由于銅很難進(jìn)行刻蝕,因此傳統(tǒng)的金屬互連工藝已不再適用,擁有鑲嵌工藝的化學(xué)電鍍成為銅互連的主要制備工藝。與傳統(tǒng)的鋁互連工藝比較, OPA2277UA/2K5銅互連工藝具有減少工藝步驟20%~30%的潛力,而且,銅鑲嵌工藝,不僅有較少的制造步驟,而且排除了傳統(tǒng)鋁互連金屬化中最難的步驟,包括鋁刻蝕、HDPCVD工藝和許多鎢與介電層的化學(xué)機(jī)械研磨步驟。在硅片制造業(yè)中,減少工藝步驟,降低工藝難度,不僅僅是直接減少了芯片生產(chǎn)成本,而且較少和較簡單的工藝步驟,也可以降低生產(chǎn)過程中的裝配產(chǎn)量的錯(cuò)誤源。這對(duì)芯片的大規(guī)模生產(chǎn)也具有非常大的益處。

   但是,由于銅原子的活性較高,容易在介電材料中擴(kuò)散,從而引起致命的電遷移失效,尤其是當(dāng)用到低介電常數(shù)的介電材料和超低介電常數(shù)的介電材料時(shí),銅擴(kuò)散的問題將更加嚴(yán)重。傳統(tǒng)的阻擋材料(如△,TiN)已經(jīng)不能滿足要求,必須選用阻擋能力更好的鉭,氮化鉭作為銅的阻擋材料。另外,銅電鍍之前需要在基體上先生長一層金屬銅作為種子層,預(yù)計(jì)到22nm,阻擋層和銅種子層依然會(huì)用物理氣相沉積的方式形成。由于鑲嵌I藝的采用,在銅阻擋層和種子層沉積之前基體上已經(jīng)被刻蝕了不同深度的孔和槽,而且,隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展,via和trcnch的尺寸越來越小,深寬比越來越大,因此,傳統(tǒng)的物理氣相沉積所形成的阻擋層和銅種子層已經(jīng)不能滿足制程的需要,具有反濺射作用的物理氣相沉積工藝和更為先進(jìn)的銅種子層制備工藝被應(yīng)用。下面將對(duì)銅阻擋層、種子層和銅化學(xué)電鍍做詳細(xì)介紹。