10月24日，2021年北京微电子国际研讨会暨IC WORLD大会在北京召开。在上午的“集成电路装备的突破与创新”论坛上，盛美半导体设备（上海）股份有限公司工艺经理姚婷发表了 “铜互连工艺在集成电路中的应用”的主题演讲。

盛美半导体设备（上海）股份有限公司工艺经理姚婷

随着应用驱动芯片技术向更小的关键尺寸（CD），更大的密度，带来更低的单位器件成本方向发展，需要引入金属铜作为互连导电材料。因为金属铜能够降低芯片的能耗，带来更高的封装密度，出色的抗电迁移性能，以及相对更少的工艺步骤。

据姚婷介绍，集成电路的双大马士革工艺，先进封装和三维堆叠3D TSV工艺中都会使用金属铜作为导电材质。

制备铜互联主要采用电化学电镀（Electrical Chemical Plating，ECP）的方法，通常将硅片正面向下固定在夹具上，通过夹具导电，将硅片作为阴极浸没在电镀液中，在电场的作用下将金属铜沉积在硅片表面种子层上。不过，在芯片工艺技术节点进入14nm和14nm以下时，该工艺遭遇了重大挑战。

姚婷表示，金属线宽减小和抗反射提高给电镀bottom up（一种填充方式）填充带来很大的挑战。为此，在14nm节点及以下，电镀液要降低铜含量，也就是40g/L铜换成5g/L甚至更低的2.5g/L。这样在电镀初始阶段，可以更好地控制铜电沉积的成核，有利于电镀铜的无缺陷bottom up。如果到了7nm及以下，将引入钴电镀液。“相比于铜，钴的电阻率虽高，但综合考虑工艺要求后，钴有多种优势。”

姚婷认为，通过选择合适的添加剂，体系浓度以及优化的电流控制，在传质和电化学反应配合下，可以实现钴的无缺陷bottom up填充。

盛美半导体在电镀技术方面积累多年，从1998年就开始布局，具有67项专利，以及182项正在申请的专利，主要核心技术包括腔体内流场控制，多阳极电源输出控制，系统阻抗控制，硅片夹具等。

针对上述电镀工艺应用，盛美半导体分别开发了4种类型电镀设备，包括双大马士革电镀设备，三维堆叠电镀设备，先进封装电镀设备，包括含镀金和不含镀金两种设备型号，以及第三代半导体电镀设备。

姚婷对于全球电镀设备市场前景做了一个预期：随着三维堆叠和先进封装应用数量增加，前道IC电镀工艺设备需求数量增加，设备市场总体体量将增加至7亿美元。

国内市场方面，虽然还是主要依靠国外进口，但国内厂商的市占率正在稳步提升。在2019年的时候，盛美半导体整个铜电镀设备的销售额是0.07亿美元，到2020年已增长到0.13亿美元，增长幅度达到了85%。姚婷表示：“未来，盛美半导体还会继续提升自己的市占率，为国产设备的发展尽最大努力。”

值得一提的是，盛美半导体此次携全系列产品参展，详解了其全球首创的SAPS、TEBO兆声波清洗技术和Tahoe单片槽式组合清洗技术，并为大家展示了单片背面清洗设备、槽式自动清洗设备、单片刷洗设备等清洗设备，以及电镀设备、立式炉管等系列经典热销产品及2021年度多款新品。

（校对/无剑芯）