用于微电子装置中接合的掺杂4N铜线制造方法及图纸

一种用于微电子学中接合的掺杂4N铜线，其包含Ag、Ni、Pd、Au、Pt和Cr的群组中的一者或一者以上作为耐腐蚀性掺杂材料，其中所述耐腐蚀性掺杂材料的浓度在约10wt.ppm与约80wt.ppm之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及用于微电子学中接合的掺杂4N铜线。
技术介绍
细的Au、Cu和Al线广泛用于集成芯片中的互连。银线也已经研究用于独特的应用。对于Au和Al线来说，通常应用2N到4N纯度(99%到99.99%)，而对于Cu来说，通常只使用4N纯度。已经研究5N到8N纯度的Cu，但其并未用于实践中。加入掺杂剂以用于例如回路性能、可靠性、可接合性、耐腐蚀性等专门的应用。直径通常在18μπι到75μπι范围内的线常用于线接合。对于高电流承载应用来说，应用直径通常在200 μ m到400 μ m范围内的线。用于所述线的合金通常连续铸成直径2mm到25mm的棒，并以称为粗、中间和细的步骤进一步拉延。细拉线在约0.25到0.6Tm(线的熔点)的高温下退火，并稍后缠绕，真空封装并存储用于接合。若干专利报道掺杂和合金Cu线的益处。加入量在0.13到1.17质量％范围内的Pd据称在压力锅试验(PCT)测试上具有高可靠性。发现掺杂Mg和P〈700ppm、维持30ppm氧(O)并且加入一系列元素 Be、Al、S1、In、Ge、T1、V(6_300ppm)、Ca、Y、La、Ce、Pr、Nd〈300ppm的Cu线有效进行接合。加入在20-100ppm范围内的Nb和P以及低于50ppm的元素Cs、Lu、Ta、Re、Os、Ir、Po、At、Pr、Pm、Sm、Gd 和低于 IOOppm 的 Zr、Sn、Be、Nd、Sc、Ga、Fr、Ra 展示软且可接合的线。当掺杂最大IOOOppm的元素Mn、Co、N1、Nb、Pd、Zr和In时，产生可接合的Cu线。如果线含有低于2000ppm`的Be、Fe、Zn、Zr、Ag、Sn、V，那么发现其是可接合并且可靠的。加入高达IOOppm的硼⑶并加入低于IOppm的少量Be、Ca、Ge,并同时维持硫<0.5ppm显示出低球硬度和降低的加工硬化。Cr〈25ppm、Zr〈9ppm、Ag〈9ppm、Sn〈9ppm的Cu线显示与Au线一样好的优良可接合性。加入低于9ppm的少量Fe、Ag、Sn、Zr可产生正常可接合的线。加入低于IOOOppm的元素8、恥、]\%、六1、5丨、0&、1(、￥、6&、66、诎、51'、￥、]\10、Cd、Cs、Ba、Hf、Ta、Tl、W展示卓越的性质并且适于接合。使用O、C、H、N、S、P<lppm的例如8N(99.999999%)等超高纯度Cu加工的Cu线产生具有40HV硬度的软线。使用纯度5N和6N加工并掺杂元素T1、Cr、Fe、Mn、N1、Co中的任一者或与所述元素的不同组合进行组合且维持低于4.5ppm的Cu线显示优良的可接合性。使用 5N 和 6N 纯度，加入 Hf、V、Ta、Pd、Pt、Au、Cd、B、Al、In、S1、Ge、Pb、S、Sb 和 Bi<4.5ppm与Nb〈4.5ppm的组合也显示优良的可接合性。加入0.12-8.4ppm的Ti以及Mg、Ca、La、Hf、V、Ta、Pd、Pt、Au、Cd、B、Al、In、S1、Ge、Pb、P、Sb、B1、Nb〈0.16-8.1ppm 适合于接合。杂质<4ppm并含有Mg、Ca、Be、In、Ge、TKlppm的Cu线性能与Au线一样并且软到35HV。使用含有Mg、Al、S1、P〈40ppm的4N Cu线，实现干净的球状无空气球。类似地，维持纯度〈lOppm 并加入 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y<20ppm 或Mg、Ca、Be、Ge、Si〈20ppm，获得 40 到 50HV 的 Cu 线。加入 Ni 和 Co〈100ppm 并且 T1、Cr、Mn、Fe、N1、Zr、Nb、Pd、Ag、In、Sn〈150ppm 的 Cu 线显示耐腐蚀以及 4IHV 的硬度。