專利名稱：化學(xué)電鍍方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種化學(xué)電鍍銅方法，尤其是關(guān)于一種適用于半導(dǎo)體工藝中的化學(xué)電鍍銅方法。
背景技術(shù)：
在集成電路中，制造銅導(dǎo)線的方法是以化學(xué)電鍍(Electro-ChemicalPlating)設(shè)備在已沉積銅晶種層上電鍍一層銅薄膜。電鍍后，晶片上銅薄膜的周圍一圈總是產(chǎn)生剝落的情形，以致于造成后續(xù)工藝粒子污染或合格率低的情況。因此在化學(xué)電鍍工藝后，增加一道工藝以洗去晶片上周圍一圈的銅薄膜，以避免銅薄膜剝落所產(chǎn)生的后續(xù)問題。
在已知的化學(xué)電鍍設(shè)備中，設(shè)備商已經(jīng)設(shè)計(jì)了一個(gè)洗邊組件(IBC，Integrated Bevel Clean)用來洗去晶片上周圍一圈的銅薄膜。已知洗邊工藝借助洗邊組件在電鍍后晶片的周圍一圈噴灑用來溶解銅薄膜的溶液，以去除周圍的銅薄膜。常用來溶解銅薄膜的溶液包含硫酸、過氧化氫(H2O2)和去離子水的混合物。
然而，晶片洗邊的工藝常在噴灑溶解銅薄膜的溶液的過程中，無法避免將溶液噴灑在晶片的其它部分(非周圍一圈)，從而造成功能正常的集成電路的銅導(dǎo)線也遭溶液的侵蝕破壞。因此，集成電路制造商需要一種創(chuàng)新的方法以克服解決上述的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的就是提供一種化學(xué)電鍍銅方法，用以防止電鍍后晶片的周圍一圈生成銅薄膜。
本發(fā)明的另一目的是提供一種化學(xué)電鍍銅裝置，用以防止電鍍后晶片的周圍一圈生成銅薄膜，而使化學(xué)電鍍銅裝置不再需要洗邊組件。
根據(jù)本發(fā)明的上述目的，提出一種化學(xué)電鍍方法，適用于將銅薄膜電鍍在一晶片上，且可避免將銅薄膜電鍍在晶片的周圍。此化學(xué)電鍍銅方法以銅電極連接電源的正極，以晶片連接環(huán)狀點(diǎn)接觸電極。執(zhí)行電鍍時(shí)，該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極和該晶片的周圍部分間接觸面的壓力需小于一預(yù)定臨界值。該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極和該晶片的非周圍部分間的接觸面的壓力需大于此預(yù)定臨界值。根據(jù)本發(fā)明的另一目的，提供一種化學(xué)電鍍銅裝置。此化學(xué)電鍍銅裝置與電源電性連接，其適用于將銅薄膜電鍍在一晶片上，用來防止晶片的周圍被鍍上銅薄膜。此化學(xué)電鍍銅裝置包含環(huán)狀點(diǎn)接觸電極，此環(huán)狀點(diǎn)接觸電極接觸該晶片具有集成電路IC的一面。此化學(xué)電鍍銅裝置還包含一推力墊接觸晶片。推力墊分別施加不同壓力于晶片的周圍、非周圍部分和環(huán)狀點(diǎn)接觸電極間的接觸面，其中該晶片的該周圍部分和該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極間的接觸面的壓力小于一預(yù)定臨界值，該晶片的非周圍部分和該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極間的接觸面的壓力大于此預(yù)定臨界值。
由上述可知，應(yīng)用本發(fā)明的化學(xué)電鍍銅方法，借助控制電鍍陰極和晶片間的歐姆接觸壓力，可防止銅薄膜在晶片的周圍一圈的沉積。此外，應(yīng)用本發(fā)明化學(xué)電鍍設(shè)備的推力墊和氣墊座可取代已知化學(xué)電鍍設(shè)備中的洗邊組件的作用。
附圖簡單說明為使本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下

圖1顯示按照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種化學(xué)電鍍原理的示意圖；圖2顯示按照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種歐姆接觸壓力和電鍍銅薄膜厚度的關(guān)系圖；以及圖3顯示按照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種化學(xué)電鍍銅裝置的示意圖。
組件代表符號19正極20電源21負(fù)極30氣墊座32非周圍氣孔33氣墊
