本发明涉及微电子技术领域,具体涉及全局互连结构加工方法。
背景技术:
在现代微电子技术追求的目标中,最重要的有三个,即高速度、小体积、低能耗。在以硅材料为主的现代微电子产业中,实现小体积的主要方法就是缩小线宽。当线宽达到0.13um工艺以下时,由于传统互连中al材料的电导率较低,特征尺寸的缩小在使器件门延迟减小的同时,也使得互连性能降低,线宽的缩小致使互连结构产生的rc延迟成为制约芯片运行速度的关键因素,这时,cu以其电阻率低、抗电迁移能力强等优势而成为al的合理的替代品。
从导线长度和功能方面划分,互连可分为全局互连、中级互连和局域互连三个层次,由于全局互连很长,因此它是划分主要的互连延迟因素,要采用宽的尺寸设计才可以尽可能地减小其互连延迟。互连线间的耦合电容是影响互连延迟和串扰的关键因素之一。而全局互连结构的加工也为一难题。
技术实现要素:
为了解决上述问题,本发明提供一种加工过程简单,安全可靠,能提高产品质量,大大减小了互连线间的耦合电容的全局互连结构加工方法。
本发明全局互连结构加工方法,包括以下步骤,
第一步,掩膜电镀,形成图形化的铜柱子,即互连铜线,首先在清洗干净的单面氧化的硅衬底上溅射crcu种子层即底膜,光刻,在沟槽里电镀铜柱子即铜线,去除光刻胶,干法刻蚀底膜,形成分立的铜线图形,然后在分立的铜线间填充牺牲层,化学机械抛光使表面平坦化并露出铜线,清洗表面,溅射种子层;
第二步,形成互相绝缘的分立通孔图形,再光刻形成通孔图形,电镀通孔,去胶,以铜为掩膜,用物理刻蚀法去除通孔之外的底膜,形成互相绝缘的分立通孔图形;
第三步,再次电镀上层铜柱子,在分立的通孔图形间再次填充牺牲层,化学机械抛光使表面平整并露出铜通孔,再溅射种子层,光刻形成上层沟槽,在沟槽里电镀上层铜柱子;
第四步,形成镂空互连结构,用丙酮去光刻胶,再用氩等离子体刻蚀的方法去除底膜,将磷酸放在水浴锅中加热到60℃一80℃,将互连结构浸泡在浓磷酸中以去除牺牲层,形成全局互连铜镂空结构。
优选地,牺牲层为溅射的三氧化铝。
优选地,化学机械抛光的条件为:抛光液为弱碱性,ph值为9-10,压力为20.7kpa-27.6kpa,转速150r/min-175r/min。
本发明加工过程简单,安全可靠,能提高产品质量,大大减小了互连线间的耦合电容。
具体实施方式
明全局互连结构加工方法,包括以下步骤,
第一步,掩膜电镀,形成图形化的铜柱子,即互连铜线,首先在清洗干净的单面氧化的硅衬底上溅射crcu种子层即底膜,光刻,在沟槽里电镀铜柱子即铜线,去除光刻胶,干法刻蚀底膜,形成分立的铜线图形,然后在分立的铜线间填充牺牲层,化学机械抛光使表面平坦化并露出铜线,清洗表面,溅射种子层;
第二步,形成互相绝缘的分立通孔图形,再光刻形成通孔图形,电镀通孔,去胶,以铜为掩膜,用物理刻蚀法去除通孔之外的底膜,形成互相绝缘的分立通孔图形;
第三步,再次电镀上层铜柱子,在分立的通孔图形间再次填充牺牲层,化学机械抛光使表面平整并露出铜通孔,再溅射种子层,光刻形成上层沟槽,在沟槽里电镀上层铜柱子;
第四步,形成镂空互连结构,用丙酮去光刻胶,再用氩等离子体刻蚀的方法去除底膜,将磷酸放在水浴锅中加热到60℃一80℃,将互连结构浸泡在浓磷酸中以去除牺牲层,形成全局互连铜镂空结构。牺牲层为溅射的三氧化铝。化学机械抛光的条件为:抛光液为弱碱性,ph值为9-10,压力为20.7kpa-27.6kpa,转速150r/min-175r/min。