一種用于銅的電解沉積的水性酸浴，其包括至少一種銅離子源、至少一種酸、至少一種增亮劑化合物、至少一種鹵離子源和至少一種用作銅沉積的平整劑的物質，其中至少一種平整劑是釕化合物，并且涉及一種用于銅的電解沉積的方法，特別是用于在半導體晶片、印刷電路板和芯片載體上填充盲微過孔、通孔式過孔、溝道和類似結構的方法。
Aqueous acid bath used for electrolytic deposition of copper
Aqueous acid bath for electro deposition for copper, comprising at least one copper ion source, at least one acid, at least one brightening agent compound, at least one halogen ion source and at least one leveling agent for copper deposition material, wherein at least one leveling agent is ruthenium compounds. Method and relates to an electrolytic deposition for copper, especially for the semiconductor wafer, printed circuit board and a chip carrier filled micro blind vias, through-hole vias, channel and similar structure.
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于銅的電解沉積的水性酸浴本專利技術涉及水性酸浴，并涉及用于銅的電解沉積，尤其用于在印刷電路板、芯片載體和半導體晶片上填充盲微過孔、通孔式過孔(through hole via)、溝道(trencher)和類似結構的方法或用于電鍍表面的方法。已知可向酸電解銅浴中添加許多不同的有機添加劑，以使得能夠控制銅涂層的裝飾和功能的特性。尤其，向浴中添加增亮劑和載體以獲得延展、規則和光亮的沉積物。此外，在制造印刷電路板、芯片載體和半導體晶片期間，使用有機化合物作為銅電解質的添加劑，并且這些化合物起著抑制劑和加速劑的作用，并使得能夠盡可能均勻地將銅沉積于印刷電路板表面或印刷電路板結構，例如溝道、通孔式過孔或BMV的不同區域之中和之上。使用銅在諸如溝道、盲微過孔(BMV)或通孔式過孔(過孔=垂直互連的通路)的結構中均勻的金屬沉積通常較難:因為這些結構的幾何布置和形成，它們展現出可變的電沉積行為。特別地，在此類非常小的結構中，金屬離子的擴散和對沉積位置的添加劑的影響是主要的。銅的均勻填充是形成復雜導體結構的先決條件。不充分或不均勻的填充通常導致其無用，并因此導 致舍棄整個印刷電路板或芯片載體。另外，印刷電路板、芯片載體和晶片上的溝道、通孔式過孔和BMV的不充分和不均勻的金屬化可導致在銅沉積物中形成空心間隙(空隙)或不期望物質的夾雜物。結構的不充分和不均勻的金屬化還可具有如下效果:在電鍍銅之后在表面上再生出結構。這產生構造后續層所需要的其它操作步驟和材料成本，并且可產生由不能承受阻抗波動所致的問題。隨著印刷電路板逐漸小型化或印刷電路板和晶片的設計變得甚至更復雜，為了尤其能在甚至減少的空間中提供較大的計算能力和/或功能，工業上總是面臨新的挑戰。同時，例如印刷電路板或印刷電路板、芯片載體和半導體晶片上各自的導體路徑結構和導體結構的幾何結構變得越來越復雜。鑒于上述問題，需要應盡可能完整且均勻地填充印刷電路板、芯片載體和半導體晶片上的溝道、通孔式過孔和BMV以確保可靠地產生導體結構。在現有技術中已公開多個沉積浴組合物以符合這些要求。P.M.Vereecken 等人的 “The chemistry of additives in damascene copperplating”，IBM J.Res.&Dev.，第49卷(2005年I月)，第I期，3-18描述了含有例如聚醚、基于硫的有機化合物和平整劑(Ieveler)，例如硫脲、苯并三唑(BTA)和杰納斯綠B(JGB)的組合物，使用這些組合物可生成鏡樣的銅表面，并使得能夠加速最細的微溝道中的銅沉積。美國專利2，876，178描述了堿性氰化物銅浴，其中含有氨基酸或二級氨基酸衍生物，例如蛋白胨和肽。據稱，這些添加劑對于銅沉積方法具有有利效果。US2002/0195351A1公開了用于將銅電解沉積于集成電路上，例如沉積于用于導體路徑或導體路徑連接體(過孔)的窄溝道中的組合物。與其它添加劑一起，該組合物含有含硫的氨基酸，例如半胱胺酸、percysteine、谷胱甘肽和它們的衍生物和鹽作為拋光手段。[0011 ] US5, 972，192公開了電鍍Cu以可靠地填充介電層中的開口，尤其用于觸點、過孔和/或溝道的高縱橫比開口的方法。采用包括平整劑和任選存在的增亮劑的電鍍溶液。平整劑可選自聚乙烯亞胺、聚甘胺酸、2-氨基-1-萘磺酸、3-氨基-1-丙烷磺酸、4-氨基甲苯-2-磺酸和其它化合物。適宜的增亮劑可以是2，5- 二巰基-1，3，4-硫代二唑。