CN103014823B - 改进铜电沉积的添加剂效果快速判定方法 - Google Patents

改进铜电沉积的添加剂效果快速判定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103014823B
CN103014823B CN201310002555.5A CN201310002555A CN103014823B CN 103014823 B CN103014823 B CN 103014823B CN 201310002555 A CN201310002555 A CN 201310002555A CN 103014823 B CN103014823 B CN 103014823B
Authority
CN
China
Prior art keywords
additive
plating solution
positive plate
hole
anode plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310002555.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103014823A (zh
Inventor
于大全
徐艳辉
伍恒
程万
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Center for Advanced Packaging Co Ltd
Original Assignee
National Center for Advanced Packaging Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Center for Advanced Packaging Co Ltd filed Critical National Center for Advanced Packaging Co Ltd
Priority to CN201310002555.5A priority Critical patent/CN103014823B/zh
Publication of CN103014823A publication Critical patent/CN103014823A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103014823B publication Critical patent/CN103014823B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

本发明提供了一种改进铜电沉积的添加剂效果快速判定方法。在镀液表面水平设置一个阳极板,使镀液刚好浸没该阳极板,在阳极板下方与阳极板平行正对的硅基板浸没在镀液中,与阴极相连,所述硅基板上有一个盲孔,在盲孔的中心轴线上选取两个点,距离孔口的距离分别为1/3孔深和2/3孔深;在阳极板和阴极通电时,两点存在相对电位关系;如果镀液中加入添加剂后,两点的电势差比无任何添加剂情况下的电势差上升,则认为添加剂是有效的,可以促进孔底部的优先电沉积。采用本方法,只要在通上电流以后,根据不同位置的电位关系就可以立即直接判断添加剂的效果,无需再等到镀完以后再进行理化分析。具有简易、快速、准确等优点。

