用于無電銅沉積的電鍍液制造技術

本文披露了一種無電銅電鍍液。該電鍍液包含了水性銅鹽成分、水性鈷鹽成分、基于聚胺的絡合劑、化學增亮劑成分、鹵化物成分以及ｐＨ－調節物質，該ｐＨ調節物質的數量足以使該無電銅電鍍液呈酸性。本文還提供了制備無電銅電鍍液的方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于無電銅沉積的電鍍液。
技術介紹
盡管銅線通常由等離子氣相;咒積(PVD)種子層(即，PVD Cu)以及隨后的電鍍層(即，ECP Cu)，但考慮使用無電化學材料來代替PVDCu,甚至代替ECPCu。因此，可使用被稱為無電銅沉積的 處理來建立銅導線。在無電銅沉積過程中，電子乂人還原劑一皮轉移至 銅離子，導致已還原的銅被沉積至晶圓表面上。無電銅電鍍液的配 方被最佳化，以將牽涉到該銅離子的電子轉移過程最大化。 綜上所述，需要銅電鍍液的改良配方，其可維持在酸 性pH環境中，以用于無電4同;兄積、處理。
技術實現思路
大體而言，本專利技術通過提供銅電鍍液的改良配方來滿足這 些需求，該銅電鍍液的改良配方可維持在酸性pH環境中，以用于 無電銅沉積處理。應當了解本專利技術可以多種方式來施行，該方式 包括作為方法和化學溶液。以下將描述本專利技術的多個專利技術性實施方 式。[0007在 一 個示范性實施方式中4皮露了 一種無電銅電鍍液。該溶 液包含水性銅鹽成分、水性鈷鹽成分、基于聚胺的絡合劑、化學 增亮劑(brightener)成分及pH調節物質。在另一實施方式中，該無 電銅電鍍液包含水性銅鹽成分，其具有介于約0.001摩爾(M)至該 銅鹽溶解限度的濃度范圍。在另一實施方式中，該無電銅電鍍液包 含水性鈷鹽成分，其具有介于約0.001摩爾(M)至該鈷鹽溶解限度 的濃度范圍。在另一實施方式中，無電銅電鍍液包含具有三胺基 團的鄉備合劑，其具有介于約0.005摩爾(M)至約IO.M的濃度范圍。 在另一實施方式中，無電銅電鍍液包含化學增亮劑成分，其具有 介于約0.000001摩爾(M)至約0.01M的纟農度范圍。在本專利技術的另 一 方面4皮露了 一種無電銅電鍍液的制備方 法。該方法涉及將電鍍液的水性銅鹽成分、絡合劑成分的一部分、 化學增亮劑成分、卣化物成分和酸成分結合成為第一混合物。將該水性鈷鹽成分和剩余的絡合劑合并成為第二混合物。在用于沉積操:作之前，結合該第一混合物和該第二混合物成為最終的銅電鍍液。 附圖說明0009通過以下結合了附圖的詳細說明，本專利技術將更易理解。 相同的參考凄t表示了相同的結構元件。圖1為才艮據本專利技術的一個實施方式，無電銅電鍍液的制備 方法流禾呈圖。專利技術詳述絡合劑(即，螯合物或螯合劑)為可用于可逆地結合至化 合物及元素，以形成復合物的任何化學劑。鹽為帶正電荷的陽離子 (例如，Cu"等)和帶負電荷的陰離子構成的任意離子化合物，因 此該產物為中性且不具有凈電荷。單鹽為僅包含一種正離子(非酸 性鹽類中的氫離子)的任何鹽類物質。絡合鹽為包含絡合離子的任 何鹽類物質，絡合離子由粘附至一個或多個電子供體分子的金屬離 子所構成。通常絡合離子由一種金屬原子或離子構成，而一個或多個電子供體分子粘附至該金屬原子或離子(例如，cu(n)乙二胺2+等)。質子化的化合物為已接受氫離子(即，H+)以形成具有凈正 電荷的化合物。以下將描述在無電銅沉積應用中所用的銅電鍍液。容液的 成分為銅(II)鹽、鈷(II)鹽、化學增亮劑成分以及基于聚胺的絡合劑。 在一個示范性實施方式中，釆用去氧化(de-oxygenated)的液體制備 銅電鍍液。去氧化液體的使用基本排除了晶圓表面的氧化，且抵消 了液體在最終制備的銅電鍍液的氧化還原電位上的任何作用。在一10個實施方式中，該銅電鍍液進一步包含囟化物成分。可用的卣化物 的范例包括氟化物、氯化物、渙化物和》典化物。在一個實施方式中，該銅(n)鹽為單鹽。銅(n)單鹽的范例 包括碌b酸銅(n)、硝酸銅(ii)、氯化銅(n)、四氟硼酸銅(n)、醋酸銅 (ii)及其混合物。