СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ МНОГОУРОВНЕВОЙ МЕДНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДИЭЛЕКТРИКОВ С ОЧЕНЬ НИЗКОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПОСТОЯННОЙ (ULTRA LOW-K)

1. Способ изготовления многоуровневой металлизации СБИС, состоящий из циклов изготовления горизонтальных и вертикальных проводников с окружающими их изолирующими слоями, включающий операции нанесения металлических и диэлектрических слоев, фотолитографию и селективное травление этих слоев, электрохимическое нанесение металлических слоев, химико-механическую полировку диэлектрических слоев, отличающийся тем, что на пластину кремния с сформированными микроприборами и предшествующими уровнями металлизации, покрытую диэлектриком с выступающими на ее поверхности вертикальными проводниками от нижележащих элементов СБИС наносится многослойная проводящая пленка, обладающая адгезией к нижележащей поверхности пластины и барьерными свойствами против диффузии материала проводника в нижерасположенные диэлектрические слои, а также включающая пленку имеющую поверхность с зародышевыми свойствами для электрохимического осаждения металлических слоев, далее наносится вспомогательный слой ВС1, толщина которого превышает суммарную толщину горизонтального и вертикального проводников данного уровня металлизации, в котором формируются канавки до зародышевой поверхности, внутри канавок электрохимическим методом на открытых участках зародышевой поверхности выращиваются горизонтальные проводники с защитной металлической пленкой на поверхности, которая обладает свойствами барьера против диффузии материала проводника в окружающие диэлектрические слои, а также имеет поверхность, обладающую зародышевыми свойствами для электрохимического осаждения металлических слоев и способность уменьшить поверхностную электромиграцию в проводниках в процессе эксплуатации микросхем, далее на поверхность пластины наносится вспомогательный слой ВС2, в котором формируются отверстия до зародышевой поверхности горизонтальных проводников, электрохимическим методом на открытых участках горизонтальных проводников выращиваются вертикальные проводники, далее вспомогательный слой ВС2 селективно к окружающим элементам сформированной конструкции межсоединений удаляется и открывшиеся боковые поверхности вертикальных проводников электрохимическим методом покрываются защитной металлической пленкой обладающей свойствами барьера против диффузии материала проводника в окружающие диэлектрические слои, а также уменьшающей поверхностную электромиграцию в проводниках в процессе эксплуатации микросхем, далее поверхность пластины и канавки над горизонтальными проводниками заполняются плотной диэлектрической пленкой (плДП 1) с низким эффективным значением диэлектрической постоянной, далее диэлектрическая пленка с поверхности пластины открытым травлением в плазме удаляется до вскрытия верхней части вертикальных проводников, далее удаляется вспомогательный слой ВС1 между горизонтальными и вертикальными проводниками, электрохимическим способом открывшиеся боковые участки горизонтальных и вертикальных проводников покрываются защитной металлической пленкой, обладающей свойствами барьера против диффузии материала проводника в окружающие диэлектрические слои, а также уменьшающей поверхностную электромиграцию в проводниках в процессе эксплуатации микросхем, далее удаляется многослойная проводящая пленка в нижней области между горизонтальными проводниками с некоторым подтравливанием нижележащего диэлектрика, поверхность пластины, включая поверхность и объем канавок между горизонтальными и вертикальными проводниками комбинацией разных методов нанесения диэлектрических пленок, заполняется изолирующим диэлектриком с ультранизким эффективным значением диэлектрической постоянной.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала горизонтальных и вертикальных проводников могут быть использованы медь, серебро и золото.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве многослойной проводящей пленки перед нанесением пленки ВС1 может быть использована система слоев, включающая адгезионный и одновременно барьерные слои типа тантала, нитрида тантала, нитрида титана, барьерные и одновременно зародышевые аморфизированные слои типа сплавов кобальт/вольфрам/фосфор, кобальт/олово/фосфор/, кобальт/олово/бор, кобальт/вольфрам/бор а также стандартный зародышевый слой на основе меди и его сплавов и слой повышающий адгезию между зародышевым слоем и пленкой ВС1 типа тантала, нитрида тантала, нитрида титана,.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пленки ВС1 для формирования канавок могут быть использованы полимерные слои, включая и слой фоторезиста, слои неорганических диэлектриков, металлов, если на их поверхности исключается осаждение материала проводника при локальном электрохимическом высаживании проводников.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в случае использования слоя фоторезиста в качестве пленки ВС1, после формирования канавок и электрохимического выращивания горизонтальных проводников выступающие над проводниками вертикальные части фоторезистивного слоя ВС1 должны выдерживать термическую и ультрафиолетовую обработки с целью сделать неизменяемой ее форму при нанесении и удалении фоторезистивного слоя ВС2.
