集成电路制造中的电镀工艺介绍

文章来源：半导体与物理

原文作者：jjfly686

本文介绍了集成电路制造工艺中的电镀工艺的概念、应用和工艺流程。

在现代芯片制造的复杂工艺中，电镀(Electroplating)技术扮演着关键角色。这项看似传统的技术，经过精密改良后，已成为纳米级集成电路制造的核心工艺之一。

芯片制造中的电镀工艺

电镀是通过电化学反应在物体表面沉积金属层的技术。与传统装饰性电镀不同，芯片电镀具有以下特点：

纳米级精度：金属层厚度控制在10-200纳米范围。

超高纯度：金属纯度需达99.9999%以上。

三维填充：需完美填充微米级沟槽结构。

电镀在芯片制造中的应用

电镀工艺主要应用于芯片制造的后端工艺(BEOL，Back End of Line)：

金属互连层形成：在绝缘层上构建铜导线。

TSV(硅通孔)填充：3D芯片堆叠中的垂直导电通道。

UBM(凸块下金属层)制备：芯片封装的关键界面层。

电镀工艺流程

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. 前处理阶段

晶圆清洗：使用超纯水与化学试剂去除表面污染物。

阻挡层沉积：2-5nm厚的Ta/TaN复合层，防止铜扩散。

种子层沉积：50-100nm铜层(PVD工艺)，提供导电基底。

2. 电镀核心过程

步骤	参数	作用
电解液填充	流速1-5m/s	确保溶液均匀流动
电流施加	电流密度1-10mA/cm²	控制沉积速率
金属沉积	温度20-25℃	形成致密铜层
添加剂调控	加速剂/抑制剂/整平剂	优化填充效果

3.后处理工艺

退火：150-400℃热处理改善晶体结构。

化学机械抛光(CMP)：去除多余铜层，实现表面平坦化。