纳米孪晶铜结构的电沉积制造技术

在衬底上沉积具有高密度纳米孪晶的铜结构。用于沉积纳米孪晶铜结构的电度条件可包含施加在恒定电流与没有电流之间交变的脉冲电流波形，其中没有施加电流的持续时间明显大于施加恒定电流的持续时间。在一些实现方案中，通过施加脉冲电流波形后接恒定电流波形而沉积纳米孪晶铜结构。在一些实现方案中，纳米孪晶铜结构被沉积在高度定向的基底层上，其中电镀溶液含有加速剂添加剂。在一些实现方案中，纳米孪晶铜结构被沉积在非铜晶种层上。在一些实现方案中，在相对低的流率下沉积纳米孪晶铜结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纳米孪晶铜结构的电沉积通过引用并入PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。如在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。
本文的实现方案涉及用于电镀材料至衬底上的方法及设备。所述衬底通常为半导体衬底且该材料通常为铜。
技术介绍
在现代集成电路制造中，电化学沉积工艺已成熟发展。在二十一世纪初从铝到铜金属线互连的转变带动对日益先进的电沉积工艺和电镀工具的需求。响应于对装置金属化层中越来越小的载流线的需求，许多先进技术逐步发展。通过以通常称为“镶嵌”处理(预钝化金属化)的方法将金属电镀至非常薄的高深宽比沟槽和通孔中而形成铜线。电化学沉积有望满足先进封装和多芯片互连技术(通常且通俗上称为晶片级封装(WLP)和硅通孔(TSV)电连接技术)的商用需求。这些技术本身面临巨大挑战，其部分归因于通常较大的特征尺寸(相比于前端工艺(FEOL)互连)和高深宽比。根据封装特征(例如贯穿芯片连接TSV、互连重布线、或芯片与板或芯片的接合，例如倒装芯片柱)的类型和应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沉积纳米孪晶铜结构的方法，所述方法包含：/n使衬底的表面与电镀溶液接触；以及/n在所述衬底与所述电镀溶液接触时施加第一电流至所述衬底上，以在所述衬底上沉积纳米孪晶铜结构，其中所述第一电流包含在恒定电流与没有电流之间交变的脉冲电流波形。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181031 US 62/753,8461.一种沉积纳米孪晶铜结构的方法，所述方法包含：
使衬底的表面与电镀溶液接触；以及
在所述衬底与所述电镀溶液接触时施加第一电流至所述衬底上，以在所述衬底上沉积纳米孪晶铜结构，其中所述第一电流包含在恒定电流与没有电流之间交变的脉冲电流波形。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米孪晶铜结构包含多个(111)-定向的纳米孪晶铜晶粒。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述脉冲电流波形中没有施加电流的持续时间至少为所述脉冲电流波形中施加恒定电流的持续时间的三倍长。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述脉冲电流波形在以下两者之间交变：施加恒定电流的介于约0.1秒至约2秒之间的持续时间与没有施加电流的介于约0.4秒至约6秒之间的持续时间。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述脉冲电流波形的恒定电流具有介于约2A/dm2至约8A/dm2之间的电流密度。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述电镀溶液不含或基本上不含加速剂添加剂。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所述脉冲电流波形包含在所述恒定电流与没有电流之间交变的多个周期，以沉积具有至少5μm的厚度的所述纳米孪晶铜结构。


8.根据权利要求1-7的任一项所述的方法，其还包含：
在所述衬底与所述电镀溶液接触时施加第二电流至所述衬底上，其中所述第二电流包含恒定电流波形。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，施加所述第一电流至所述衬底以沉积至少约1μm的第一厚度的所述纳米孪晶铜结构，且其中，在沉积所述第一厚度之后施加所述第二电流至所述衬底以沉积第二厚度的所述纳米孪晶铜结构。


10.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其中所述衬底包含扩散阻挡层，所述纳米孪晶铜结构沉积于所述扩散阻挡层上，所述扩散阻挡层具有多个柱状晶粒结构。


11.根据权利要求10所述的方法，其中所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·J·巴尼克二世，布莱恩·L·巴卡柳，贾斯廷·奥伯斯特，布万·杜阿，阿妮卡·尼科尔·诺伊曼，托马斯·安纳德·庞努斯瓦米，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US