由于铜很难进行刻蚀,因此传统的金属互连工艺已不再适用,拥有镶嵌工艺的化学电镀成为铜互连的主要制备工艺。与传统的铝互连工艺比较, OPA2277UA/2K5铜互连工艺具有减少工艺步骤20%~30%的潜力,而且,铜镶嵌工艺,不仅有较少的制造步骤,而且排除了传统铝互连金属化中最难的步骤,包括铝刻蚀、HDPCVD工艺和许多钨与介电层的化学机械研磨步骤。在硅片制造业中,减少工艺步骤,降低工艺难度,不仅仅是直接减少了芯片生产成本,而且较少和较简单的工艺步骤,也可以降低生产过程中的装配产量的错误源。这对芯片的大规模生产也具有非常大的益处。

   但是,由于铜原子的活性较高,容易在介电材料中扩散,从而引起致命的电迁移失效,尤其是当用到低介电常数的介电材料和超低介电常数的介电材料时,铜扩散的问题将更加严重。传统的阻挡材料(如△,TiN)已经不能满足要求,必须选用阻挡能力更好的钽,氮化钽作为铜的阻挡材料。另外,铜电镀之前需要在基体上先生长一层金属铜作为种子层,预计到22nm,阻挡层和铜种子层依然会用物理气相沉积的方式形成。由于镶嵌I艺的采用,在铜阻挡层和种子层沉积之前基体上已经被刻蚀了不同深度的孔和槽,而且,随着集成电路技术的不断发展,via和trcnch的尺寸越来越小,深宽比越来越大,因此,传统的物理气相沉积所形成的阻挡层和铜种子层已经不能满足制程的需要,具有反溅射作用的物理气相沉积工艺和更为先进的铜种子层制备工艺被应用。下面将对铜阻挡层、种子层和铜化学电镀做详细介绍。