电镀工艺优化对铜金属层后孔洞缺陷的影响 - 图文(8)

电镀工艺优化对铜金属层后孔洞缺陷的影响

11 12 13 14 15 缺陷检测 缺陷检测 薄膜特性测量 薄膜特性测量 薄膜特性测量 SP1 SemVision RS100 F5X Metaplus KLA-Tencor AMAT KLA-Tencor Nano matrics Nano matrics 3.4 实验内容

电镀时转速的改变可以影响到进入到电镀铜中的化学添加剂的含量，从而影响到孔洞缺陷的数量。我们设计进行不同转速与孔洞缺陷的关系的实验来研究两者的关系。电镀铜有自退火的特性，即长时间的等待会使晶粒慢慢张大，互相吞并，进行二次再结晶从而导致孔洞缺陷的产生。通过对电镀后到化学机械研磨CMP之间等待时间的优化来减少电镀后孔洞缺陷的数量是我们设计实验的一个条件。通过对不同等待时间条件下孔洞缺陷的数量进行分析，从而找到合适的电镀后到化学机械研磨CMP之间等待时间。同时还设计一个实验条件，即对电镀后退火温度,时间等参数进行调整，分析不同条件下孔洞缺陷的数量，同时对产品上固定图案区域的孔洞缺陷进行比较分析。结合产品工艺整合的需求选择合适的退火温度和退火时间。

我们通过多组对比实验来寻求优化工艺方案。希望通过对电镀铜转速的优化来减少电镀后孔洞缺陷的数量，同时研究电镀铜金属层性质的改变；通过对电镀后到化学机械研磨CMP之间等待时间的优化来减少电镀后孔洞缺陷的数量；我们还希望通过对电镀后退火温度,时间等参数的调整来减少电镀后孔洞缺陷的数量。

3.4.1.镀铜工艺不同的电镀时转速之间的对比实验

首先用CVD技术生长一层厚度为8000A的PEOX作为基底层。而后，采用SIP(self ionized plasma) PVD 技术在300mm的晶圆上生长一层厚度为200A的TaN/Ta阻挡层（Barrier layer）和900A铜种子层（Seed layer）。最后，用ECP（Novellus Sabre）机台生长厚度为7000A的铜薄膜，再经过原位热处理后（200C），得到我们的样品。在ECP过程中的，调整旋转速度从12rpm到90rpm变化，以研究不同旋转速度对晶圆电阻率、应力以及缺陷（Defect）的影响。用Hitach 4探针测量仪测量铜薄膜的电阻率，用Nanospec6100 测量薄膜的内应力。化学机械研磨后用KLA扫描镜面表面的缺陷，SEM version观测表面缺陷的形态。

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电镀工艺优化对铜金属层后孔洞缺陷的影响

样品 1 2 3 4

电镀转速(RPM) 2A 5A 10A 15A 表3.4-1 工艺参数调整对比实验条件(表格中各项数据已作归一处理)

3.4.2．电镀后到化学机械研磨CMP之间等待时间对比实验

首先用CVD技术生长一层厚度为8000A的PEOX作为基底层。而后，采用SIP(self ionized plasma) PVD 技术在300mm的晶圆上生长一层厚度为200A的TaN/Ta阻挡层（Barrier layer）和900A铜种子层（Seed layer）。最后，用ECP（Novellus Sabre）机台生长厚度为7000A的铜薄膜，再经过原位热处理（200C），得到我们的样品。。用Hitach 4探针测量仪测量铜薄膜的电阻率，用Nanospec6100 测量薄膜的内应力。化学机械研磨后用KLA扫描镜面表面的缺陷，SEM version观测表面缺陷的形态。

样品 等待时间(小时) 5 1B 6 2B 7 3B 8 4B 表3.4-2 工艺参数调整对比实验条件(表格中各项数据已作归一处理)

3.4.3.电镀后退火温度,时间等参数的调整的对比实验

本实首先用CVD技术生长一层厚度为8000A的PEOX作为基底层。而后，采用SIP(self ionized plasma) PVD 技术在300mm的晶圆上生长一层厚度为200A的TaN/Ta阻挡层（Barrier layer）和900A铜种子层（Seed layer）。最后，用ECP（Novellus Sabre）机台生长厚度为7000A的铜薄膜，再经过不同的原位热处理，得到我们的样品。。用Hitach 4探针测量仪测量铜薄膜的电阻率，用Nanospec6100 测量薄膜的内应力。化学机械研磨后用KLA扫描镜面表面的缺陷，SEM version观测表面缺陷的形态。

样品 9 退火温度 15C 3D 9D 3D 9D 19

退火时间 10 15C 11 20C 12 20C

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