[發(fā)明專利]電鍍工藝穩(wěn)定性的在線監(jiān)控方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910196468.1
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN102031554A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉盛;聶佳相
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號(hào): C25D21/12
• 分類號(hào): C25D21/12;C25D7/12;H01L21/288
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電鍍工藝穩(wěn)定性的在線監(jiān)控方法。

背景技術(shù)

電鍍(Electrochemical?Plating)工藝是半導(dǎo)體制作工藝中比較常見的一種工藝形式，例如用于在溝槽(trench)或者孔(via)中沉積金屬以形成金屬互連線，或者在凸點(diǎn)(Bump)制作工藝中，經(jīng)常用電鍍工藝形成凸點(diǎn)下金屬層以及凸點(diǎn)材料層。

但是，在電鍍工藝中，電鍍?nèi)芤褐械碾x子濃度，例如主要金屬離子，添加劑濃度等都會(huì)由于工藝過程中的消耗而發(fā)生變化，這就需要及時(shí)檢測電鍍?nèi)芤褐懈鞣N離子的濃度變化情況，以及時(shí)調(diào)整電鍍?nèi)芤?，從而使電鍍?nèi)芤旱男阅鼙３址€(wěn)定。目前，監(jiān)控電鍍?nèi)芤盒阅艿姆椒ㄍǔ６际遣捎秒x線(offline)的方法進(jìn)行，隨機(jī)選取電鍍液，離線進(jìn)行濃度測試，但是，所述的離線方法晶圓并不能實(shí)時(shí)有效反映電鍍過程中電鍍?nèi)芤夯蛘唠婂児に囆阅艿淖兓?/p>

參考附圖1所示，為現(xiàn)有的離線監(jiān)控方法獲取的數(shù)據(jù)，圖中的橫坐標(biāo)表示選取對(duì)應(yīng)數(shù)值的日期，縱坐標(biāo)表示電鍍?nèi)芤褐蟹磻?yīng)加速劑的濃度(單位：ml/L，即每升電鍍?nèi)芤褐蟹磻?yīng)加速劑的量)的變化，一般來說，只要所述反應(yīng)加速劑的濃度數(shù)值在設(shè)定的兩條控制線之間，就說明反應(yīng)加速劑濃度變化滿足工藝要求，電鍍?nèi)芤旱男阅芑旧鲜欠€(wěn)定的，從附圖1中可以看出，離線的監(jiān)控方法是每天離線檢測一個(gè)數(shù)值點(diǎn)來判斷電鍍?nèi)芤盒阅艿姆€(wěn)定性，這種評(píng)價(jià)方法無法實(shí)時(shí)反應(yīng)電鍍?nèi)芤旱男阅?尤其是鍍液中反應(yīng)加速劑濃度)變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有的離線監(jiān)控方法無法反應(yīng)電鍍?nèi)芤杭磿r(shí)的性能變化的缺陷。

本發(fā)明提供了一種電鍍工藝穩(wěn)定性的在線監(jiān)控方法，包括：

提供具有溝槽的晶圓，采用電鍍工藝在所述溝槽內(nèi)沉積金屬，所述電鍍工藝的電鍍?nèi)芤褐邪磻?yīng)加速劑，使溝槽位置金屬的沉積速度大于其它位置；

測量溝槽位置與其它位置沉積的金屬層的厚度差；

如果所述的厚度差數(shù)值不在設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值之間，根據(jù)金屬層厚度差的變化情況，對(duì)電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行調(diào)整。

可選的，所述的金屬為銅。

可選的，所述的溝槽內(nèi)填充的金屬層用于形成金屬銅互連結(jié)構(gòu)。

可選的，所述的對(duì)電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行調(diào)整指調(diào)整電鍍?nèi)芤褐蟹磻?yīng)加速劑的質(zhì)量百分比含量或者摩爾百分比含量。

由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以在線監(jiān)控電鍍?nèi)芤旱姆€(wěn)定性，從而保證形成的金屬層的性能穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的離線監(jiān)控方法獲取的有關(guān)電鍍?nèi)芤盒阅艿臄?shù)據(jù)圖；

圖2至圖4為本發(fā)明具體實(shí)施方式所述的在溝槽內(nèi)電鍍銅的工藝過程圖；

圖5為本發(fā)明具體實(shí)施方式形成的金屬層在溝槽位置與其它位置的厚度差和對(duì)應(yīng)的電鍍?nèi)芤褐蟹磻?yīng)加速劑濃度的變化曲線圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便說明本發(fā)明是如何對(duì)電鍍工藝的穩(wěn)定性進(jìn)行在線監(jiān)控的。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

本實(shí)施例提供一種電鍍工藝穩(wěn)定性的在線監(jiān)控方法，包括：

步驟S1：提供具有溝槽的晶圓，采用電鍍工藝在所述溝槽內(nèi)沉積金屬，所述電鍍工藝的電鍍?nèi)芤褐邪磻?yīng)加速劑，使溝槽位置金屬的沉積速度大于其它位置；

參考附圖2，為本實(shí)施例所述的電鍍工藝的一個(gè)詳細(xì)描述，為了簡便，附圖2沒有畫出整個(gè)晶圓，而僅僅畫出位于晶圓上的一個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)，所述的溝槽結(jié)構(gòu)通常形成于介電層中，在溝槽中采用電鍍工藝沉積金屬之后，用于制作金屬互連線，或者用于形成凸點(diǎn)。所述的介電層材料例如為氧化硅，氮氧化硅等，在溝槽中沉積的金屬材料例如是金屬銅用于形成金屬互連線。

所述的電鍍?nèi)芤褐兄饕?/p>

主要金屬離子，在電鍍銅的工藝中，所述的主要金屬離子為銅離子；

反應(yīng)加速劑(Accelerator)，主要是小分子量的有機(jī)分子/原子(organic?molecules)，例如硫醇或者二硫化物基的有機(jī)分子/原子(thiol/disulfide?based)，所述的反應(yīng)加速劑促使主要金屬離子在溝槽位置快速沉積；