用于無電銅沉積的電鍍溶液制造技術

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、基于三胺的絡合劑以及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】
本專利技術涉及無電銅電鍍液。本專利技術進一步涉及無電銅電4度液的制備方法。
技術介紹
在半導體裝置如集成電^^、存〗諸單元等的制造中涉及一系列為在半導體晶圓("wafers")上定義特征而實施的生產操作。該晶圓包括了以多層結構形式定義在硅基底上的集成電3各裝置。在基底水平，形成具有擴^:區的電晶體裝置。在隨后的水平中，圖案化內連線金屬線并使其電連接至電晶體裝置，以形成所需的集成電路裝置。此外，圖案化的導電層通過介電材料與其它導體層絕緣。為了建立集成電i 各，首先在晶圓的表面上產生電晶體。然后通過一系列的制造處理步驟以多重薄膜層的形式添加配線和絕緣結構。通常，介電(纟色緣)材料的第一層沉積于已形成的電晶體的上部上。后續的金屬(例如，銅、鋁等)層形成于該基礎層的上部上，經過蝕刻已形成承載電流的導電線3各，然后用介電材沖牛填充以形成線3各間的必要絕纟彖體。盡管銅線通常由PVD種子層(PVD Cu)以及隨后的電鍍層(ECP Cu),但考慮使用無電化學材料來代替PVD Cu,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，電子從還原劑被轉移至溶液中的銅離子，導致已還原的銅被沉積至晶圓表面上。無電銅電4度液的配方被最佳4匕，以將牽涉到該溶液中的銅離子的電子轉移過程最大化。傳統的配方需要將電鍍液維持在高石咸性pH(即，pH 〉9)。無電銅沉積使用高度堿性銅電鍍液的限制在于與晶圓表面上的正性光刻膠、較長誘導時間以及由于銅表面羥化(其發生于中性至;威性環境)產生的抑制引起的核密度下降等情況不相同。如果牛字該;容液維持在酸性pH環境，則可消除這些限制。 綜上所述，需要銅電鍍液的改良配方，其可維持在低酸性pH環境中，以用于無電銅沉積處理。
技術實現思路
綜述 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4亍，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。L(X)07」在一個示范性實施方式中披露了 一種無電銅電鍍液。該溶-'液包含水性銅鹽成分、水性4左鹽成分、基于三胺的絡合劑以及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絡合劑，其具有介于約0.00S摩爾(M)至10.0M的濃度范圍。在本專利技術的另一方面纟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 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。在用于無電銅沉積#:作之前，結合該第一混 合物和該第二;昆合物。專利技術詳述將敘述用以提供銅電鍍液的改良配方的專利技術，該銅電 4度液的改良配方可維^持在酸性pH環境，以用于無電銅沉積處 里。 然而，本領域技術人員應當了解無需部分或全部該種特定的細節 仍可實施本專利技術。在其它的情況下，為了避免產生不必要的混淆， 將不會i羊細名又述公知的處理纟喿作。半導體制造應用中所用的無電金屬沉積處理基于簡單 的電子轉移概念。該種處理涉及將已經制備的半導體晶圓放置到無 電金屬電鍍液浴中，然后誘導溶液中的金屬離子接受來自還原劑的 電子，導致經過還原的金屬沉積至晶圓表面上。無電金屬沉積處理 的成功高度依賴于電鍍液的各種物理(例如，溫度等)以及化學參 數(例如，pH、試劑等)。此處所用的還原劑為氧4匕還原反應中的 —種元素或化合物，其將另一種化合物或元素還原。在進行還原期 間，還原劑變成氧化態。即，還原劑為一種電子供體，其將電子提 供給受到還原的化合物或元素。纟各合劑(即，螯合物或螯合劑)為可用于可逆:l也結合 至+匕合物及元素，以形成復合物的〗壬何化學劑。鹽為帶正電荷的陽離子(例如，Ci +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^又包含一種正離子(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(II)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。該 溶液的成分為銅(TI)鹽、鈷(II)鹽以及基于聚胺的絡合劑。在一個示 范性實施方式中，采用去氧化的液體制備銅電4度液。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。在一個實施方式中，該銅(ii)鹽為單鹽。銅(n)單鹽的范例包括石克酸銅(II)、硝酸銅(II:)、氯化銅(II)、四氟硼酸銅(II)、醋酸 銅(II)及其混合物。應了解基本上在溶液中可使用任<可銅(11)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。在一個實施方式中，該銅(ii)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(II)、雙(乙二胺)硫酸銅(II)、 二乙烯三胺硝酸銅(II)、雙(二乙烯 三胺)硝酸銅(TI)及其混合物。應注意基本上在溶液中可使用附著 至聚胺分子的銅(II)的任何絡合鹽，只要該鹽類可一皮卩容解至溶液中、 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^皮沉積至晶圓表面上。在一個實施方式中，銅電鍍液的銅(II)鹽成分被維持在 介于約0.0001摩爾(M)至上述各種銅(II)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(II)鹽成分的濃度被維持在介于約O.OIM至IO.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，銅電鍍液的銅 (11)鹽成分的濃度基本上可被調整至最大為銅(II)鹽溶解限度的〗壬何值。在一個實施方式中，該鈷(II)鹽為單鹽。鈷(II)單鹽的范 例包括硫酸鈷(II)、氯化鈷(II)、硝酸鈷(II)、四氟硼酸鈷(II)、醋酸 鈷(n)及其混合物。應了解基本上在溶液中可使用4壬<可鈷(11)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鈷(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(n)鹽為具有粘附至鈷(n)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硫酸鈷(n)、雙(乙二胺)石危酸鈷(n)、 二乙烯三胺硝'酸鈷(n)、雙(二乙烯三胺)硝酸鈷(II)及其混合物。應了解基本上在溶液中可使用4壬何鈷(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 還原的銅凈皮沉積至本文檔來自技高網...

【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；　絡合劑，其為三胺化合物；以及?。穑龋{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。

【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，尤金尼厄斯諾爾庫斯，簡翟希歐斯科因，阿爾東娜杰閣彌尼恩，
申請(專利權)人：朗姆研究公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]