摘要

在任何穩(wěn)健的微電路制造環(huán)境中，必須快速決定工藝和設備，但通常速度太快，無法正確分析影響決策的所有因素。 銅退火區(qū)域就是這樣的工藝和設備之一。 本文試圖涵蓋決定購買銅退火爐的工藝、物理和經濟參數(shù)。 傳統(tǒng)的研發(fā)單元熱板迅速轉移到真空熱板。 然后，隨著具有高深寬比溝槽的電路的工藝參數(shù)和電遷移問題變得明顯，需要轉向某些批量工藝[1-4]。 此外，銅小丘的問題導致退火過程需要更長的時間和可能更低的溫度。 由于當我們開始鋁多層金屬時，對抗鋁小丘是很常見的，因此銅加工中的類似問題應該是可以預見的[5-7]。 銅氧化問題要求氧濃度盡可能低 [8, 9]。 氟污染問題決定了對完全無濕環(huán)境的需求[10]。 聚合物空洞問題還表明需要更長的處理時間，并且可能需要一些更有力的方法來減少或消除銅退火過程中產生的空洞[11, 12]。

引言 

可能需要解決的其他問題包括在退 火過程中糾正不必要的銅擴散到低 k 電介質中的情況 [13]。 現(xiàn)在最新的 要求出現(xiàn)了。隨著當今工藝的極端 深寬比，相對較厚的金屬銅覆蓋層 需要用薄的可控硅烷銅覆蓋層代替 。隨著所有這些可能的需要得到解 決，尋找 最佳的設備可以啟動。 首 先制定了一些簡單的規(guī)則：(1) 設備 必須符合良好的晶圓廠區(qū)域設計標 準。 這些包括盡可能低的顆粒數(shù)和 盡可能多的利用，因為沒有工廠設 計是用混凝土澆筑的。 (2)在合理范 圍內，設備應盡可能經濟，并配備 低價的非自動化研發(fā)裝置。 人們認 為從研發(fā)到生產的無縫過渡也很重 要，并且不需要改變工藝來適應設 備的變化。 在快速審查可用設備后 ，我們很快將其范圍縮小到兩種類 型的設備。 一是立式擴散爐，在溫 度升高之前負載將處于正確的區(qū)域 ，并且在下降和卸載之前在該區(qū)域 進行冷卻。二是真空、超低氧、低 k /或 銅材退火爐與標準相同。 提高 吞吐量的一個讓步是加載和卸載溫 度為 50°C，假設在這些溫度或低于 這些溫度時不會發(fā)生銅氧化 [8]。

設備要求匯總

銅退火最關鍵的方面之一是去除加工 環(huán)境中的氧氣。 研究了晶片之間獲 得零氧的臨界氣體流量，得出以下結 論：

用于水平晶片的溶劑或氣體的去除 溶劑或氣體去除的過程涉及固體中溶 劑的蒸發(fā)以及氣體通過邊界層的擴散 。 邊界層擴散速率受邊界層厚度、 擴散速率和溶劑蒸氣的自由流濃度的影響。

標簽：半導體銅退火芯片