CN113981495B - 用于晶圆电镀的无氰电镀金液及其应用和晶圆电镀金的方法 - Google Patents

用于晶圆电镀的无氰电镀金液及其应用和晶圆电镀金的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113981495B
CN113981495B CN202111243056.6A CN202111243056A CN113981495B CN 113981495 B CN113981495 B CN 113981495B CN 202111243056 A CN202111243056 A CN 202111243056A CN 113981495 B CN113981495 B CN 113981495B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cyanide
arsenic
free gold
electroplating solution
free
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
CN202111243056.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113981495A (zh
Inventor
王彤
任长友
邓川
刘鹏
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.)
Shenzhen United Blue Ocean Applied Materials Technology Co ltd
Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen United Blue Ocean Gold Material Technology Co ltd
Huawei Technologies 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 Shenzhen United Blue Ocean Gold Material Technology Co ltd, Huawei Technologies Co Ltd filed Critical Shenzhen United Blue Ocean Gold Material Technology Co ltd
Publication of CN113981495A publication Critical patent/CN113981495A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113981495B publication Critical patent/CN113981495B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/48—Electroplating: Baths therefor from solutions of gold
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/12—Semiconductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02697—Forming conducting materials on a substrate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

本发明涉及晶圆电镀金领域，公开了用于晶圆电镀的无氰电镀金液及其应用和晶圆电镀金的方法。所述无氰电镀金液包含：金源、导电盐、稳定剂、缓冲剂、调节剂和式(1)所示的聚季铵盐，
Figure DDA0003320157570000011
其中，R1、R2各自独立地为C1‑C30的直链或支链的脂肪族、脂环族或芳香族基团；X为卤离子，n为2‑100的整数。可以有效改善晶圆上镀金厚度的均匀性，超过技术指标要求。

Description

用于晶圆电镀的无氰电镀金液及其应用和晶圆电镀金的方法
技术领域
本发明涉及晶圆电镀金领域，具体涉及用于晶圆电镀的无氰电镀金液及其应用和晶圆电镀金的方法。
背景技术
芯片制造在摩尔定律驱动下，沿着两条路径不断发展：1)制程的不断缩小，单位面积能容纳的晶体管数目不断增长；2)硅片尺寸从6寸、8寸向现在主流的12寸发展，单个晶圆上能够产出的可利用芯片数目越多。这两方面的变化对电镀在晶圆上的厚度均匀性带来了挑战。
首先，随着晶体管数量的增加，连接芯片的导线间距需要缩小，相应的种子层厚度也要减少，带来了种子层厚度有可能不均匀的问题。另一方面，随着晶圆面积的增加，由于在电镀的过程中由于阴极连接引脚是在晶圆的边缘位置，导致晶圆中心和边缘位置的电阻差进一步增大。由于一个晶圆包含很多个芯片，电镀层在晶圆厚度的不均匀性可能会影响不同芯片之间的性能，因此，晶圆电镀金厚度均匀性是晶圆电镀很重要的一项指标。
解决上述的挑战性，一方面可以通过调整设备工艺改变晶圆表面的流场、电场分布，从而弥补由于种子层厚度、晶圆尺寸变化等带来的挑战。此外，更有效的方法是可以通过添加整平剂来调节电镀液的整平性，要求电镀液可以在高电位的位置沉积慢，低电位的位置沉积快。
