TWI431169B - 沉積合金組成物的方法和系統 - Google Patents

Description

沉積合金組成物的方法和系統

本文中所述之標的係關於用於在微特徵工件上形成金屬合金特徵及控制所沈積之金屬合金特徵內之組成梯度的方法及系統。

金屬合金在微電子工業中用於眾多應用。舉例而言，坡莫合金(Permalloy)及其他磁性合金(其係基於鎳、鈷及鐵)係用於巨磁阻頭及磁阻頭中。金屬合金亦係用作交互連結及通道(via)之導電特徵。貴金屬合金係用作電容器之電極。諸如鉛-錫合金及無鉛合金之其他金屬合金係用作將微電子元件安裝至基板之焊料。

當電鍍溶液中之金屬離子具有類似還原電位時，沈積為合金之金屬之重量比趨於與電鍍溶液中金屬離子之濃度比類似。該特徵有助於預測及控制所沈積之特徵內所沈積之合金組成。相反地，當合金金屬不具有類似還原電位時，預測及控制所沈積之特徵內的合金組成變得更具挑戰性。

無鉛焊料及坡莫合金係由具有大體上不同的還原電位之合金金屬形成。此外，用以電鍍無鉛焊料及坡莫合金之電鍍浴包括呈極為不同組成之合金金屬。舉例而言，對於錫-銀焊料而言，電鍍浴中之銀濃度大大低於錫濃度。在沈積坡莫合金之電鍍浴中，非鎳金屬離子濃度一 般大大低於鎳離子濃度。該等因素可促使所沈積之合金內不同位置處之金屬比變化。出於種種原因，該等變化可能係不合乎需要的。

需要基於接近共晶之錫合金的焊料，此係歸因於諸如良好熔融、可焊性、解決鉛污染之能力及可靠性的特性。為了將該等合金用作一般用途焊料，銀及銅含量由於形成凸塊應用之熔點限制而限於接近共晶組成。若所形成之特徵內不同位置處之金屬重量比與提供具有所要熔融特性之合金所需之比率相差太大，則可能導致在彼等位置處發生不完全的重熔焊接，且一些焊料合金在重熔焊接溫度下可能不熔融。僅僅升高重熔焊接溫度往往並不能解決問題，因為較高溫度可能會損害周圍結構。不完全的重熔焊接係不合乎需要的，因為其會對合金之導電特性及金屬間界面之整合性造成不利影響。

在磁頭應用中，磁頭之磁性變化係不合乎需要的，因為其影響磁頭之效能。坡莫合金之磁性受合金之組成影響。若所沈積之坡莫合金之某些部份的組成不同於其他部分，則磁頭之效能可能會受到不利影響。

在一些應用中，可能需要產生合金特徵之某些部份的組成不同於該合金特徵之其他部份的金屬合金特徵。舉例而言，當一合金特徵作為兩種不相似材料之界面時，可能需要該合金特徵之一部分在與一種材料之界面處具有一種組成，而在與另一種材料之界面處具有不同組成。

在一態樣中，本文中所述之方法及系統提供可用於使所形成之金屬合金特徵內之組成變化最小的技術及工具。使所形成之金屬合金特徵內之組成變化最小會減少合金特徵不以其設計起作用之方式起作用的可能性。舉例而言，使焊料合金中之組成變化最小可減少在所要重熔焊接溫度下發生不完全的重熔焊接，或減少周圍結構將由於升高重熔焊接溫度以達成完全焊料重熔焊接而受損的可能性。對於用於磁頭應用之合金而言，使合金中之組成變化最小視需要可減少磁頭將不執行操作的可能性。

以下更詳細描述一種形成一金屬合金特徵之方法，包括一提供在一凹座內包括一金屬特徵之微特徵工件的步驟。使該微特徵工件與一電鍍浴接觸，該電鍍浴亦與一電極接觸。在該金屬特徵與該電極之間施加一電位以產生一第一電流密度，該第一電流密度促進具有一第一合金金屬重量比之金屬合金沈積於該凹入特徵內。隨後調節該電位以將該第一電流密度改變至一第二電流密度，其使具有一第二合金金屬重量比之金屬合金沈積於該凹入特徵內。隨後第三次改變該電位以提供一第三電流密度，其使具有一第三合金金屬重量比之金屬合金沈積於該凹入特徵內。如以下更詳細描述，在一些實施例中，第一、第二及第三電流密度不同；且在其他具體實例中， 第一、第二及第三電流密度類似。此外，如以下更詳細描述，所沈積之金屬合金中之所得第一合金金屬重量比、第二合金金屬重量比及第三合金金屬重量比可大體上相同或可大體上不同。

本文中所述之方法可用於形成所沈積之金屬合金特徵內合金金屬重量比在所沈積之特徵內之不同位置處為不同的金屬合金特徵，或形成所形成之金屬合金特徵內之合金金屬重量比變化最小的金屬合金特徵。用於製造在整個所沈積之金屬合金特徵內之合金金屬重量比變化最小的金屬合金特徵之方法，包括提供於一凹座內包括一金屬特徵之微特徵工件的步驟。使該微特徵工件與一電鍍浴接觸，該電鍍浴亦與一電極接觸。在該金屬特徵與該電極之間施加一電位，其產生一第一電流密度且使具有一第一合金金屬重量比之金屬合金沈積於該金屬特徵上。根據該方法，隨後在用金屬合金填充該凹入特徵時，將該第一電流密度調節至一第二電流密度，且繼續沈積具有一與該第一合金金屬重量比大體上類似之重量比之金屬合金。

本文中所述之方法可在一用於形成一金屬合金特徵之工具中進行，該工具包括一用於容納在一凹座內包括一金屬特徵之微特徵工件的反應器。該反應器含有一與一電極接觸之電鍍浴。該反應器使該微特徵工件與該電鍍浴接觸。該工具進一步包括一用於在該金屬特徵與該電極之間施加一第一電位、一第二電位及一第三電位的電 源。該第一電位產生一第一電流密度，其使具有一第一合金金屬重量比之金屬合金沈積於凹入特徵內。該第二電位產生一第二電流密度，其使具有一第二合金金屬重量比之金屬合金沈積於凹入特徵內。該第三電位產生一第三電流密度，其使具有一第三合金金屬重量比之金屬合金沈積於凹入特徵內。

本文中所述之方法進一步包括形成金屬特徵之方法，其中對於該金屬特徵增加沈積速率。方法一般包括：提供於一凹座內包括一金屬特徵之微特徵工件，提供一與一電極接觸之電鍍浴，及使該微特徵工件與該電鍍浴接觸。該方法進一步包括：在該金屬特徵與該電極之間施加一電位及產生一第一電流密度，及以一第一沈積速率將金屬沈積於凹入特徵內。該方法進一步包括調節該電位以將該第一電流密度改變至一第二電流密度，及以一第二沈積速率將金屬沈積於凹入特徵內。該方法進一步包括調節該電位以將該第二電流密度改變至一第三電流密度，以一第三沈積速率將金屬沈積於凹入特徵內。該金屬特徵可為一單一金屬特徵或一金屬合金特徵。此外，本文中所述之方法進一步包括藉由在沈積金屬時單獨或與電流密度變化組合而調節攪拌器速率，來控制金屬沈積速率。

本文中所述之方法進一步包括藉由使用反應器攪拌速率以控制金屬合金沈積來形成金屬合金特徵之方法。方法一般包括：提供於一凹座內包括一金屬特徵之微特徵 工件，提供一與一電極接觸之電鍍浴，使該微特徵工件與該電鍍浴接觸，及在該金屬特徵與該電極之間施加一電位以產生一電流密度。該方法進一步包括用一攪拌器以一第一攪拌速率攪拌電鍍浴，及沈積具有一第一合金金屬重量比之金屬合金。該方法進一步包括藉由在沈積金屬合金時調節該攪拌器至一第二攪拌速率，來控制所沈積之金屬合金中之合金金屬重量比自該第一重量比至一第二重量比的變化。

