发明名称 矽穿孔之铜金属化
摘要
申请公布号 申请公布日期 2011.05.01
申请号 TW097129380 申请日期 2008.08.01
申请人 安颂股份有限公司 发明人 汤玛士 理查森;张芸;王晨;文生 潘纳卡西欧;王彩;林轩;理查 贺图比斯;约瑟夫 艾比斯
分类号 H01L21/288 主分类号 H01L21/288
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路2段125号7楼
主权项 一种金属化半导体积体电路装置基板中之矽穿孔特征之方法,其中该半导体积体电路装置基板包含一前表面、一后表面及该通孔特征,且其中该通孔特征包含一在该基板前表面之开口、从该基板前表面延伸之侧壁、及一底部,该方法包含:将该半导体积体电路装置基板浸入一电解铜沉积组成物,其中该矽穿孔特征之入口大小系介于约5微米至约300微米,深度系介于约50至约250微米,且纵横比系大于约0.3:1,该沉积组成物包含:(a)铜离子源;(b)酸,选自无机酸、有机磺酸、及其混合物;(c)一或多种选自极化剂及/或去极化剂之有机化合物,该一或多种有机化合物促进该通孔底部之铜沉积速度比该通孔开口处之铜沉积速度快;及(d)氯化物离子;及将电流供应至该电解沉积组成物使铜金属沉积在该底部及侧壁上以供由下至上填充,因而产生铜填充之通孔特征。如申请专利范围第1项之方法,其中该通孔特征之入口大小系介于约10至约100微米。如申请专利范围第1项之方法,其中该铜离子源系有机磺酸铜,且该酸系该磺酸。如申请专利范围第1项之方法,其中该一或多种有机化合物系由极化剂所组成。如申请专利范围第1项之方法,其中该极化剂系以乙烯基吡啶为底质之化合物。如申请专利范围第5项之方法,其中该以乙烯基吡啶为底质之化合物系分子量低于约160,000 g/莫耳之经取代的吡啶基聚合物化合物。如申请专利范围第5项之方法,其中该以乙烯基吡啶为底质之化合物系分子量介于约500 g/莫耳至约150,000 g/莫耳之经取代的吡啶基聚合物化合物。如申请专利范围第5项之方法,其中该以乙烯基吡啶为底质之化合物系经甲基季化的聚(乙烯基-4-吡啶)(methyl quaternized poly(vinyl-4-pyridine))。如申请专利范围第5项之方法,其中该极化剂另外包括聚(丙二醇)双(2-胺基丙基醚)。如申请专利范围第5项之方法,其中该极化剂另外包括环氧乙烷/环氧丙烷无规共聚物。如申请专利范围第1项之方法,其中该一或多种极化化合物系由极化剂与去极化剂所组成。如申请专利范围第11项之方法,其中该极化剂系经甲基季化的聚(乙烯基-4-吡啶)。如申请专利范围第11项之方法,其中该去极化剂系有机硫化合物,其具有下述通式结构(1):@sIMGTIF!d10008.TIF@eIMG!其中:X系O、S或S=O;n为1至6;M系视符合价数需求之氢、硷金属或铵;R1系具有1至8个碳原子之伸烷基或伸环烷基、具有6至12个碳原子之芳族烃或脂族芳族烃;且R2系氢、具有1至8个碳原子之羟基烷基、或MO3SR1,其中M与R1系如前述所定义者。如申请专利范围第11项之方法,其中该去极化剂为3,3'-二硫双(1-丙磺酸)。如申请专利范围第11项之方法,其中该极化剂系经甲基季化的聚(乙烯基-4-吡啶),且该去极化剂系3,3'-二硫双(1-丙磺酸)。如申请专利范围第1项之方法,其中该一或多种极化化合物使得该通孔底部之铜沉积电位比该通孔开口处之铜沉积电位少负至少约50毫伏。一种金属化半导体积体电路装置基板中之通孔特征之方法,其中该半导体积体电路装置基板包含一前表面、一后表面及该通孔特征,且其中该通孔特征包含在该基板前表面之开口、从该基板前表面延伸之侧壁、及底部,该方法包含:将该半导体积体电路装置基板浸入一电解铜沉积组成物,其中该通孔特征之深度系介于约50至约250微米,通孔特征入口大小系介于约5至约100微米,该沉积组成物系基本上由下列所组成:(a)甲磺酸铜,其作为介于约50至约110g/L铜离子之来源;(b)甲磺酸,其浓度系介于约1至约25 g/L;(c)一或多种有机化合物,其系选自浓度介于约1至约200 ppm之极化剂或浓度介于约3微莫耳浓度至约100微莫耳浓度之去极化剂,该一或多种有机化合物促进该通孔底部之铜沉积速度比该通孔开口处之铜沉积速度快;及(d)氯化物离子,其浓度系介于约10至约90 mg/L;及将平均电流密度介于约0.3 A/dm2至约5 A/dm2之电流供应至该电解沉积组成物以令铜金属沉积在该底部及侧壁上以供由下至上填充,因而产生铜填充之通孔特征。如申请专利范围第17项之方法,其中该一或多种有机化合物系极化剂,其为浓度介于约1至约40 ppm之经甲基季化的聚(乙烯基-4-吡啶);及去极化剂,其为浓度介于约1 ppm至约50 ppm之3,3'-二硫双(1-丙磺酸)。如申请专利范围第1项之方法,其中该通孔特征之入口大小系介于约5至约100微米。如申请专利范围第1项之方法,其中该通孔特征之纵横比系介于约0.3:1至约5:1。如申请专利范围第1项之方法,其中该通孔特征之纵横比系介于约1.75:1至约5:1。
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