[發(fā)明專利]形成銅結(jié)構(gòu)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110842814.X
• 申請(qǐng)日: 2021-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN113629006A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王永平;武素衡;蔡志勇;蔡繼澤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768
• 代理公司: 深圳紫藤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44570
• 代理人: 李健

本發(fā)明提供了一種形成銅結(jié)構(gòu)的方法，包括：提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)待填充的孔洞或溝槽；在孔洞或溝槽中形成導(dǎo)電薄膜或?qū)щ姺N子層；以導(dǎo)電薄膜或?qū)щ姺N子層為陰極，采用脈沖電鍍沉積方法在孔洞或溝槽中形成銅結(jié)構(gòu)，其中，脈沖電鍍沉積方法中使用的脈沖包括第一期脈沖與第二期脈沖，第一期脈沖包括多個(gè)第一正電脈沖和多個(gè)負(fù)電脈沖，多個(gè)第一正電脈沖的電功依序逐漸遞減，第二期脈沖包括多個(gè)第二正電脈沖，多個(gè)第二正電脈沖的電功相同，以改善容易形成空洞以及很難在小尺寸溝槽和通孔中形成納米孿晶銅的問題，從而獲得從底部到頂部的納米孿晶銅結(jié)構(gòu)。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種形成銅結(jié)構(gòu)的方法。

【背景技術(shù)】

由于純銅具有較低的電阻率、較高的熱導(dǎo)率，在微電子器件中被廣泛用作各種互連體，比如引線鍵合(wire bonding)、凸點(diǎn)下金屬層(under bump metallization，UBM)、再布線層(Redistribution layer，RDL)、銅柱凸點(diǎn)(copper pillar)、通孔(via)、硅通孔(through silicon via，TSV)等。隨著微電子器件的集成度不斷提高，互連體尺寸不斷減小，施加在銅互連體上的溫度梯度、應(yīng)力強(qiáng)度以及電流密度不斷增加，這就要求銅互連體有更好的綜合性能。而銅互連體的可靠性與微觀組織、結(jié)構(gòu)以及晶體取向有非常密切的關(guān)系，因此，可以通過改變銅互連體的組織進(jìn)而改善純銅的性能，比如納米孿晶銅，納米孿晶銅具有非常高的力學(xué)性能和超高的導(dǎo)電性能。目前，制備生長(zhǎng)納米孿晶銅較為常見的技術(shù)有磁控濺射和電鍍沉積，由于磁控濺射的過程較為復(fù)雜，而且樣品厚度有限，所以不適合微電子技術(shù)領(lǐng)域，而電鍍沉積制備納米孿晶銅在微電子技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

目前，電鍍沉積制備納米孿晶銅主要使用固定脈沖頻率和峰值電流的方法，然而，首先，由于電鍍沉積的電鍍液通常使用無添加劑或者無抑制劑的硫酸銅(化學(xué)式：CuSO4)溶液，該電鍍液與集成電路工藝中的溶液不兼容；其次，由于在電鍍沉積銅時(shí)以各向同性的模式生長(zhǎng)，導(dǎo)致容易形成空洞(void)；最后，由于采用傳統(tǒng)制備方法的籽晶層為多晶或非晶，存在較厚的過渡層，很難在小尺寸溝槽(trench)和通孔(via)中形成納米孿晶銅。因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，有待改進(jìn)與發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種形成銅結(jié)構(gòu)的方法，通過該方法改善電解液與集成電路工藝中的溶液不兼容、容易形成空洞(void)以及很難在小尺寸溝槽(trench)和通孔(via)中形成納米孿晶銅的問題，從而獲得從底部到頂部的納米孿晶銅結(jié)構(gòu)。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種形成銅結(jié)構(gòu)的方法，包括：提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)待填充的孔洞或溝槽；在孔洞或溝槽中形成導(dǎo)電薄膜或?qū)щ姺N子層；以導(dǎo)電薄膜或?qū)щ姺N子層為陰極，采用脈沖電鍍沉積方法在孔洞或溝槽中形成銅結(jié)構(gòu)，其中，脈沖電鍍沉積方法中使用的脈沖包括第一期脈沖與第二期脈沖，第一期脈沖包括多個(gè)第一正電脈沖和多個(gè)負(fù)電脈沖，多個(gè)第一正電脈沖的電功依序逐漸遞減，第二期脈沖包括多個(gè)第二正電脈沖，多個(gè)第二正電脈沖的電功相同。

其中，各第一正電脈沖的電流和各第一正電脈沖的第一時(shí)間中，其中之一相同，另一依序逐漸減小。

其中，多個(gè)第一正電脈沖的電流相同，多個(gè)第一正電脈沖的第一時(shí)間依序逐漸減小。

其中，多個(gè)第一正電脈沖的第一時(shí)間相同，多個(gè)第一正電脈沖的電流依序逐漸減小。

其中，多個(gè)負(fù)電脈沖的電功依序逐漸遞減。

其中，各負(fù)電脈沖的電流和各負(fù)電脈沖的第二時(shí)間中，其中之一相同，另一依序逐漸減小。

其中，多個(gè)負(fù)電脈沖的電流相同，多個(gè)負(fù)電脈沖的第二時(shí)間依序逐漸減小。

其中，多個(gè)負(fù)電脈沖的第二時(shí)間相同，多個(gè)負(fù)電脈沖的電流依序逐漸減小。

其中，負(fù)電脈沖的電功小于第一正電脈沖的電功。