12英寸晶圆表面对铜电镀工艺的影响

摘要

铜电镀技术(ECP)是现代铜互连工艺相当重要的一环。在电解槽中各种化学成分的作用下，铜能以一种“bottom-up”或者“supper fill”的形式对Trench进行填充。然而，铜的填充效果不仅决定于ECP制程本身的工艺控制，同时还受到晶圆表面形貌的影响，其直接表现在ECP之后的铜膜厚度差异。也就是在铜填充后，晶圆表面形貌的差异。在本文中，我们详细研究了线宽(Line-width，LW)和图形密度（Pattern density，PD）对ECP工艺中铜膜生长的影响。
　　实验结果表明：1)固定LW，在窄线宽和宽线宽之间，test features Array-Height（简称AH）和Step-Height(简称SH)都会随着PD的改变呈现出明显的趋势：当线宽较窄(LW<0.3um)时，AH会随着PD上升呈抛物线趋势上升；当线宽较宽(LW>1um)时，AH都会随着PD上升呈抛物线趋势下降。而SH的变化趋势正好与AH的变化趋势相反；
　　2)固定 PD，3组测试图形表现了相近的变化趋势。特别是固定PD在50％时：AH随着LW的增大而减小，当LW继续增加到1um至3um，AH会随着LW的增大而有所回升；SH会一直随着LW的增大而增大，当LW接近2.25um之后SH会趋向于沟槽的深度25%；
　　同时我们亦根据实验数据建立了经验模型对其部分特性进行模拟和预测，此模型包含了表面形貌所有关键特征参数，对ECP后AH和SH的拟合度达到90%以上。对我们研究ECP的填充效果具有指导意义。

目录

封面

上海交通大学硕士学位论文答辩决议书

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1大马士革铜互连工艺

1.2铜电镀的基本原理

1.2.1 Cu ECP的基本工艺

1.2.2 Cu ECP中有机添加剂

1.3无种籽层铜电镀（ALD）

1.4铜互连现有问题

1.5 DFM（可制造性设计）

第二章 研究背景和实验设计

2.1本文研究内容的提出

2.2实验背景

2.3实验设计

2.3.1测试图形的设计

2.3.2实验方案设计

2.3.3实验工艺设备与检测仪器

2.4本章小结

第三章 晶圆表面对铜电镀工艺的影响

3.1 A，B，C三组测试图形的Post Cu ECP 剖面图

3.1.1 A组测试图形剖面数据

3.1.2 B组测试图形剖面数据

3.1.3 C组测试图形剖面数据

3.1.4 3组测试图形剖面数据小结

3.2 A，B，C三组测试图形的Post Cu ECP 表面AFM数据分析

3.2.1 A组测试图形AFM数据

3.2.2 B组测试图形AFM数据

3.2.3 C组测试图形AFM数据

3.2.4 3组测试图形AFM数据综合分析

3.3小结

第四章 晶圆表面面对铜电镀影响的半经验模型建立

第五章 结论和展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文