一种半导体用镀铜添加剂制造技术

本发明专利技术涉及电镀领域，具体涉及一种半导体用镀铜添加剂。所述添加剂的制备原料至少包括A组分；按质量浓度计，所述A组分包括10～60g/L聚乙二醇、0.01～1g/L铜盐、1～10g/L无机酸以及超纯水。本发明专利技术制备的半导体用镀铜添加剂，可以避免在含有宽度40～80nm、深度150～250nm沟道表面电镀时产生的空穴、缝隙，可有效提高微孔填充效率，降低工作时间，同时减小镀层厚度；可以提高铜沉积速率，避免大量堆积，细化晶粒的同时提高电镀效率；可以减少沟道表面电镀时产生的空穴，同时避免镀层表面局部凸起。生产过程相对简单，反应条件常温常压，生产过程三废排放较少。

A copper plating additive for semiconductor

【技术实现步骤摘要】
一种半导体用镀铜添加剂
本专利技术涉及电镀领域，具体涉及一种半导体用镀铜添加剂。
技术介绍
几十年来，集成电路(IC)技术一直在迅速的发展，集成度以每年3～4倍的速度增长，目前己达到超大规模的集成(ULSI)阶段。作为微系统核心的半导体芯片，存储密度则在不断的提高，存储点间的互连线宽度变得越来越窄"当芯片中互连线的宽度小于0.131μm时，RC延迟(R为互连线的电阻，C为基板的电容)成为影响芯片传输速度的主要原因。为了解决RC信号延迟，用铜导线来代替铝导线作为半导体集成电路的互连线，用铜互连线制作新一代半导体芯片。这主要是由于铜的电阻率低，同时铜又具有非常好的抗电子迁移性能，有利于提高芯片的可靠性。在镀液中只添加酸与酸铜时，在填充过程中，会在道沟或微孔内形成缝隙(Seam)结构；而当镀液中的铜离子浓太低时，会在电镀结束后在于L中下空洞(Void)；但是当添加适当的添加剂时，却能使孔底的铜沉积速高过于表面，所得到的铜互连线内没有空洞或缝隙。因此，为实现集成电路的无空洞无缝隙的完美超级镀铜，一般来说常要加入一些添加剂。但目前大多数添加剂很难解决半导体集成电路镀铜的核心问题，达不到纳米级集成电路镀铜要求的厚度均匀、致密、无空隙、无缺陷，尤其是无空隙、无缺陷的要求。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的第一个方面提供了一种半导体用镀铜添加剂，所述添加剂的制备原料至少包括A组分；按质量浓度计，所述A组分包括10～60g/L聚乙二醇、0.01～1g/L铜盐、1～10g/L无机酸以及超纯水。作为一种优选地技术方案，按质量浓度计，所述A组分包括10～60g/L聚乙二醇、0.01～1g/L铜盐、1～10g/L无机酸以及超纯水；优选地，所述A组分包括15～50g/L聚乙二醇、0.1～1g/L铜盐、3～8g/L无机酸以及超纯水。作为一种优选地技术方案，所述聚乙二醇选自PEG-200、PEG-400、PEG-600、PEG-800、PEG-1000、PEG-2000、PEG-3000、PEG-4000、PEG-6000、PEG-8000、PEG-10000、PEG-20000中的任一种或多种的组合。作为一种优选地技术方案，所述添加剂的制备原料还包括B组分；所述A组分和B组分的重量比为1：(0.5～1.5)。作为一种优选地技术方案，按质量浓度计，所述B组分包括3～25g/L含硫的烷基磺酸钠、0.01～1g/L铜盐、1～10g/L无机酸以及超纯水；优选地，所述B组分包括5～20g/L含硫的烷基磺酸钠、0.1～1g/L铜盐、3～10g/L无机酸以及超纯水。作为一种优选地技术方案，所述含硫的烷基磺酸钠选自聚二硫二丙烷磺酸钠、2-噻唑啉基聚二硫丙烷磺酸钠、苯基聚二硫丙烷磺酸钠、醇硫基丙烷磺酸钠、苯基二硫丙烷磺酸钠、二巯基丙磺酸钠、3-硫-异硫脲丙磺酸内盐、3-硫基-1-丙磺酸钠盐、二甲基二硫甲酰胺磺酸、3-(苯并噻唑-2-硫代)-丙磺酸钠盐、甲基(磺基丙基)二硫化物二钠盐、甲基(磺基丙基)三硫化物二钠盐、2-巯基乙基磺酸钠盐中的一种或几种的组合。作为一种优选地技术方案，所述A组分的液体颗粒的粒径大于等于0.1μm；所述B组分的液体颗粒的粒径大于等于0.1μm。本专利技术的第二个方面提供了一种上述添加剂的制备方法，至少包括如下步骤：(1)制备A组分；(2)制备B组分；(3)将A组分、B组分独立分装，在使用时，将A组分、B组分于室温混合，即得所述添加剂。本专利技术的第三个方面提供了一种半导体用镀铜酸性电镀液，所述电镀液包括上述添加剂。作为一种优选地技术方案，所述电镀液还包括30～50mg/L氯离子。有益效果：本专利技术提供了一种半导体用镀铜添加剂，通过加入聚丙烯酰胺体系，在与其他体系作用时，可以避免在含有宽度40～80nm、深度150～250nm沟道表面电镀时产生的空穴、缝隙，可有效提高微孔填充效率，降低工作时间，同时减小镀层厚度；当采用聚乙二醇和二巯基丙磺酸钠，可以提高铜沉积速率，避免大量堆积，细化晶粒的同时提高电镀效率；通过控制聚乙二醇体系中的物质含量，可以减少沟道表面电镀时产生的空穴，同时避免镀层表面局部凸起。生产过程相对简单，反应条件常温常压，生产过程三废排放较少。附图说明图1是实施例3所述电镀液电镀5s时的镀层扫描电子显微镜图。图2是实施例3所述电镀液电镀10s时的镀层扫描电子显微镜图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，并非对其保护范围的限制。如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“2至3”和“3至4”、“4至5”和“3至5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。此外，本专利技术要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。为了解决上述技术问题，本专利技术第一个方面提供了一种半导体用镀铜添加剂，所述添加剂的制备原料至少包括A组分；按质量浓度计，所述A组分包括10～60g/L聚乙二醇、0.01～1g/L铜盐、1～10g/L无机酸以及超纯水。A组分在一种实施方式中，按质量浓度计，所述A组分包括10～60g/L聚乙二醇、0.01～1g/L铜盐、1～10g/L无机酸以及超纯水。优选地，按质量浓度计，所述A组分包括15～50g/L聚乙二醇、0.1～1g/L铜盐、3～8g/L无机酸以及超纯水。优选地，按质量浓度计，所述A组分包括2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体用镀铜添加剂，其特征在于，所述添加剂的制备原料至少包括A组分；所述A组分包括聚乙二醇、铜盐、无机酸以及超纯水。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体用镀铜添加剂，其特征在于，所述添加剂的制备原料至少包括A组分；所述A组分包括聚乙二醇、铜盐、无机酸以及超纯水。


