[發明專利]甲基磺酸銅電鍍液的應力消除劑及其使用方法

有效

• 申請號: 201210187300.6
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102703939A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 李明;凌惠琴;馮雪;伍慈艷;曹海勇
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C25D3/38
• 分類號: C25D3/38
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一類用于芯片、轉接板銅互連成形的鍍銅液添加劑，具體涉及一種甲基磺酸銅電鍍液的應力消除劑及其使用方法。

背景技術

芯片大馬士革銅互連電鍍技術和TSV（through?silicon?via）垂直銅互連電鍍技術在芯片制造和電子封裝產業中已獲得大量應用，使集成電路特征尺寸小于0.13微米成為可能，也促進了大規模集成電路制造向三維集成與系統封裝的進一步發展。

然而，目前的銅互連鍍銅液及工藝開發以及大部分相關專利大都集中在對互連溝道或通孔如何實現無缺陷填充方面，而忽視了其它問題。由于銅互連電鍍工藝是在常溫下進行的，沉積出的銅薄膜或銅材料往往存在著很大的內應力，如果對電鍍內應力不加以控制，會給高精度芯片制造及其可靠性帶來許多難以克服的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種甲基磺酸銅電鍍液的應力消除劑及其使用方法。通過在用于芯片、轉接板銅互連的甲基磺酸銅鍍銅液中加入ppm量級的應力消除劑，可控制鍍層的內應力；其使用方法簡單實用，可以在不改變正常的鍍液成分或電鍍工藝，也不會造成新的可靠性問題的前提下，大大降低甚至可以完全消除鍍層中的內應力。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明涉及一種甲基磺酸銅電鍍液的應力消除劑，所述應力消除劑為分子中包含有含氮雜環的雜環化合物及其衍生物。

優選地，所述含氮雜環為

優選地，所述含氮雜環上含苯環、烷基、羧基、硝基、巰基、甲氧基、醛基、氨基、甲酸甲酯中的一種或幾種。

優選地，所述應力消除劑的結構式如式（Ⅰ）所示：

其中，R1為H、氨基、羧基、巰基、羥基、苯環、甲氧基或乙氧基，R2為H、氨基、羧基、巰基、羥基、甲氧基或乙氧基。

優選地，所述應力消除劑的結構式如式（Ⅱ）所示：

其中，R3為H、氨基、羧基、巰基、羥基、甲氧基或乙氧基，R4為H、氨基、羧基、巰基、羥基、甲氧基或乙氧基。

優選地，所述應力消除劑的結構式如式（Ⅲ）所示：

其中，R5為H、氨基、羧基、巰基、羥基、甲氧基、乙氧基或苯環，R6為H、氨基、羧基、巰基、羥基、甲氧基或乙氧基。

本發明還涉及一種前述的甲基磺酸銅電鍍液的應力消除劑的使用方法，在芯片銅電沉積的電鍍液中，根據應力目標范圍和銅離子濃度，加入所述應力消除劑。

優選地，所述電鍍液為甲基磺酸銅鍍液，其包含如下各組分：Cu²⁺80～110g/L，Cl^-30～100ppm，甲基磺酸5～30g/L，對硫二丙烷磺酸鈉5ppm，聚乙二醇200ppm。

優選地，所述應力消除劑在甲基磺酸銅鍍液中的濃度為：3～100ppm。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1、在用于芯片、轉接板銅互連的甲基磺酸銅鍍銅液中，根據應力目標范圍和銅離子濃度等條件，加入本發明的應力消除劑，經過適當的活化處理后即可正常使用。

2、采用本發明的應力消除劑，可以在不改變正常的鍍液成分或電鍍工藝，也不會造成新的可靠性問題的前提下，大大降低甚至可以完全消除鍍層中的內應力。

3、本發明的應力消除劑的使用方法簡單實用。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干調整和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。

本發明所述的應力消除劑在其應用時的工藝流程為：在甲基磺酸銅電鍍溶液中加入添加劑、攪拌、活化鍍液、鍍Cu、清洗、鈍化、清洗、烘干等。

實施例1

本實施例的應力消除劑為：

（5-氨基噻唑），其在甲基磺酸銅鍍液中的具體應用如下：