无氰电镀金被广泛用于芯片制造，有导电和导热的作用。但关于电镀液配方对于电镀厚度均匀性的影响尚无从可知，阻碍了无氰电镀金在芯片制造中的进一步应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决无氰电镀金在芯片制造中晶圆电镀金厚度均匀性的问题，提供用于晶圆电镀的无氰电镀金液及其应用和晶圆电镀金的方法。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于晶圆电镀的无氰电镀金液，其中，所述无氰电镀金液包含：金源、导电盐、稳定剂、缓冲剂、调节剂和式(1)所示的聚季铵盐，
Figure BDA0003320157550000021
其中，R1、R2各自独立地为C1-C30的直链或支链的脂肪族、脂环族或芳香族基团；X为卤离子，n为2-100的整数。
优选地，所述无氰电镀金液中，所述聚季铵盐的浓度为0.1-10mg/L，优选0.2-2mg/L。
本发明第二方面提供一种本发明提供的无氰电镀金液在半导体制造中的应用。
本发明第三方面提供一种晶圆电镀金的方法，其中，该方法包括：在本发明提供的无氰电镀金液存在下，将晶圆进行电镀金。
通过上述技术方案，本发明提供的无氰电镀金液添加微量的特定结构的聚季铵盐可以有效改善晶圆上镀金厚度的均匀性，超过技术指标要求。
附图说明
图1是本发明的无氰电镀金液在赫试片上电镀的结果，其中所示4点的位置从右到左分别对应不同电流密度0.3ASD、0.6ASD、0.9ASD和1.2ASD；
图2是本发明的无氰电镀金液在4寸晶圆表面的镀金厚度测试，其中，其中，a为4L悬挂式电镀槽，b为电镀后的晶圆片，c为在晶圆上13点用于测量电镀金厚度的位置示意。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供一种用于晶圆电镀的无氰电镀金液，其中，所述无氰电镀金液包含：金源、导电盐、稳定剂、缓冲剂、调节剂和式(1)所示的聚季铵盐，
Figure BDA0003320157550000031
其中，R1、R2各自独立地为C1-C30的直链或支链的脂肪族、脂环族或芳香族基团；X为卤离子，n为2-100的整数。
本发明提供的所述镀液还含有溶剂，可以是水。
在本发明一些实施方式中，优选地，式(1)中，R1、R2各自独立地为C1-C15的直链或支链的脂肪族或脂环族基团；X为溴离子，n为3-100的整数。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述聚季铵盐为式(2)所示化合物
Figure BDA0003320157550000041
n为3-30的整数。优选可以是具有3-30聚合度的海美溴铵。可以商购获得，例如购自Merck的海美溴铵。使用上述限定的海美溴铵能够具有有效提高晶圆电镀厚度均匀性的效果。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述无氰电镀金液中，所述聚季铵盐的浓度为0.1-10mg/L。所述聚季铵盐在所述无氰电镀金液中使用的浓度能够起到提高晶圆电镀厚度均匀性的作用，如果低于0.1mg/L可能不利于实现厚度均匀性的效果，如果高于10mg/L可能由于夹镀导致镀层内应力过高。进一步地，所述聚季铵盐的浓度可以为0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L、0.5mg/L、0.6mg/L、0.7mg/L、0.8mg/L、0.9mg/L、1mg/L、1.1mg/L、1.2mg/L、1.3mg/L、1.4mg/L、1.5mg/L、1.6mg/L、1.7mg/L、1.8mg/L、1.9mg/L、2mg/L、3mg/L、4mg/L、5mg/L、6mg/L、7mg/L、8mg/L、9mg/L、10mg/L，以及上述任意两个数值组成范围中的任意值，优选为0.2-2mg/L。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述金源选自金的亚硫酸盐，优选为亚硫酸金钠、亚硫酸金钾、亚硫酸金铵中的至少一种。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述金源的用量使得所述镀液中金离子的浓度为1-20g/L。本发明中，金离子的浓度小于1g/L时，阴极析出效率过低，同时电镀液变得不稳定在镀液中而非阴极表面容易析金。金离子的浓度大于20g/L时，虽然对于电镀液的稳定性和镀层的外观、物理性质没有影响，但是由于镀片完成后镀液的带出造成金的浪费，成本上升。优选地，金离子的浓度能够为1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L、11g/L、12g/L、13g/L、14g/L、15g/L、16g/L、17g/L、18g/L、19g/L、20g/L，以及上述任意两个数值组成范围中的任意值，优选为8-15g/L。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述导电盐选自亚硫酸盐和/或硫酸盐，优选选自亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸铵、亚硫酸氢钠、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵、硫酸氢钠中的至少一种，优选为亚硫酸钠和硫酸钠。