电镀铜工艺仿真  

本案例结合计算流体力学,电化学等计算方法,对集成电路晶圆镀铜进行研究。模拟仿真电流收集器对于电势、流场、电流密度、镀铜厚度等参数进行分析,从而指导设备的设计。



电镀模型

●  硅基底上沉积有Cu膜,作为阴极。Cu膜上覆盖光刻胶,并用光刻法去掉。

●  待电镀部分的光刻胶,使电镀图形露出。

●  模型上表面为Cu阳极,中间区域填充电镀液。

●  算例将分别对考虑和不考虑电流收集器两种情况进行对比分析。

       电镀铜工艺仿真 (图1)





电镀液中的电势分部

●  电镀区域外围的电势比中心区域高。

●  在考虑电流收集器的案例中,电镀图形处的电势分布更为均匀。

              电镀铜工艺仿真 (图1)



基底铜膜上的电势分部

●  在靠近电流收集器处,电势有明显的下降。

●  考虑电流收集器之后,电势梯度变小,电势分布更为均匀。

          电镀铜工艺仿真 (图1)


阴极(电镀图形)区域的反应电流密度

● 反应电流密度在电镀图形区域外围最大,尤其是在边角部分,中心区域较小。 ● 电流密度分布与电镀图形上的电势分布高度一致。 ● 考虑电流收集器之后,电流密度分布的均匀性有明显改善。

铜膜厚度分布

●  图形外围镀膜较厚,中心区域较薄,尤其是边角部分,厚度最大。 ●  镀层厚度分布与电镀反应电流密度的分布规律一致。 ●  考虑电流收集器之后,镀层厚度均匀性有明显改善。

电流收集器对镀膜厚度的影响

结论:增设电流收集器后,镀层厚度的均匀性有明显改善。