34周圍氣孔36推力墊38推力墊施于晶片的壓力40晶片42環(huán)狀點(diǎn)接觸電極44電解液容器46電解液48銅電極50/60關(guān)系線實(shí)施方式參照圖1，其顯示按照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種化學(xué)電鍍原理的示意圖。本發(fā)明的化學(xué)電鍍方法應(yīng)用于銅工藝形成銅導(dǎo)線。在化學(xué)電鍍工藝前需在晶片上先形成銅晶種層作為電極，在電鍍時(shí)銅晶種層作為陰極24，此陰極24和電源20的負(fù)極21連接。另一方面，銅電極22和該電源20的陽極19連接。在電鍍時(shí)，銅離子由該銅電極22解離出來，借助銅離子的對流(convection)和遷移(migration)的效應(yīng)，銅離子會移動到該陰極24附近，最后擴(kuò)散(diffusion)到銅晶種層(陰極)24上。為了要去除電鍍后晶片的周圍一圈的銅薄膜，本發(fā)明的化學(xué)電鍍銅方法借助控制電鍍陰極(Cathode)和晶片間的歐姆接觸(Ohmi-contact)壓力，來防止銅薄膜在晶片的周圍一圈的沉積。換句話說，電鍍陰極和晶片間的歐姆接觸壓力若小于某臨界值，銅薄膜無法沉積在晶片上。因此，在以下的較佳實(shí)施例中，借助對晶片的周圍一圈和非周圍的部分分別施以不同的歐姆接觸壓力(該晶片周圍的歐姆接觸壓力較小；該晶片的非周圍部分的歐姆接觸壓力較大)，來防止銅薄膜在該晶片的周圍一圈的沉積。
參照圖2，其顯示按照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種歐姆接觸壓力和電鍍銅薄膜厚度的關(guān)系圖。此圖是化學(xué)電鍍的操作過程中所記錄的該歐姆接觸壓力和該電鍍銅薄膜厚度的關(guān)系圖。關(guān)系線60表示當(dāng)該歐姆接觸壓力在大于23psi時(shí)的電鍍銅薄膜速度；關(guān)系線50表示當(dāng)該歐姆接觸壓力小于13psi時(shí)的電鍍銅薄膜速度。該關(guān)系線60的電鍍銅薄膜速度明顯比該關(guān)系線50快許多。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，晶片的周圍一圈使用該關(guān)系線50的電鍍銅薄膜速度，而該晶片的該非周圍部分則使用該關(guān)系線60的電鍍銅薄膜速度。因此，當(dāng)該晶片的非周圍部分在電鍍的過程中已達(dá)成所需的厚度，該晶片的外周圍一圈卻只能沉積很薄的銅薄膜。
圖3顯示按照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種化學(xué)電鍍銅裝置的示意圖。此圖顯示應(yīng)用上述的化學(xué)電鍍銅方法的一種裝置。此化學(xué)電鍍裝置包括電源20、電解液容器44、電解液46、銅電極48、環(huán)狀點(diǎn)接觸電極42、推力墊36和氣墊座30。當(dāng)化學(xué)電鍍開始執(zhí)行時(shí)，該晶片40放在該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極42和該推力墊36之間。該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極42接觸該晶片40具有集成電路IC的一面，使該晶片40上的銅晶種層(未顯示)連接該電源20負(fù)的該電21。因此，該銅晶種層上可以沉積銅薄膜。該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極42和該晶片40間的該歐姆接觸壓力是通過與該推力墊36接觸提供。該氣墊座30的作用是控制該推力墊36和該晶片40的壓力分布。該氣墊座30借助噴氣形成的氣墊(air bearing)33，施壓力于該推力墊36。為了防止該銅薄膜在該晶片40的周圍一圈的沉積，該晶片40的周圍一圈的該歐姆接觸壓力需小于13psi的壓力。該氣墊座30借助在周圍和非周圍疏密不同設(shè)計(jì)來達(dá)到壓力不同的目的。該氣墊座30在周圍部分的氣孔34密度較疏，而在非周圍部分的氣孔32的氣孔較密。本發(fā)明應(yīng)用壓力分布來控制電鍍的區(qū)域。但是，施加壓力的方式并不局限于上述的方式。當(dāng)該晶片40的該非周圍的部分和該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極42間的歐姆接觸壓力大于23psi，且晶片40周圍部分和該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極42間的歐姆接觸壓力小于13psi時(shí)，本發(fā)明就可以防止該銅薄膜在該晶片的周圍一圈的沉積，上述的歐姆接觸壓力除了需符合臨界壓力外，還需以不破壞晶片為原則。
由上述本發(fā)明較佳實(shí)施例可知，應(yīng)用本發(fā)明的化學(xué)電鍍銅方法，借助控制該電鍍陰極和該晶片間的該歐姆接觸壓力，可防止該銅薄膜在該晶片的周圍一圈的沉積。此外，應(yīng)用本發(fā)明化學(xué)電鍍設(shè)備的推力墊和氣墊座可取代已知化學(xué)電鍍設(shè)備中洗邊組件的功能。