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述镀液中，亚硫酸钠的浓度为10-120g/L；不足10g/L时，电镀的均匀性会下降，镀层的硬度偏高，甚至电镀液可能发生分解。大于120g/L时，高区电流密度区间变窄导致镀层变粗糙。亚硫酸钠的浓度能够为10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、70g/L、75g/L、80g/L、85g/L、90g/L、95g/L、100g/L、105g/L、110g/L、115g/L、120g/L，以及上述任意两个数值组成范围中的任意值，优选为30-80g/L。硫酸钠的浓度为1-120g/L。硫酸钠的浓度大于120g/L时可能会造成高度电流密度区间变窄导致镀层变粗糙。硫酸钠的浓度能够为1g/L、5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、70g/L、75g/L、80g/L、85g/L、90g/L、95g/L、100g/L、105g/L、110g/L、115g/L、120g/L，以及上述任意两个数值组成范围中的任意值，优选为10-60g/L。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述稳定剂为水溶性胺，优选选自水溶性多元胺，优选为乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、五乙烯四胺中的至少一种，优选为乙二胺和/或丙二胺。多胺和金(I)的络合能力变强导致金(I)难于被电还原。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述镀液中，所述稳定剂的浓度为1-30g/L。水溶性胺的浓度大于30g/L时，和金(I)的络合能力变强导致电镀膜过于致密化，可能产生焊接不良的问题。小于1g/L时，镀液变得不稳定，同时镀层变得粗糙。所述稳定剂的浓度能够为1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L、11g/L、12g/L、13g/L、14g/L、15g/L、16g/L、17g/L、18g/L、19g/L、20g/L、21g/L、22g/L、23g/L、24g/L、25g/L、26g/L、27g/L、28g/L、29g/L、30g/L，以及上述任意两个数值组成范围中的任意值，优选为4-20g/L。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述缓冲剂选自乙二胺四乙酸盐、磷酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐中的至少一种，优选选自乙二胺四乙酸二钠和/或磷酸二氢钠。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述镀液中，所述缓冲剂的浓度为1-30g/L。缓冲剂的浓度低于1g/L时，有时镀液的缓冲能力不足导致镀层外观不均匀，缓冲剂的大于30g/L时，高区电流密度区间变窄导致镀层变粗糙。优选缓冲剂的浓度能够为1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L、11g/L、12g/L、13g/L、14g/L、15g/L、16g/L、17g/L、18g/L、19g/L、20g/L、21g/L、22g/L、23g/L、24g/L、25g/L、26g/L、27g/L、28g/L、29g/L、30g/L，以及上述任意两个数值组成范围中的任意值，优选为5-20g/L。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述调节剂为含砷化合物。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述含砷化合物选自砷的氧化物、亚砷酸盐、含砷有机物中的至少一种，优选选自亚砷酸钠和/或三氧化二砷。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述含砷化合物以砷计，所述无氰电镀金液中，所述含砷化合物的浓度为1-100mg/L。本发明中，所述含砷化合物的浓度低于1mg/L时，镀液的去极化效果不足够，导致析出效率降低，金的纯度下降。所述含砷化合物的浓度大于100mg/L时，在低电流密度区发生漏镀，同时高电流密度区镀液的粗糙度增加，造成镀层的外观不均匀。优选所述含砷化合物的浓度能够为1mg/L、2mg/L、3mg/L、4mg/L、5mg/L、6mg/L、7mg/L、8mg/L、9mg/L、10mg/L、11mg/L、12mg/L、13mg/L、14mg/L、15mg/L、16mg/L、17mg/L、18mg/L、19mg/L、20mg/L、21mg/L、22mg/L、23mg/L、24mg/L、25mg/L、26mg/L、27mg/L、28mg/L、29mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L、70mg/L、80mg/L、90mg/L、100mg/L，以及上述任意两个数值组成范围中的任意值，优选为3-30mg/L。