本文中所述之方法進一步包括：藉由在沈積金屬合金時調節電位及攪拌器中之至少一者至一第二電流密度及一第二攪拌速率中之至少一者，來控制所沈積之金屬合金中之合金金屬重量比偏離第一重量比的變化。如以下更詳細描述，可單獨或與電流密度調節組合而調節攪拌速率。

本文中所述之方法可在一用於形成一金屬特徵之工具中進行，該工具包括一用於容納一在一凹座內包括一金屬特徵之微特徵工件的反應器。該工具包括一用於施加可變攪拌速率之攪拌器及一用於施加可變電流密度之電源。

本文中所述之方法及系統包括控制所沈積之金屬或金屬合金特徵中之組成(例如合金金屬重量比)的步驟及組件。由本文中所述之方法及系統提供之控制將允許微電子元件製造商製造金屬合金特徵內金屬合金組成之變化最小，或所形成之金屬合金特徵內金屬合金組成之變化 得以控制，從而以所要方式變化的金屬合金特徵。此外，本文中所述之方法可進一步包括施用一製程控制系統，以基於系統參數來控制所沈積之金屬合金中合金金屬之重量比的變化。該製程控制機制可包括封閉路、反饋迴路及前饋迴路中之任一者。

提供該發明內容以簡化形式引入所選的概念，以下在實施方式中對該等概念作進一步描述。該發明內容並不意欲鑑別所主張之標的之關鍵特徵，其亦不意欲加以用以助於確定所主張之標的之範疇。

前述方面和在此所述主題的許多優點，在配合所附圖式而參考以下詳細敘述後，將會變得更易體會。

儘管以下已說明且描述說明性具體實例，但應瞭解可在不悖離所述標的之精神及範疇之情況下對其作出多種改變。

如本文中所用，術語「微特徵工件」或「工件」係指其上及/或其中形成微元件之基板。該等基板包括半導電性基板(例如矽晶圓及砷化鎵晶圓)、非導電性基板(例如陶瓷或玻璃基板)及導電性基板(例如經摻雜之晶圓)。微元件之實例包括微電子電路或構件、微機械元件、微機電元件、微光學元件、薄膜記錄頭、資料儲存元件、微流體元件及其他小型元件。

在以下關於在一微特徵工件上形成一金屬合金特徵之 描述中，特定提及一例示性錫-銀焊料系統。提及錫-銀焊料之沈積係出於示範性目的，且應瞭解本文中所述之方法及系統並不限於錫離子及銀離子。

如本文中所用，術語「基板」係指一材料基底層，其上安置有一或多個金屬化層級。該基板例如可為半導體、陶瓷、介電質…等。

根據本文中所述之方法來形成金屬合金特徵可在經設計以用電化學方法沈積金屬之工具中進行，諸如可自位在Montana州Kalispell的Semitool公司以商標Raider^TM 獲得之工具，如標題均為「Integrated tool with interchangeable wet processing components for processing microfeature workpieces and automated calibration systems」之美國專利第7,198,694號及國際專利申請公開案第WO 04/108353號中所述，其揭示內容據此以引用的方式併入。

可提供一整合工具以進行與在微特徵工件上形成微特徵有關之多個製程步驟。以下描述一種可能之處理站組合，其可實現於一以商標Raider^TM 而由位在Montana州Kalispell的Semitool公司購得之處理工具平臺中。應瞭解其他處理工具平臺可以類似或不同方式組態以進行諸如下述之金屬化步驟。參看圖1，一例示性整合處理工具120包括進行以下步驟之站：一預濕步驟站122、可選用的銅沈積步驟站124、凸塊下金屬化步驟站126、沖洗步驟站128、合金沈積步驟站130及一旋轉-沖洗- 乾燥步驟站132。進行該等步驟之腔室可以各種組態排列。微電子工件係經由使用自動機器(未圖示)在腔室之間傳遞。用於工具120之自動機器經設計以沿一線性軌跡移動。或者，該自動機器可於中心處加以安裝且經設計以旋轉，從而存取工具120之輸入區136及輸出區138。於工具120中使用之合適腔室包括可自Semitool公司獲得Equinox®品牌的處理工具之模組組態的腔室。舉例而言，一適用於合金沈積步驟之腔室130為可自Semitool公司獲得之Raptor^TM 反應器，如標題均為「Apparatus and method for agitating liquids in wet chemical processing of microfeature workpieces」之美國專利申請公開案第US2007/0151844 A1號及國際申請公開案第WO 07/062114號中所述，其揭示內容據此以引用的方式併入。處理工具120能夠經程式化以使使用者輸入處理配方及條件。

預濕腔室122、沖洗腔室128及旋轉-沖洗-乾燥腔室132可為可自眾多製造商獲得用於進行該等製程步驟之類型。該等腔室之實例包括可聯合上述Raider^TM 系統使用之噴霧處理模組及浸漬處理模組。可選用的銅沈積腔室124、凸塊下金屬化腔室126及金屬合金沈積腔室130可由眾多電鍍及無電極沈積腔室提供，諸如可作為用於Raider^TM 型號的ECD工具之浸漬處理模組及電鍍處理反應器所獲得之腔室。電鍍處理反應器之特定實例包括以下申請案中所述之類型：標題為「Apparatus and method for agitating liquids in wet chemical processing of microfeature workpieces」之美國專利申請公開案第US2007/0151844 A1號、及國際專利申請案第WO 00/061498號、第WO 02/097165號、第WO 04/108353號、第WO 05/001896號、第WO 05/060379號及第WO 07/062114號，該等關於電鍍處理反應器之申請案說明書部份以引用的方式明確併入本文中。

一般而言，一用於電鍍金屬合金之腔室包括一反應器、一電鍍浴供應源、一電極(例如一陽極)、一電源及一控制器。反應器容納工件之表面且使該表面暴露於一電鍍浴中。該電鍍浴供應源包括一待沈積於工件表面上之金屬離子源。該電極係與電鍍浴電連接。電源供應工件表面與電極之間的電鍍電能，其促使電鍍金屬離子電鍍於該表面上。該控制器控制電鍍電能之供應以使得金屬離子沈積於工件表面上。

圖2說明反應器60之簡化形式。反應器60包括一處理頭62及一電鍍碗狀物總成64。該電鍍碗狀物總成包括一安置於一儲集容器72內之杯狀物總成70。杯狀物總成70包括一容納電鍍浴流體之流體反應器72部分。該杯狀物總成亦包括一依附環狀裙套74，該裙套在杯狀物底部76以下展延且包括經由此開口之孔，該等孔用於電鍍浴溶液之流體連通及釋放在用電鍍液填充儲集器總成之反應器時可能收集到之任何氣體。該杯狀物較佳係由對電鍍溶液呈惰性之材料(諸如聚丙烯)製成。

杯狀物總成70之底壁中之下開口係連接至一聚丙烯(或其他材料)的提昇管78，該提昇管在相對於杯狀物總成之高度較佳經一螺紋連接來調節。提昇管78之第一端緊固至一陽極罩80之背面部份，該陽極罩支撐一陽極82。一流體入口管線84係安置於提昇管78內。提昇管78與流體入口管線84均由一配件86而緊固至處理碗狀物總成64。配件86可提供提昇管78與入口管線84的高度調節。因而，該連接提供陽極82之垂直調節。入口管線84較佳係由導電性材料(諸如鈦)製成，且係用以將電流自電源傳導至陽極82，且係用以將流體供應至杯狀物總成70。

