專利名稱：一種刻蝕銅的方法
技術領域：
本發微電子技術領域，具體明涉及一種低介電常數(低k)介質與銅互聯的技術，
特別涉及一種刻蝕銅的方法。
背景技術：
隨著超大規模集成電路工藝技術的不斷進步，半導體器件的特征尺寸越來越小， 集成度越來越高，超大規模集成電路(ULSI)中設計的金屬導線變細使得金屬電阻增大，產 生的熱量增多，從而產生了嚴重的電遷移現象，同時由于線間電容和金屬電阻增大引起的 延遲(RC Delay)也不斷惡化，這些都大大影響了半導體芯片的性能。 與傳統的鋁相比，銅有以下優點第一，銅的電阻率更小(Cu:1.7ii Q/cm， Al : 3ii Q/cm)。第二，銅互連線的寄生電容比鋁互連線小。由于銅的電阻率比鋁低，導電性好， 在承受相同電流時，銅互連線橫截面積比鋁互連線小，因而相鄰導線間的寄生電容小，信號 串擾也小。銅互連線的時間參數RC比鋁互連小，信號在銅互連線上傳輸的速度也比鋁互連 快，這對高速IC是很有利的。第三，銅互連線的電阻小，使得銅互連線上功耗比鋁互連小。 第四，銅的抗電遷移率比鋁好(Cu < 107A/cm2， Al < 106A/cm2)，不會因為電遷移產生連線 空洞，從而提高了器件可靠性。因此，采用銅互連的器件能滿足高頻、高集成度、大功率、大 容量、使用壽命長的要求，傳統的鋁互連工藝也逐漸被銅互連工藝所取代。
由于銅在刻蝕過程中刻蝕氯化物不易揮發，因此工業界發展出銅的CMP技術，其 主要過程為首先對氧化物介質層進行刻蝕，產生用于鑲嵌工藝的溝槽，然后接著沉積金屬 阻擋層，銅籽晶層，再通過ECP電鍍工藝把溝槽內填滿銅，最后，將銅平坦化。
通過CMP工藝，我們可以去除多余的Cu金屬而形成嵌入式銅互連結構
當特征尺寸達到30納米以下時，現有的銅互連技術遇到了瓶頸。比如需要5納米 厚的擴散阻擋層，然后再淀積籽晶層后溝槽幾乎已被填滿，而擴散阻擋層的電阻率較銅高， 因此接觸電阻和互連電阻會因此上升。若在銅互連結構中沒有擴散阻擋層，那么便可以有 效控制互連電阻，大大提高半導體芯片性能。
發明內容
本發明的目的在于提供一種在集成電路介質與銅互連工藝中刻蝕銅的方法，使由 擴散阻擋層造成的互連電阻大的缺點被改善，并提升半導體芯片的性能，以利于超大規模 集成電路的發展。 本發明提供的刻蝕銅的方法，采用濕法刻蝕并用光照射促進電化學刻蝕的技術將 銅刻蝕，然后在銅上填充low-k介質。由于光的各向異性特性，本發明提出的濕法刻蝕也具 有各向異性的特性，這樣可以實現銅和其它多種金屬的各向異性刻蝕。在刻蝕銅后再進行 介質的填充，解決了集成電路銅互連中的低介電常數材料的刻蝕問題和介質中的孔洞帶來 的問題。 本發明提出的刻蝕銅的方法，包括下列步驟
提供一個集成電路襯底；
在所述襯底上淀積銅； 在銅上形成由第一種材料構成的第一種薄膜，作為光阻層；
光刻后刻蝕第一種薄膜； 將經上述處理的襯底其放在含有雙氧水和臭氧的溶液中并用光線垂直照射銅；
由于光致化學反應，被光照射的銅的刻蝕速率加快(即快于未被光照射到的銅的 刻蝕速度)，從而達到異向各性刻蝕銅的效果；
在銅被刻蝕以后，去除第一種薄膜，形成銅的互連線。 上述方法中，所述光阻層的材料可以用碳。所用的光線可以是紫外線光線，也可以 是其他光線。
圖1為在提供的襯底上依次形成銅界面層、碳介質層以及光阻層。 圖2為光刻后刻蝕部分光阻層和部分碳介質層。 圖3為在含有雙氧水和臭氧的溶液中用光線垂直照射銅。 圖4、圖5為重復在溶液中用光線照射并刻蝕銅。 圖6為銅已經被刻蝕完成。 圖7為去除光阻層和碳介質層。
具體實施例方式
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明 步驟l :請參照圖1，提供一個襯底200，依次在上面形成一層薄膜201、薄膜202和
薄膜203，襯底200為硅片或者氧化硅，薄膜201的材料為銅，薄膜202的材料為碳，薄膜203
為光阻層。 步驟2 :請參照圖2，利用光刻技術和刻蝕技術依圖樣對薄膜203和薄膜202進行刻蝕。 步驟3 :請參照圖3，將器件浸入含有雙氧水和臭氧的溶液中，并用光線300a、
300b、300c和300d進行垂直照射，光線300a、300b、300c和300d為紫外線。 步驟4 :請參照圖4，刻蝕掉因光線照射而活性增強發生反應的銅表面204a和
204b，然后重復步驟3。 步驟5 :請參照圖5，再次刻蝕掉因光線照射而活性增強發生反應的銅表面205a和 205b，然后重復步驟3。 步驟6 :請參照圖6，重復步驟3、步驟4和步驟5，直至將銅刻蝕完成。
步驟7 :請參照圖7，去除薄膜203和薄膜202. 本發明的實施可以實現銅和其它多種金屬的各向異性刻蝕，同時也就解決了集成 電路銅互連中的low-k刻蝕、孔洞等問題。
權利要求
一種刻蝕銅的方法，其特征是，包括下列步驟提供一個集成電路襯底；在所述襯底上淀積銅；在銅上形成由第一種材料構成的第一種薄膜；光刻后刻蝕部分第一種薄膜；將其放在含有雙氧水和臭氧的溶液中，并用光線垂直照射銅；刻蝕部分銅；去除第一種薄膜。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述第一種材料為碳。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述光線是紫外線。
全文摘要
本發明屬于微電子技術領域，具體公開了一種刻蝕銅的方法。該方法包括采用濕法刻蝕并用光照射促進電化學刻蝕的技術將銅刻蝕，然后在銅上填充low-k介質。由于光的各向異性特性，本發明提出的濕法刻蝕也具有各向異性的特性，這樣可以實現銅和其它多種金屬的各向異性刻蝕，同時這也解決了集成電路銅互連中的low-k刻蝕、孔洞等問題。
文檔編號H01L21/3213GK101764085SQ20091020062
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月24日 優先權日2009年12月24日
發明者張衛, 王鵬飛 申請人:復旦大學