集成电路铜互连线脉冲电镀研究

针对先进纳米铜互连技术的要求,研究了脉冲电流密度对铜互连线电阻率、晶粒尺寸和表面粗糙度等性能的影响。实验结果表明,2～4A/dm2电流密度下的铜镀层拥有较小电阻率、较小的表面粗糙度和较大的晶粒尺寸。

直流和脉冲电镀Cu互连线的性能比较

针对先进纳米Cu互连技术的要求,比较了直流和脉冲两种电镀条件下Cu互连线的性能以及电阻率、织构系数、晶粒大小和表面粗糙度的变化。实验结果表明,在相同电流密度条件下,脉冲电镀所得Cu镀层电阻率较低,表面粗糙度较小,表面晶粒尺寸和晶粒密度较大,而直流电镀所得镀层(111)晶面的择优程度优于脉冲。在超大规模集成电路Cu互连技术中,脉冲电镀将有良好的研究应用前景。

脉冲时间参数对电沉积铜薄膜性能的影响

针对先进纳米铜互连技术的要求,研究了脉冲时间和关断时间对铜互连薄膜电阻率、晶粒尺寸和表面粗糙度等性能的影响。实验结果表明,占空比较小时,镀层电阻率较大,晶粒直径较小。脉冲时间选择在毫秒数量级,占空比选择在40%～60%之间容易获得较小电阻率和较大晶粒尺寸的铜薄膜。

添加剂对铜互连线脉冲电镀的影响

目前,铜互连技术已成为超大规模集成电路的主流互连技术,铜的填充主要采用Damascene工艺进行电镀。有机添加剂一般包括加速剂、抑制剂和平坦剂,它们在电镀液中含量虽然很少,但对于铜电镀的过程非常关键。以Enthone公司的ViaForm系列添加剂为例,研究了每种类型添加剂对脉冲铜镀层性能的影响。

不同浓度添加剂对铜镀层性能的影响

目前,随着集成电路规模的不断发展,传统的铝互连技术已由铜互连技术取代。铜的超填充主要采用Damascene工艺进行电镀。在电镀液中有机添加剂(包括加速剂、抑制剂和平坦剂)虽然含量很少,但对镀层性能的影响至关重要。本文以Enthone公司的ViaForm系列添加剂为例,研究了不同添加剂浓度组合对脉冲铜镀层性能的影响。