Description

改进铜电沉积的添加剂效果快速判定方法
技术领域
本发明涉及一种改进铜电沉积的添加剂效果快速判定方法,它是一种快速检测添加剂对铜电沉积效果的方法。
背景技术
三维芯片制备中,垂直通孔铜填充是关键工艺,要求无孔洞填充,电镀后芯片表面的铜层尽可能薄。
但是由于铜优先沉积在孔的浅层部位,会导致填充缺陷,如TSV(硅通孔)填充过程中产生孔洞等,一般采用向电解液中添加添加剂的办法,改进电沉积效果。这涉及到对添加剂的效果的评价。
发明内容
本发明的目的是提供一种简易的判断添加剂对铜电沉积影响效果的方法,快速评价添加剂对铜电沉积影响效果。
按照本发明提供的技术方案,所述改进铜电沉积的添加剂效果快速判定方法是:在镀液表面水平设置一个阳极板,使镀液刚好浸没所述阳极板,在阳极板下方与阳极板平行正对的硅基板浸没在镀液中,与阴极相连,所述硅基板上有一个盲孔,在盲孔的中心轴线上选取两个点,第一点和第二点距离孔口的距离分别为1/3孔深和2/3孔深;在阳极板和阴极通电的时候,镀液中会产生电场,两点存在相对电位关系;当镀液中加入有效的添加剂时,添加剂会影响镀液中两点的相对电位关系,如果加入添加剂后,第一点与第二点的电势差比无任何添加剂情况下的电势差上升,则认为添加剂是有效的,可以促进孔底部的优先电沉积。
在不同添加剂有效的情况下,第一点与第二点的电势差越大者,判定该添加剂促进效果越明显。
所述阳极板和阴极通电电压推荐值为0.1V~0.3V。
本发明的优点是:传统判断添加剂效果的方法,都是在铜沉积以后再分析沉积层的微结构。采用本发明提出的方法,只要在通上电流以后,根据不同位置的电位关系就可以立即直接判断添加剂的效果,无需再等到镀完以后再进行理化分析。具有简易、快速、准确等优点。
附图说明
图1是本发明的操作状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,电镀槽中盛有镀液2,在电镀槽上方设一个阳极板1,阳极板1水平放置,刚好浸没在镀液2中,与阳极板1平行正对的硅基板3也浸没在镀液2中,与阴极相连,硅基板3上有一个盲孔4,在盲孔4的中心轴线上有两个点A、B,A和B距离孔口的距离分别为1/3孔深和2/3孔深。在阳极板1和阴极通电的时候,镀液2中会产生电场,图中A,B两点存在相对电位关系。
当加入有效的添加剂(可为一种添加剂的作用或几种的添加剂的协同作用)时,添加剂会影响镀液中两点的相对电位关系,根据加上添加剂后两点相对电位关系的变化,就可以快速判断添加剂的正负效应。
只要添加剂是逆着A点与B点无任何添加剂情况下的相对电位关系,那么就可以认为添加剂是有效的,可以促进孔底部的优先电沉积,且在不同添加剂有效的情况下,A点与B点电势差越大者,其促进效果就越明显。
实施例中,镀液为硫酸铜电镀液,添加剂有加速剂SPS(聚二硫二丙烷磺酸钠)、MPS(3-硫醇基-1-丙烷磺酸)、ZPS(3-(苯并噻唑基-2-硫醇)-丙基磺酸钠)、抑制剂PEG(聚乙二醇)和整平剂JGB(烟鲁绿)等。
实际测试中,通电电压为0.1V(推荐值范围为0.1V~0.3V),不加添加剂时,A、B电位分别为0.0035V和-0.0186V,AB电位差为0.0221V。
1、以下是加入不同种类的添加剂的效果。
当只添加1mL/L的PEG,A、B电位分别变为0.0699V和0.0298V,AB电位差为0.0401V。
当只添加2mL/L的SPS,A、B电位分别变为0.0379V和0.0068V,AB电位差为0.0311V。
当只添加1.5mL/L的JGB,A、B电位分别变为0.0585V和0.0109V,AB电位差为0.0476V。
可见加入添加剂后,AB电位差都上升了,这样孔里的电流密度会增加,同时孔口的电流密度会减小,有利于TSV的无孔填充,可见3种添加剂均有效。
2、以下比较在加入不同加速剂下的促进效果。
当只添加2mL/L的MPS,A、B电位分别变为0.0496V和0.0098V,AB电位差为0.0398V。
当只添加2mL/L的ZPS,A、B电位分别变为0.0581V和0.0130V,AB电位差为0.0451V。
比较3种加速剂的促进效果,发现加入ZPS时AB电位差最大,说明ZPS效果最好。
3、以下是比较同种添加剂不同浓度的促进效果。
当只添加1mL/L的SPS,A、B电位分别变为0.0312V和0.0051V,AB电位差为0.0261V。
当只添加3mL/L的SPS,A、B电位分别变为0.0287V和0.0036V,AB电位差为0.0251V。
比较加速剂SPS的3种不同浓度的的促进效果,发现含有2mL/L的SPS时AB电位差最大,说明在该浓度下的SPS促进效果最好。
因本方案旨在鉴定添加剂效果,故于所填孔洞的尺寸上无要求。

Claims (2)

1. 改进铜电沉积的添加剂效果快速判定方法,其特征是:在镀液表面水平设置一个阳极板,使镀液刚好浸没所述阳极板,在阳极板下方与阳极板平行正对的硅基板浸没在镀液中,与阴极相连,所述硅基板上有一个盲孔,在盲孔的中心轴线上选取两个点,第一点和第二点距离孔口的距离分别为1/3孔深和2/3孔深;在阳极板和阴极通电的时候,镀液中会产生电场,两点存在相对电位关系;当镀液中加入有效的添加剂时,添加剂会影响镀液中两点的相对电位关系,如果加入添加剂后,第一点与第二点的电势差比无任何添加剂情况下的电势差上升,则认为添加剂是有效的,可以促进孔底部的优先电沉积;
所述镀液为硫酸铜电镀液,添加剂有加速剂SPS、MPS、ZPS、抑制剂PEG或整平剂JGB。
2.如权利要求1所述改进铜电沉积的添加剂效果快速判定方法,其特征是,所述阳极板和阴极通电电压值为0.1V~0.3V。
CN201310002555.5A 2013-01-05 2013-01-05 改进铜电沉积的添加剂效果快速判定方法 Active CN103014823B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310002555.5A CN103014823B (zh) 2013-01-05 2013-01-05 改进铜电沉积的添加剂效果快速判定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310002555.5A CN103014823B (zh) 2013-01-05 2013-01-05 改进铜电沉积的添加剂效果快速判定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103014823A CN103014823A (zh) 2013-04-03
CN103014823B true CN103014823B (zh) 2015-05-13

