钛)或tan(氮化钽)。本实施例中，所述粘附阻挡层241的材料为tin。

本实施例中，形成所述粘附阻挡层241的工艺可以为化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺。

其中，在所述粘附阻挡层241和所述钌层242的界面处，所述粘附阻挡层241和所述钌层242的材料相互渗透，从而在所述粘附阻挡层241和所述钌层242之间形成反应层243(如图4所示)。所述粘附阻挡层241的材料为tin，所述反应层243的材料相应为rutin。

继续参考图3，形成填充满所述开口235(如图2所示)的铜层255，所述铜层255还覆盖所述钌层242。

所述铜层255经后续的化学机械研磨工艺后，剩余铜层255用于作为铜互连。

本实施例中，在所述开口235中填充铜层255所采用的工艺为电镀工艺。

经过所述电镀工艺的填充后，所述铜层255还溢出所述开口235，并覆盖位于所述介电层220顶部的所述钌层242。

因此，后续步骤包括：采用化学机械研磨工艺，去除高于所述介电层220顶部的所述铜层255。

在实际工艺操作中，所述化学机械研磨工艺包括多个化学机械研磨操作步骤。具体地，所述化学机械研磨工艺的步骤包括：对所述铜层255依次进行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。

以下结合附图，对所述化学机械研磨工艺的步骤做详细说明。

参考图5，对所述铜层255进行第一化学机械研磨操作，去除部分厚度的所述铜层255。

通过所述第一化学机械研磨操作，研磨去除部分厚度的所述铜层255，从而为后续的第二化学机械研磨操作提供工艺基础。

本实施例中，为了提高研磨效率，所述第一化学机械研磨操作所采用的研磨垫为硬研磨垫(即为hardpad)。所述hardpad的定义与现有技术相同，本发明在此不再赘述。

具体地，通过控制所述第一化学机械研磨操作的工艺时间，即采用rtpc(realtimeprocesscontrol)的方式，使剩余铜层255的厚度达到工艺目标值。具体地，在所述第一化学机械研磨操作后，使位于所述介电层220顶部上的剩余铜层255顶部至所述钌层242顶部的距离h达到工艺目标值。

需要说明的是，所述距离h不宜过小，也不宜过大。如果所述距离h过小，则在后续的研磨操作后，剩余铜层255的表面平坦度较差或所述铜层255的剩余厚度过小；如果所述距离h过大，相应增加了后续研磨操作的工艺难度，且容易造成工艺时间的增加。为此，本实施例中，在所述第一化学机械研磨操作后，剩余铜层255顶部至所述钌层242顶部的距离h为至即位于所述钌层242顶部的剩余铜层255厚度为至

因此，本实施例中，在所述第一化学机械研磨操作后，所述铜层255仍旧覆盖所述钌层242。

需要说明的是，由于稀疏区(isoarea)的研磨速率较大，所述稀疏区容易露出所述钌层242，当所述第一化学机械研磨操作采用酸性研磨液时，露出的钌层242容易被氧化成有毒且易气化的氧化物ruo4，因此为了避免所述氧化物ruo4的生成，本实施例中，所述第一化学机械研磨操作所采用的研磨液为碱性研磨液。

所述碱性研磨液的ph值不宜过小，也不宜过大。如果所述研磨液的ph值过小，则对抑制氧化物ruo4的生成的效果不佳；如果所述研磨液的ph值过大，容易在所述铜层255表面形成氧化层，反而容易降低所述第一化学机械研磨操作对所述铜层255的研磨速率，从而导致研磨效率的下降，且研磨液的ph值过大时，还容易对研磨机台或硅片(wafer)造成损伤、对所述介电层220造成损伤。

为此，本实施例中，所述第一化学机械研磨操作所采用的研磨液的ph值为7.5至10。

本实施例中，为了提高研磨效率的同时，提高所述第一化学机械研磨操作后剩余铜层255的表面质量，并保证剩余铜层255顶部至所述钌层242顶部的距离h达到工艺目标值，将所述第一化学机械研磨操作的参数设置在合理范围内，且相互配合。