待根據本文中所述之方法電鍍於工件上之金屬係以電鍍溶液形式，作為待沈積於工件上之金屬離子之物質而存在。電鍍溶液係經由流體入口管線84提供給杯狀物總成70，且由此經由複數個流體入口開口88繼續前進。隨後，如由一電鍍流體泵(未圖示)或其他合適供應源供應，該電鍍溶液經由開口88填充反應器72。如以下更詳細描述，金屬離子係在優先將金屬離子沈積至凹入特徵中(相對於周圍表面而言)之製程條件下沈積。

杯狀物側壁90之上緣形成一堰，該堰限制杯狀物內電鍍溶液之水平量。選擇該水平量以使得該電鍍溶液僅接觸晶圓W(或其他工件)之底表面。過量的溶液湧過該上緣而至一溢流反應器92中。

較佳使來自反應器72之溢出液體返回一合適儲集器 中，在該儲集器中，該溢出液體可用其他電鍍化學品處理以調節組份量，且隨後經由電鍍反應器72再循環。

陽極82可為與電鍍金屬至工件上結合使用之惰性陽極。特定陽極亦可為可消耗性陽極，而反應器60中使用之陽極視所用電鍍液體及方法之具體情況而定。

圖2中所說明之反應器亦採用一擴散器元件93，其安置於陽極82上方，從而提供晶圓W表面上流體流動之均勻分布。流體通道係提供於整個或一部分的擴散器板93上以允許流體經由其連通。擴散器元件在杯狀物總成內之高度可藉由使用一高度調節機構94來調節。

陽極罩80係使用陽極罩扣件96緊固至陽極82之下側，以防止當電鍍溶液進入處理反應器72時該溶液直接衝撞。陽極罩80及陽極罩扣件96較佳係由諸如聚偏二氟乙烯或聚丙烯之介電材料製成。陽極罩用以電隔離陽極之後側且給予其物理上的保護。

處理頭62將一晶圓W(或其他工件)固持於處理反應器72之上部區域內。圖2以簡化形式說明頭62經建構以使晶圓W在反應器72內繞一軸R旋轉。為此，處理頭62包括一具有複數個晶圓W嚙合接點200之轉子總成98，該等嚙合接點固持晶圓W，使其與該轉子之特徵相抵。轉子總成98較佳包括一環接點，如標題為「Method,chemistry,and apparatus for high deposition rate solder electroplating on a microelectronic workpiece」之國際專利申請案第WO 00/40779號中所 述，該申請案之揭示內容據此以引用的方式併入。環接點總成之接點200較佳經調適以在晶圓W與一電源之間傳導電流。

處理頭62係經一頭操縱器(未圖示)支撐，該頭操縱器可調節以調整該處理頭之高度。該頭操縱器亦具有一可操縱以繞一水平樞軸旋轉之頭連接軸202。使用操縱器之處理頭旋轉行為使得該處理頭置於一開放或面朝上的位置(未圖示)中用於裝卸晶圓W。圖2說明在準備進行處理時旋轉至一面朝下的位置中之處理頭。

適用於可選用之銅沈積、凸塊下金屬化及金屬合金沈積之腔室亦可包括改良金屬離子至凹入特徵中之質量轉移的組件。用於藉由減少擴散層厚度來改良金屬離子至凹座中之質量轉移的組件，包括提供流體噴射以增加處理流體在待處理之工件表面上的流體流動速度、使元件往復以提供攪拌且增加流體流動、及經設計以在正處理之微特徵工件表面之鄰近處形成渦旋的組件。

上述工具及腔室可用於使用以下更詳細描述之方法在凹入特徵內形成金屬合金。

以下論述提及一特定合金系統：錫-銀；然而，應瞭解提及錫-銀係出於例示性目的，且本文中所述之方法及系統亦適用於其他金屬合金系統，諸如鉛合金系統及貴金屬合金系統。

參看圖3A-3E，就錫-銀焊料合金而描述一種用於形成一金屬合金特徵之方法。參看圖3A，基板204(例如矽 晶圓)載有一介電層206，該介電層已經圖案化以在介電材料內提供凹座208。在基板204與介電層206之間，工件可包括一連續金屬層205，諸如種子層。介電質206可使用諸如光微影術之習知技術來圖案化。金屬特徵210係形成於凹座208內。金屬特徵210可係使用諸如電解、無電鍍、PVD或CVD技術之習知技術形成。

根據本文中所述之方法，金屬合金特徵內(例如自該特徵之底部至頂部)的合金金屬比例相對恆定(或具有最小變化)的金屬合金特徵，係藉由在填充凹入特徵時調節電流密度且因此調節沈積速率來提供。調節電流密度之方式及電流密度調節之時序將至少部分視所採用之特定化學作用以及待填充之凹入特徵之橫截面及深度尺寸而定。在某些情況下，可能需要藉由在填充凹入特徵時增加電流密度來增加沈積速率。在其他情況下，可能較佳藉由在填充凹入特徵時降低電流密度來降低沈積速率。

繼續參看使用本文中所述之方法之圖3A-3E，一金屬合金特徵係形成於凹座208內之金屬特徵210上。本文中所述之方法包括使金屬合金特徵得以形成之步驟，其中所形成之金屬合金特徵內之合金金屬比的變化最小。換言之，本文中所述之方法製造彼等金屬合金特徵，其中所形成之金屬合金特徵中之合金金屬重量比在所形成之合金特徵內相對恆定，例如，合金金屬重量比自所形成之金屬合金特徵之底部至頂部之變化最小。所沈積之特徵中可接受之合金金屬重量比變化將部分視合金之組 成及最終用途而定。舉例而言，可為錫焊料合金所接受之合金重量比變化可能不為坡莫合金及其他磁性合金所接受。當在所形成之金屬合金特徵內之各位置處的合金金屬比與錫焊料應用之目標合金組成之變化相差不到約+/-1重量%，且與坡莫合金及與其他磁性合金應用之目標合金組成相差不到約+/-5重量%，在一更佳具體實例中，與坡莫合金及其他磁性合金應用之目標合金組成相差+/-0.5重量%時，認為所形成之金屬合金特徵中之合金金屬比大體上恆定。相反地，當在所形成之金屬合金特徵內之各位置處的合金金屬重量比之變化超出錫合金焊料、坡莫合金及其他磁性合金系統之上述範圍時，認為所形成之金屬合金特徵中之合金金屬比並不大體上恆定。

使用上述工具及反應器，使基板204與一電鍍浴接觸，該電鍍浴亦與一電極接觸。可採用可自眾多商業來源獲得之習知電鍍浴。根據本文中所述之方法，在電鍍製程期間，在填充凹入特徵及該特徵形成時，特定調節施加於金屬特徵與電極之間的電位。增加電位則增加反應室內之電流密度，增加電流密度則增加沈積速率。降低電位則降低反應室內之電流密度，降低電流密度則降低沈積速率。

對於接近共晶之錫-銀合金而言，銀具有較高還原電位，其中在電鍍溶液中銀濃度顯著小於錫濃度。本發明者預測隨著凹入特徵之深度因經錫-銀合金填充而降 低，則對銀之質量轉移限制消失，且因此相對於錫之量而有更大量之銀沈積至凹入特徵中。為了抵消在填充凹入特徵時沈積於其中之銀比例增加，且為了繼續沈積具有相同或類似組成之合金，則可增加電流密度，其使錫之沈積速率增加。在需要減少在所沈積之金屬合金內不同位置處之錫與銀重量比之變化的情況下，控制電流密度之增加，以使得在填充凹入特徵時增加之錫沈積速率與增加之銀沈積速率成比例。上述假定電流密度高於銀之極限電流密度，且由此電流密度之增加對銀沈積速率的影響很小。如上所述控制電流密度乃提供使所沈積之金屬合金內錫與銀重量比之變化減少且最小化的方式。在一些應用中，可能使變化減少至在整個所沈積之特徵內之錫與銀重量比大體上相同的程度。

