[發明專利]穿硅通孔填充工藝

有效

• 申請號: 200980132002.3
• 申請日: 2009-08-17
• 公開（公告）號: CN102124551A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 喬納森·D·里德;凱蒂·昆·王;馬克·J·威利
• 申請（專利權）人: 諾發系統有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L23/48
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 沈錦華

1.一種鍍敷穿硅通孔以連接至少兩個集成電路的方法，其中所述穿硅通孔具有至少約3微米的直徑和至少約20微米的深度，所述方法包含：

(a)使具有穿硅通孔的結構與鍍敷溶液接觸，所述鍍敷溶液具有(i)在約2與6之間的pH，以及(ii)濃度為至少約40克/升的銅離子；以及

(b)在接觸所述結構的同時，以實質上無空隙的方式且在小于約20分鐘的時間內將銅鍍敷到所述穿硅通孔中以完全填充所述穿硅通孔。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述穿硅通孔具有在約3微米與100微米之間的直徑和在約20微米與200微米之間的深度。

3.根據權利要求1所述的方法，其中所述穿硅通孔具有在約5∶1到10∶1之間的縱橫比。

4.根據權利要求1所述的方法，其中所述鍍敷溶液具有在約3與5之間的pH。

5.根據權利要求1所述的方法，其中所述銅離子在所述鍍敷溶液中的濃度在約40克/升與200克/升之間。

6.根據權利要求1所述的方法，其中所述銅離子在所述鍍敷溶液中的濃度在約60克/升與100克/升之間。

7.根據權利要求1所述的方法，其中所述銅離子的來源包含選自由以下各物組成的群組的銅鹽：甲烷磺酸銅、硫酸銅、焦磷酸銅、丙烷磺酸銅，及其組合。

8.根據權利要求1所述的方法，其中所述鍍敷溶液進一步包含氧化劑，其中所述氧化劑在未將電流施加到晶片時以在約與之間的速率氧化晶片場上的所述鍍銅。

9.根據權利要求8所述的方法，其中所述氧化劑包含過氧化氫溶液。

10.根據權利要求9所述的方法，其中所述過氧化氫溶液包含30重量％的過氧化氫，且所述過氧化氫溶液在所述鍍敷溶液中的濃度在約0.0025ml/L到50ml/L之間。

11.根據權利要求8所述的方法，其中所述氧化劑包含元素氧。

12.根據權利要求11所述的方法，其中所述元素氧在所述氧化劑中的濃度在約1mg/L與20mg/L之間。

13.根據權利要求12所述的方法，其中所述元素氧在所述鍍敷溶液中的濃度在約1mg/L與5mg/L之間。

14.根據權利要求8所述的方法，其中所述氧化劑包含鈰離子。

15.根據權利要求8所述的方法，其中所述氧化劑包含鐵離子。

16.根據權利要求15所述的方法，其中處于不同氧化態中的所述鐵離子的濃度處于平衡，且其中通過惰性陽極處的反應來維持此平衡。

17.根據權利要求8所述的方法，其中所述鍍敷溶液進一步包含還原劑，其中所述還原劑在所述穿硅通孔中具有濃度梯度，且其中所述還原劑影響所述銅的氧化。

18.根據權利要求1所述的方法，其中在將銅鍍敷到所述穿硅通孔中時，所述銅離子在所述鍍敷溶液中具有至少約0.2的遷移數。

19.根據權利要求1所述的方法，其中在將銅鍍敷到所述穿硅通孔中時，所述銅離子在所述鍍敷溶液中具有至少約0.4的遷移數。

20.根據權利要求1所述的方法，其中所述鍍敷溶液在將銅鍍敷到所述穿硅通孔中的至少一部分時間內具有在約40℃與75℃之間的溫度。

21.根據權利要求1所述的方法，其中所述鍍敷溶液在將銅鍍敷到所述穿硅通孔中的至少一部分時間內具有在約50℃與70℃之間的溫度。

22.根據權利要求1所述的方法，其中在鍍敷銅時，多個穿硅通孔之間的場區上實質上不存在銅的凈沉積。

23.根據權利要求11所述的方法，其中至少一些鄰近的穿硅通孔在所述實質上不存在銅的凈沉積的場區中相隔不大于約25微米的距離。

24.根據權利要求1所述的方法，其中所述鍍敷溶液含有濃度不大于約50ppm的氯離子。

25.根據權利要求1所述的方法，其中所述鍍敷溶液含有濃度不大于約10ppm的氯離子。

26.根據權利要求1所述的方法，其中所述鍍敷溶液實質上無氯離子。