一种大马士革镀铜配方及其电镀工艺组成比例

本发明专利技术一种大马士革镀铜配方及其电镀工艺，属于化学镀铜技术领域；由如下质量浓度的原料加水复配而成：五水硫酸铜8.0

【技术实现步骤摘要】
一种大马士革镀铜配方及其电镀工艺


[0001]本专利技术属于化学镀铜
，尤其涉及一种大马士革镀铜配方及其电镀工艺。

技术介绍

[0002]由于金属铜(1.68Ω
·
cm)比金属铝(2.78Ω
·
cm)具有更低的电阻率，而考虑到银(1.59Ω
·
cm)有较大的电子迁移性能，所以铜是较好的可供选择的金属，可以降低延迟时间达40％。金属铜又具有非常好的抗电子的迁移性能，有利于提高硅片的可靠性，金属铜不仅能降低延迟时间，而且还能在高电流密度下把热效应降到最低。另外只要在低电流密度区，金属铜的使用也可以更好的使互连线的层次缩放自如，所以当前金属铜被广泛应用在超大规模集成电路的金属化工艺中。而铜互连线制作多采用大马士革工艺，即先通过物理气相沉积法形成一层阻挡防扩散层和导电的种子层即铜导电层，然后再利用超级电化学沉积法进行道沟或微孔的完美填充。
[0003]其铜互联线工艺的微孔和道沟的完全填充是通过超级电镀技术来实现的。随着集成电路芯片中铜互联线宽度迅速减小，均匀铜种子层很难获得，而使得电镀铜填充变得越来越困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种大马士革镀铜配方及其电镀工艺，以解决铜互联线宽度迅速减小，电镀铜填充困难的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的一种大马士革镀铜配方及其电镀工艺的具体技术方案如下：
[0006]一种大马士革镀铜配方，由如下质量浓度的原料加水复配而成：
[0007]五水硫酸铜8.0
‑
15.0g/L，乙二胺四乙酸二钠25.0
‑
40.0g/L，乙醛酸9.0
‑
15.0g/L，Cl
‑
55.0
‑
65.0mg/L，含有聚环氧乙烷(EO)和聚环氧丙烷(PO)的ABA型无泡非离子型高分子表面活性剂0.5
‑
1.5mg/L，聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)0.3
‑
4mg/L，聚乙稀醇(PEG)PEG
‑
4000 0.5
‑
1.5mg/L，健那绿B(JGB)0.2
‑
0.4mg/L，pH为12
‑
13，温度为65
‑
75℃。
[0008]进一步，含有聚环氧乙烷(EO)和聚环氧丙烷(PO)的ABA型无泡非离子型高分子表面活性剂为EPE
‑
8000，聚环氧乙烷的含量为80％，聚环氧丙烷的含量为20％，表面张力为51g/L。
[0009]进一步，含有聚环氧乙烷(EO)和聚环氧丙烷(PO)的ABA型无泡非离子型高分子表面活性剂为PEP
‑
3100，聚环氧乙烷含量为20％，聚环氧丙烷含量为80％，表面张力为40g/L。
[0010]进一步，由如下质量浓度的原料加水复配而成：
[0011]五水硫酸铜10.0g/L，乙二胺四乙酸二钠30.0g/L，乙醛酸10.0g/L，Cl
‑
60mg/L，含有聚环氧乙烷(EO)和聚环氧丙烷(PO)的ABA型无泡非离子型高分子表面活性剂1.0mg/L，聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)0.5mg/L，聚乙稀醇(PEG)PEG
‑
4000 1.0mg/L，健那绿B(JGB)0.3mg/L，pH为12.5，温度为70℃。
[0012]进一步，还包括对苯二酚500mg/L。
[0013]进一步，还包括蒽醌
‑2‑
磺酸钠500mg/L。
[0014]本专利技术还提供了一种大马士革镀铜配方的电镀工艺，电流密度3.5A/dm2，施镀温度45℃，电镀时间40min。
[0015]本专利技术的一种大马士革镀铜配方及其电镀工艺具有以下优点：获得了世界主流水平的电镀铜填盲孔配方，实现了电镀液填盲孔能力提升40％以上。
[0016]SPS和PEG
‑
400的共同加入，极大的抑制了化学铜的沉积速率。利用SPS分子量小，水溶性好，具有较高的扩散系数，能均匀分散在溶液中，而PEG
‑
400具有较大的分子量和低的扩散系数，从而使一在道勾内部形成一定的浓度梯度的特点，使得一在微孔表面和口部具有较大的浓度，微孔底部浓度很小。利用SPS和PEG
‑