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что в случае использования слоя фоторезиста в качестве пленки ВС1, после формирования канавок и электрохимического выращивания горизонтальных проводников выступающие над проводниками части слоя ВС1 конформным методом покрываются тончайшей защитной пленкой, препятствующей растворению фоторезистивного слоя ВС1 при нанесении на ее поверхность фоторезистивного слоя ВС2.
7. Способ по п.4, отличающийся тем, что при использовании в качестве ВС1 слоя металла их боковая поверхность должна быть обработана таким образом, например окислена, чтобы на ней не осаждался материал проводника при его электрохимическом осаждении.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании в качестве ВС1 фоторезистивного слоя после операции удаления слоя ВС2 процессы заполнения диэлектриком углублений над горизонтальными проводниками выполняется при температуре не превышающей 100-250°С, а уплотняющая термообработка с целью улучшения диэлектрических характеристик этих пленок при температуре 400-450°С выполняется после удаления фоторезистивного слоя ВС1, одновременно с термообработкой сформированных проводников.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве диэлектрической барьерной пленок используются слои с пониженным значением диэлектрической постоянной типа SixCy, SixNy, SixCyNz, где х, y, z, показывают относительное содержание указанных элементов в пленке.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что при нанесении каждого вспомогательного слоя ВС1 и ВС2 предусматривается их удаление с краев пластины до поверхности многослойной проводящей пленки.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что с целью улучшения кристаллической структуры медных проводников процесс электрохимического осаждения меди проводится с использованием импульсных режимов: осаждение/пауза и осаждение/стравливание с преобладанием осаждения.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что после удаления многослойной проводящей пленки у нижнего основания между сформированными горизонтальными проводниками, используя горизонтальные проводники в качестве маски, расположенный ниже горизонтальных проводников диэлектрический слой может быть стравлен на глубину 0,05-0,2 мкм.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что после удаления многослойной проводящей пленки у нижнего основания между сформированными горизонтальными проводниками пространство в канавках между горизонтальными и вертикальными проводниками заполняется диэлектриком с ультра низким эффективным значением диэлектрической постоянной, далее с поверхности пластины и в канавках между горизонтальными и вертикальными проводниками диэлектрическая пленка плазменным методом стравливается до уровня выше поверхности горизонтальных проводников в области с минимальными размерами ширины канавок между горизонтальными проводниками, далее пластина покрывается плотной диэлектрической пленкой с низким значением диэлектрической постоянной, толщина которой выбирается такой, чтобы минимальный уровень этого слоя на поверхности всего кристалла был бы выше верхней поверхности вертикальных проводников, далее диэлектрический слой с поверхности пластины удаляется методом химико-механической полировки до вскрытия поверхности вертикальных проводников.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что после удаления многослойной проводящей пленки у нижнего основания между сформированными горизонтальными проводниками поверхность канавок между горизонтальными и вертикальными проводниками покрывается тонким (5-20 нм толщиной) плотным диэлектриком с низким значением диэлектрической постоянной, далее пространство в канавках между горизонтальными и вертикальными проводниками заполняется пористым диэлектриком с ультра низким эффективным значением диэлектрической постоянной, используя жидкофазный, планаризующий метод ХНР, далее диэлектрик с поверхности пластины и в канавках между горизонтальными и вертикальными проводниками плазменным методом стравливается до уровня выше поверхности химико-механической полировки и горизонтальных проводников в области с минимальными размерами ширины канавок между горизонтальными проводниками, далее пластина покрывается плотной диэлектрической пленкой с низким значением диэлектрической постоянной, толщина которой выбирается такой, чтобы минимальный уровень этого слоя на поверхности всего кристалла был бы выше верхней поверхности вертикальных проводников, далее диэлектрический слой с поверхности пластины удаляется методом химико-механической полировки до вскрытия поверхности вертикальных проводников.