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

本发明属于集成电路制造，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。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、本发明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

1、鉴于传统大马士革铜工艺的缺点，本发明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。

2、为了实现上述目的，本发明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：

3、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)；

4、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)；

5、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)；

6、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)；

7、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)；

8、步骤六、在所述凹槽结构内生长铜(6)；

9、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。

10、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。

11、优选地，步骤一中的所述扩散阻挡层(3)为tan层或tin层。

12、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。

13、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。

14、优选地，步骤一中沉积的所述扩散阻挡层(3)的厚度为10-50a。

15、优选地，步骤四中所述抑制层(5)为tan层。

16、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。

17、优选地，步骤四中沉积的所述抑制层(5)的厚度为10-500a。

18、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。

19、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

20、本发明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。

21、本发明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。

技术特征：

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：

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结构。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于所述光刻和刻蚀技术具体是：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。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤一中的所述扩散阻挡层(3)为tan层或tin层。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于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。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于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。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤一中沉积的所述扩散阻挡层(3)的厚度为10-50a。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤四中所述抑制层(5)为tan层。

9.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤四中沉积所述抑制层(5)的方法为化学气相沉积法。

10.根据权利要求1所述方法，其特征在于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。

技术总结
本发明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。

技术研发人员：金谦,程勇鹏,郑隆跃
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13