雖然本發(fā)明以一較佳實(shí)施例公開如上，然而其并非用于限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種改動與潤色，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)電鍍銅方法，適用于將銅薄膜電鍍在一晶片上，且不會將鍍膜鍍在該晶片的周圍，該化學(xué)電鍍銅方法至少包括下列步驟(a)將一電源的正極與置于一電解液中的一純銅片作電性連接；(b)將該電源的負(fù)極與一環(huán)狀點(diǎn)接觸電極作電性連接，且該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極與該晶片接觸；(c)將該晶片和該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極一起浸在該電解液中，執(zhí)行化學(xué)電鍍銅工藝；以及(d)在進(jìn)行電鍍時(shí)，該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極和晶片的周圍部分間接觸面的壓力需小于一預(yù)定臨界值，該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極和該晶片的非周圍部分間的接觸面的壓力需大于該預(yù)定臨界值。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)電鍍銅方法，其中該(d)步驟中借助一推力墊接觸該晶片，施加壓力于該晶片和該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極間的接觸面。
3.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)電鍍銅方法，其中該預(yù)定臨界值的范圍從13psi到23psi。
4.一種化學(xué)電鍍銅裝置，適用于將銅薄膜電鍍在一晶片上，且不會將鍍膜鍍在該晶片的周圍，該化學(xué)電鍍銅裝置至少包括一電源；一電解液容器，其內(nèi)含有電解液；一銅電極，與該電源的正極連接，該銅電極放在該電解液容器的電解液內(nèi)；一環(huán)狀點(diǎn)接觸電極，與該電源的負(fù)極連接，該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極接觸該晶片；以及一推力墊，接觸該晶片，分別施加不同壓力于該晶片的周圍、非周圍部分和該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極間的接觸面，其中該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極和該晶片的周圍部分間接觸面的壓力需小于一預(yù)定臨界值，該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極和該晶片的非周圍部分間的接觸面的壓力需大于該預(yù)定臨界值。
5.如權(quán)利要求4所述的化學(xué)電鍍銅裝置，還包括一氣墊座，借助噴氣施力于該推力墊，再由該推力墊施力于該晶片和該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極間的接觸面。
6.如權(quán)利要求4所述的化學(xué)電鍍銅裝置，其中該臨界值的范圍是13psi到23psi。
7.一種分區(qū)電鍍銅薄膜方法，適用于將銅薄膜電鍍在一晶片所需電鍍的區(qū)域上，該分區(qū)銅薄膜電鍍方法至少包括下列步驟將一電源的正極與放置在一電解液中的一純銅片作電性連接；將該電源的負(fù)極與一環(huán)狀點(diǎn)接觸電極作電性連接，且該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極與該晶片接觸；將該晶片和該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極一起浸在該電解液中，執(zhí)行化學(xué)電鍍銅的工藝；以及施加大于23psi的壓力于晶片需要電鍍的區(qū)域與該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極間的接觸面，以電鍍銅薄膜，且施加小于13psi的壓力于晶片不需電鍍區(qū)域與該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極間的接觸面，以防止將銅薄膜電鍍在該區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7所述的分區(qū)銅薄膜電鍍方法，還包括借助一推力墊施加壓力于該晶片與該環(huán)狀點(diǎn)接觸電極間的接觸面。
9.如權(quán)利要求7所述的分區(qū)銅薄膜電鍍方法，還包括借助一氣墊座上噴氣孔的疏密，噴出不同壓力氣體以施壓于該推力墊上。
10.如權(quán)利要求7所述的分區(qū)銅薄膜電鍍方法，其中該晶片不需電鍍的區(qū)域是晶片的周圍部分，該晶片需電鍍的區(qū)域是晶片的非周圍部分。
全文摘要
一種化學(xué)電鍍方法，適用于將銅薄膜電鍍在晶片上，且可避免將銅薄膜電鍍在晶片的周圍部分。此化學(xué)電鍍銅方法以銅電極連接電源的正極，以晶片連接環(huán)狀點(diǎn)接觸電極。進(jìn)行電鍍時(shí)，環(huán)狀點(diǎn)接觸電極和晶片的周圍部分間接觸面的壓力需小于一預(yù)定臨界值。環(huán)狀點(diǎn)接觸電極和晶片的非周圍部分間的接觸面的壓力需大于此預(yù)定臨界值。
文檔編號C25D7/12GK1635189SQ200310123428
公開日2005年7月6日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者曹榮志, 劉繼文, 陳科維, 林士琦, 莊瑞萍 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司