Family

ID=47963922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310002555.5A Active CN103014823B (zh) 2013-01-05 2013-01-05 改进铜电沉积的添加剂效果快速判定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103014823B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6170938B2 (ja) 2011-12-12 2017-07-26 ノベラス・システムズ・インコーポレーテッドNovellus Systems Incorporated 電気めっき溶液内のレベラー濃度の監視
US9689083B2 (en) 2013-06-14 2017-06-27 Lam Research Corporation TSV bath evaluation using field versus feature contrast
CN103388172B (zh) * 2013-07-22 2016-06-22 苏州昕皓新材料科技有限公司 一种快速判断电镀添加剂性能的方法
US10094038B2 (en) 2015-04-13 2018-10-09 Lam Research Corporation Monitoring electrolytes during electroplating
CN105628755B (zh) * 2015-12-30 2018-05-08 上海新阳半导体材料股份有限公司 一种双阳极检测镀液均镀性的方法
CN108823608A (zh) * 2018-06-19 2018-11-16 新疆中亚新材料科技有限公司 一种制造锂离子电池用双面光铜箔的添加剂

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0246494A1 (de) * 1986-05-21 1987-11-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur polarographischen Bestimmung von Zusätzen in galvanischen Bädern
JPH08178893A (ja) * 1994-12-26 1996-07-12 Nikko Kinzoku Kk 電解液中添加剤濃度の測定方法および添加剤濃度の管理方法
CN1186875A (zh) * 1996-12-29 1998-07-08 中南工业大学 金属电积过程中在线控制有机添加剂的方法和装置
US20050208201A1 (en) * 2003-11-07 2005-09-22 Makoto Kubota Method and apparatus for determining the concentrations of additives in a plating solution
CN2828067Y (zh) * 2005-06-09 2006-10-18 福州大学 电镀液中添加剂浓度的实时监测装置
CN101004402A (zh) * 2006-01-18 2007-07-25 伊希特化股份有限公司 监控铜电镀液填孔能力的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0246494A1 (de) * 1986-05-21 1987-11-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur polarographischen Bestimmung von Zusätzen in galvanischen Bädern
JPH08178893A (ja) * 1994-12-26 1996-07-12 Nikko Kinzoku Kk 電解液中添加剤濃度の測定方法および添加剤濃度の管理方法
CN1186875A (zh) * 1996-12-29 1998-07-08 中南工业大学 金属电积过程中在线控制有机添加剂的方法和装置
US20050208201A1 (en) * 2003-11-07 2005-09-22 Makoto Kubota Method and apparatus for determining the concentrations of additives in a plating solution
CN2828067Y (zh) * 2005-06-09 2006-10-18 福州大学 电镀液中添加剂浓度的实时监测装置
CN101004402A (zh) * 2006-01-18 2007-07-25 伊希特化股份有限公司 监控铜电镀液填孔能力的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103014823A (zh) 2013-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103014823B (zh) 改进铜电沉积的添加剂效果快速判定方法
KR101082416B1 (ko) 전기 구리 도금액의 분석 방법, 그 분석 장치 및 반도체제품의 제조 방법
KR102265226B1 (ko) 도금 방법 및 도금 장치
EP2723921A1 (en) Method for copper plating
Ji et al. Improved uniformity of conformal through-hole copper electrodeposition by revision of plating cell configuration
CN108650796A (zh) Pcb板电镀方法
CN103103587A (zh) 含巯基杂环化合物的电镀铜溶液
CN103484908B (zh) Tsv电化学沉积铜方法
CN103698372B (zh) 铜互连电镀填充效果的评价方法
CN103225101B (zh) 一种整平剂抑制铜沉积所得效果的判定方法及其应用
CN103700619B (zh) 铜互连电镀填充方法
Meng et al. Benzyl-containing quaternary ammonium salt as a new leveler for microvia copper electroplating
Moon et al. Improving accuracy of filling performance prediction in microvia copper electroplating
Xiang et al. Numerical simulation and experiments to improve throwing power for practical PCB through-holes plating
CN107385487B (zh) 2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺环化合物在hdi板快速镀铜前处理溶液的应用及其前处理工艺
CN103388172B (zh) 一种快速判断电镀添加剂性能的方法
CN109750331A (zh) 铜电镀组合物和在衬底上电镀铜的方法
CN109750332A (zh) 铜电镀组合物和在衬底上电镀铜的方法
CN103728352A (zh) 铜互连电镀添加剂的评价方法
CN103698384A (zh) 深孔镀铜加速剂的测量方法
TWI292295B (en) Method for monitoring the filling performance of copper plating formular
Cao et al. Study on the behaviors of Cu filling in special through-silicon-vias by the simulation of electric field distribution
WO2020220384A1 (en) Method for measuring concentrations of metal ion in electrodeposition solutions
US20070215479A1 (en) Method for monitoring the filling performance of copper plating formula for microvia filling
WO2014094810A1 (en) Method for monitoring the filling properties of a copper electrolyte

