The present invention provides a method, a preparation of nanotwinned copper wiring layer comprises the following steps: 1) to the substrate prepared on the first passivation layer, and formed on the first passivation layer for interconnection window and interconnection device structure on the substrate; 2) seed layer is formed on the first surface of the passivation and interconnection of the window; 3) forming a photoresist layer on the seed layer surface, define the nanotwinned copper wiring layer is formed in the shape of the graph window within the photoresist layer; the photoresist layer 4) after treatment with pattern as a mask to form seed layer on the surface of the bare copper wiring layer; 5) the structure of the annealing treatment. The preparation method of the invention and is compatible with existing semiconductor technology, high production efficiency, low production cost, mechanical and electrical properties and preparation of nanotwinned copper wiring layer prepared by the excellent, good thermal stability, can greatly improve the reliability of the wiring layer, and large area preparation, suitable for the current development direction of semiconductor manufacturing the.
【技术实现步骤摘要】
纳米孪晶铜布线层的制备方法
本专利技术属于半导体封装领域,特别是涉及一种纳米孪晶铜布线层的制备方法。
技术介绍
半导体芯片制造过程中要用到各种布线层,其中主要是用于半导体后道工艺的互连层以及先进封装工艺的重布线层。由于铜的导热导电性仅次于银,且铜的抗电迁移性能也优于传统的铝、锡等互联材料。因此,在半导体制造工艺中,铜已经逐步取代铝成为主要的互连材料。由于铜互联层在工艺过程中要经受多次热处理过程,并且铜互联层周围都被介质所包围,因此在工艺过程中要经受较大的应力。这将对芯片和封装体的可靠性、信号完整性提出很大挑战。寻找一种具有高强度、高韧性的全新互联材料成为业界关注的焦点。纳米孪晶铜是一种晶粒内部具有高密度孪晶界,孪晶片层达到纳米量级的一种铜材料。纳米孪晶铜的特殊的组织结构使得其在具有跟标准退火铜相当的电导率和韧性的同时,其强度达到了标准退火铜的10倍左右(屈服强度可高达1GPa)。纳米孪晶铜的优良的热稳定性,良好的抗电迁移性能和抑制柯肯达尔孔洞的能力都使得纳米孪晶铜作为半导体互联材料具有良好的发展前景。经过对国内外公开报道的相关文献进行检索发现,目前制备纳米孪晶铜的主要方法有高速搅拌的直流电镀法、高电流密度的脉冲电镀法、磁控溅射法和大塑性变形等方法。例如陈智等在论文“FabricationandCharacterizationof(111)-OrientedandNanotwinnedCubyDcElectrodeposition.CrystalGrowth&Design,2012,12(10):5012-5016.”中采用直流电镀辅助以快速搅拌的方 ...
【技术保护点】
一种纳米孪晶铜布线层的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:1)于基片上制备第一钝化层,并于所述第一钝化层内形成用于与所述基片上器件结构互联的互联窗口;2)于所述第一钝化层表面及所述互联窗口中形成种子层;3)于所述种子层表面形成光刻胶层,将所述光刻胶层进行图形化处理,以在所述光刻胶层内形成定义出纳米孪晶铜布线层形状的图形窗口,所述图形窗口贯穿所述光刻胶层以暴露出部分所述种子层;4)以图形化处理后的所述光刻胶层为掩膜,于裸露的所述种子层表面形成布线铜层;5)将得到的结构进行退火处理:将得到的结构所处环境的温度自室温升温至预设温度,升温速率大于5℃/min;在预设温度保温预设时间;自预设温度降温至室温,降温速率大于5℃/min,以得到纳米孪晶铜布线层。
【技术特征摘要】
1.一种纳米孪晶铜布线层的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:1)于基片上制备第一钝化层,并于所述第一钝化层内形成用于与所述基片上器件结构互联的互联窗口;2)于所述第一钝化层表面及所述互联窗口中形成种子层;3)于所述种子层表面形成光刻胶层,将所述光刻胶层进行图形化处理,以在所述光刻胶层内形成定义出纳米孪晶铜布线层形状的图形窗口,所述图形窗口贯穿所述光刻胶层以暴露出部分所述种子层;4)以图形化处理后的所述光刻胶层为掩膜,于裸露的所述种子层表面形成布线铜层;5)将得到的结构进行退火处理:将得到的结构所处环境的温度自室温升温至预设温度,升温速率大于5℃/min;在预设温度保温预设时间;自预设温度降温至室温,降温速率大于5℃/min,以得到纳米孪晶铜布线层。2.根据权利要求1所述的纳米孪晶铜布线层的制备方法,其特征在于:步骤1)中,所述第一钝化层为无机钝化层、有机钝化层或无机钝化层及有机钝化层。3.根据权利要求2所述的纳米孪晶铜布线层的制备方法,其特征在于:所述无机钝化层的材料包括氮化硅、氮化钽及氧化硅的一种或一种以上的组合,所述有机钝化层的材料包括苯并环丁烯及聚酰亚胺的一种或二者的组合。4.根据权利要求1所述的纳米孪晶铜布线层的制备方法,其特征在于:步骤2)中,所述种子层包括:粘附层、扩散阻挡层及电镀种子层,步骤2)具体包括如下步骤:2-1)于所述第一钝化层表面及所述互联窗口中形成粘附层;2-2)于所述粘附层表面形成扩散阻挡层;2-3)于...
【专利技术属性】
技术研发人员:程功,李珩,罗乐,徐高卫,
申请(专利权)人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所,
类型:发明
国别省市:上海,31
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