在本发明一些实施方式中，优选地，其中，所述镀液还包括pH添加剂；优选地，所述镀液的pH为7以上，优选为7-9。镀液的pH低于7.0时，镀液的长期稳定性变差。镀液的pH高于9.0时，光刻胶溶解或者发生渗镀，同时由于金难于还原导致镀层外观不均匀。优选镀液的pH可以为7、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.、7.8、7.9、8、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9，以及上述任意两个数值组成范围中的任意值，优选为7.4-9。作为pH调节剂，作为酸可以选用亚硫酸、硫酸等，作为碱可以选用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等。
本发明中，所述镀液可以的制备方法是将上述各组分投入水中完全溶解后获得。其中，导电盐、稳定剂、缓冲剂、聚季铵盐可以是将相应的化合物直接投入水中进行完全溶解。金源、含砷化合物可以是以水溶液的形式加入，但分别以金元素和砷计算实际的用量，最后各组分完全溶解。优选地，可以先将导电盐、稳定剂、缓冲剂与水混合得到完全溶解的溶液，然后将金源、含砷化合物以溶液形式加入，并加入聚季铵盐，完全溶解。溶解过程可以在常温下进行，伴随搅拌。溶解得到的溶液还进行pH值调节，满足pH为7以上，优选为7.4-9。pH值调节的要求如上所述，不再赘述。进一步地，还进行得到溶液的体积调整，以得到最终的所述镀液且满足对各组分的浓度要求。
本发明第二方面提供一种本发明提供的无氰电镀金液在半导体制造中的应用，例如在晶圆电镀金中应用。
本发明第三方面提供一种晶圆电镀金的方法，其中，该方法包括：在本发明提供的无氰电镀金液存在下，将晶圆进行电镀金。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述电镀的温度为40-70℃。优选为40℃、45℃、50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃、65℃、70℃，以及上述任意两个数值组成范围中的任意值，优选为50-60℃。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述电镀的电流密度为0.1-2A/dm2(ASD)。优选为0.1ASD、0.2ASD、0.3ASD、0.4ASD、0.5ASD、0.6ASD、.07ASD、0.8ASD、0.9ASD、1ASD、1.1ASD、1.2ASD、1.3ASD、1.4ASD、1.5ASD、1.6ASD、1.7ASD、1.8ASD、1.9ASD、2ASD，以及上述任意两个数值组成范围中的任意值，优选为0.2-1.2ASD。
在本发明一些实施方式中，优选地，所述无氰电镀金液的pH为7以上，优选为7-9。优选镀液的pH为7、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9，以及上述任意两个数值组成范围中的任意值，优选为7.4-9。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，使用的聚季铵盐为
海美溴铵(实施例1-3)，
Figure BDA0003320157550000081
商购海美溴铵-1，n为3-5的聚合物；海美溴铵-2，n＝15-20的聚合物；
聚乙烯亚胺(对比例2)，
Figure BDA0003320157550000082
Mn＝2500g/mol，购自Merck公司；
聚季铵盐-2(对比例3)，
Figure BDA0003320157550000091
浓度为62wt％的水溶液，购自Merck公司；
聚二烯丙基二甲基氯化铵(对比例4)，
Figure BDA0003320157550000092
浓度为20wt％的水溶液，购自Merck公司。
赫尔槽实验，如图1所示：
赫尔槽的体积为265mL，阴极为长度10cm、高度6.5cm的黄铜片，阳极采用不溶性铂金钛网。在赫尔槽中，阳极到阴极各个部分的距离不一样，所以，阴极各部分的电流密度分布也不同，在距离阳极近端的阴极部分的电流密度较高，依次往远端越来越低。实验中施加的电流为0.3A，因此可以算出在赫试片上各个位置的电流密度，如图2。
电镀完毕后，通过测量在不同位置(图中所示4点的位置从右到左分别对应不同电流密度0.3ASD、0.6ASD、0.9ASD和1.2ASD)的镀金厚度(XRF测量)，判定镀金配方在不同电流密度下的厚度均匀性。
4寸晶圆电镀实验：
如图2所示，电镀在4L的垂直电镀槽(图2a所示)中进行，阴极和阳极之间的距离大约4cm，阴极表面有搅拌杆搅动。电流强度为0.8ASD，电镀时间6min。
电镀完毕后，测试晶圆(图2b所示)表面13个位置(如图2c所示，图中数字表示位置点的编号)的镀金厚度(具体数值未示出)，镀层厚度均匀性可根据下式计算：
Figure BDA0003320157550000101
实施例1
