[发明专利]高深宽比结构中电镀液的填充方法

说明书

本发明提供了一种高深宽比结构中电镀液的填充方法，该方法首先对晶圆表面进行置换气体处理，利用置换气体排出高深宽比结构中的空气；然后对晶圆表面进行去离子水处理，利用去离子水溶解置换气体并至少填充高深宽比结构的底部区域；最后电镀液与去离子水交换并填满整个高深宽比结构的内部。本发明所提供的方法，在不改变原有电镀工艺主体流程的条件下，通过电镀前的置换气体处理和去离子水处理，改善了电镀液难以进入高深宽比结构的底部区域，在底部区域留下气泡的问题，在保证电镀工艺品质的同时，降低了电镀前处理的成本。

技术领域

本发明涉及晶圆生产和加工领域，具体涉及高深宽比结构中电镀液的填充方法。

背景技术

随着半导体器件的小型化和集成化发展，晶圆上的电路线宽已经越来越小，与之相对应的沟槽或通孔的深度并没有明显变小，导致了晶圆上的沟槽或通孔等特征结构的深宽比越来越大。深宽比不小于3的沟槽或通孔等特征结构，一般被称为高深宽比结构。如图1所示，在晶圆电镀工艺中，当电镀液进入晶圆01上的高深宽比结构02时，由于气体的扩散受限，并且电镀液与高深宽比结构02的内壁有较强的附着力，电镀液只能填充高深宽比结构的浅层区域03，而高深宽比结构的底部区域04的空气难以被排出，导致在电镀液中形成气泡05，进而产生电镀空洞，降低了电镀工艺品质。

解决这一问题的通用方法为：在电镀前对晶圆进行去离子水润湿处理，利用去离子水填充高深宽比结构，然后将晶圆放入电镀液中，电镀液与去离子水交换并填充高深宽比结构。若在常压下进行润湿处理，由于水本身的特性，水依然难以进入高深宽比结构的底部区域。为保证润湿效果，去离子水润湿处理需要在真空条件下进行。但这种真空条件下的润湿处理成本较高，且真空腔体边缘容易聚积小颗粒，需要频繁保养。

发明内容

本发明的目的在于提供高深宽比结构中电镀液的填充方法，以改善高深宽比结构中电镀液难以完全填充，在底部区域留下气泡，进而产生电镀空洞的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了高深宽比结构中电镀液的填充方法，包括以下步骤：

提供一晶圆，晶圆的正面具有高深宽比结构；

对晶圆的正面进行置换气体处理，直至置换气体充满高深宽比结构，置换气体可溶于水，且在标准状况下所述置换气体的溶解度不小于0.5，即1单位体积的水中溶解的置换气体的体积不小于0.5单位体积；

对置换气体处理后的晶圆的正面进行去离子水处理，直至去离子水至少填充高深宽比结构的底部区域，底部区域为距离高深宽比结构的底部四分之一深度的区域；

将去离子水处理后的晶圆的正面浸没于电镀液中，直至高深宽比结构中填满电镀液。

优选地，采用的电镀液为铜电镀液。

优选地，对晶圆的正面进行置换气体处理之前，还包括：对晶圆进行铜电镀工艺前处理，并在晶圆的所述正面依次形成了扩散阻挡层和电镀种子层。

优选地，置换气体包括CO₂和HCl中的至少一种。

优选地，在气体密度大于空气密度时，晶圆的正面朝上；在置换气体密度小于空气密度时，晶圆的正面朝下。

优选地，置换气体处理在电镀机台搭载的气体处理单元中进行，气体处理单元为气体吹洗单元和气体反应单元中的一种。

优选地，置换气体处理包括：用置换气体对晶圆的正面进行吹洗。

优选地，去离子水处理的方法包括：用去离子水喷头对晶圆的正面进行喷淋，或者将高深宽比结构完全浸没于去离子水水槽中。

优选地，在电镀室中进行去离子水处理。