[發明專利]電鍍工藝的可調整電流屏蔽

無效

• 申請號: 201410054049.5
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103993345A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: G·W·桑德曼;K·斯瑞;C·施羅伊夫
• 申請（專利權）人: 格羅方德半導體公司
• 主分類號: C25D21/12
• 分類號: C25D21/12
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

技術領域

一般而言，本揭示涉及精密半導體裝置的制造，更具體地說，涉及可用于為了形成導電金屬材料所進行的電鍍工藝的可調整式電流屏蔽(adjustable?current?shield)。

背景技術

半導體裝置的制造通常需要在半導體晶圓上形成導電體。例如，通常通過將如銅之類的導電層電鍍(沉積)在晶圓上以及形成圖案化凹槽而在晶圓上形成導電引線。一般類型的電鍍設備有兩種：噴涂鍍覆設備(fountain?plating?equipment)以及垂直鍍覆設備。兩者在某些應用中都有其相對優勢。盡管兩種不同工藝中待鍍覆晶圓表面的取向不同(噴涂鍍覆設備中的水平面以及垂直鍍覆設備中的垂直面)，但工藝作業仍非常類似。

一般而言，電鍍包含制作與其上有例如銅的導電層待沉積的晶圓表面上所形成所謂導電性「晶種」層的電性接觸件。電流接著通過介于陽極與晶圓鍍覆表面上作用為陰極的導電性晶種層之間的鍍覆溶液(也就是，含所沉積元素的離子的溶液，例如含Cu++的溶液)。晶種層將電鍍電流從制作電性接觸件處的晶圓邊緣帶到晶圓的中央，包括流經嵌入式結構、凹槽及貫孔。這在晶圓鍍覆表面上產生電化學反應而導致導電層的沉積。理論上，電沉積在晶種層上的最終材料層應該完全填充嵌入式結構，并且其應該在整個晶圓表面具有特定厚度輪廓。一般而言，在電鍍工藝中，所沉積的金屬的厚度輪廓應該盡可能地受到控制。

為了最小化所沉積的材料的變異，重要的是，導電晶種層在晶圓鍍覆表面上方具有均勻的厚度。然而，即使是非常均勻的晶種層，習知電鍍工藝會因相關于此等鍍覆工藝的所謂「邊緣效應」而產生非均勻的沉積。一般而言，邊緣效應意指晶圓邊緣附近所沉積的導電層較厚于晶圓中央處的傾向，也就是「厚邊緣(edge-thick)」輪廓。此外，相較于晶圓邊緣區附近流動的電流，通過減少晶圓中間區中通過晶種層的電流，得以在最終層中產生厚邊緣輪廓。也就是，由于導電晶種層接觸于晶圓的周邊以及從晶圓邊緣朝晶圓中央流經晶種層的電流強度下降，所以相較于晶圓的邊緣區，鍍覆于晶圓中央的例如銅的導電材料較少。

此等厚邊緣層材料的形成使得后續處理更困難。例如，此等厚邊緣材料層使后續化學機械研磨作業更難以進行，也就是，其使得已進行研磨工藝后更難以得到實質平整的表面。在另一個實施例中，為了對抗這個產生具有厚邊緣輪廓的導電材料層的傾向，可調整電鍍工藝的各種處理參數。然而，此等處理變更可能導致在晶圓的中間區域產生太薄的導電層，從而導致形成厚度不如設計程序所希望的瑕疵聯機特征(defective?wiring?features)。此等瑕疵聯機特征可能減少集成電路產品的使用期限，并且在最糟糕的情況下，可能會導致裝置完全失效。

為了避免或降低此等厚邊緣導電層產生的幅度，已努力使用一種包含使用所謂電流屏蔽的技術。電流屏蔽通常置于陽極與晶圓之間并且作用為降低晶圓邊緣區的電場，其降低晶圓邊緣區上形成的導電材料量。電流屏蔽可由諸如非導電性、惰性材料、類塑料等各種材料制成。電流屏蔽依據其介于陽極與晶圓之間的區域可為固定式或可調整式。在一個實施例中，固定式電流屏蔽具有大約20至30毫米(mm)的徑向寬度(radial?width)以及等級大約2至3毫米的厚度。此等固定式電流屏蔽通常通過試誤程序(trial?and?error?process)針對特定程序流程及/或裝置而調整尺寸以及配置。一旦達到可接受結果，經特定設計的電流屏蔽用于生產作業。不幸的是，當工藝條件或晶圓設計有變更時，既有的電流屏蔽可能未產生可接受的結果。在這種情況下，電流屏蔽可能需要決定(通過試誤)新的設計然后投入生產服務。或者，工藝工程師可利用小于所需的原始電流屏蔽試著「代用(make-do)」，其可能導致導電層的生產不具有所需或目標厚度輪廓以及上述此等層間的相關問題。

本揭示針對可解決或降低以上所發現的一個或多個問題的新穎性可調整式電流屏蔽。

發明內容

下文為了提供對本發明某些態樣的基本了解而介紹簡化的發明內容。本內容不是本發明的詳盡概述。用意不在于識別本發明的主要或關鍵要素或描述本發明的范疇。唯一目的在于以簡化形式介紹某些概念作為后文所述更詳細實施方式的引言。