參看圖5，說明在填充凹入特徵時增加沈積速率之例示性順序-。所說明之沈積速率增加可藉由調節反應室內之電流密度來達成。正在填充之凹入特徵為一具有一直徑為108微米之凸出物且總焊料凸塊高度為120微米之焊料凸塊。沈積速率增加之順序包括四個設立於填充凹入特徵時之不同時間之逐步升高。下表1列出不同沈積速率所沈積之金屬合金之厚度。

使用X射線螢光光譜法(XRF)測定沈積速率即將增加之前所沈積之合金特徵之銀金屬含量。該等值在圖5中以菱形標示。XRF提供圖5中所指示之以特定深度沈積於凹入特徵內之金屬合金的銀含量之有意義量測。所量測之銀含量值在介於2-3重量%之間的範圍內。

再參看圖3B-3E，在圖5中之電鍍期間，將一以第一合金金屬比為特徵之金屬合金層212沈積於金屬特徵210上。其後，在期間，增加電流密度以提供增加之沈積速率，其使以第二合金金屬比為特徵之金屬合金層214得以沈積。其後，在©期間，沈積一具有呈現第三合金金屬比之第三金屬合金層216。其後，在期間，沈積焊料凸塊之其餘凸出物部分及蕈狀部分218。部分218係以第四合金金屬重量比為特徵。

繼續參看圖3E，焊料凸塊之蕈狀部分可如虛線220及222所示繼續生長。對於焊料凸塊之蕈狀部分而言，將金屬合金沈積至凹入特徵中之要求所施加之質量轉移限制較為次要；然而，本文中關於減少所沈積之金屬合金特徵之組成變化所論述之概念亦可應用於控制焊料凸塊之蕈狀部分之合金組成。至於蕈狀部分，可能更需要降低電流密度，同時增加該蕈狀部分之可電鍍面積。或者，焊料凸塊之蕈狀部分之形成可在盡可能高之電流密度下進行，以使得用以形成金屬合金之較為貴重之金屬的極 限電流密度之作用最小。使用具有提供高瞬時電流密度之最優化工作週期之脈衝條件，可減少更為貴重金屬之極限電流密度對膜組成之作用。

如圖5中所說明及以上所述，所得焊料凸塊包括四個位置，其中焊料凸塊之銀含量在2%至3%之範圍內。

參看圖6，展示為數字600之虛線說明基於5微米/分鐘之恆定沈積速率所預測之銀含量。由圖6可見：隨著凹入特徵填充，所沈積之錫-銀合金之銀含量百分比增加。該增加在圖7中更清楚地加以圖示性說明。圖6及圖7說明若沈積速率保持在5微米/分鐘恆定，則預測之所沈積金屬特徵的銀含量自接近凹入特徵底部的約2.7%增加至接近焊料凸塊頂部的約7.3%。

以上關於圖3A-3E及圖5所述之方法描述電流密度/沈積速率之四步增加。電流密度/沈積速率之逐步增加之替代方案為電流密度/沈積速率之更連續增加。舉例而言，可採用沈積速率增加之曲線分布，而非圖5中所說明之沈積速率之逐步增加。使用該電流密度/沈積速率曲線連續增加可使個別層內(例如層212內)之合金金屬重量比之變化最小。

對於一些應用而言，可能更需要在相對於使所沈積之特徵中之合金金屬重量百分比變化最小，而是產生所沈積之特徵中所要之合金金屬重量比變化的控制條件下來沈積金屬合金特徵。舉例而言，可能存在接近所沈積之金屬合金特徵之頂部的組成較佳與接近所沈積之特徵之 底部的金屬合金組成有顯著差異的應用。該特徵可使用下述方法來製造。用於在凹入特徵中形成展示金屬合金特徵內合金金屬重量比變化為受控之金屬合金特徵的方法，可以與上述用於製造在所形成之特徵中合金金屬重量比變化最小之金屬合金特徵的方法類似之方式進行。與上述用於使所沈積之特徵中合金金屬重量比變化最小的方法不同，相對於使重量比變化最小，控制該變化之方法涉及調節電流密度/沈積速率以便達成所要之可變的合金金屬重量比。

參看圖6，可以一種方法形成金屬合金特徵，其中在所形成之特徵內合金金屬重量比如圖6中虛線600所示變化。如上所述，虛線600表示在5微米/分鐘之恆定沈積速率下進行之形成金屬合金特徵之過程。當沈積速率保持在5微米/分鐘恆定時，圖6預測所沈積之合金之銀含量將隨著填充凹入特徵而增加。所沈積之金屬合金特徵之銀含量的該變化在圖7中加以圖示性說明。或者，電流密度及沈積速率可以使所沈積之金屬特徵中合金金屬比變化至所要程度的方式來變化，而非保持電流密度/沈積速率恆定。

根據本揭示之第二具體實例，所沈積之金屬層之合金組成可在填充凹入特徵時，藉由根據受可變反應器攪拌機制(單獨或以合適組合而根據攪拌與電流密度)控制之質量轉移改變電鍍速率來加以控制。應瞭解除了關於用以控制至凹入特徵之離子質量轉移之可變反應器攪拌機 制的差異以外，根據第二具體實例描述之方法大體上類似於關於第一具體實例描述之方法。

反應器攪拌變化之電鍍機制類似於以上關於電流密度變化所述之機制，且亦可參看圖3B-3E加以描述。在此方面，作為該第二具體實例之方法之一非限制性實例，在第一電鍍期間，將一以第一合金金屬比為特徵之第一金屬合金層212沈積於金屬特徵210上。其後，在第二電鍍期間，改變攪拌速率以提供第二沈積速率，其使一以第二合金金屬比為特徵之第二金屬合金層214得以沈積。其後，在第三電鍍期間，再次改變攪拌速率以提供第三沈積速率，從而使一具有呈現第三合金金屬比之第三金屬合金層216得以沈積。其後，在第四電鍍間隔期間，可再次改變攪拌，在此期間沈積焊料凸塊之其餘凸出物部分及蕈狀部分218。部分218係以第四合金金屬重量比為特徵。

應瞭解採用多於四個或少於四個電鍍期間之方法亦在本揭示之範疇內。在此方面，採用兩個、三個或四個具有不同攪拌速率之不同電鍍期間的方法亦在本揭示之範疇內。進一步應瞭解連續改變電鍍法亦在本揭示之範疇內。

關於圖3A-3E，一般熟習此項技術者應瞭解一連續種子層205、凸塊下金屬化或障蔽層可適當地安置於金屬特徵210下方之基板204上。

根據該第二具體實例，可增加或降低攪拌速率。在一 較佳具體實例中，藉由降低反應器中之攪拌速率來減少銀離子至凹座表面之質量轉移，可用於控制金屬合金沈積組成，以在沈積金屬特徵時保持該特徵中大體上恆定之金屬合金組成。應瞭解：攪拌在小於約1之通道深寬比下與在大於約1之通道深寬比下相比，前者之下對質量轉移的作用較大。根據本揭示之其他具體實例，電流密度及攪拌變化可以任何合適變化機制來組合，以達成合適沈積結果。作為合適組合之一非限制性實例，電流密度變化可在大於約1之通道深寬比下應用，且攪拌變化可在小於約1之通道深寬比下應用。

影響沈積合金(諸如錫-銀合金)中之組份沈積之因素包括(但不限於)以下因素：電鍍浴中金屬離子之濃度、電鍍浴之溫度、電鍍浴之攪拌、電流密度、凹座開口之大小、正在電鍍之凹座深度、電鍍浴添加物(若有的話)之類型及濃度、及所施用之質量轉移系統，例如極高質量轉移系統(諸如Raptor^TM 反應器或Magplus^TM 反應器，均可自Semitool,Inc獲得)對較低質量轉移系統(諸如噴泉式電鍍器)。Raptor^TM 與Magplus^TM 反應器均具有施加可變攪拌速率之能力。Magplus^TM 反應器描述於標題為「Integrated microfeature workpiece processing tools with registration systems for paddle reactors」之美國專利申請公開案第US2004/0245094 A1號中，該公開案之揭示內容據此以引用的方式併入。