2.根据权利要求1所述添加剂，其特征在于，按质量浓度计，所述A组分包括10～60g/L聚乙二醇、0.01～1g/L铜盐、1～10g/L无机酸以及超纯水；优选地，所述A组分包括15～50g/L聚乙二醇、0.1～1g/L铜盐、3～8g/L无机酸以及超纯水。


3.根据权利要求2所述添加剂，其特征在于，所述聚乙二醇选自PEG-200、PEG-400、PEG-600、PEG-800、PEG-1000、PEG-2000、PEG-3000、PEG-4000、PEG-6000、PEG-8000、PEG-10000、PEG-20000中的任一种或多种的组合；优选地，所述聚乙二醇包括PEG-400、PEG-800以及PEG-2000。


4.根据权利要求1-3中任一项所述添加剂，其特征在于，所述添加剂的制备原料还包括B组分；所述A组分和B组分的重量比为1：(0.5～1.5)。


5.根据权利要求4所述添加剂，其特征在于，按质量浓度计，所述B组分包括3～25g/L含硫的烷基磺酸钠、0.01～1g/L铜盐、1～10g/L无机酸以及超纯水；优选地，所述B组分包括5～...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓霞，邹文涛，鲁文锋，解伟，徐波，
申请(专利权)人：江苏赛夫特半导体材料检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32