400的协同作用，我们成功的实现了超级化学镀铜的完美填充。线性扫描伏安曲线表明，PEG和SPS混合添加对铜离子的还原和乙醛酸的氧化都有抑制作用。但添加添加剂PEG和SPS沉积的铜膜电阻率较大，不利于超大规模集成电路的应用。
[0017]JGB在低浓度时具有加速化学镀铜沉积速率的作用，而在高浓度时对化学沉积速率具有抑制作用。在化学镀铜溶液中同时加入JGB和EPE
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8000分子量大约为8000，对化学镀铜沉积速率具有协同抑制作用。利用EPE
‑
8000有较小的扩散系数，在逆勾中形成一定的浓度梯度和JGB分子量较小的特点，EPE
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8000抑制道沟口部、表面的化学镀铜沉积速率和JGB加速微道沟底部的化学镀铜沉积速率的协同作用，实现了超级化学镀铜的完美填充。化学镀铜填充道沟断面SEM图表明，宽度从130到520nm，深度450到770nm的道沟都能被完美填充。线性扫描伏安法和混合电位理论研究显示，单独添加JGB能加速乙醛酸的氧化，而当单独添加三段聚醚EPE
‑
8000时能抑制乙醛酸的氧化。当JGB和EPE
‑
8000混合添加时，能协调抑制了乙醛酸的氧化。
附图说明
[0018]图1为实施例中SPS+EO/PO预吸附后VMS+EO/PO中GM曲线图。
[0019]图2为实施例中SPS+EO/PO预吸附后VMS+EO/PO中电镀铜平面形貌图。
[0020]图3为实施例中SPS+EO/PO预吸附后VMS+EO/PO中电镀铜镀层三维形貌图(Sa：平面上所有波峰与最小波谷之间高度算数平均值)。
[0021]图4为实施例中SPS+EO/PO预吸附后VMS+EO/PO中电镀铜镀层形貌SEM图。
[0022]图5为实施例中SPS与EO/PO对流调控竞争吸附技术加速电镀铜填充硅沟槽(a)常规技术路线(SPS:3mg/L)电镀50min；(b)常规技术路线(SPS:0.6mg/L)电镀50min；(c)SPS+EO/PO+Cl
‑
预吸附技术路线(SPS:3mg/L)电镀50min。
[0023]图6为实施例中SPS与EO/PO对流调控竞争吸附技术加速硅沟槽填充电化学模拟。
[0024]图7为实施例中Cl
‑
对SPS与EO/PO对流调控竞争吸附的影响。
[0025]图8为实施例中SPS+EO/PO+Cl
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预吸附后VMS+EO/PO中电镀铜镀层平面形貌图。
[0026]图9为实施例中S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大马士革镀铜配方，其特征在于，由如下质量浓度的原料加水复配而成：五水硫酸铜8.0
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15.0g/L，乙二胺四乙酸二钠25.0
‑
40.0g/L，乙醛酸9.0
‑
15.0g/L，Cl
‑ 55.0
‑
65.0mg/L，含有聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的ABA型无泡非离子型高分子表面活性剂0.5
‑
1.5mg/L，聚二硫二丙烷磺酸钠0.3
‑
4mg/L，聚乙稀醇0.5
‑
1.5mg/L，健那绿B 0.2
‑
0.4mg/L，pH为12
‑
13，温度为65
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75℃。2.根据权利要求1所述的大马士革镀铜配方，其特征在于，含有聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的ABA型无泡非离子型高分子表面活性剂为EPE
‑
8000，聚环氧乙烷的含量为80％，聚环氧丙烷的含量为20％，表面张力为51g/L。3.根据权利要求1所述的大马士革镀铜配方，其特征在于，含有聚环氧乙烷和聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚玉，
申请(专利权)人：深圳市创智成功科技有限公司，
类型：发明
国别省市：