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: JIANGSU CAS INTERNET-OF-THING TECHNOLOGY VENTURE C

Free format text: FORMER OWNER: JIANGSU INTERNET OF THINGS RESEARCH + DEVELOMENT CO., LTD.

Effective date: 20130909

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20130909

Address after: 214135 Jiangsu New District of Wuxi City Linghu Road No. 200 China Sensor Network International Innovation Park building C

Applicant after: Jiangsu CAS Internet-Of-Thing Technology Venture Capital Co., Ltd.

Address before: 214135 Jiangsu New District of Wuxi City Linghu Road No. 200 China Sensor Network International Innovation Park C building 4 floor

Applicant before: Jiangsu Internet of Things Research & Develoment Co., Ltd.

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: NATIONAL CENTER FOR ADVANCED PACKAGING

Free format text: FORMER OWNER: JIANGSU CAS INTERNET-OF-THING TECHNOLOGY VENTURE CAPITAL CO., LTD.

Effective date: 20140409

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20140409

Address after: 214135 Jiangsu Province, Wuxi City Linghu Wuxi national hi tech Industrial Development Zone, Road No. 200 Chinese Sensor Network International Innovation Park building D1

Applicant after: National Center for Advanced Packaging Co., Ltd.

Address before: 214135 Jiangsu New District of Wuxi City Linghu Road No. 200 China Sensor Network International Innovation Park building C

Applicant before: Jiangsu CAS Internet-Of-Thing Technology Venture Capital Co., Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170810

Address after: 200331 room 155-2, ginkgo Road, Shanghai, Putuo District, China, 4

Patentee after: Shanghai State Intellectual Property Services Co., Ltd.

Address before: 214135 Jiangsu Province, Wuxi City Linghu Wuxi national hi tech Industrial Development Zone, Road No. 200 Chinese Sensor Network International Innovation Park building D1

Patentee before: National Center for Advanced Packaging Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20191029

Address after: 214028 Jiangsu New District of Wuxi City Linghu Road No. 200 Chinese Sensor Network International Innovation Park building D1

Patentee after: National Center for Advanced Packaging Co., Ltd.

Address before: 200331 room 155-2, ginkgo Road, Shanghai, Putuo District, China, 4

Patentee before: Shanghai State Intellectual Property Services Co., Ltd.