[發明專利]從酸性銅電鍍浴液向襯底上的通孔中電鍍銅的方法

有效

• 申請號: 201610908320.6
• 申請日: 2016-10-18
• 公開（公告）號: CN106609384B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: M·托爾塞斯;M·斯卡利西;C·西羅
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限責任公司
• 主分類號: C25D3/38
• 分類號: C25D3/38;C25D7/12;C25D5/02;H01L21/288;H01L21/768
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒;胡嘉倩

含有伯醇烷氧基化物嵌段共聚物和環氧乙烷/環氧丙烷無規共聚物且具有特定HLB范圍的銅電鍍浴液適于用銅填充通孔，其中此類銅沉積物基本上無空隙并且基本上無表面缺陷。

技術領域

本發明針對一種從酸性銅電鍍浴液向襯底上的通孔中電鍍銅的方法。更具體來說，本發明針對一種從酸性銅電鍍浴液向襯底上的通孔中電鍍銅的方法，其中所述銅沉積物具有基本上無空隙的通孔填充和無缺陷表面。

背景技術

銅廣泛用于制造電子裝置，包括集成電路(integrated circuit，IC)裝置。舉例來說，用于制造集成電路的銅鑲嵌工藝涉及形成嵌花銅布線圖案，同時在金屬層之間形成通孔連接。在此類工藝中，銅電解沉積。已經開發出多種銅電鍍調配物來滿足沉積極小尺寸特征(例如≤150nm)的銅的獨特需要，所述極小尺寸特征的銅用于制造IC中的鑲嵌金屬化工藝中。此類銅電鍍浴液通常需要加速劑、調平劑和抑制劑作為有機添加劑來獲得無缺陷銅沉積物。

半導體行業中提高IC裝置密度的近期趨勢已導致三維(three-dimensional，3-D)包裝和3-D IC，這兩者都利用硅通孔(through-silicon vias，TSV)。TSV為穿過晶片或晶粒的豎直電連接，且通常由銅形成。通常，TSV具有5到400μm的深度，1到100μm的直徑，以及例如3:1到50:1的高縱橫比。TSV的尺寸對于在合理時間量內用來自常規電鍍浴液的銅填充使得所得銅沉積物無空隙且無表面缺陷來說是有挑戰的。TSV銅沉積物中的空隙可導致電路斷裂。表面缺陷需要額外拋光來將其去除，以在隨后處理之前獲得平坦表面。

已專門開發出特定銅電鍍浴液在TSV中沉積銅。舉例來說，美國專利第7,670,950號披露使用不含抑制劑的銅電鍍浴液用銅無空隙填充TSV。然而，這一專利未解決此類銅沉積物中的表面缺陷問題。因此，仍需要提供還無表面缺陷的無空隙沉積物的銅電鍍浴液。

發明內容

一種使用銅填充電子裝置中的通孔的方法，其包含：

a)提供酸性銅電鍍浴液，其包含銅離子源、酸電解質、鹵離子源、加速劑、調平劑、具有以下結構的伯醇烷氧基化物二嵌段共聚物：

其中R為直鏈或分支鏈(C₁-C₁₅)烷基部分或直鏈或分支鏈(C₂-C₁₅)烯基部分，并且m和n可相同或不同且為各部分的摩爾數，其中伯醇烷氧基化物的重量平均分子量為500g/mol到20,000g/mol，以及包括環氧乙烷和環氧丙烷部分的無規或嵌段烷氧基化物共聚物，其中所述無規或嵌段烷氧基化物共聚物的HLB為16到35，并且銅電鍍浴液的表面張力<40mN/m；

b)提供電子裝置襯底作為陰極，所述襯底具有一個或多個打算用銅填充的通孔并且具有導電表面；

c)使電子裝置襯底與所述銅電鍍浴液接觸；以及

d)施加電勢持續足以用銅沉積物填充所述通孔的時間段；其中所述通孔中的所述銅沉積物基本上無空隙并且基本上無表面缺陷。

一種酸性銅電鍍浴液組合物，其包含：銅離子源、酸電解質、鹵離子源、加速劑、調平劑、具有以下結構的伯醇烷氧基化物二嵌段共聚物：

其中R為直鏈或分支鏈(C₁-C₁₅)烷基部分或直鏈或分支鏈(C₂-C₁₅)烯基部分，并且m和n可相同或不同且為各部分的摩爾數，其中伯醇烷氧基化物的重量平均分子量為500g/mol到20,000g/mol，以及包括環氧乙烷和環氧丙烷部分的無規或嵌段烷氧基化物共聚物，其中所述無規或嵌段烷氧基化物共聚物的HLB為16到35，并且銅電鍍浴液的表面張力<40mN/m。