ECP（Electrochemical Plating，电化学镀铜）工艺作为芯片金属互连的核心技术，ECP 电镀铜凭借低电阻、高导电的优势，替代传统铝互连成为主流，而它的工艺控制精度，哪怕偏差 1nm，都可能导致芯片互连失效。

ECP 电镀铜的核心原理的是电化学还原反应，但比普通电镀复杂得多 —— 毕竟要在晶圆的微米 / 纳米级通孔、沟槽中实现 “无空洞、无缺陷” 的铜填充。具体来说，以待镀晶圆为阴极，铜为阳极，硫酸铜溶液为电镀液，接通直流电源后，电镀液中的 Cu²⁺在电场作用下向晶圆表面迁移，在阴极获得电子还原为金属铜原子，逐步沉积形成致密的铜薄膜或互连线路。看似简单的反应，在半导体工艺中却要突破 “粘附性、填充均匀性、可靠性” 三大核心难题。

第一步关键工序是种子层制备，这是铜镀层 “站得稳” 的基础。铜与硅、氧化物等半导体材料的粘附性极差，且铜原子极易扩散到衬底或介质层中，导致器件漏电、性能退化。因此，电镀前必须先用 PVD制备 “阻挡层 + 种子层” 的复合结构：先沉积 Ta/TaN 等阻挡层，阻挡铜原子扩散；再沉积一层薄铜种子层，为后续铜沉积提供导电基底和附着位点。种子层的晶粒尺寸、平整度直接影响后续电镀铜的结晶质量，若种子层存在针孔或缺陷，会直接导致镀层出现空洞。

第二步核心工序是电化学镀铜，而这一步的灵魂是三类添加剂的协同作用。先进制程的互连孔深宽比已突破 10:1，单纯靠电场无法让 Cu²⁺均匀填充到孔底，很容易出现 “孔口先封死、孔内留空洞” 的问题。因此，电镀液中必须精准添加加速剂、抑制剂、整平剂，三者各司其职。加速剂会优先吸附在孔底，显著加快 Cu²⁺的还原速度，让铜从孔底 “自下而上” 生长；

抑制剂会在晶圆表面和孔口形成一层吸附膜，减慢这些区域的铜沉积速度，避免孔口过早封堵；整平剂则能调节表面电流分布，在高电流区抑制沉积，在低电流区促进沉积，最终让镀层表面平整均匀。这三类添加剂的浓度配比堪称玄学—— 哪怕某一种浓度偏差 10ppm，都可能导致填孔缺陷。行业内通常通过正交实验优化配比，再结合实时监控设备动态调整，确保填孔良率。

电镀完成后，洗边和退火两道工序是保障可靠性的最后防线。洗边工艺采用硫酸 + 双氧水的混合蚀刻液，精准去除晶圆边缘 2-5mm 的铜镀层。这一步看似多余，实则至关重要：晶圆边缘的斜边结构在后续 CMP中容易残留铜，这些残留会在晶圆级键合时导致压力不均，引发崩边、气泡缺陷，甚至破坏三维互连结构。

退火工艺则是提升铜镀层性能的关键：将晶圆加热至 150-200℃保温 30-60s，既能让铜晶粒长大、减少晶界，降低体积电阻，又能改善电子迁移（EM）和应力迁移（SM）问题 —— 这两种失效机制是铜互连的 “天敌”，会导致长期使用中线路断裂。据数据显示，经过退火处理的铜互连，使用寿命可提升 10 倍以上，同时还能提高后续 CMP 的研磨均匀性。

ECP 电镀铜的技术难点，随着制程微缩愈发突出。当互连线路宽度从 14nm 缩小到 3nm，孔深宽比突破 20:1，Cu²⁺的传输和填充难度呈指数级增长；同时，镀层厚度的均匀性要求需控制在 5% 以内，对电镀设备的电场分布、溶液搅拌系统提出极高要求。