具体地，所述第一化学机械研磨操作的参数包括：下压力(downforce)为1.5psi至5psi，基座转速(platenspeed)为50rpm至120rpm，所述研磨液的流速为100ml/min至400ml/min。其中，psi指的是磅每平方英寸(poundspersquareinch)，rpm指的是转数每分钟(roungperminute)。

参考图6，对所述铜层255进行第二化学机械研磨操作，去除高于所述钌层242顶部的所述铜层255，所述研磨液中含有铜的腐蚀抑制剂。

通过所述第二化学机械研磨操作，研磨去除高于所述钌层242顶部的所述铜层255，从而为后续的第三化学机械研磨操作提供工艺基础，且所述第二化学机械研磨操作有利于改善所述第一化学机械研磨操作后剩余铜层255顶部表面的凹陷(dishing)问题。

需要说明的是，在所述第二化学机械研磨操作的步骤中，如果采用硬研磨垫，则研磨速率较高，所述铜层255的表面平整化效果较好，但细小刮伤较多，如果采用软研磨垫(softpad)，则细小刮伤较少，但研磨速率不高，表面平整化不如硬研磨垫好。

本实施例中，对所述第二化学机械研磨操作的研磨效率要求没有前述所述第一化学机械研磨操作的研磨效率要求那么高，所述第二化学机械研磨操作后所述铜层255的表面质量要求也没有后续第三化学机械研磨操作后所述铜层255的表面质量要求那么高，因此所述第二化学机械研磨操作所采用的研磨垫可以为硬研磨垫或软研磨垫。

所述softpad的定义与现有技术相同，本发明在此不再赘述。

本实施例中，在所述第二化学机械研磨操作的过程中，通过摩擦力检测或光学终点(opticalendpoint)的方式，以所述钌层242顶部为研磨停止位置，去除高于所述钌层242顶部的铜层255，且在所述第二化学机械研磨操作后，剩余铜层255的顶部表面平坦度较高。

需要说明的是，在所述第二化学机械研磨操作后，露出所述钌层242；当所述第二化学机械研磨操作采用酸性研磨液时，在露出所述钌层242后，所述钌层242容易被氧化成有毒且易气化的氧化物ruo4，因此为了避免所述氧化物ruo4的生成，所述第二化学机械研磨操作所采用的研磨液为碱性研磨液。

所述碱性研磨液的ph值不宜过小，也不宜过大。如果所述研磨液的ph值过小，则对抑制氧化物ruo4的生成的效果不佳；如果所述研磨液的ph值过大，容易在所述铜层255表面形成氧化层，反而容易降低所述第二化学机械研磨操作对所述铜层255的研磨速率，从而导致研磨效率的下降，且研磨液的ph值过大时，还容易对所述介电层220造成损伤、对研磨机台或硅片造成损伤。

为此，本实施例中，所述第二化学机械研磨操作所采用的研磨液的ph值为7.5至10。

本实施例中，为了提高研磨效率的同时，提高所述第二化学机械研磨操作后剩余铜层255的表面质量，将所述第二化学机械研磨操作的参数设置在合理范围内，且相互配合。

具体地，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。

需要说明的是，在所述第二化学机械研磨操作后，露出所述钌层242，由于铜与钌之间具有电位差异，且铜的活性比钌好，因此所述铜层255在所述研磨液中作为腐蚀电极的阴极，所述钌层242在所述研磨液中作为腐蚀电极的阳极，从而容易导致所述铜层255被腐蚀。

所以，本实施例中，所述研磨液中含有铜的腐蚀抑制剂(cucorrosioninhibitor)，用于保护所述铜层255的表面，降低所述铜层255发生腐蚀的概率。

所述铜的腐蚀抑制剂的材料包括苯并三氮唑(bta)、甲基苯并三氮唑(tta)和疏基苯并三唑(mbt)中的一种或多种。本实施例中，所述铜的腐蚀抑制剂的材料为苯并三氮唑。

