[发明专利]一种铜互连工艺

权利要求书

1.一种铜互连工艺，其特征在于，

在一具有半导体结构的衬底上表面，从下至上顺序依次制备刻蚀阻挡层、超低介电常数薄膜、超低介电常数薄膜保护层和金属硬掩膜，刻蚀去除部分所述金属硬掩膜至所述超低介电常数薄膜保护层的上表面，于剩余金属硬掩膜上形成工艺窗口；

以剩余金属硬掩膜为掩膜依次刻蚀超低介电常数薄膜保护层、超低介电常数薄膜和所述刻蚀阻挡层至所述衬底的上表面，形成沟槽结构；

采用包含有碳氢的等离子体对所述沟槽结构进行等离子工艺，制备铜阻挡层覆盖所述沟槽结构的底部及其侧壁；

填充并电镀金属铜充满所述沟槽结构，平坦化工艺去除剩余金属硬掩膜、剩余超低介电常数薄膜保护膜及部分剩余超低介电常数薄膜，形成第一层铜互连结构。

2.根据权利要求1所述的铜互连工艺，其特征在于，采用化学气相沉积工艺制备所述刻蚀阻挡层、超低介电常数薄膜和超低介电常数薄膜保护层。

3.根据权利要求1或2所述的铜互连工艺，其特征在于，所述刻蚀阻挡层的材质为SiN、SiC、SiOC、SiOCN或SiCN；所述超低介电常数薄膜的材质为SiOH；所述超低介电常数薄膜保护层的材质为有机硅、聚合体、苯二氮、聚四氧乙烯、聚对二甲苯、聚醚、聚酰亚胺、聚酰胺、碳掺杂介质材料、碳掺杂有机硅玻璃、二氧化硅、碳掺杂二氧化硅、氟硅玻璃和/或碳氧化硅。

4.根据权利要求1或2所述的铜互连工艺，其特征在于，所述超低介电常数薄膜的介电常数为2.2-2.8，所述超低介电常数薄膜保护层的介电常数为4.5-5.5。

5.根据权利要求1或2所述的铜互连工艺，其特征在于，所述超低介电常数薄膜的厚度为1000-4000埃。

6.根据权利要求1或2所述的铜互连工艺，其特征在于，所述超低介电常数薄膜采用有机聚合物旋涂工艺或基于SiO₂材料的化学气相沉积工艺制备。

7.根据权利要求1所述的铜互连工艺，其特征在于，采用化学气相沉积或物理气相沉积工艺制备所述金属硬掩膜层。

8.根据权利要求1或7所述的铜互连工艺，其特征在于，所述金属硬掩膜层的材质为Ta、Ti、W、TaN、TiN或WN。

9.根据权利要求1所述的铜互连工艺，其特征在于，采用物理气相沉积工艺制备所述铜阻挡层。

10.根据权利要求1所述的铜互连工艺，其特征在于，所述铜阻挡层的材质为TaN或Ta。