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OPA2277UA/2K6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。

   在电介质材料上镀铜需要额外生长电极,习惯称作电镀种子层,应用最为广泛的种子I艺是物理气相沉积。铜和铝相比在电导率上有显著的优势,但是在热和应力作用下铜极易扩散到电介质中,所以铜线和电介质之间需要一个良好的阻挡层。刻蚀和湿法清洁(wetdean)常常会在通孔底部留下一点点残留物,通孔底部的铜暴露在空气中会被氧化所以在阻挡层工艺之前,常常会有一个预清洁(pre clean)的制程。本节介绍的就是种子层和相应的阻挡层预清洁工艺。