在2L的烧杯中，加入60g亚硫酸钠、乙二胺含量为10g的硫酸乙二胺、10g乙二胺四乙酸二钠，添加500mL去离子水进行上述组分溶解，完全溶解后，再加入金元素含量为15g的亚硫酸金钠水溶液、砷含量为10mg的亚砷酸钠和1.0mg的海美溴铵-1进行溶解，待完全溶解后用去离子水调节镀液液位到1L和调整镀液的pH值为8.0，得到镀液-1。
得到的镀液-1加热到55℃进行赫尔槽实验。
赫尔槽结果显示，电镀金厚度在0.6ASD，0.9ASD，1.2ASD分别是0.3ASD的1.52倍，1.47倍，1.52倍。
得到的电镀金晶圆进行XRF测试，镀层厚度均匀性5.3％，见表1。
实施例2
按照实施例1的方法，不同的是，用“0.2mg海美溴铵-1”替换“1.0mg的海美溴铵-1”，进行赫尔槽实验。
赫尔槽结果显示，电镀金厚度在0.6ASD，0.9ASD，1.2ASD分别是0.3ASD的1.40倍，1.36倍，1.22倍。
得到的电镀金晶圆进行XRF测试，镀层厚度均匀性4.7％，结果见表1。
实施例3
按照实施例1的方法，不同的是，用“2.0mg海美溴铵-2”替换“1.0mg的海美溴铵-1”，进行赫尔槽实验。
赫尔槽结果显示，电镀金厚度在0.6ASD，0.9ASD，1.2ASD分别是0.3ASD的1.33倍，1.25倍，1.118倍。
得到的电镀金晶圆进行XRF测试，镀层厚度均匀性4.3％，结果见表1。
对比例1
在按照实施例1的方法，不同的是，没有添加海美溴铵，进行赫尔槽实验。
赫尔槽结果显示，电镀金厚度在0.6ASD，0.9ASD，1.2ASD分别是0.3ASD的1.66倍，1.47倍，1.52倍。
得到的电镀金晶圆进行XRF测试，镀层厚度均匀性5.3％，结果见表1。
对比例2
按照实施例1的方法，不同的是，以“1mg的聚乙烯亚胺”替代“1.0mg的海美溴铵”，进行赫尔槽实验。
赫尔槽结果显示，电镀金厚度在0.6ASD，0.9ASD，1.2ASD分别是0.3ASD的1.93倍，1.76倍，1.43倍。
得到的电镀金晶圆进行XRF测试，镀层厚度均匀性10.3％，结果见表1。
对比例3
按照实施例1的方法，不同的是，以“1mg的聚季铵盐-2”替代“1.0mg的海美溴铵”，进行赫尔槽实验。
赫尔槽结果显示，电镀金厚度在0.6ASD，0.9ASD，1.2ASD分别是0.3ASD的1.71倍，1.61倍，1.35倍。
得到的电镀金晶圆进行XRF测试，镀层厚度均匀性8.3％，结果见表1。
对比例4
按照实施例1的方法，不同的是，以“1mg的聚二烯丙基二甲基氯化铵”替代“1.0mg的海美溴铵”，进行赫尔槽实验。
赫尔槽结果显示，电镀金厚度在0.6ASD，0.9ASD，1.2ASD分别是0.3ASD的1.86倍，1.71倍，1.39倍。
得到的电镀金晶圆进行XRF测试，镀层厚度均匀性10.7％，结果见表1。
表1电镀金在赫试片上的镀金厚度
Figure BDA0003320157550000121
通过表1的结果可以看出，采用本发明添加海美溴铵在无氰电镀金镀浴的实施例1-3具有改善电镀厚度均匀性的效果。
在对比例1中没有添加海美溴铵，对照实施例1-3可知海美溴铵在无氰电镀浴中可以促进镀液在低电流密度区电镀金沉积，而对高电流密度区电镀金沉积没有影响。通过对比不同镀液在高电流密度和低电流密度的沉积层厚度，如实施例2由于添加了海美溴铵，镀金层在高电流密度区(1.2ASD)的厚度是低电流密度区(0.3ASD)的1.4倍，低于无氰电镀金不含整平剂时的1.66倍。因此，添加海美溴铵可以有效改善晶圆电镀镀镀层厚度均匀性，从7.6％(对比例1)降低到4.3％-5.3％(实施例1-3)
此外，发现添加聚乙烯亚胺或其他类型聚季铵盐不能改善无氰电镀金的电镀厚度均匀性。例如，添加聚乙烯亚胺(对比例2)和聚二烯丙基二甲基氯化铵(对比例4)对于低电流密度区的镀层厚度没有影响，但是它们促进了在高电流密度区的电镀金沉积；聚季铵盐-2(对比例3)同时促进了在低电流密度区和高电流密度区的电镀金的沉积。因此，使用聚乙烯亚胺聚二烯丙基二甲基氯化铵作为添加剂，镀金层在高电流密度区(1.2ASD)的厚度是低电流密度区(0.3ASD)的1.9倍，而使用聚季铵盐-2，镀金层在高电流密度区(1.2ASD)的厚度是低电流密度区(0.3ASD)的1.71倍，都高于未添加任何整平剂时的情况。添加这些添加剂(对比例2-4)时，晶圆电镀镀层厚度均匀性在8.3％-10.7％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (26)

1.一种用于晶圆电镀的无氰电镀金液，其特征在于，所述无氰电镀金液包含：金源、导电盐、稳定剂、缓冲剂、调节剂和式（2）所示的聚季铵盐，
Figure 991085DEST_PATH_IMAGE001
式（2），
n为3-30的整数。
2.根据权利要求1所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述无氰电镀金液中，所述聚季铵盐的浓度为0.1-10mg/L。
3.根据权利要求1或2所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述金源选自金的亚硫酸盐；
和/或，所述金源的用量使得所述无氰电镀金液中金离子的浓度为1-20g/L。
4.根据权利要求1或2所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述导电盐选自亚硫酸盐和/或硫酸盐。
