[發明專利]一種制造半導體器件的方法

無效

• 申請號: 201210292608.7
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN103035503A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 金岡卓
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L21/288
• 分類號: H01L21/288;C25D7/12;C25D21/12
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭;郝傳鑫

相關申請的交叉引用

2011年9月29日提交的日本專利申請第2011-215188號公開的內容(包括說明書、附圖和摘要)通過引用并入本文。

背景技術

本發明涉及制造半導體器件的技術。更加具體而言，本發明涉及通過電鍍設備有效形成鍍銅薄膜的技術。

在半導體器件的制造過程中使用沉淀技術，其中，使用電鍍方法形成配線。被稱為電鍍方法的沉淀工藝為一種通過使用電鍍設備形成用于連接電子設備的銅(Cu)配線的工藝。

在電鍍設備中，具有設置在其上的陰極的半導體晶片相對于電鍍槽向下設置，并且浸泡在電鍍溶液中。因此，向以面向所述半導體晶片的方式設置的陰極和陽極施加電壓。這導致電流從半導體晶片外圍部分通過種子薄膜(導電薄膜)流出，從而使鍍銅薄膜在半導體晶片的整個表面上生長。

在電鍍沉淀過程中，電鍍溶液中沉淀的銅的量通過累積的電流量確定。為此，以如下方式進行電壓控制，所述方式為使得流過陽極-陰極的電流變得恒定。由此，保持鍍銅薄膜的厚度的均勻性。

對于這種沉淀技術而言，例如，已知如下技術：(1)在鑲嵌配線等的電鍍沉淀過程中，使配線中自下而上的量和鍍銅薄膜中所包括的雜質的量保持恒定，從而抑制半導體器件的電氣特性的變化(參見，例如，專利文件1)；(2)檢測電鍍溶液中促進劑的濃度、抑制劑的濃度以及氯濃度，將電鍍溶液中的促進劑的濃度、抑制劑的濃度和氯濃度分別設定為規定的濃度，從而保持電鍍溶液具有規定的濃度(參見，例如，專利文件2)。

專利文件

專利文件1

日本專利公開第2008-303417

專利文件2

日本專利公開第2004-197183

發明內容

然而，本發明的發明人發現，在如上所述的半導體器件的配線步驟中，利用電鍍的沉淀技術具有如下問題。

抑制鍍銅薄膜厚度的均勻性的因素被稱為終端效應。在電鍍沉淀的預步驟中，作為陰極起作用的種子薄膜在半導體晶片上形成。所述種子薄膜由銅等的金屬薄膜形成，所述銅等的金屬薄膜通過例如濺射法形成。

終端效應為如下現象：在電鍍沉淀過程中，由于由種子薄膜的電阻產生壓降，在半導體晶片的中心部分及其鄰近位置的電流的量小于半導體晶片的外圍部分的鄰近位置的電流的量，并且半導體晶片的中心部分的鄰近位置的鍍銅薄膜的厚度小于外圍部分的鄰近位置的厚度。

作為降低終端效應的措施，例如，已知如下技術：將諸如陶瓷之類的高電阻材料設置在電鍍溶液的陽極和陰極之間，從而大大增加電鍍溶液的電阻，導致種子薄膜的電阻降低。

然而，如上所述，當將高電阻材料設置在電鍍溶液中時，所述電鍍溶液的電阻增加。為此，為了傳遞目標電流值，與未設置高電阻材料的情況相比，需要將較高的電壓施加在陽極和陰極之間。

因此，在陽極和陰極以及用于產生應用電壓的電源電路等上施加了較大的載荷。這降低了硬件冗余，硬件冗余的降低不理想地產生新的問題。

本發明的目的在于提供一種能夠保持鍍銅薄膜的均勻性而同時減少電鍍設備的硬件問題的技術。

本發明的另一目的在于提供一種電鍍半導體晶片的方法，所述方法包括通過檢測施加在陽極和陰極之間的電鍍電壓，當所述電鍍電壓的電壓值未落入預先設定的設定電壓范圍內時，調節電鍍溶液中的無機成分的濃度，使得電鍍電壓的電壓值落入設定電壓范圍內。

本發明的另一目的在于提供一種用于在半導體晶片上形成鍍銅薄膜的電鍍設備，所述電鍍設備包括：

電鍍槽，所述電鍍槽用于儲存電鍍溶液，所述電鍍溶液的量為足以將所述半導體晶片浸泡在其中；

一對電極；所述一對電極彼此相對設置在所述電鍍槽中；

電鍍溶液罐，所述電鍍溶液罐用于儲存所述電鍍溶液；

泵，所述泵用于將儲存在所述電鍍溶液罐中的電鍍溶液供給至所述電鍍槽；

分析儀，所述分析儀用于檢測施加在電極之間的電鍍電壓并判斷所述電鍍電壓是否落入預先設定的設定電壓范圍內；

其中，所述電鍍溶液罐設置有基礎溶液供給單元，純水供給單元和溶液排出單元，所述基礎溶液供給單元用于將所述基礎溶液供給至所述電鍍溶液罐，所述純水供給單元用于將純水供給至所述電鍍溶液罐，所述溶液排出單元用于將儲存在所述電鍍溶液罐中的溶液排出，并且