W02009132861涉及尤其在盲微過孔(BMV)和溝道中產生非常均勻的銅沉積物的問題，并公開了用于銅的電解沉積的水性酸浴，所述浴含有至少一種銅離子源、至少一種酸離子源、至少一種增亮劑化合物和至少一種平整劑化合物，其中至少一種平整劑化合物選自合成產生的非官能化的肽和合成產生的官能化肽和合成產生的官能化氨基酸。然而，仍需要改進先前已知的浴溶液以實現非常均勻地使用銅填充諸如通孔、溝道和BMV的結構。需要以更均勻的方式、甚至更精確地填充通孔、溝道和BMV的微結構，也就是使銅表面盡可能地平坦且盡可能地薄。因此，本專利技術的一個目的是解決此問題，并且除此之外確保即使在大量生產條件下也總是可實現上述需求。特別地，應填充印刷電路板、芯片載體和半導體晶片上的微結構，例如通孔、溝道和BMV，其方式使得沒有不利效果(例如凹坑(dimple)或凹部)和夾雜物，并且總體而言產生平坦表面。本專利技術的一個目標此外是提供用于填充微結構，例如通孔、溝道和BMV的有益方法。W02006032346公開了用于填充通孔式過孔的兩步驟方法。在所述方法的第一步驟中，沉積發生于通孔的中心 處。因此，填充孔心，并形成各自在臨近孔心的一端密閉的兩個盲孔，即盲微過孔。在第二金屬化的步驟中，使用金屬填充由此產生的盲孔。W02006032346建議使用含有以下物質的浴:硫酸銅、硫酸、氯化物、鐵離子、含硫化合物(作為增亮劑)和平整劑，平整劑可以是聚合氮化合物、含氮的硫化合物或聚合的二甲基苯基吡唑酮鎗衍生物。另外，該公開建議在每一方法步驟中使用不同電解質，并在每一方法步驟中使用不同電流參數，例如，每一步驟使用具有不同參數的脈沖反向電流。出于這些原因，W02006032346的方法相對較為復雜。另外，尤其如果用于垂直金屬化方法中，該方法需要相對較長的時間來完全填充通孔。因此，本專利技術的目標是克服這些缺點。本專利技術提供用于銅的電解沉積的水性酸浴，其包含-至少一種銅離子源，-至少一種酸，-至少一種增亮劑化合物，-至少一種鹵離子源，和-用作銅沉積的平整劑的至少一種物質，其中所述至少一種物質是溶解的釕，并提供用于在襯底上電解沉積銅的方法，其隨后描述于本申請中。通過本專利技術的水性酸浴和方法，包括有利的實施方案，可部分地或甚至完全實現上述目標。本專利技術水性酸浴和本專利技術方法優選用于電解涂布諸如印刷電路板、芯片載體和半導體晶片的物體，以及任何其它電路載體和互連器件。該浴和方法尤其可用于半導體晶片、印刷電路板和芯片載體中，以使用銅填充溝道、盲微過孔、通孔式過孔(通孔)和類似結構。根據定義，“通孔式過孔”是完全貫通物體(即穿透物體)，尤其是晶片、印刷電路板或芯片載體的孔。優選地，“通孔式過孔”是激光鉆孔或機械鉆孔。優選地，通孔式過孔使物體的兩個外部導電層互連，并且可任選地使外層與一個或多個內導電層互連。通孔式過孔可具有噴濺或無電沉積的銅層，該銅層可通過保形電鍍或使用銅或其它金屬進行填充來構造。根據定義，“盲微過孔”是并不完全貫通物體(即并不穿透物體)的銅電鍍孔。也就是說，盲微過孔是在物體，尤其是晶片、印刷電路板或芯片載體的內部封端的孔。盲微過孔優選地連接物體的一個外導電層與一個或多個內導電層。為說明通孔式過孔和盲微過孔，還可參照R.S.Khhandpur, “Printed circuitboards, Design, Fabrication and Assembly”，McGraw Hill, 2006, ISBN0-07-146420-4,185-186。特別地，本專利技術的水性酸浴或本專利技術方法可用于將銅沉積于印刷電路板、芯片、載體、晶片和各種其它互連器件中的溝道、盲微過孔、通孔式過孔和同等結構中。本專利技術所用的術語“通孔式過本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于銅的電解沉積的水性酸浴，其包含?至少一種銅離子源，?至少一種酸，?至少一種增亮劑化合物，?至少一種鹵離子源，和?作為用于銅沉積的平整劑的至少一種物質，其中所述至少一種物質是溶解的釕。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.04.26 EP 11163752.61.一種用于銅的電解沉積的水性酸浴，其包含 -至少一種銅離子源， -至少一種酸， -至少一種增亮劑化合物， -至少一種鹵離子源，和 -作為用于銅沉積的平整劑 的至少一種物質，其中所述至少一種物質是溶解的釕。2.權利要求1的水性酸浴，其中釕的濃度為0.01mg/1-lOOmg/L.3.權利要求1或2的水性酸浴，其中釕的平均氧化態在II至III的范圍。4.前述權利要求中任一項的水性酸浴，其除了所述釕化合物之外還包括至少一種鐵離子源作為用于銅沉積的平整劑和/或抑制劑。5.權利要求4的水性酸浴，其中添加相對于釕摩爾過量的鐵。6.權利要求5的水性酸浴，其中添加鐵，其添加量使得鐵/釕的摩爾比率為至少1.5Mol(Fe)/lMol(Ru)。7.權利要求4-6中任一項的水性酸浴，其中鐵的濃度為0.lmg/l-20g/l。8.權利要求1-7中任一項的水性酸浴用于使用銅部分或完全填充通孔式過孔的用途。9.權利要求1-7中任一項的水...
【專利技術屬性】
技術研發人員：N·丹布羅斯基，U·豪夫，I·埃韋特，C·埃爾本，R·文策爾，
申請(專利權)人：埃托特克德國有限公司，
類型：
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。