含有 T1、Fe、Cr λ Mn、N1、Co<150ppm的Cu线的接合性能也很优良。使用区域提纯的Cu并维持Mg、Ca、T1、Zr、Hf < IOOppm获得小于49HV的软Cu线。在无空气球期间加入元素Be、Sn、Zn、Zr、Ag、Cr.Fe到最大2wt%，维持H、N、O、C含量并控制气体形成(H2、CO、N2.02)，因此获得上佳的接合强度。加入400ppm Mg、痕量Fe和Ag显示减少热影响区(HAZ)附近裂缝的形成。此线耐腐蚀，并且其使用6N纯度Cu加工。加入La〈0.002wt%、Ce〈0.003wt%、Ca〈0.004wt%到4N Cu线中展示长久存储期。一般来说，掺杂Cu线需要具有优良的可接合性，在惰性或反应性环境中形成无空气球，尤其是在高加速应力测试(highly accelerated stress test，HAST)下具有可靠性，具有优良的形成回路性能，并且易于以大量生产规模拉线。电阻率略微增加5-15%通常是掺杂Cu线的缺点。然而，如果此线尤其在HAST下显示出卓越的可靠性性能，那么此线具有吸引力，即使电阻率和成本增加。本专利技术的示例实施例设法提供用于微电子学中接合的掺杂4N Cu线，其可以提供高可靠性性能并且使其他性质的受损程度降低。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种用于微电子学中接合的掺杂4N铜线，其包含Ag、N1、Pd、Au、Pt和Cr的群组中的一者或一者以上作为耐腐蚀性掺杂材料，其中所述耐腐蚀性掺杂材料的浓度在约IOwt.ppm与约80wt.ppm之间。耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约80wt.ppm的Ag。耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约80wt.ppm的Ni。耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约80wt.ppm的Pd。耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约80wt.ppm的Au。耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约80wt.ppm的Pt。耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约80wt.ppm的Cr。耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约40wt.ppm的Ag和约IOwt.ppm到约40wt.ppm 的 Ni。耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约40wt.ppm的Ag和约IOwt.ppm到约40wt.ppm 的 Pd。耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约40wt.ppm的Ag和约IOwt.ppm到约40wt.ppm 的 Au。耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约40wt.ppm的Ag和约IOwt.ppm到约40wt.ppm 的 Pt。耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约40wt.ppm的Ag和约IOwt.ppm到约40wt.ppm 的 Cr。耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约40wt.ppm的Ag和约IOwt.ppm到约40wt.ppm 的 Po耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约40wt.ppm的Ni和约IOwt.ppm到约40wt.ppm 的 Po耐腐蚀性掺杂材料可包含约IOwt.ppm到约40wt.ppm的Pd和约IOwt.ppm到约40wt.ppm 的 Po耐腐蚀性掺杂材料可包含约5wt.ppm到约30wt.ppm的Ag、约5wt.ppm到约25wt.ppm 的 Ni 和约 5wt.p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于微电子学中接合的掺杂4N铜线，其包含Ag、Ni、Pd、Au、Pt和Cr的群组中的一者或一者以上作为耐腐蚀性掺杂材料，其中所述耐腐蚀性掺杂材料的浓度在约10wt.ppm与约80wt.ppm之间。

