圖6.45為銅晶粒大小與線寬的關(guān)系L31Ⅱ9J,由于硅片上的溝槽對(duì)銅晶粒的幾何束縛作用, XC1765DJC退火之后銅晶粒大小對(duì)線寬相當(dāng)敏感。對(duì)于相同的退火條件,線寬越小,退火之后銅晶粒越小。為了提高小線寬中銅晶粒的大小,以提高銅線的電學(xué)性能和可靠性,必須采用更高的溫度或者更長(zhǎng)時(shí)間的退火。但是,如果退火條件過(guò)于強(qiáng)烈,會(huì)使銅線中的微缺陷增加,甚至出現(xiàn)由于應(yīng)力過(guò)大而使溝槽中的銅被拔出(pull out)的現(xiàn)象,從而增加化學(xué)機(jī)械研磨之后硅片表面的微缺陷和降低銅線的可靠性[Ⅱ]。囚此,退火方式的改變變得更加重要。

   退火過(guò)程中微缺陷的變化

   退火過(guò)程中,小晶粒的長(zhǎng)大使得許多小的晶界發(fā)生聚集,在薄膜內(nèi)部形成許多微缺陷(micro∞id)。在應(yīng)力作用下,這些微缺陷會(huì)沿著晶界向應(yīng)力梯度較大的區(qū)域(via底部)[4]l 聚集而形成大的空洞,從而使線路失效[12]。解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)有效途徑是通過(guò)改變添加劑的種類(lèi)來(lái)增加銅膜中雜質(zhì)的含量,這些雜質(zhì)在薄膜中就會(huì)阻擋微缺陷的遷移,見(jiàn)圖6.46,從而使銅線有比較好的應(yīng)力遷移(stress migr菠iony丿l±能。但雜質(zhì)的增多會(huì)降低銅線的電子遷移(e1ectron migration)性能,如圖6.47所示。因此,實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中將根據(jù)產(chǎn)品的需要在二者之間進(jìn)行取舍,選擇合適的添加劑。