當集成電路芯片持續(xù)往輕、薄、短、小及高密度方向發(fā)展時，對缺陷的容忍度也相對降低，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．

當技術(shù)節(jié)點達到0.13μm及以下時，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)的時間并不太長，其中的難點之一是缺陷的控制．本文首先簡單介紹缺陷的常識和集成電路銅制程后道工藝流程及電鍍過程步驟，然后對電鍍銅工藝流程中的典型缺陷做一下分析，并對缺陷產(chǎn)生的原因和解決方法進行討論．

芯片制造過程缺陷基本常識

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．

缺陷的分布

（1） 隨機缺陷，缺陷分布圖顯示散亂，無特殊圖形或集中出現(xiàn)．

（2） 團、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，不會造成良率的損失．

（3） 干擾缺陷：因為晶粒或色差被誤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)控機臺和工藝的晶圓。不會隨工藝流程往下走。只在當站使用）

（2）監(jiān)控設(shè)備：包括檢查手機缺陷分布的設(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，對應(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。當晶圓浸沒入電鍍液時在晶圓的表面會形成小氣泡。因為晶圓在電鍍時是旋轉(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)機械研磨后有兩種情況，深的坑（延伸到下層金屬》會變成金屬損傷，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物玷污，當環(huán)境中的易揮發(fā)有機物增多。比如光阻揮發(fā)，油漆時溶劑揮發(fā)（有實驗證明甲苯對種子層的表面影響很大），設(shè)備保養(yǎng)時潤滑劑的使用或者制藥廠的廢氣排放。都會導(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：電鍍機臺上端安裝高效過濾器。

措施之四： 淀積種子層的機臺和電鍍機臺的裝、卸片區(qū)域嚴禁使用潤滑劑，在裝卸臺開降時有機物會揮發(fā)出來。

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

措施之六： 適當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證了有機物沾污種子層可以導(dǎo)致電鍍層產(chǎn)生缺陷進而在化學(xué)機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間與晶圓表面與水接觸角的關(guān)系，驗證了種子層表面的親水性受有機物的影響，并提出采用預(yù)先潤洗的方法可以消除漩渦缺陷，而種子層的沾污無法在當站被抓到只能在電鍍之后和化學(xué)機械研磨后抓到，因此只能靠預(yù)防。