因此控制機制係基於對金屬離子之質量轉移如何根據 凹座深度而改變的理解。作為一非限制性實例，考慮錫-銀金屬合金特徵中錫與銀之沈積。如以上所提及，錫與銀具有大體上不同的還原電位，相對於標準氫電極分別為-0.14伏特及+0.80伏特。此外，銀-錫電鍍浴中之銀濃度一般低於錫濃度。若在反應器內未作調節，則該等因素可促使凹座內不同深度下之金屬比變化。

返至圖3B-3E，隨著凹入特徵208中電鍍之進行，凹座之深度降低。該凹入特徵208深度減少轉而增加在通道208底部銀離子之可得性(亦即銀離子至凹座之質量轉移增加)。該質量轉移改變可引起所沈積之金屬層之合金組成改變，亦即每一後續沈積之合金層中合金組成具有較高的銀重量百分比。

在具有與錫相比成比例較低量之銀的銀-錫合金特徵中，待沈積之銀(兩種金屬中更為貴重者)之量一般受其極限電流密度(其為製程條件可承受之銀之最大沈積速率)所限制。根據電荷守恆原則，若銀之電流密度大體上固定在其極限電流密度，則錫之電流密度可藉由計算所施加之電流密度與更為貴重之金屬銀之極限電流密度之間的差異來測定(假定製程效率為100%)。

隨著將金屬沈積於凹座之底部中且特徵通道變得更淺，銀離子至金屬特徵之質量輸送增加，從而引起銀之極限電流密度增加。在製程變數不作任何改變之情況下(例如，在電流密度或攪拌速率不改變之情況下)，該銀離子質量輸送增加使得每一後續金屬層中沈積更大比例 的銀。該銀沈積增加可藉由隨著在通道底部銀供應之增加而增加該系統中之電流來加以控制。若在每一連續層中總電流密度增加足夠量以確保銀位在其質量轉移限制，則將過量電流密度(部分電流)分配給錫離子，且在每一沈積層中所沈積之錫之比例可保持恆定。同樣，若隨著凹座變得更淺，整個系統之攪拌(且因此通道頂部之質量轉移)降低，則銀離子至較淺通道底部之質量轉移可保持在大體上恆定速率，亦使得每一沈積層中之錫與銀組成大體上恆定。

作為一非限制性實例，在本揭示之一種方法中，電流密度及攪拌變化可藉由施用脈衝電流及攪拌機制來組合。特定言之，電流可以啟動/休止(on/off)機制形成脈衝，相應攪拌形成脈衝。在此方面，反應器中離子消耗或反應器質量轉移更新之不均勻性可導致不想要的不對稱、圓頂狀或凹陷狀特徵。因此，脈衝電流及攪拌機制可用以控制不想要的特徵形狀。在此方面，當電流脈衝「休止」時，可增加攪拌以更新電鍍浴接近凹座及凹座內之離子濃度。當電流脈衝「啟動」時，可減少攪拌以免導致銀離子至特徵表面之不均勻質量轉移。在此機制中，電鍍表面上離子乃均勻消耗，且因此該等表面具有更均勻生長及形態。

應瞭解電流脈衝可為以毫秒量測之短脈衝或以秒量測之較長脈衝。應進一步瞭解脈衝產生可為連續、均勻的啟動/休止脈衝，或可根據凹座深度來變化。此外，應進 一步瞭解其他攪拌機制變化亦在本揭示之範疇內，例如在「休止」脈衝期間減少攪拌且在「啟動」脈衝期間增加攪拌。

應瞭解可變攪拌及電流密度機制可以逐步的或連續的機制施用，以控制隨著金屬特徵生長的銀與錫之沈積，亦即以保持大體上相同或大體上類似之銀與錫之沈積模式。作為一非限制性實例，以恆定3%銀含量沈積銀之沈積速率對通道深度之圖示說明可見於圖8中。該圖標繪兩個系統之點，一系統電鍍108μm直徑特徵且另一系統電鍍85μm特徵。在該實例中，反應器攪拌係以200mm/s之恆定速率進行，其中電鍍浴包含80公克/公升的錫及2公克/公升的銀。

應瞭解圖8中所示之合適數據擬合曲線乃描述電流密度增加之連續機制，其產生大體上恆定的銀含量。此外，合適步級(如以點線所示)描述電流密度增加之例示性逐步機制，其產生大體上恆定的銀含量。亦應瞭解合適的步級或合適的曲線擬合可表示為相對於通道深度之時間函數。

根據本揭示之第三具體實例，金屬組成物不為金屬合金，而為單一金屬沈積，其可在填充凹入特徵時藉由根據受可變攪拌或電流密度(單獨或以任何合適組合)控制之質量轉移而改變電鍍速率來加以控制。應瞭解除了關於金屬特徵之金屬組成的差異以外，根據第三具體實例描述之方法大體上類似於關於第一及第二具體實例描述 之方法。

根據上述具體實例，合適之金屬合金及金屬合金焊料包括(但不限於)：貴金屬合金、錫-銅、錫-銀-銅、錫-鉍、坡莫合金及其他鎳合金、鉛-錫合金、及其他無鉛合金。在形成金屬特徵時，相對於金屬合金特徵而言，合適之金屬包括(但不限於)：銅、錫、金、鎳、銀、鈀、鉑及銠。

儘管在單一金屬特徵中不存在組成變化，但將本文中所述之方法應用於電鍍單一金屬特徵之方法存在其他優點。在此方面，改變電流密度及反應器攪拌機制可使反應器之生產量增加及特徵形態改良，兩者均藉由在填充特徵時增加沈積速率及改良質量轉移條件來達成。此外，若方法中使用電鍍浴添加物，改變電流密度及反應器攪拌機制亦可有助於控制添加物至電鍍表面之濃度及質量轉移。

類似於其他具體實例，單一金屬特徵之電鍍機制亦可參看圖3B-3E加以描述。在此方面，作為本揭示之具體實例之方法的一非限制性實例，在第一電鍍期間，將一以第一沈積速率為特徵之第一金屬層212沈積於金屬特徵210上。其後，在第二電鍍期間，增加電流密度以提供第二沈積速率，其使一以該金屬之第二沈積速率為特徵之第二金屬層214得以沈積。其後，在第三電鍍期間，再次增加電流密度以提供第三沈積速率，從而使一具有第三沈積速率之第三金屬層216得以沈積。其後， 在第四電鍍期間，可再次改變電流密度，在此期間沈積凸塊之其餘凸出物部分及蕈狀部分218。部分218係以該金屬之第四沈積速率為特徵。

如以上參看第二具體實例所述，應瞭解採用多於四個或少於四個具有不同電流密度及/或攪拌速率之電鍍期間之方法亦在本揭示之範疇內。在此方面，採用兩個、三個或四個具有不同電流密度及/或攪拌速率之不同電鍍期間的方法亦在本揭示之範疇內。根據本揭示之其他具體實例，可採用合適之控制機制來調節系統參數以達成最佳金屬沈積。在此方面，在本揭示之一實施例中，該方法可包括就地量測組成，以調節系統參數及以封閉迴路控制機制來控制沈積組成。在本揭示之另一實施例中，該方法可包括非就地量測組成，以調節系統參數及以反饋迴路或前饋迴路來控制沈積組成。舉例而言，參看圖5及6，銀沈積可基於系統內之特徵深度及電流密度量測來計算。