参考图7，对所述铜层255(如图6所示)进行第三化学机械研磨操作，去除位于所述介电层220顶部的所述铜层255，所述研磨液中含有铜的腐蚀抑制剂。

通过所述第三化学机械研磨操作，研磨去除高于所述介电层220顶部的剩余铜层255，也就是说，在所述第三化学机械研磨操作后，所述剩余铜层255顶部与所述介电层220顶部齐平。

相应的，在所述第三化学机械研磨操作的步骤中，还研磨去除位于所述介电层220顶部的所述钌层242和氧化层230(如图6所示)。也就是说，在所述第三化学机械研磨工艺后，位于所述介电层220顶部的所述铜层255、钌层242和氧化层230被去除，剩余铜层255和钌层242的顶部均与所述介电层220顶部齐平。

需要说明的是，钌的质地很硬，铜和钌的化学反应的差异很大，当采用铜的常规研磨液时，所述铜层255和钌层242在所述第三化学机械研磨操作中的研磨速率相差甚远，所述第三化学机械研磨操作对所述钌层242的研磨速率很小，所述研磨速率小于

因此，本实施例中，所述第三化学机械研磨操作所采用的研磨液还含有钌的研磨速率增强剂(removerateenhancer)，从而提高所述第三化学机械研磨操作对所述钌层242的研磨速率，防止所述铜层255在研磨去除所述钌层242的过程中发生过度研磨的问题。其中，通过在所述研磨液中添加钌的研磨速率增强剂，可以使所述第三化学机械研磨操作对所述钌层242的研磨速率增加至至

具体地，所述钌的研磨速率增强剂的材料包括胍基溶液(cn3h5.1/2h2co3)。

本实施例中，为了减少所述铜层255表面的划痕缺陷(scratchdefect)，提高所述铜层255的表面质量，所述第三化学机械研磨操作所采用的研磨垫为软研磨垫。

本实施例中，通过摩擦力检测或控制研磨时间(bytime)的方式，控制所述第三化学机械研磨操作，使所述开口235(如图2所示)中剩余铜层255的厚度达到工艺目标值，且使剩余铜层255和钌层242的顶部均与所述介电层220顶部齐平。

需要说明的是，当所述第三化学机械研磨操作采用酸性研磨液时，在研磨所述钌层242的过程中，所述钌层242容易被氧化成有毒且易气化的氧化物ruo4，因此为了避免所述氧化物ruo4的生成，所述第三化学机械研磨操作所采用的研磨液为碱性研磨液。

所述碱性研磨液的ph值不宜过小，也不宜过大。如果所述研磨液的ph值过小，则对抑制氧化物ruo4的生成的效果不佳；如果所述研磨液的ph值过大，则容易对所述介电层220造成损伤、对研磨机台或硅片造成损伤，且容易在所述铜层255表面形成氧化层，使所述铜层255的腐蚀速率小于所述钌层242的腐蚀速率，从而导致所述开口235中的钌层242在所述第三化学机械研磨操作过程中发生溶解，进而导致所述铜层255的脱附。

且由于所述钌的研磨速率增强剂为强碱性溶液，因此本实施例中，所述第三化学机械研磨操作所采用的研磨液的ph值为9至13。

本实施例中，为了在提高研磨效率的同时，提高所述第三化学机械研磨操作后剩余铜层255的表面质量，且使所述剩余铜层255的厚度能够满足工艺需求，将所述第三化学机械研磨操作的参数设置在合理范围内，且相互配合。

具体地，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。

还需要说明的是，所述介电层220和所述钌层242之间形成有所述粘附阻挡层241(如图4所示)，所述粘附阻挡层241和所述钌层242之间形成有所述反应层243(如图4所示)，因此在所述第三化学机械研磨操作的过程中，还研磨去除位于所述介电层220顶部的所述反应层243和粘附阻挡层241。

所述第三化学机械研磨操作对所述反应层243和粘附阻挡层24的研磨速率与所述铜层255的研磨速率相近，因此在研磨去除位于所述介电层220顶部的所述反应层243和粘附阻挡层241的过程中，可以避免对所述铜层255造成过度研磨。

