[發(fā)明專利]非水溶液無(wú)電沉積

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980150019.1
• 申請(qǐng)日: 2009-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102265384A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 埃烏格紐斯·諾爾庫(kù)斯;簡(jiǎn)·雅西奧斯基內(nèi);耶茲迪·多爾迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號(hào): H01L21/208
• 分類號(hào): H01L21/208;H01L21/28
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 周文強(qiáng);李獻(xiàn)忠

要求優(yōu)先權(quán)

本申請(qǐng)是于2006年12月15日提交的，美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?1/611,316，發(fā)明名稱為“為無(wú)電沉積施加電鍍液的裝置”的部分繼續(xù)并要求其優(yōu)先權(quán)，所述美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?1/611,316的申請(qǐng)為2006年5月11日遞交的發(fā)明名稱為“用于無(wú)電銅沉積的電鍍液”的美國(guó)專利7,306,662和2006年6月28日遞交的發(fā)明名稱為“用于無(wú)電銅沉積的電鍍液”的美國(guó)專利7,297,190的部分繼續(xù)。上述每個(gè)申請(qǐng)所披露的內(nèi)容以引用的方式全部并入本文中。

背景技術(shù)

在例如集成電路，存儲(chǔ)單元以及類似的半導(dǎo)體器件的制造中包含一系列在半導(dǎo)體晶圓(“wafers”)上定義特征的制造操作。所述晶圓包括定義在硅基板上多層結(jié)構(gòu)形式的集成電路器件。在基板水平，生成具有擴(kuò)散區(qū)域的晶體管器件。在隨后的水平，圖案化互聯(lián)金屬線并電氣連接到晶體管器件以定義所需的集成電路器件。同時(shí)，圖案化的導(dǎo)電層通過(guò)電介質(zhì)材料與其它導(dǎo)電層絕緣。

組建集成電路，首先在晶圓表面形成晶體管。然后通過(guò)一系列生產(chǎn)過(guò)程將線路和絕緣結(jié)構(gòu)以多層薄膜的方式添加上去。典型的，第一層電介質(zhì)(絕緣)材料沉積在已成形的晶體管上面。隨后的金屬層(例如銅，鋁等)形成在此基層之上并被刻蝕以生成攜帶電流的導(dǎo)電線路，然后用電介質(zhì)材料填充在所述線路之間形成所需絕緣體。這個(gè)用于生產(chǎn)銅線的過(guò)程被稱作雙金屬鑲嵌過(guò)程，其中在平面共形介電層中形成溝槽，在溝槽中形成通孔，與先前生成的下層金屬層開(kāi)啟接觸，銅被沉積到各處。然后把銅平坦化(移除覆蓋層)，僅留下溝槽和通孔中的銅。

盡管銅線典型的由等離子氣相沉積(PVD)的種層(即，PVD?Cu)，及隨后的電鍍層(即，ECP?Cu)組成，但是，正在考慮用無(wú)電化學(xué)材料替代PVC?Cu，甚至替代ECP?Cu。由此，無(wú)電銅沉積過(guò)程可用于生成銅導(dǎo)線。在無(wú)電銅沉積中，電子從還原劑被轉(zhuǎn)移到銅離子，導(dǎo)致已還原的銅沉積在晶圓表面。優(yōu)化的無(wú)電銅電鍍液配方是能最大限度的提高涉及銅離子的電子轉(zhuǎn)移過(guò)程。

傳統(tǒng)的配方需要將電鍍液維持在高堿性pH(即，pH＞9)，以提高整體的沉積速率。無(wú)電銅沉積使用高堿性銅電鍍液的限制在于與晶圓表面上的正性光刻膠不相容、感應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)以及由于銅接觸面羥化(其發(fā)生于中性至堿性環(huán)境中)產(chǎn)生的抑制引起的核密度下降等情況。如果將該溶液維持在酸性pH環(huán)境(即，pH＜7)，則可消除這些限制。使用酸性無(wú)電銅電鍍液的顯著限制在于：特定的基底表面如氮化鉭(TaN)在堿性環(huán)境中傾向于被輕易地氧化而產(chǎn)生還原銅的粘著問(wèn)題，導(dǎo)致晶圓的TaN表面上的鍍斑(blotchy?plating)。

另外，許多典型的無(wú)電沉積溶液采用含水的基液。然而，對(duì)某些金屬層，水的添加可能引起該層的氧化，這是不可取的。

這將在本文的實(shí)施方式中出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

一般的，本發(fā)明通過(guò)提供一種在無(wú)電沉積中的非水溶液配方來(lái)滿足這些需求。應(yīng)了解：本發(fā)明可以通過(guò)多種方式來(lái)實(shí)施，包括作為方法和化學(xué)溶液。以下將描述本發(fā)明的多個(gè)創(chuàng)造性實(shí)施方式。

在一個(gè)示例性的實(shí)施方式中，提供了非水無(wú)電銅電鍍液。所述無(wú)電電鍍液包括無(wú)水銅鹽組分，無(wú)水鈷鹽組分，多胺絡(luò)合劑，鹵化物源，和非水溶劑。

本發(fā)明另一方面提供了非水無(wú)電銅電鍍液，包括無(wú)水銅鹽組分，無(wú)水鈷鹽組分，非水絡(luò)合劑和非水溶劑。

然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解：本發(fā)明的實(shí)施方式無(wú)需部分或全部該種特定的細(xì)節(jié)仍可實(shí)施。在其它的實(shí)例中，未對(duì)公知的處理操作進(jìn)行詳細(xì)描述以避免模糊本發(fā)明。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下結(jié)合了附圖的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明將更易理解。相同的參考數(shù)字表示相同的結(jié)構(gòu)元件。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，制備無(wú)電銅電鍍液的方法流程圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，無(wú)電銅電鍍率與溫度相關(guān)性的圖解說(shuō)明。

發(fā)明詳述

本發(fā)明提供無(wú)電銅電鍍液的改良配方，該無(wú)電銅電鍍液可維持在酸性pH至弱堿性環(huán)境以用于無(wú)電銅沉積處理；還提供無(wú)電電鍍液的非水配方。應(yīng)了解，此處描述具體的電鍍液，但是室(chamber)可被用于任何電鍍液，并不受上述特定電鍍液的限制。然而，明顯的，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明無(wú)需部分或全部該種特定的細(xì)節(jié)仍可實(shí)施。在其它的實(shí)例中，未對(duì)公知的處理操作進(jìn)行詳細(xì)描述以避免不必要地模糊本發(fā)明的焦點(diǎn)。