應了解基本上在溶液中可使用任何銅(n)的單鹽， 只要該鹽類可被有效地溶解至溶液中、可通過基于聚胺的絡合劑絡 合并在酸性環境中可被還原劑還原，以導致已還原的銅被沉積至晶 圓表面上。0016在一個實施方式中，該銅(n)鹽為具有粘附至銅(n)離子的聚胺電子供體分子的絡合鹽。絡合銅(ii)鹽的范例包括乙二胺硫酸銅(n)、雙(乙二胺)碌u酸銅(n)、 二乙烯三胺硝'酸銅(n)、雙(二乙烯三 胺)硝酸銅(n)及其混合物。應主意基本上在溶液中可使用附著至 聚胺分子的銅(n)的任何絡合鹽，只要該鹽類可被溶解至溶液中、可 通過基于聚胺的絡合劑絡合并在酸性環境中可^皮還原劑還原，以導 致已還原的銅被沉積至晶圓表面上。在一個實施方式中，銅電鍍液的銅(n)鹽成分^皮維持在介 于約o.oooi摩爾(M)至上述各種銅(n)鹽的溶解限度的濃度。在另一 示范性實施方式中，銅電鍍液的銅(n)鹽成分的濃度被維持在介于約O.OOIM至l.OM或溶解限度。應了解只要所得到的銅電鍍液在無電銅沉積處理期間可在晶圓表面上實施銅的無電鍍沉積，銅電鍍液 的銅(n)鹽成分的濃度基本上可被調整至最大為銅(n)鹽溶解限度的 任何值。在一個實施方式中，該鈷(n)鹽為單鹽。鈷(n)單鹽的范例 包括碌u酸鈷(n)、氯化鈷(n)、硝酸鈷(n)、四氟硼酸鈷(n)、醋酸鈷 (n)及其混合物。應了解基本上在溶液中可使用任何鈷(n)的單鹽，只要該鹽類可被有效地溶解至溶液中、可通過基于聚胺的絡合劑絡 合并在酸性環境中可被還原劑還原銅(II)鹽，以導致已還原的銅被沉 積至晶圓表面上。在另 一 實施方式中，該鈷(II)鹽為具有粘附至鈷(II)離子的 聚胺電子供體分子的絡合鹽。絡合鈷(II)鹽的范例包括乙二胺碌b酸鈷(n)、雙(乙二胺)硫酸鈷(n)、 二乙烯三胺硝酸鈷(n)、雙(二乙烯三 胺)硝酸鈷(n)及其混合物。應了解基本上在溶液中可使用任何鈷 (n)的單鹽，只要該鹽類可被有效地溶解至溶液中、可通過基于聚胺 的絡合劑絡合并在酸性環境中可被還原劑還原銅(n)鹽，以導致已還 原的銅#^冗積至晶圓表面上。在一個實施方式中，銅電鍍液的鈷(n)鹽成分的濃度被維 持在介于約0.0001摩爾(M)至上述各種鈷(II)鹽的溶解限度之間。在一個示范性實施方式中，銅電鍍液的鈷(n)鹽成分的濃度被維持在介于約O.OOIM至l.OM之間。應了解只要所得到的銅電鍍液在無電 銅沉積處理期間可在晶圓表面上實施銅的無電鍍沉積，銅電鍍液的 鈷(II)鹽成分的濃度基本上可被調整至最大為鈷(II)鹽溶解限度的任 何值。在一個實施方式中，該基于聚胺的絡合劑為二胺化合物。 可用于溶液中的二胺化合物的范例包括乙二胺、丙鄰二胺、3-亞 甲二胺及其混合物。在另一實施方式中，該基于聚胺的絡合劑為三 胺化合物?？捎糜谌芤褐械娜坊衔锏姆独?舌二乙烯三胺、 二丙烯三胺、乙烯丙三胺及其混合物。在另一實施方式中，該基于 聚胺的絡合劑為芳香或環狀聚胺化合物。芳香聚胺化合物的范例包 括苯-1, 2-二胺、吡"定、二p比咬并(dipyride)、吡"定-l-胺。應了 解可使用任何二胺、三胺或芳香類聚胺化合物作為電鍍液的絡合 劑，只要該化合物可在溶液中與自由金屬離子(即，銅(II)金屬離子 和鈷(II)金屬離子)絡合、易于溶解于溶液中并可在酸性環境中被質 子化。在一個實施方式中，在銅電鍍溶液中包含低濃度的其它化學 添加劑以促進溶液發揮特性功能，該化學添加劑包括加速劑(即， 磺酸磺丙酯)和才中制劑(即，PEG、聚乙二醇)。在另一實施方式中，銅電鍍液的絡合劑成分的濃度維持在 介本文檔來自技高網...

【技術保護點】
無電銅電鍍液，其包含：　水性銅鹽成分；　水性鈷鹽成分；　基于聚胺的絡合劑；　化學增亮劑成分；以及　ｐＨ－調節物質，其數量足以使該無電銅電鍍液具有小于約８的ｐＨ值。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：阿爾及爾達斯瓦斯凱利斯，簡翟希歐斯科因，威廉蒂，耶茲迪多爾迪，尤金尼厄斯諾爾庫斯，
申請(專利權)人：朗姆研究公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]