图6.45为铜晶粒大小与线宽的关系L31Ⅱ9J,由于硅片上的沟槽对铜晶粒的几何束缚作用, XC1765DJC退火之后铜晶粒大小对线宽相当敏感。对于相同的退火条件,线宽越小,退火之后铜晶粒越小。为了提高小线宽中铜晶粒的大小,以提高铜线的电学性能和可靠性,必须采用更高的温度或者更长时间的退火。但是,如果退火条件过于强烈,会使铜线中的微缺陷增加,甚至出现由于应力过大而使沟槽中的铜被拔出(pull out)的现象,从而增加化学机械研磨之后硅片表面的微缺陷和降低铜线的可靠性[Ⅱ]。囚此,退火方式的改变变得更加重要。

   退火过程中微缺陷的变化

   退火过程中,小晶粒的长大使得许多小的晶界发生聚集,在薄膜内部形成许多微缺陷(micro∞id)。在应力作用下,这些微缺陷会沿着晶界向应力梯度较大的区域(via底部)[4]l 聚集而形成大的空洞,从而使线路失效[12]。解决这个问题的一个有效途径是通过改变添加剂的种类来增加铜膜中杂质的含量,这些杂质在薄膜中就会阻挡微缺陷的迁移,见图6.46,从而使铜线有比较好的应力迁移(stress migr菠iony丿l±能。但杂质的增多会降低铜线的电子迁移(e1ectron migration)性能,如图6.47所示。因此,实际生产过程中将根据产品的需要在二者之间进行取舍,选择合适的添加剂。