60‧‧‧反應器

62‧‧‧處理頭/頭

64‧‧‧電鍍碗狀物總成

70‧‧‧杯狀物總成

72‧‧‧儲集容器/流體反應器/電鍍反應器

74‧‧‧依附環狀裙套

76‧‧‧杯狀物底部

78‧‧‧提昇管

80‧‧‧陽極罩

82‧‧‧陽極

84‧‧‧流體入口管線

86‧‧‧配件

88‧‧‧流體入口開口

90‧‧‧杯狀物側壁

92‧‧‧溢流反應器

93‧‧‧擴散器元件

94‧‧‧高度調節機構

96‧‧‧陽極罩扣件

98‧‧‧轉子總成

120‧‧‧整合處理工具

122‧‧‧預濕步驟站/腔室

124‧‧‧可選用的銅沈積步驟站/腔室

126‧‧‧凸塊下金屬化腔室/步驟站

128‧‧‧沖洗步驟站/腔室

130‧‧‧合金沈積步驟站/腔室

132‧‧‧旋轉-沖洗-乾燥步驟站/腔室

136‧‧‧輸入區

138‧‧‧輸出區

200‧‧‧接點

202‧‧‧頭連接軸

204‧‧‧基板

206‧‧‧介電層/介電質

208‧‧‧凹座/凹入特徵/通道

210‧‧‧金屬特徵/種子層、凸塊下金屬化或障蔽層

212‧‧‧金屬合金層/層/第一金屬合金層/第一金屬層

214‧‧‧金屬合金層/第二金屬合金層/第二金屬層

216‧‧‧第三金屬合金層/第三金屬層

218‧‧‧蕈狀部分

220‧‧‧虛線

222‧‧‧虛線

600‧‧‧虛線

R‧‧‧軸

W‧‧‧晶圓

圖1為用於進行本文中所述之形成金屬合金特徵之方法的工具之示意圖；圖2為用於進行本文中所述之方法且於參看圖1所述之工具中使用之反應器的示意圖；圖3A-3E示意性說明對應於本文中所述之沈積金屬合金之方法的一系列步驟； 圖4為在填充凹入特徵時錫-銀合金之銀含量與沈積速率之間的預測關係圖；圖5圖示性說明使用本文中所述之採用四種不同電鍍速率-之方法沈積於凹入特徵內的錫-銀合金之銀含量；圖6圖示性說明在以5μm/min之恆定沈積速率填充凹入特徵時預測之銀含量的變化；圖7圖示性說明當以圖6中所述之5μm/min恆定沈積速率進行沈積時，預測之錫-銀合金之銀含量如何隨凹入特徵之深度而變化；及圖8圖示性說明在兩個不同直徑特徵中以恆定3%銀含量沈積銀之沈積速率對通道深度的曲線。

120‧‧‧整合處理工具

122‧‧‧預濕步驟站/腔室

124‧‧‧可選用的銅沈積步驟站/腔室

126‧‧‧凸塊下金屬化腔室/步驟站

128‧‧‧沖洗步驟站/腔室

130‧‧‧合金沈積步驟站/腔室

132‧‧‧旋轉-沖洗-乾燥步驟站/腔室

136‧‧‧輸入區

138‧‧‧輸出區

Claims (69)