本实施例中，在所述第三化学机械研磨操作后，所述开口235中的剩余铜层255作为铜互连250(如图7所示)。

所述铜互连250用于实现半导体器件之间的电连接，还用于实现半导体器件与外部电路之间的电连接。

相应的，本发明还提供一种采用前述形成方法所形成的半导体结构。

继续参考图7，所述半导体结构包括：

基底100；介电层220，位于所述基底100上；铜互连250，贯穿所述介电层220；钌层242，位于所述铜互连250和所述介电层220之间、以及所述铜互连250和所述基底100之间。

根据实际工艺情况，所述基底100中可以形成有功能结构，例如：所述基底100内可以形成有mos场效应晶体管等半导体器件，还可以形成有电阻结构等。

本实施例中，所述基底100中形成有底层刻蚀阻挡层110、位于所述底层刻蚀阻挡层110上的底层介电层120、以及位于所述底层介电层120内的底层铜互连130。

对所述底层刻蚀阻挡层110、底层介电层120和底层铜互连130的描述，可参考前述实施例中的相应描述，在此不再赘述。

所述介电层220用于使所述铜互连250之间相互绝缘。本实施例中，所述介电层220的材料为超低k介质材料，所述超低k介质材料为含有孔洞的sioch。

本实施例中，所述介电层220内具有开口(图未示)，所述开口用于为所述铜互连250的形成提供空间位置。具体地，所述开口贯穿所述介电层220并露出所述底层铜互连130。

所述开口可以为沟槽、通孔或两者的组合。本实施例中，通过双大马士革(dualdamascene)工艺形成所述开口，因此所述开口包括相贯通的沟槽(未标示)和通孔(未标示)，所述沟槽底部和所述通孔顶部相连通，且所述沟槽底部的宽度尺寸大于所述通孔顶部的宽度尺寸。

所述铜互连250用于实现半导体器件之间的电连接，还用于实现半导体器件与外部电路之间的电连接。

具体地，所述铜互连250贯穿所述介电层220，所述铜互连250顶部与所述介电层220顶部齐平，且与所述底层铜互连130实现电连接。也就是说，所述铜互连250位于所述介电层220的开口内。

相应的，所述钌层242位于所述铜互连250和所述介电层220之间、以及所述铜互连250和所述底层铜互连130之间，即所述钌层242位于所述开口的底部和侧壁。

所述钌层242与所述铜互连250具有良好的粘附性，因此所述钌层242用于作为形成所述铜互连250的生长浸润层，可以实现铜的直接电镀，且钌的电阻率较低，从而有利于提高所述铜互连250的形成质量和性能，降低所述铜互连250的电阻-电容延迟。

需要说明的是，所述半导体结构还包括：刻蚀阻挡层210，位于所述介电层220和所述基底100之间。

所述刻蚀阻挡层210用于在刻蚀形成所述开口的工艺过程中定义刻蚀停止的位置。所述刻蚀阻挡层210的材料可以为sicn、sico或sin。

还需要说明的是，结合参考图4，所述半导体结构还包括：粘附阻挡层241，位于所述钌层242和所述介电层220之间、以及所述钌层242和所述底层铜互连130之间。

所述钌层242具有柱状生长的特性，所述粘附阻挡层241用于抑制所述钌层242的柱状生长，从而避免所述钌层242在晶界处向所述铜互连250提供扩散路径，进而避免铜材料经所述钌层242扩散至所述介电层220内。

所述粘附阻挡层241的材料可以为tin(氮化钛)或tan(氮化钽)。本实施例中，所述粘附阻挡层241的材料为tin。

其中，在所述粘附阻挡层241和所述钌层242的界面处，所述粘附阻挡层241和所述钌层242的材料相互渗透，因此所述钌层242和所述粘附阻挡层241之间还具有反应层243(如图4所示)。本实施例中，所述粘附阻挡层241的材料为tin，所述反应层243的材料相应为rutin。

本发明所述半导体结构采用前述形成方法所形成，对所述半导体结构的具体描述，请参考前述实施例中的相应描述，在此不再赘述。

本实施例中，所述铜互连250发生腐蚀(corrosion)的概率较低，且在形成所述铜互连250的过程中，可以避免生成有毒且易气化的氧化物ruo4。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。