5.根据权利要求4所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述导电盐选自亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸铵、亚硫酸氢钠、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵、硫酸氢钠中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述导电盐为亚硫酸钠和硫酸钠。
7.根据权利要求6所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述无氰电镀金液中，亚硫酸钠的浓度为10-120g/L；硫酸钠的浓度为1-120g/L。
8.根据权利要求3所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述导电盐选自亚硫酸盐和/或硫酸盐。
9.根据权利要求8所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述导电盐选自亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸铵、亚硫酸氢钠、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵、硫酸氢钠中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述导电盐为亚硫酸钠和硫酸钠。
11.根据权利要求10所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述无氰电镀金液中，亚硫酸钠的浓度为10-120g/L；硫酸钠的浓度为1-120g/L。
12.根据权利要求1、2、5-11中任意一项所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述稳定剂为水溶性胺；
和/或，所述无氰电镀金液中，所述稳定剂的浓度为1-30g/L。
13.根据权利要求3所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述稳定剂为水溶性胺；
和/或，所述无氰电镀金液中，所述稳定剂的浓度为1-30g/L。
14.根据权利要求4所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述稳定剂为水溶性胺；
和/或，所述无氰电镀金液中，所述稳定剂的浓度为1-30g/L。
15.根据权利要求1、2、5-11、13-14中任意一项所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述缓冲剂选自乙二胺四乙酸盐、磷酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐中的至少一种；
和/或，所述无氰电镀金液中，所述缓冲剂的浓度为1-30g/L。
16.根据权利要求3所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述缓冲剂选自乙二胺四乙酸盐、磷酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐中的至少一种；
和/或，所述无氰电镀金液中，所述缓冲剂的浓度为1-30g/L。
17.根据权利要求4所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述缓冲剂选自乙二胺四乙酸盐、磷酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐中的至少一种；
和/或，所述无氰电镀金液中，所述缓冲剂的浓度为1-30g/L。
18.根据权利要求12所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述缓冲剂选自乙二胺四乙酸盐、磷酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐中的至少一种；
和/或，所述无氰电镀金液中，所述缓冲剂的浓度为1-30g/L。
19.根据权利要求1、2、5-11、13-14、16-18中任意一项所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述调节剂为含砷化合物；
和/或，所述含砷化合物选自砷的氧化物、亚砷酸盐、含砷有机物中的至少一种；
和/或，所述含砷化合物以砷计，所述无氰电镀金液中，所述含砷化合物的浓度为1-100mg/L。
20.根据权利要求3所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述调节剂为含砷化合物；
和/或，所述含砷化合物选自砷的氧化物、亚砷酸盐、含砷有机物中的至少一种；
和/或，所述含砷化合物以砷计，所述无氰电镀金液中，所述含砷化合物的浓度为1-100mg/L。
21.根据权利要求4所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述调节剂为含砷化合物；
