[發明專利]電鍍銅方法

有效

• 申請號: 200910049992.6
• 申請日: 2009-04-24
• 公開（公告）號: CN101871110A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 徐俊
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: C25D7/12
• 分類號: C25D7/12;H01L21/288
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明屬于一種半導體工藝，尤其涉及一種電鍍銅方法。

背景技術

隨著半導體制造技術的飛速發展，半導體器件的線寬特征尺寸已經進入深亞微米結構。為提高芯片的運算速度，需要有效的降低阻抗所造成的時間延遲。因此，在半導體器件中大多使用低介電常數材料，以及廣泛使用金屬銅作為電導線，電導線通常是以電鍍銅沉積的方法來形成的，電鍍銅在進行沉積的過程中，根據所采用的電鍍電流的不同，工藝分成三個階段，即初始化、填洞和過量電鍍。三個階段的電鍍電流分別為：初始化階段：電鍍電流4.5安培；填洞階段：電鍍電流6.75安培；過量電鍍階段：電鍍電流40.5安培。三個階段的時間和晶圓的轉速值分別為：初始化階段：持續時間5.5秒，晶圓的轉速90圈/分鐘；填洞階段：持續時間45秒，晶圓的轉速90圈/分鐘；過量電鍍階段：持續時間25秒，晶圓的轉速12圈/分鐘。在電鍍銅工藝完成之后便進行化學機械研磨(Chemical?Mechanical?Polish，CMP)工藝，CMP工藝是目前先進半導體制造中平坦化的關鍵技術，其包括利用研磨液(slurry)的機械性研磨作用和化學腐蝕作用。

在電鍍銅所用的溶液中要放置添加劑，添加劑為有機物，在電鍍過程中，有可能會被吸附到銅的內部，使得銅內部的晶格之間的空隙變大，這一現象在晶圓的轉速越快時越明顯，在電鍍銅工藝完成之后到上研磨臺進行研磨之前，往往需要等待一段時間，若是等待的時間過長，如等待時間超過8小時，用現有的電鍍銅工藝，電鍍好的晶圓所鍍的銅內，便會出現許多空洞，這是因為晶圓經電鍍后自我退火，使得銅內部原本電鍍過程產生的晶格間的空隙越來越大；另外，從第二階段填洞的電鍍電流6.75安培一下子增加到第三階段過量電鍍的電鍍電流40.5安培也不合適宜，電鍍電流增加的幅度太大，容易在銅的內部出現不同層面銅的晶格不等的現象，晶格間易發生錯位，容易混進有機物的雜質，從而產生細小的空洞。當銅內部存在多個小空洞時，在研磨完成之后，留下的便是坑坑洼洼的表面，這會影響到產品導電方面的性能，最終會影響產品的良率。

發明內容

為了解決以上所提到的電鍍銅過程會在銅的內部產生多個空洞的問題，本發明提供一種在電鍍銅過程能有效減少銅內部產生的空洞的方法。

為了達到上述目的，本發明提出一種電鍍銅方法，包括初始化、填洞和過量電鍍三個階段，所述初始化、填洞和過量電鍍三個階段的晶圓的轉速范圍都為10圈/分鐘至14圈/分鐘；所述填洞階段包括兩個步驟，第一步驟的電鍍電流范圍為6.5安培至7安培；第二步驟的電鍍電流范圍為13安培至14安培。

可選的，所述第一步驟的電鍍電流為6.75安培。

可選的，所述第二步驟的電鍍電流為13.5安培。

可選的，所述初始化、填洞和過量電鍍三個階段的晶圓的轉速相等。

可選的，所述初始化、填洞和過量電鍍三個階段的晶圓的轉速都為12圈/分鐘。

可選的，所述初始化階段的電鍍電流4.5安培，持續時間為5秒至6秒。

可選的，所述初始化階段持續時間為5.5秒。

可選的，所述填洞階段第一步驟的持續時間范圍為55秒至60秒。

可選的，所述填洞階段第一步驟的持續時間為57秒。

可選的，所述填洞階段第二步驟的持續時間范圍為8秒至10秒。

可選的，所述填洞階段第二步驟的持續時間為9秒。

可選的，所述過量電鍍階段的電鍍電流40.5安培，持續時間的范圍為18秒至22秒。

可選的，所述過量電鍍階段持續時間為20秒。

本發明電鍍銅方法的有益效果為：本發明降低了整個電鍍過程的晶圓的轉速，減少了雜質被吸附到銅的內部的可能性，而且在填洞階段增加了一個電鍍電流為13.5安培的步驟，避免了填洞階段到過量電鍍階段電鍍電流差異過大，保證了電鍍過程中，晶圓上的銅的內部晶格大小相同，從而降低了在銅內部產生空洞的可能性。

附圖說明

圖1是本發明電鍍銅方法的流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式對本發明電鍍銅方法作進一步的詳細說明。

首先請參考圖1，圖1是本發明電鍍銅方法的流程圖，從圖上可以看到，電鍍銅工藝包括三個階段，分別為初始化階段11、填洞階段12和過量電鍍階段13，這三個階段的劃分依據最主要是根據電鍍時候電鍍電流的大小來劃分的，現有技術中，三個階段的電鍍電流分別為：初始化階段：電鍍電流4.5安培；填洞階段：電鍍電流6.75安培；過量電鍍階段：電鍍電流40.5安培。另外電鍍的時間和電鍍的晶圓的轉速在各個階段也不完全相同。