集成电路铜互连线脉冲电镀研究

文章摘要： 根据AFM测试结果，为了获得较小的铜镀层电阻率和较小的表面粗糙度和较大的晶粒尺寸，电流密度应该大致选取在2～4 A/dm2之间。低电流情况下镀层中存在缝隙，结构不致密，表面粗糙度和电阻率也比较大，而高电流情况下则晶粒直径较小，不利于互连。 3.4 SEM测试结果 使用无添加剂的脉冲电镀，实验条件仍为 Ton=8ms，Toff =2ms，研究不同的平均电流强度对晶粒生长的影响。图4是铜镀层表面在扫描电子显微镜下放大的照片。铜镀层表面晶粒的形状和数量由成核和生长速度两方面决定。低电流密度下，铜电结晶为瞬时成核，表面成核数目少。脉冲电流密度越大，过电位就越大，越有利于晶核的形成，使得

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    根据AFM测试结果，为了获得较小的铜镀层电阻率和较小的表面粗糙度和较大的晶粒尺寸，电流密度应该大致选取在2～4 A/dm2之间。低电流情况下镀层中存在缝隙，结构不致密，表面粗糙度和电阻率也比较大，而高电流情况下则晶粒直径较小，不利于互连。

3.4 SEM测试结果

    使用无添加剂的脉冲电镀，实验条件仍为 Ton=8ms，Toff =2ms，研究不同的平均电流强度对晶粒生长的影响。图4是铜镀层表面在扫描电子显微镜下放大的照片。铜镀层表面晶粒的形状和数量由成核和生长速度两方面决定。低电流密度下，铜电结晶为瞬时成核，表面成核数目少。脉冲电流密度越大，过电位就越大，越有利于晶核的形成，使得晶核形成的速度大于晶粒生长的速度 ，晶核来不及长大即已经成核。电流密度越大，铜镀层也越细致光滑，但晶粒尺寸却越小。图4中的照片与以上结论相符，随着电流密度增大，表面晶核数量增多，但晶粒尺寸减小。

4、结论

    本文研究了集成电路铜互连线的脉冲电镀中，电流密度对铜镀层电阻率、晶粒尺寸和表面粗糙度的影响。实验结果表明，2～4 A/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。

    脉冲电镀对电沉积过程有着更强的控制能力，能降低浓差极化，提高电流密度，改善镀层物理性能，减少氢脆和孔隙，获得致密的低电阻率金属电沉积层。在超大规模集成电路铜互连技术中，脉冲电镀将有良好的研究应用前景。

编辑:(tanjunrong)

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