[高] 种子层不连续(团聚):当沉积在 Ta 基衬层上的 Cu 薄膜极薄时,表面能的热力学最小化会导致铜团聚成孤立的岛状结构,而不是形成连续薄膜 。这种不连续性迫使随后的电沉积 Cu 只能在孤立的位点成核,产生颗粒状形貌,并在填充过程中导致灾难性的空洞 。
[高] 等待时间(Queue-Time)引起的种子层氧化:PVD 种子层沉积与电化学电镀步骤之间的延长时间,会使高活性的薄 Cu 薄膜暴露在环境氧气中 。这种表面氧化会严重降低 ECP 过程中的有效成核密度,导致生长出巨大的、孤立的 Cu 颗粒,而不是平滑、连续的电镀薄膜 。
[中] 沟槽顶部夹断(Pinch-Off):对 PVD 晶圆偏压的调整不理想会导致 Cu 在双大马士革(dual-damascene)特征的顶角处过度堆积,即所谓的悬垂(overhang)。这种悬垂会在随后的电化学电镀步骤中过早关闭顶部开口,从而截留电镀液并导致互连结构内部形成大的中心空洞 。
[低] 侧壁二次溅射(Resputtering)不足:如果 PVD 过程中的入射离子能量不足以驱动足够的物质从通孔底部向侧壁进行二次溅射,最终的侧壁种子层厚度可能会低于连续覆盖所需的临界阈值 。如果没有达到最低的连续 Cu 厚度,ECP Cu 就无法在暴露的阻挡层上均匀成核,不可避免地导致侧壁空洞 。