和/或，所述含砷化合物选自砷的氧化物、亚砷酸盐、含砷有机物中的至少一种；
和/或，所述含砷化合物以砷计，所述无氰电镀金液中，所述含砷化合物的浓度为1-100mg/L。
22.根据权利要求12所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述调节剂为含砷化合物；
和/或，所述含砷化合物选自砷的氧化物、亚砷酸盐、含砷有机物中的至少一种；
和/或，所述含砷化合物以砷计，所述无氰电镀金液中，所述含砷化合物的浓度为1-100mg/L。
23.根据权利要求15所述的无氰电镀金液，其特征在于，所述调节剂为含砷化合物；
和/或，所述含砷化合物选自砷的氧化物、亚砷酸盐、含砷有机物中的至少一种；
和/或，所述含砷化合物以砷计，所述无氰电镀金液中，所述含砷化合物的浓度为1-100mg/L。
24.一种权利要求1-23中任意一项所述的无氰电镀金液在半导体制造中的应用。
25.一种晶圆电镀金的方法，其特征在于，该方法包括：
在权利要求1-23中任意一项所述的无氰电镀金液存在下，将晶圆进行电镀金。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述电镀的温度为40-70℃；
和/或，所述电镀的电流密度为0.1-2A/dm2；
和/或，所述无氰电镀金液的pH为7-9。
CN202111243056.6A 2021-09-30 2021-10-25 用于晶圆电镀的无氰电镀金液及其应用和晶圆电镀金的方法 Active CN113981495B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2021111645344 2021-09-30
CN202111164534 2021-09-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113981495A CN113981495A (zh) 2022-01-28
CN113981495B true CN113981495B (zh) 2022-05-27

Family

ID=79741144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111243056.6A Active CN113981495B (zh) 2021-09-30 2021-10-25 用于晶圆电镀的无氰电镀金液及其应用和晶圆电镀金的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113981495B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115029750A (zh) * 2022-04-18 2022-09-09 福建中科光芯光电科技有限公司 一种半导体材料电镀金工艺方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3957595A (en) * 1975-01-10 1976-05-18 Nalco Chemical Company Zinc electroplating
CN1300329A (zh) * 1999-02-25 2001-06-20 麦克德米德坎尼克股份有限公司 锌和锌合金电镀添加剂和电镀方法
CN101235524A (zh) * 2006-11-07 2008-08-06 恩伊凯慕凯特股份有限公司 金凹凸或者金布线形成用的非氰系电解金电镀浴液
TW200928008A (en) * 2007-09-06 2009-07-01 N E Chemcat Corp Non cyanide gold plating bath for bump and preparation method of bump
CN107079591A (zh) * 2014-09-15 2017-08-18 麦克德米德恩索股份有限公司 在微电子中用于铜沉积的流平剂
KR20190061170A (ko) * 2017-11-27 2019-06-05 주식회사 지에스켐텍 아연니켈합금 전기도금액 및 이를 이용한 전기도금법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3957595A (en) * 1975-01-10 1976-05-18 Nalco Chemical Company Zinc electroplating
CN1300329A (zh) * 1999-02-25 2001-06-20 麦克德米德坎尼克股份有限公司 锌和锌合金电镀添加剂和电镀方法
CN101235524A (zh) * 2006-11-07 2008-08-06 恩伊凯慕凯特股份有限公司 金凹凸或者金布线形成用的非氰系电解金电镀浴液
TW200928008A (en) * 2007-09-06 2009-07-01 N E Chemcat Corp Non cyanide gold plating bath for bump and preparation method of bump