【技术特征摘要】
2011.12.01 SG 201108911-71.一种用于微电子学中接合的掺杂4N铜线，其包含Ag、N1、Pd、Au、Pt和Cr的群组中的一者或一者以上作为耐腐蚀性掺杂材料，其中所述耐腐蚀性掺杂材料的浓度在约IOwt.ppm与约80wt.ppm之间。2.根据权利要求1所述的掺杂4N铜线，其中所述耐腐蚀性掺杂材料包含约IOwt.ppm到约 80wt.ppm 的 Ag。3.根据权利要求1所述的掺杂4N铜线，其中所述耐腐蚀性掺杂材料包含约IOwt.ppm到约 80wt.ppm 的 Ni。4.根据权利要求1所述的掺杂4N铜线，其中所述耐腐蚀性掺杂材料包含约IOwt.ppm到约 80wt.ppm 的 Au。5.根据权利要求1所述的掺杂4N铜线，其中所述耐腐蚀性掺杂材料包含约IOwt.ppm到约 80wt.ppm 的 Cr。6.根据权利要求1所述的掺杂4N铜线，其中所述耐腐蚀性掺杂材料包含约IOwt.ppm到约 40wt.ppm 的 Ag 和约 IOwt.ppm 到约 40wt.ppm 的 Ni。7.根据权利要求1所述的掺杂4N铜线，其中所述耐腐蚀性掺杂材料包含约IOwt.ppm到约 40wt.ppm 的 Ag 和约 IOwt.ppm 到约 40wt.ppm 的 Cr。8.根据权利要求1所述的掺杂4N铜线，其中所述耐腐蚀性掺杂材料包含约5wt.ppm到约 3Owt.ppm 的 Ag、约 5wt.ppm 到约 25wt.ppm 的 Ni 和约 5wt.ppm 到约 25wt.ppm 的 Pd。9.根据权利要求1所述的掺杂4N铜线，其中所述耐腐蚀性掺杂材料包含约5wt.ppm到约 IOwt.ppm 的 Ag、约 5wt.ppm 到约 I Owt.ppm 的 Ni 和约 5wt.ppm 到约 I Owt.ppm 的 Pd。10.根据权利要求1所述的掺杂4N铜线，其中所述耐腐蚀性掺杂材料包含约5wt.ppm到约 25wt.ppm 的 Ag、 约 5wt.ppm 到约 25wt.ppm 的 Ni 和约 5wt.ppm 到约 15wt.ppm 的 Pd。11.根据权利要求1所述的掺杂4N铜线，其中所述耐腐蚀性掺杂材料包含约5wt.ppm到约 35wt.ppm 的 Ag、约 5wt.ppm 到约 I Owt.ppm 的 Ni 和约 5wt.ppm 到约 I Owt.ppm 的 Pd。12.根据权利要求1所述的掺杂4N铜线，其中所述耐腐蚀性掺杂材料包含约5wt.ppm到约 30wt.ppm 的 Ag 和约 5wt.ppm 到约 30wt.ppm 的 Ni。13.根据权利要求1所述的掺杂4N铜线，其中所述耐腐蚀性掺杂材料包含约5wt.ppm到约 30wt.ppm 的 Ag 和约 5wt.ppm 到约 30wt.ppm 的 Pd。14.根据权利要求12所述的掺杂4N铜线,其进一步包含约5wt.ppm到约20wt.ppm的B015.根据权利要求13所述的掺杂4N铜线,其进一步包含约5wt.ppm到约20wt.ppm的B016.根据权利要求1到15中任一权利要求所述的掺杂4N铜线，其进一步包含约Iwt.ppm 到约 3wt.ppm 的 S。17.一种用于微电子学中接合的掺杂4N铜线，其由以下组成: 4N铜； Ag,Ni,Pd,Au,Pt和Cr的群组中的一者或一者以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆拉利·萨兰加帕尼，杨平熹，欧根·米尔克，
申请(专利权)人：贺利氏材料科技公司，
类型：发明
国别省市：