當(dāng)集成電路芯片持續(xù)往輕、薄、短、小及高密度方向發(fā)展時(shí)，對(duì)缺陷的容忍度也相對(duì)降低，隨著集成電路器件密集度的提高，單位芯片的面積也越來越小，原本不會(huì)影響良率的缺陷卻變成了良率的致命殺手．因此，要得到較高的良率必須設(shè)法降低缺陷的密度．

當(dāng)技術(shù)節(jié)點(diǎn)達(dá)到0.13μm及以下時(shí)，銅以其具有較小的電阻及較好的電遷移性質(zhì)逐漸取代鋁作為連線材料引．由于銅的難蝕刻，所以不能采用傳統(tǒng)的鋁制程的刻蝕工藝，而是采用“大馬士革”工藝，采用先挖槽后填孔的方法制備互連線．這種方法是采用電化學(xué)沉積的方法，在導(dǎo)電的溝槽基底上填銅．雖然銅的電鍍工藝已經(jīng)有幾百年的歷史，但電化學(xué)沉積用于芯片制造業(yè)的時(shí)間并不太長(zhǎng)，其中的難點(diǎn)之一是缺陷的控制．本文首先簡(jiǎn)單介紹缺陷的常識(shí)和集成電路銅制程后道工藝流程及電鍍過程步驟，然后對(duì)電鍍銅工藝流程中的典型缺陷做一下分析，并對(duì)缺陷產(chǎn)生的原因和解決方法進(jìn)行討論．

芯片制造過程缺陷基本常識(shí)

缺陷的含義

凡是晶圓上存在的有形污染與不完美 ，統(tǒng)稱為缺陷，包括 ：

（1） 晶圓上 的物理性異物 ：一般指機(jī)械掉落的微塵 ，工藝殘留物 ，不正常反應(yīng)生成物等．可能來 自化學(xué)品、環(huán)境 、操作人員 、設(shè)備部件老化及工藝副產(chǎn)物等．

（2） 化學(xué)性沾污 ：殘 留化學(xué)藥品 ，有機(jī)溶劑 ，光阻殘 留等．

（3） 圖形缺陷 ：如光刻或刻蝕造成 的異常成像 ，機(jī)械性刮傷變形等．

（4） 晶圓本身或制造過程中引起 的晶格缺陷．現(xiàn)代化的車間中 759／6～9O 的微粒污染來 自于設(shè)備與丁藝本身 ，而潔凈室與操作人員約各 占 5 ～1O ．因此在缺陷改善工程 的組織與工作定位上，是 以如何有效降低設(shè)備與工藝所造成的缺陷為重點(diǎn)．

缺陷的分布

（1） 隨機(jī)缺陷，缺陷分布圖顯示散亂，無特殊圖形或集中出現(xiàn)．

（2） 團(tuán)、簇缺陷，缺陷集中分布在晶圓上某一區(qū)域并呈現(xiàn)特殊圖形．

（3） 重復(fù)缺陷，缺陷重復(fù)出現(xiàn)在不同晶圓上的同一區(qū)域，或在同一片晶圓上不同的區(qū)域周期性的出現(xiàn)，通常與光刻相關(guān)

缺陷的影響

根據(jù)缺陷對(duì)良率的影響分為：

（1） 殺傷缺陷：通常和圖形相關(guān)的缺陷都是殺傷缺陷，對(duì)良率有影響．

（2） 非殺傷缺陷：通常指空白區(qū)域的表面顆粒等缺陷，不會(huì)造成良率的損失．

（3） 干擾缺陷：因?yàn)榫Я；蛏畋徽`以為是缺陷的正常情況．

缺陷的監(jiān)控：

（1）監(jiān)控方式：分為在線和離線。在線是通過直接監(jiān)控生產(chǎn)片離線是通過監(jiān)控控片（用來監(jiān)控機(jī)臺(tái)和工藝的晶圓。不會(huì)隨工藝流程往下走。只在當(dāng)站使用）

（2）監(jiān)控設(shè)備：包括檢查手機(jī)缺陷分布的設(shè)備和觀察缺陷具體形貌的設(shè)備。

銅電鍍過程典型缺陷及其成因

漩渦缺陷：是銅電鍍常見的種缺陷，典型的分布如圖所示。在光學(xué)品微鏡下看到的是一串的小圓點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的電子顯微鏡下可以看到是一排小圓坑。如果種子層表面的親水性不好。當(dāng)晶圓浸沒入電鍍液時(shí)在晶圓的表面會(huì)形成小氣泡。因?yàn)榫A在電鍍時(shí)是旋轉(zhuǎn)的因此形成的圖形是董渦形的，故稱為“漩渦缺陷”。這種缺陷在鋼電鍍工藝后就可以看到，經(jīng)化學(xué)機(jī)械研磨后有兩種情況，深的坑（延伸到下層金屬》會(huì)變成金屬損傷，造成良率損失，淺的（只在表面）。經(jīng)研磨后不再顯現(xiàn)，對(duì)良率無影響。

產(chǎn)生缺陷的原因是種子層的親水性不好。造成親水性不好的主要原因是種子層表面被有機(jī)物玷污，當(dāng)環(huán)境中的易揮發(fā)有機(jī)物增多。比如光阻揮發(fā)，油漆時(shí)溶劑揮發(fā)（有實(shí)驗(yàn)證明甲苯對(duì)種子層的表面影響很大），設(shè)備保養(yǎng)時(shí)潤(rùn)滑劑的使用或者制藥廠的廢氣排放。都會(huì)導(dǎo)致種了層表面被玷污，因此銅制程的車間要特別往意這些污染源的控制。

控制環(huán)境玷污的有效措施之一： 在車間新風(fēng)入口處安裝高效過濾器并定期更換。

措施之二：定期監(jiān)控車間VOC含量，一旦發(fā)現(xiàn)異常立即尋找源頭并采取有效方法整改。

措施之三：電鍍機(jī)臺(tái)上端安裝高效過濾器。

措施之四： 淀積種子層的機(jī)臺(tái)和電鍍機(jī)臺(tái)的裝、卸片區(qū)域嚴(yán)禁使用潤(rùn)滑劑，在裝卸臺(tái)開降時(shí)有機(jī)物會(huì)揮發(fā)出來。

措施之五; 控制從種子層到電鍍之的等待時(shí)間，存放晶圓的盒了是有機(jī)材料，存放時(shí)間過長(zhǎng)也會(huì)有有機(jī)物慢慢揮發(fā)出來，因此銅制程的車間一般都會(huì)控制種子層的等待時(shí)間。

措施之六： 適當(dāng)減少種子層在掃描電鏡下檢查，有人發(fā)現(xiàn)經(jīng)過電鏡掃描過的晶圓比未經(jīng)掃描的晶圓更容易產(chǎn)生缺陷，原因是電子槍將空氣中的碳給分離出來吸附到種子層表面，APPLIED Materials公司研發(fā)人員通過在晶圓上涂油脂驗(yàn)證了有機(jī)物沾污種子層可以導(dǎo)致電鍍層產(chǎn)生缺陷進(jìn)而在化學(xué)機(jī)械研磨之后造成金屬線的損傷影響良率。Novellus公司研究人員J.P.Lu等人專門研究了晶圓在片匣里存放時(shí)間與晶圓表面與水接觸角的關(guān)系，驗(yàn)證了種子層表面的親水性受有機(jī)物的影響，并提出采用預(yù)先潤(rùn)洗的方法可以消除漩渦缺陷，而種子層的沾污無法在當(dāng)站被抓到只能在電鍍之后和化學(xué)機(jī)械研磨后抓到，因此只能靠預(yù)防。