1. 一種藉由電鍍通過一圖案化介電層而形成一金屬合金特徵之方法，包含以下步驟：提供一微特徵工件，該微特徵工件包括一基板，該基板具有一設置在該基板上之連續金屬種子層與一圖案化在該金屬種子層上之介電層以提供一凹座，該凹座界定多個側壁表面與一底表面，其中該凹座之該底表面是一金屬表面且該凹座之該些側壁表面是介電表面；提供一與一電極接觸之電鍍浴；使該微特徵工件與該電鍍浴接觸；在該金屬種子層與該電極之間施加一電位及產生一第一電流密度；將一第一金屬合金層電化學沈積於該凹座中之該金屬種子層之一暴露頂表面上，該第一金屬合金層於該凹入特徵內具有一第一合金金屬重量比；調節該電位以將該第一電流密度改變至一第二電流密度；將一第二金屬合金層電化學沈積於該凹座中之該第一金屬合金層之一暴露頂表面上，該第二金屬合金層於該凹入特徵內具有一第二合金金屬重量比；調節該電位以將該第二電流密度改變至一第三電流密度；及 將一第三金屬合金層電化學沈積於該凹座中之該第二金屬合金層之一暴露頂表面上，該第三金屬合金層於該凹入特徵內具有一第三合金金屬重量比。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二電流密度係大於該第一電流密度。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第三電流密度係大於該第二電流密度。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中一第一組成、一第二組成及一第三組成中之至少兩者之合金金屬重量比大體上相同。
5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中一第一組成、一第二組成及一第三組成中之合金金屬重量比大體上不同。
6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該金屬合金為焊料合金。
7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該焊料合金包含選自鉛、錫、銀及銅之金屬。
8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該金屬合金為非焊料合金。
9. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含：用該金屬合金填充該凹入特徵；及將該金屬合金沈積於經填滿之凹入特徵上。
10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該將金屬合金沈積於經填滿之凹入特徵上之步驟係在一第四電流密度下進行，該第四電流密度係小於該第三電流密度。
11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該將金屬合金沈積於經填滿之凹入特徵上之步驟係在一第四電流密度下進行，該第四電流密度係大於該第三電流密度。
12. 一種用於根據申請專利範圍第1項形成一金屬合金特徵之工具，該工具包含：一反應器，其用於容納一在一凹座內包括一金屬特徵之微特徵工件，且使該微特徵工件及一電極與一電鍍浴接觸；及一電源，其用於在該金屬特徵與該電極之間施加一第一電位、第二電位及第三電位，該第一電位產生一第一電流密度，該第一電流密度使一具有一第一合金金屬重量比之金屬合金沈積於該凹入特徵內，該第 二電位產生一第二電流密度，該第二電流密度使一具有一第二合金金屬重量比之金屬合金沈積於該凹入特徵內，且該第三電位產生一第三電流密度，該第三電流密度使一具有一第三合金金屬重量比之金屬合金沈積於該凹入特徵內。
13. 一種藉由電鍍通過一圖案化介電層而形成一金屬合金特徵之方法，包含以下步驟：提供一微特徵工件，該微特徵工件包括一基板，該基板具有一設置在該基板上之連續金屬種子層與一圖案化在該金屬種子層上之介電層以提供一凹座，該凹座界定多個側壁表面與一底表面，其中該凹座之該底表面是一金屬表面且該凹座之該些側壁表面是介電表面；提供一與一電極接觸之電鍍浴；使該微特徵工件與該電鍍浴接觸；在該金屬種子層與該電極之間施加一電位及產生一第一電流密度；將金屬合金電化學沈積於該凹座中之該金屬種子層之一暴露頂表面上，該金屬合金具有一第一合金金屬重量比；及藉由在填充該凹入特徵時調節該電流密度，來控制所沈積之金屬合金中該等合金金屬之重量比偏離於該第一重量比的變化，以在整個該特徵中維持大體上 類似的合金金屬重量比。
14. 如申請專利範圍第13項之方法，其進一步包含當填充該凹入特徵時連續調節該電流密度。
15. 如申請專利範圍第13項之方法，其進一步包含施用一製程控制系統，以基於系統參數來控制所沈積之金屬合金中該等合金金屬之重量比的變化，其中該製程控制機制係選自由一封閉迴路、一反饋迴路及一前饋迴路組成之群組。
16. 一種藉由電鍍通過一圖案化介電層而形成一金屬特徵之方法，包含以下步驟：提供一微特徵工件，該微特徵工件包括一基板，該基板具有一設置在該基板上之連續金屬種子層與一圖案化在該金屬種子層上之介電層以提供一凹座，該凹座界定多個側壁表面與一底表面，其中該凹座之該底表面是一金屬表面且該凹座之該些側壁表面是介電表面；提供一與一電極接觸之電鍍浴；使該微特徵工件與該電鍍浴接觸；在該金屬種子層與該電極之間施加一電位及產生一第一電流密度；以一第一沈積速率將一第一金屬層電化學沈積於 該金屬種子層之暴露頂表面上之該凹入特徵內；調節該電位以將該第一電流密度改變至一第二電流密度，其中該第二電流密度係不同於該第一電流密度；以一第二沈積速率將一第二金屬層電化學沈積於該第一金屬層之基露頂表面上之該凹入特徵內，其中該第二沈積速率係高於該第一沈積速率；調節該電位以將該第二電流密度改變至一第三電流密度，其中該第三電流密度係不同於該第二電流密度；及以一第三沈積速率將一第三金屬層電化學沈積於該第二金屬層之暴露頂表面上之該凹入特徵內，其中該第三沈積速率係高於該第二沈積速率。
17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該些金屬層中之金屬為選自由下列各物組成之群組之單一金屬：銅、錫、金、鎳、銀、鈀、鉑及銠。
18. 如申請專利範圍第16項之方法，其進一步包含調節該電位以將該第三電流密度改變至一第四電流密度，及以一第四沈積速率將金屬沈積於該凹入特徵內。
19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該第四沈積速率係高於該第三沈積速率。
20. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該些金屬層中之金屬為選自由下列各物組成之群組之金屬合金：貴金屬合金、無鉛合金、坡莫合金(Permalloy)及其他鎳合金、錫-銅、錫-銀-銅、錫-鉍。
21. 如申請專利範圍第16項之方法，其進一步包含用一攪拌器以一第一攪拌速率攪拌該電鍍浴。
22. 如申請專利範圍第21項之方法，其進一步包含當沈積該金屬時，將該攪拌器自一第一攪拌速率調節至一第二攪拌速率。
23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該第二攪拌速率係小於該第一攪拌速率。
24. 如申請專利範圍第22項之方法，其進一步包含當沈積該金屬時，將該攪拌器自該第二攪拌速率調節至一第三攪拌速率。
25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該第三攪拌速率係小於該第二攪拌速率。
26. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該第一金屬層 沈積到一第一深度，該第二金屬層沈積到一第二深度，及該第三金屬層沈積到一第三深度，其中該第一、第二與第三電流密度在該第一、第二與第三深度處達到一增加的沈積速率。
27. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該些金屬層中之金屬是金屬合金，及其中該第一金屬層沈積到一第一深度，該第二金屬層沈積到一第二深度，及該第三金屬層沈積到一第三深度，其中該第一、第二與第三電流密度在該第一、第二與第三金屬層中達到一預先計算的合金金屬重量比。
28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中該第一、第二與第三電流密度在該第一、第二與第三金屬層中達到一大體上恆定的合金金屬重量比。
29. 如申請專利範圍第16項之方法，其中以一啟動/休止脈衝機制施加該電位，以使得該第一電流密度與一電流「啟動」脈衝相關聯，且該第二電流密度與一電流「休止」脈衝相關聯。
30. 如申請專利範圍第29項之方法，其進一步包含當沈積該金屬時，用一攪拌器以一第一攪拌速率攪拌該電鍍浴且將該攪拌器自一第一攪拌速率調節至一第二攪 拌速率，其中該第一攪拌速率與該電流「啟動」脈衝相關聯，且該第二攪拌速率與該電流「休止」脈衝相關聯。
31. 如申請專利範圍第30項之方法，其進一步包含以一啟動/休止脈衝機制在該金屬種子層與該電極之間施加該電位，其中該第一攪拌速率與該電流「啟動」脈衝至少部分同時發生，且該第二攪拌速率與該電流「休止」脈衝至少部分同時發生。
32. 一種藉由電鍍通過一圖案化介電層而形成一金屬合金特徵之方法，包含以下步驟：提供一微特徵工件，該微特徵工件包括一基板，該基板具有一設置在該基板上之連續金屬種子層與一圖案化在該金屬種子層上之介電層以提供一凹座，該凹座界定多個側壁表面與一底表面，其中該凹座之該底表面是一金屬表面且該凹座之該些側壁表面是介電表面；提供一與一電極接觸之電鍍浴；使該微特徵工件與該電鍍浴接觸；在該金屬種子層與該電極之間施加一電位以產生一電流密度；用一攪拌器以一第一攪拌速率攪拌該電鍍浴；電化學沈積具有一第一合金金屬重量比之金屬合 金於該凹座中之該金屬種子層之暴露頂表面上；及藉由在沈積該金屬合金時調節該攪拌器至一第二攪拌速率，來控制所沈積之金屬合金中該等合金金屬之重量比自該第一重量比至一第二重量比的變化，其中該第二攪拌速率不同於該第一攪拌速率，及其中該第一重量比及該第二重量比中之合金金屬重量比大體上相同。
