一种利用光刻胶选择性沉积保护介质层的大马士革铜工艺制造技术

本发明专利技术公开一种利用光刻胶选择性沉积保护介质层的大马士革铜工艺，对金属间介质层进行刻蚀，形成具有通孔和互连线沟槽的凹槽结构，并沉积一层扩散阻挡层；沉积光刻胶；曝光显影，去除未开槽区域的光刻胶，露出扩散阻挡层；再沉积一层抑制层；去除凹槽内的光刻胶；生长铜；通过CMP，去除未开槽区域的抑制层和扩散阻挡层，研磨至露出介质层。本发明专利技术针对大马士革铜工艺进行改进，通过加入一个光刻显影步骤，避免了使用按压方式便可实现凹槽上表面的抑制层涂抹，后续在进行铜的电镀生长时，因其无法附着于抑制层上，便不会在表面沉积，只能在槽内生长，如此有效减少介质层外多余的铜附着，从而缩短CMP所需时间，有效保护了金属间介质层质量。质层质量。质层质量。

【技术实现步骤摘要】
一种利用光刻胶选择性沉积保护介质层的大马士革铜工艺


[0001]本专利技术属于集成电路制造
，尤其涉及一种利用光刻胶选择性沉积保护介质层的大马士革铜工艺。

技术介绍

[0002]随着集成电路制造工艺的不断进步，尺寸越来越小，要求器件性能和稳定性也越来越高。因此，采用多孔lowK介质材料是一种有效的解决方案，因为它可以降低介质的相对介电常数和RC延迟，从而提高信号传输速度和性能。然而，多孔材料的介质层较为脆弱，对其施加压力会破坏多孔结构，因此需要特别注意制造过程中的处理方式。
[0003]在大马士革铜工艺的制备过程中，常常需要使用化学机械研磨来去除表面生长的多余铜，但是这种研磨过程对多孔介质层会产生破坏。
[0004]本专利技术提出在未开槽区域沉积特定的保护层，用以防止铜在未开槽区域生长，从而只在凹槽内沉积，实现选择性沉积铜。这种方法可以让铜只沉积在凹槽内，从而避免在介质层表面生长过多的铜，减少化学机械研磨的时间，降低对多孔介质层的破坏。因此，这种选择性沉积的方法可以有效地提高制造效率，降低成本，同时保证多孔介质层的完整性和稳定性。

