这份文档来自外企内部核心培训研发资料!
其核心内容主要围绕:超微细图形(20nm级)互连线的无缺陷电镀填孔工艺、配套湿法电镀/化学镀设备的本土化设计与开发展开。典型的“工艺-设备-材料”三位一体的研发资料 。通过晶圆级(最高至12寸)Pilot 设备的流场优化、精确的电流脉冲波形控制,以及辅助物理手段(超声/振动/温控降温),将原本实验室级的超微细电镀技术转化为具备量产性(晶圆连续处理能力)的工艺设备方案!
以下是基于设备与工艺研发总结:
替代高昂物理气相沉积(PVD)/原子层沉积(ALD)传统方案的低成本、高产出“一揽子湿法工艺”,以实现20nm以下超高深宽比沟槽(Trench)的铜(Cu)无缺陷填充(Gap-fill) 。
传统干式真空/等离子体工艺在微细节点下存在边角覆盖率差(Overhang)和等离子体损伤等问题 。本课题通过湿法工艺优化成功突破,实现了20nm节点的铜填充,阻挡层(Barrier)单次覆盖率达99.9% 。
多尺寸兼容电镀槽(Cell): 成功设计并制作了兼容6、8、12英寸晶圆的无电解(无源)与电解(有源)铜电镀兼用 Pilot 级设备(兼用 Cell) 。
流场与结构优化: 重点研究了晶圆连续电镀中“电镀槽结构对电镀均匀性的物理影响” 。通过优化流速(如测试基准 15 L/min)和电极结构(使用不溶性 Pt/Ti 阳极或可拆卸 Cu 阳极),提升了面内均匀性(WIW/WTW 达到 ≤5% 的高标准) 。
物理辅助机构集成: * 超声波搅拌: 在清洗、刻蚀、敏化、活化各槽体中集成了24kHz/60kHz超声波发生器,以有效消除极小微细沟槽内的微小气泡与污染物 。
温控与冷却: 针对超声波导致的化学品升温,在槽体内部设计集成了冷却盘管(冷却水 PCW 控制) 。
晶圆振动机构: 在无电解镀铜槽中集成了物理振动机构(2次/分钟),专门用于强制驱离工艺反应中产生的氢气(H₂)气泡,防止产生空洞(Void) 。
配方改进: 为降低反应内应力并提升浸润性,无电解镀铜液的碱基从常规的 NaOH 变更为 TMAH,有效解决了高应力导致的剥离问题 。
电流波形控制: 在电解镀铜(ED Cu)中,研究了正负脉冲换向电镀(Pulse-reverse electrodeposition)波形(如恒电流脉冲控制) 。通过精细控制阴极/阳极电流时间(秒级甚至毫秒级),加速了添加剂(SPS等)的置换,成功实现了超填(Superfilling)