CN107079591A (zh) * 2014-09-15 2017-08-18 麦克德米德恩索股份有限公司 在微电子中用于铜沉积的流平剂
KR20190061170A (ko) * 2017-11-27 2019-06-05 주식회사 지에스켐텍 아연니켈합금 전기도금액 및 이를 이용한 전기도금법

Also Published As

Publication number Publication date
CN113981495A (zh) 2022-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100366631B1 (ko) 폴리비닐피롤리돈을 포함하는 구리도금 전해액 및 이를이용한 반도체 소자의 구리배선용 전기도금방법
CN113913879B (zh) 无氰电镀金镀液及其应用和电镀制金凸块的方法以及金凸块和电子部件
KR101412986B1 (ko) 경질금 합금 도금 배스
US7232513B1 (en) Electroplating bath containing wetting agent for defect reduction
WO2023051640A1 (zh) 无氰电镀金镀液及其应用和电镀制金凸块的方法以及金凸块和电子部件
JP2001200386A (ja) ビアフィリング方法
CN113832509B (zh) 用于在镍镀层上电镀金的镀液和在镍镀层上电镀金的方法和镀金件
JP2005029818A (ja) めっき方法
CN113981495B (zh) 用于晶圆电镀的无氰电镀金液及其应用和晶圆电镀金的方法
US20210262105A1 (en) Acidic aqueous composition for electrolytic copper plating
JP3124523B2 (ja) 銅メッキ方法
US20080087549A1 (en) Additive For Copper Plating And Process For Producing Electronic Circiut Substrate Therewith
CN108728877A (zh) 铜电镀浴和电镀铜镀覆膜
EP4179132A1 (en) Composition for copper electroplating on a cobalt seed
US20130112566A1 (en) Method for etching of copper and copper alloys
CN116180173A (zh) 一种具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂及其应用
JP2009242860A (ja) 酸性銅用前処理剤およびこれを利用するめっき方法
US20210062353A1 (en) Leveling agent and copper plating composition comprising the same
KR20200052537A (ko) 브롬 이온을 포함한 구리 전해도금용 전해질 용액 및 이를 이용한 구리 전해도금 방법
KR100422455B1 (ko) 구리 전해 도금액
JP7300530B2 (ja) 非等方的に銅電気めっきすることによるフォトレジスト解像能力の改善
JP2023523598A (ja) 銅析出物を電解析出させるための酸性水性組成物
KR100711426B1 (ko) 인쇄회로기판 스루홀 도금용 산성 동전해 용액의 조성물
KR20200080614A (ko) 도금 조성물 및 솔더 범프 형성 방법
KR20060010026A (ko) Pcb 홀 매립용 동전해 용액의 조성물 및 첨가제 그리고 이를 이용한 홀의 매립방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 518020 floor 7, warehouse 7, Sungang, No. 1007, Bao'an North Road, Sunxi community, Sungang street, Luohu District, Shenzhen, Guangdong

Patentee after: Shenzhen United Blue Ocean Applied Materials Technology Co.,Ltd.

Patentee after: HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.

Address before: 518020 floor 7, warehouse 7, Sungang, No. 1007, Bao'an North Road, Sunxi community, Sungang street, Luohu District, Shenzhen, Guangdong

Patentee before: Shenzhen United blue ocean gold material technology Co.,Ltd.

Patentee before: HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.