CN1326216C - 一种避免漩涡效应缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
一种避免漩涡效应缺陷(swirl defect)的方法，包括步骤：以物理气相沉积法(PVD)形成铜种子层(seeding layer)于一衬底之上；将形成的铜种子层储存于POD之中以阻隔氧气或其它有机气体与铜反应；将该衬底加载于一旋转装置中进行干旋转(于空气中旋转)；以化学电镀(electricalchemical plating)技术在该PVD种子层(seeding layer)上形成所要厚度的铜薄膜。
Description
技术领域：
本发明与一种制作半导体金属层的方法有关，特别是一种借助铜电镀(Cu plating)前的干旋转(dry spin)来降低化学电镀铜薄膜(Cu film ofelectrical chemical plating)缺陷，避免漩涡效应缺陷的方法。
背景技术：
半导体组件利用高密度的集成电路技术已有相当大的进展。利用步进机、高分辨率的光刻(lithography)设备、以及蚀刻技术的开发，使得半导体更加速演进。通常，制造集成电路的步骤包含有数百道工艺步骤，因此不但制造工艺过程复杂，而且如何有效地分派工艺机台的工作量以及工作性质以增进资源的利用也是一项复杂的工作。在制造过程中，制造瓶颈经常随时发生在于许多的制造工艺步骤中而影响到制造的产能，同理，在半导体制造厂中，其产能也受到许多不同步骤中不同因素的干扰与影响，例如，制造速率、设备使用率、设备负载密度、等等都是影响产能的因素。
多重互连线(multi-level interconnection)也是集成电路中重要的结构之一。经由多重导线连接使配置在半导体衬底(substrate)的晶体管(transistor)、电容器(capacitor)以及电阻(resistor)等基本构件可以电性耦合(couple)以完成特定的功能。铝金属与钛金属被普遍地用于半导体技术的互连线作为电性接触，一般铝或铝合金形成于硅膜层之上，此铝-硅、铝/硅/铜(AlSiCu)合金的接触面可被用以制作较低电阻的结构作为互连线(interconnection)的材料。
基于技术的发展以及化学机械研磨(chemical mechanicalpolishing；CMP)的开发使得利用铜(Cu)作为互连线成为可能。因铜的电阻低且对电致迁移(electro-migration)耐性高，故以铜为材质的Cu制造工艺演变成为深次微米中重要的技术。目前铜金属化(Cu metallization)采用物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)沉积的铜作为种子层(seeding layer)，再在其上以化学电镀(electrical chemical plating；ECP)在种子层(seeding layer)上形成所要厚度的铜薄膜。但是现今的PVD铜种子层(seeding layer)将忍受超过百分之十五(15％)的严重漩涡效应缺陷(swirl defect)，其将造成后续化学电镀(electrical chemicalplating)严重的困难。其效应如图1所示，其芯片(wafer)中心将有一漩涡状凹陷。透过各种表面处理均无法解决上述漩涡效应缺陷的问题。
因此目前急需一种可以降低上述漩涡效应缺陷的方法以利于铜化学电镀(electrical chemical plating)制造工艺的进展。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种避免漩涡效应缺陷的方法，可避免漩涡效应缺陷(swirl defect)的产生而影响后续化学电镀(electricalchemical plating)制造工艺。
本发明的另一目的在于经由铜电镀(Cu plating)前的干旋转(dryspin)降低化学电镀铜薄膜(Cu film of electrical chemical plating)缺陷的方法。
一种避免漩涡效应缺陷(swirl defect)的方法，包括步骤：以物理气相沉积法(PVD)形成铜种子层(seeding layer)于一衬底之上；将形成的铜种子层储存于容器(POD)之中以阻隔氧气或其它有机气体与铜反应；
将该衬底加载于一旋转装置中以进行干旋转(于空气中旋转)；以化学电镀(electrical chemical plating)技术在该PVD种子层(seeding layer)上形成所要厚度的铜薄膜。其中形成上述铜种子层的温度低于室温(roomtemperature)，以避免铜晶粒聚集(grain agglomeration)。其中上述旋转的速度可以介于20-500rpm间，旋转时间可以在40秒以内。
附图说明：
图1为传统的PVD铜种子层(seeding layer)严重漩涡效应缺陷(swirldefect)的分析示意图。
图2为本发明的流程图。
图3为本发明的实验数据图。
具体实施方式
本发明为提供一种金属结构以防止PVD铜种子层(seeding layer)的严重漩涡效应缺陷(swirl defect)的方法。参阅图2，一具<100>方向之单晶硅作为衬底，首先步骤100，一铜金属层借助物理气相沉积法(PVD)形成铜种子层(seeding layer)于衬底之上。以较佳实施例而言，此铜种子层形成的温度低于室温(room temperature)，以避免铜晶粒聚集(grainagglomeration)。一般而言，PVD形成铜较不稳定，即使在于室温曝露于空气中也会进行表面的结构氧化(evolution/oxidation)。因此必须将刚形成的铜种子层储存于POD之中(110)，此可以阻隔氧气或其它有机气体与铜反应。暴露在空气中的铜以及表面缺陷将会降低PVD铜与ECP铜间的润湿能力(wetting ability)特性。因此降低缺陷的数量则可以提升PVD铜与ECP铜间的润湿能力。
完成铜种子层(seeding layer)制作及储存后，将芯片加载于一旋转装置中于进行化学电镀之前进行干旋转(于空气中旋转)，步骤120。旋转速度可以介于20-500rpm之间，旋转时间可以在40秒以内。此旋转装置可以为电镀头(plating head)或是其它旋转工具。
接着步骤130进行化学电镀法，在于其上以化学电镀(electricalchemical plating)技术在PVD种子层(seeding layer)上形成所要厚度的铜薄膜。经由本发明可以避免是先前技术PVD铜种子层(seeding layer)所遭遇的严重漩涡效应缺陷(swirl defect)，而本发明将使得后续化学电镀(electrical chemical plating)容易进行。其结果如图3所示，其芯片(wafer)上的漩涡状凹陷数目由之前超过6000的数目降低至数百或数十。因此大幅提升表面结构以及解决上述漩涡效应缺陷的问题。
本发明以较佳实施例说明如上，而熟悉此领域技艺者，在不脱离本发明的原理的情况下，可作些许更动润饰，其专利保护范围应当以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种避免漩涡效应缺陷的方法，包括如下步骤：
以物理气相沉积法形成铜种子层于一衬底之上；
将该衬底加载于一旋转装置中以进行干旋转；以及
以化学电镀技术在该种子层上形成所要厚度的铜薄膜。
2.如权利要求1所述的避免漩涡效应缺陷的方法，其特征在于，形成所述铜种子层的温度低于室温。
3.如权利要求1所述的避免漩涡效应缺陷的方法，其特征在于，形成所述铜种子层之后，将形成的铜种子层储存于容器之中以阻隔氧气或其它有机气体与铜反应。
4.如权利要求1所述的避免漩涡效应缺陷的方法，其特征在于，所述旋转的速度介于20-500rpm之间。
5.如权利要求1所述的避免漩涡效应缺陷的方法，其特征在于，所述旋转的时间在40秒以内。
6.如权利要求3所述的避免漩涡效应缺陷的方法，其特征在于，形成所述铜种子层的温度低于室温。
7.如权利要求3所述的避免漩涡效应缺陷的方法，其特征在于，所述旋转的速度介于20-500rpm之间。
8.如权利要求3所述的避免漩涡效应缺陷的方法，其特征在于，所述旋转时间在40秒以内。
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- 2003-12-30 CN CNB2003101098600A patent/CN1326216C/zh not_active Expired - Fee Related
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