33. 如申請專利範圍第32項之方法，其中該第二攪拌速率係小於該第一攪拌速率。
34. 如申請專利範圍第32項之方法，其進一步包含藉由在沈積該金屬合金時調節該攪拌器至一第三攪拌速率，來控制所沈積之金屬合金中該等合金金屬之重量比自該第二重量比至一第三重量比的變化。
35. 如申請專利範圍第34項之方法，其中該第三攪拌速率係小於該第二攪拌速率。
36. 如申請專利範圍第34項之方法，其中該第二重量比及該第三重量比中之合金金屬重量比大體上相同。
37. 如申請專利範圍第34項之方法，其進一步包含藉由在沈積該金屬合金時調節該攪拌器至一第四攪拌速 率，來控制所沈積之金屬合金中該等合金金屬之重量比自該第三重量比至一第四重量比的變化。
38. 如申請專利範圍第37項之方法，其中該第四攪拌速率係小於該第三攪拌速率。
39. 如申請專利範圍第37項之方法，其中該第三重量比及該第四重量比中之合金金屬重量比大體上相同。
40. 如申請專利範圍第32項之方法，其進一步包含當填充該凹入特徵時，自該第二攪拌速率連續調節該攪拌速率。
41. 如申請專利範圍第32項之方法，其進一步包含施用一製程控制系統，以基於系統參數而控制所沈積之金屬合金中該等合金金屬之重量比的變化，其中該製程控制機制係選自由一封閉迴路、一反饋迴路及一前饋迴路組成之群組。
42. 一種藉由電鍍通過一圖案化介電層而形成一金屬合金特徵之方法，包含以下步驟：提供一微特徵工件，該微特徵工件包括一基板，該基板具有一設置在該基板上之連續金屬種子層與一圖案化在該金屬種子層上之介電層以提供一凹座，該 凹座界定多個側壁表面與一底表面，其中該凹座之該底表面是一金屬表面且該凹座之該些側壁表面是介電表面；提供一與一電極接觸之電鍍浴；使該微特徵工件與該電鍍浴接觸；在該金屬種子層與該電極之間施加一電位及產生一第一電流密度；用一攪拌器以一第一攪拌速率攪拌該電鍍浴；電化學沈積具有一第一合金金屬重量比之金屬合金於該凹座中之該金屬種子層之暴露頂表面上；及藉由在沈積該金屬合金時調節該電位及該攪拌器中之至少一者至一第二電流密度及一第二攪拌速率中之至少一者，來控制所沈積之金屬合金中該等合金金屬之重量比偏離於該第一重量比的變化，以沈積一具有一第二合金金屬重量比之金屬合金，其中該第二電流密度不同於該第一電流密度，其中該第二攪拌速率不同於該第一攪拌速率，及其中該第一重量比及該第二重量比中之合金金屬重量比大體上相同。
43. 如申請專利範圍第42項之方法，其進一步包含當沈積該金屬合金時，調節該電位與該攪拌器兩者至至少一第二電流密度與一第二攪拌速率。
44. 如申請專利範圍第42項之方法，其中該第二攪拌速 率係小於該第一攪拌速率。
45. 如申請專利範圍第42項之方法，其中該第二電流密度係大於該第一電流密度。
46. 如申請專利範圍第43項之方法，以一啟動/休止脈衝機制在該金屬種子層與該電極之間施加該電位，以使得該第一電流密度與一電流「休止」脈衝相關聯，且該第二電流密度與一電流「啟動」脈衝相關聯。
47. 如申請專利範圍第42項之方法，其進一步包含當沈積該金屬時，以一連續的機制將該電位及該攪拌器中之至少一者調節至該第二電流密度及該第二攪拌速率中之至少一者。
48. 一種藉由電鍍通過一圖案化介電層而形成一金屬特徵之方法，包含以下步驟：提供一微特徵工件，該微特徵工件包括一基板，該基板具有一設置在該基板上之連續金屬種子層與一圖案化在該金屬種子層上之介電層以提供一凹座，該凹座界定多個側壁表面與一底表面，其中該凹座之該底表面是一金屬表面且該凹座之該些側壁表面是介電表面；提供一與一電極接觸之電鍍浴； 使該微特徵工件與該電鍍浴接觸；在該金屬種子層與該電極之間施加一電位及產生一第一電流密度；用一攪拌器以一第一攪拌速率攪拌該電鍍浴；電化學沈積一第一金屬層於該凹座中之該金屬種子層之暴露頂表面上；當沈積該金屬時，將該電位及該攪拌器調節至一第二電流密度及一第二攪拌速率，以電化學沈積一第二金屬層於該凹座中之該第一金屬層之暴露頂表面上，其中該第二電流密度不同於該第一電流密度，及該第二攪拌速率不同於該第一攪拌速率；及當沈積該金屬時，將該電位及該攪拌器中之至少一者調節至一第三電流密度及一第三攪拌速率中之至少一者，以電化學沈積一第三金屬層於該凹座中之該第二金屬層之暴露頂表面上，其中該第三電流密度不同於該第二電流密度，及該第三攪拌速率不同於該第二攪拌速率。
49. 如申請專利範圍第48項之方法，其中該些金屬層中之金屬係選自由下列各物組成之群組：銅、錫、金、鎳、銀、鈀、鉑及銠。
50. 如申請專利範圍第48項之方法，其中該些金屬層中之金屬為金屬合金。
51. 如申請專利範圍第48項之方法，其中該電位係以一啟動/休止脈衝機制施加，以使得該第一電流密度與一電流「啟動」脈衝相關聯，且該第二電流密度與一電流「休止」脈衝相關聯。
52. 如申請專利範圍第51項之方法，其中該第二攪拌速率係小於該第一攪拌速率，且其中該第一攪拌速率與該電流「啟動」脈衝相關聯，且該第二攪拌速率與該電流「休止」脈衝相關聯。
53. 如申請專利範圍第48項之方法，其中該第二攪拌速率係大於該第一攪拌速率。
54. 如申請專利範圍第53項之方法，其進一步包含以一重複的啟動/休止脈衝機制在該金屬種子層與該電極之間施加該電位，其中該第一攪拌速率與該電流「啟動」脈衝至少部分同時發生，且該第二攪拌速率與該電流「休止」脈衝至少部分同時發生。
55. 如申請專利範圍第48項之方法，其進一步包含當沈積該金屬時，以一連續的機制將該電位及該攪拌器中之至少一者調節至該第二電流密度及該第二攪拌速率中之至少一者。
56. 如申請專利範圍第48項之方法，其中該第一金屬層沈積到一第一深度，該第二金屬層沈積到一第二深度，及該第三金屬層沈積到一第三深度，其中該第一、第二與第三電流密度在該第一、第二與第三深度處達到一增加的沈積速率。
57. 如申請專利範圍第48項之方法，其中該些金屬層中之金屬是金屬合金，及其中該第一金屬層沈積到一第一深度，該第二金屬層沈積到一第二深度，及該第三金屬層沈積到一第三深度，其中該第一、第二與第三電流密度或該第一、第二與第三攪拌速率在該第一、第二與第三金屬層中達到一預先計算的合金金屬重量比。
58. 如申請專利範圍第57項之方法，其中該第一、第二與第三電流密度或該第一、第二與第三攪拌速率在該第一、第二與第三金屬層中達到一大體上恆定的合金金屬重量比。
59. 一種用於根據申請專利範圍第48項形成一金屬特徵之工具，該工具包含：一反應器，其用於容納一在一凹座內包括一金屬特徵之微特徵工件，且使該微特徵工件及一電極與一 電鍍浴接觸；一攪拌器，其用於在該反應器內施加至少一第一攪拌速率、一第二攪拌速率及一第三攪拌速率，該第一攪拌速率產生一第一質量轉移率，該第二攪拌速率產生一第二質量轉移率，且該第三攪拌速率產生一第三質量轉移率；及一電源，其用於在該金屬特徵與該電極之間施加一第一電位、第二電位及第三電位，該第一電位產生一第一電流密度，該第二電位產生一第二電流密度，且該第三電位產生一第三電流密度。
60. 如申請專利範圍第59項之工具，其進一步包含一製程控制系統，以基於系統參數而控制所沈積之金屬合金中該等合金金屬之重量比的變化。
61. 一種藉由電鍍通過一圖案化介電層而形成一金屬特徵之方法，包含以下步驟：提供一微特徵工件，該微特徵工件包括一基板，該基板具有一設置在該基板上之連續金屬種子層與一圖案化在該金屬種子層上之介電層以提供一凹座，該凹座界定多個側壁表面與一底表面，其中該凹座之該底表面是一金屬表面且該凹座之該些側壁表面是介電表面；提供一與一電極接觸之電鍍浴； 使該微特徵工件與該電鍍浴接觸；在該金屬種子層與該電極之間施加一電位及產生一第一電流密度；用一攪拌器以一第一攪拌速率攪拌該電鍍浴；電化學沈積一第一金屬層於該凹座中之該金屬種子層之暴露頂表面上；及當沈積該金屬時，將該電位及該攪拌器調節至一第二電流密度及一第二攪拌速率，以電化學沈積一第二金屬層於該凹座中之該第一金屬層之暴露頂表面上，其中該第一攪拌速率與該第一電流密度至少部分相關聯，且該第二攪拌速率與該第二電流密度至少部分相關聯，及其中該第二電流密度不同於該第一電流密度，且該第二攪拌速率不同於該第一攪拌速率。
62. 如申請專利範圍第61項之方法，其進一步包含以一重複的啟動/休止脈衝機制在該金屬種子層與該電極之間施加該電位，以使得該第一電流密度與一電流「啟動」脈衝相關聯，且該第二電流密度與一電流「休止」脈衝相關聯。
63. 如申請專利範圍第61項之方法，其進一步包含以一重複的脈衝機制施加該攪拌速率，其中該第二攪拌速率係大於該第一攪拌速率。
64. 如申請專利範圍第63項之方法，其中該第一攪拌速率與該電流「啟動」脈衝至少部分相關聯，及該第二攪拌速率與該電流「休止」脈衝至少部分相關聯。
65. 如申請專利範圍第61項之方法，其進一步包含當沈積該金屬時，以一連續的機制將該電位及該攪拌器自該第一電流密度調節至該第二電流密度及自該第一攪拌速率調節至該第二攪拌速率。
66. 如申請專利範圍第61項之方法，其中該些金屬層中之金屬是金屬合金。
67. 如申請專利範圍第61項之方法，其中該第一金屬層沈積到一第一深度，及該第二金屬層沈積到一第二深度，其中該第一與第二電流密度在該第一與第二深度處達到增加的沈積速率。
68. 如申請專利範圍第61項之方法，其中該些金屬層中之金屬是金屬合金，及其中該第一金屬層沈積到一第一深度，及該第二金屬層沈積到一第二深度，其中該第一與第二電流密度及該第一與第二攪拌速率在該第一與第二金屬層中達到一預先計算的合金金屬重量比。
69. 如申請專利範圍第68項之方法，其中該第一與第二電流密度及該第一與第二攪拌速率在該第一與第二金屬層中達到一大體上恆定的合金金屬重量比。