Abstract
本實驗以敏化活化法成長無電鍍銅晶種層，並整合電鍍銅技術製備銅導線薄膜。將試片先以10 % HF進行蝕刻處理，粗糙度最低，且能夠均勻去除TaN表面的原生氧化層，促進後續的敏化活化。在溫度75 ℃下進行敏化活化，能夠在試片表面形成緻密且均勻散佈，尺寸大小約10 nm的Sn-Pd聚團。無電鍍銅則是以這些Pd為成核點，成長一層緻密且連續的晶種層；晶種層在200 mTorr Ar氣氛下400 ℃退火30 min，可減少內部缺陷提高晶種層的結晶性，使30 nm厚的晶種層電阻率降至3.12 μΩ-cm，且退火處理後附著力變佳，表面粗糙度降至1.92 nm；另外可以成功在0.18 μm 的特徵孔洞內覆蓋一層30 nm的無電鍍銅晶種層。 在退火過的無電鍍銅晶種層上電鍍銅膜，最佳的電流密度為3.33 mA/cm2，若電鍍時不進行攪拌，在較高電流密度時由於反應速率太快，局部濃度較高的地方，會有銅自由析出沈積於銅膜表面，造成銅膜表面變粗糙且堆積密度降低，電阻率因而升高；攪拌鍍液可使銅離子擴散速率加快，鍍液濃度分布均勻，因而加快反應的速率，也減少自由析出現象。此外，電鍍銅膜在Ar氣氛下400 ℃退火30 min，銅膜可通過附著力測試；180 nm銅膜電阻率下降至2.14 μΩ-cm ，1.9 μm銅膜更降至1.77 μΩ-cm，相當接近銅塊材的1.67 μΩ-cm；電鍍銅時若加入添加劑，可以成功填滿0.18 μm 的特徵孔洞，形成超填充。 以上結果可知，無電鍍銅晶種層與電鍍銅整合，在下世代銅導線製程將極具潛力。