技术实现思路

[0005]鉴于传统大马士革铜工艺的缺点，本专利技术提供一种利用光刻胶选择性沉积保护介质层的大马士革铜工艺，通过改变工艺步骤，减少铜在介质表面的沉积，避免长时间CMP对多孔lowK介质造成损伤。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种利用光刻胶选择性沉积保护介质层的大马士革铜工艺，该方法至少包括以下步骤：
[0007]步骤一、提供一具有金属间介质层的衬底，所述金属间介质层包括介质层(1)和氧化层(2)；对所述具有金属间介质层的衬底进行刻蚀工艺，形成具有通孔和互连线沟槽的凹槽结构，并在所述凹槽结构内沉积一层扩散阻挡层(3)；
[0008]步骤二、在所述凹槽结构内以及未开槽区域上沉积光刻胶(4)；
[0009]步骤三、通过曝光显影，去除掉所述未开槽区域上的光刻胶(4)，露出步骤一所述沉积的扩散阻挡层(3)，保留所述凹槽结构内的光刻胶(4)；
[0010]步骤四、在所述凹槽结构内光刻胶(4)以及未开槽区域上扩散阻挡层(3)上沉积一层抑制层(5)；
[0011]步骤五、去除所述凹槽结构内沉积的光刻胶(4)以及抑制层(5)，保留未开槽区域上的抑制层(5)；
[0012]步骤六、在所述凹槽结构内生长铜(6)；
[0013]步骤七、通过化学机械研磨技术，去除掉未开槽区域上的抑制层(5)和扩散阻挡层(3)，研磨至露出介质层(1)为止。
[0014]优选地，步骤一中所述凹槽结构的形成方法为：通过光刻和刻蚀技术在所述金属间介质层上形成具有通孔和互连线沟槽的凹槽结构。具体是：首先通过初次光刻与刻蚀工艺在金属间介质层上形成目标沟槽，然后通过第二次光刻与刻蚀工艺在目标沟槽区域进一步形成目标通孔，即通过两次光刻与刻蚀工艺完成目标沟槽与目标通孔的刻蚀。
[0015]优选地，步骤一中的所述扩散阻挡层(3)为TaN层或TiN层。
[0016]优选地，步骤一中的所述扩散阻挡层(3)为TaN和Ta层组成的双层结构。
[0017]优选地，步骤一中沉积所述扩散阻挡层(3)的方法为化学气相沉积法。
[0018]优选地，步骤一中沉积的所述扩散阻挡层(3)的厚度为10
‑
50A。
[0019]优选地，步骤四中所述抑制层(5)为TaN层。
[0020]优选地，步骤四中沉积所述抑制层(5)的方法为化学气相沉积法。
[0021]优选地，步骤四中沉积的所述抑制层(5)的厚度为10
‑
500A。
[0022]优选地，步骤六中在所述凹槽结构内生长铜(6)的方法为：在所述凹槽结构内采用化学电镀铜(ECP)以大量沉积铜。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：
[0024]本专利技术针对大马士革铜工艺进行改进，通过在刻蚀凹槽之后，生长铜之前，加入一个光刻显影步骤(即步骤二
‑
三)，避免了使用按压方式便得到了未开槽区域上的抑制层涂抹，防止了对介质层的破坏。
[0025]本专利技术通过实现在选择性电镀生长铜，由于铜无法附着在抑制层上，便不会在凹槽表面沉积，只能在无抑制层覆盖的凹槽内生长，如此有效减少了介质层外多余的铜附着，从而缩短了需要进行化学机械研磨的时间，有效保护了金属间介质层质量。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1显示为传统大马士革铜工艺流程图。
[0028]图2显示为本专利技术中刻蚀形成的凹槽结构沉积阻挡层后的结构示意图；
[0029]图3显示为本专利技术中沉积光刻胶的结构示意图；
[0030]图4显示为本专利技术中曝光显影去除未开槽区域光刻胶的结构示意图；
[0031]图5显示为本专利技术中在未开槽区域沉积抑制层的结构示意图；
[0032]图6显示为本专利技术中去除凹槽结构内光刻胶的结构示意图；
[0033]图7显示为本专利技术中在凹槽结构内生长铜的结构示意图；
[0034]图8显示为本专利技术中去除未开槽区域抑制层和阻挡层的结构示意图；
[0035]图9显示为本专利技术的优化大马士革铜工艺流程图。
[0036]图中标记：金属间介质层1，氧化层2，扩散阻挡层3，光刻胶4，抑制层5，铜层6。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]请参阅图1至图9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0039]请参考，如图1所示，图1显示为原专利技术大马士革铜工艺的制造方法流程图，包括以下步骤：
[0040]S11：对所述具有金属间介质层进行刻蚀工艺，形成具有通孔和互连线沟槽的凹槽结构，并在所述凹槽结构内沉积一层扩散阻挡层；
[0041]S12：在所述凹槽结构内生长铜；
[0042]S13：通过化学机械研磨CMP去除所述未开槽区域多余的铜，至露出介质层；
[0043]S14：沉积一层金属层间介质。
[0044]但由于不可避免会在未开槽区域生长铜，因此传统大马士革工艺中进行化学机械本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用光刻胶选择性沉积保护介质层的大马士革铜工艺，其特征在于，该方法至少包括以下步骤：步骤一、提供一具有金属间介质层的衬底，所述金属间介质层包括介质层(1)和氧化层(2)；对所述具有金属间介质层的衬底进行刻蚀工艺，形成具有通孔和互连线沟槽的凹槽结构，并在所述凹槽结构内沉积一层扩散阻挡层(3)；步骤二、在所述凹槽结构内以及未开槽区域上沉积光刻胶(4)；步骤三、通过曝光显影，去除掉所述未开槽区域上的光刻胶(4)，露出步骤一所述沉积的扩散阻挡层(3)，保留所述凹槽结构内的光刻胶(4)；步骤四、在所述凹槽结构内光刻胶(4)以及未开槽区域上扩散阻挡层(3)上沉积一层抑制层(5)；步骤五、去除所述凹槽结构内沉积的光刻胶(4)以及抑制层(5)，保留未开槽区域上的抑制层(5)；步骤六、在所述凹槽结构内生长铜(6)；步骤七、通过化学机械研磨技术，去除掉未开槽区域上的抑制层(5)和扩散阻挡层(3)，研磨至露出介质层(1)为止。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤一中所述凹槽结构的形成方法为：通过光刻和刻蚀技术在所述金属间介质层上形成具有通孔和互连线沟槽的凹槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：金谦，程勇鹏，郑隆跃，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：