DE112014001428T5 - Electrochemical deposition processes for semiconductor wafers - Google Patents
Electrochemical deposition processes for semiconductor wafers Download PDFInfo
- Publication number
- DE112014001428T5 DE112014001428T5 DE112014001428.1T DE112014001428T DE112014001428T5 DE 112014001428 T5 DE112014001428 T5 DE 112014001428T5 DE 112014001428 T DE112014001428 T DE 112014001428T DE 112014001428 T5 DE112014001428 T5 DE 112014001428T5
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- bath
- wafer
- voltage
- failure
- plating
- 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.)
- Withdrawn
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
- C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
- C25D21/12—Process control or regulation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/18—Electroplating using modulated, pulsed or reversing current
-
- 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
- C25D7/123—Semiconductors first coated with a seed layer or a conductive layer
-
- 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
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/288—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition
- H01L21/2885—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition using an external electrical current, i.e. electro-deposition
-
- 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
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76898—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics formed through a semiconductor substrate
Abstract
Ein Verfahren zur Elektroplattierung eines Wafers erfasst ein Versagen eines Plattierungsbads basierend auf einer Spannungsänderung. Das Verfahren ist nützlich beim Plattieren von Wafern mit TSV-Strukturen. Die Spannung einer jeden Anode eines Plattierungsgeräts kann überwacht werden. Ein plötzlicher Abfall in der Spannung signalisiert ein Badversagen, das aus der Umwandlung eines Beschleunigers, wie SPS, in sein Nebenprodukt MPS herrührt. Ein Badversagen kann durch eine Stromtaktung oder einen Stromhochlauf verzögert oder verhindert werden. Ein verbessertes Plattierungsbad hat einen Katholyt mit einer sehr geringen Säurekonzentration.A method of electroplating a wafer detects a failure of a plating bath based on a voltage change. The method is useful in plating wafers with TSV structures. The voltage of each anode of a plating tool can be monitored. A sudden drop in voltage signals a bad failure resulting from the conversion of an accelerator, such as SPS, into its by-product MPS. Bad failure can be delayed or prevented by power cycling or power up. An improved plating bath has a catholyte with a very low acid concentration.
Description
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft Geräte, Systeme und Verfahren zur Elektroplattierung von Substraten, wie Halbleitermaterialwafern. Insbesondere gibt die Erfindung verbesserte Techniken an, die insbesondere bei Wafern mit Siliziumdurchgangskontaktierungen (TSV) oder ähnlichen Strukturen nützlich sind. The invention relates to devices, systems and methods for electroplating substrates, such as semiconductor material wafers. In particular, the invention provides improved techniques that are particularly useful on wafers with silicon via (TSV) or similar structures.
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
Mikroelektronische Vorrichtungen wie Halbleitervorrichtungen werden grundsätzlich auf und/oder in Substraten oder Wafern hergestellt. In einem typischen Herstellungsprozess werden in einem Elektroplattierungsgerät eine oder mehrere Schichten eines Metalls oder eines anderen leitenden Materials auf einem Wafer ausgebildet. Das Gerät kann ein Elektrolytbad in einem Gefäß oder Becken mit einer oder mehreren Anoden im Becken aufweisen. Der Wafer selbst kann in einem Rotor in einem Kopf gehalten werden, der für eine Bearbeitung in das Becken bewegt werden kann, und der zum Laden und Entladen vom Becken weg bewegt werden kann. Ein Kontaktring auf dem Rotor weist grundsätzlich eine große Anzahl von Kontaktfingern auf, die einen elektrischen Kontakt mit dem Wafer herstellen. Microelectronic devices such as semiconductor devices are basically fabricated on and / or in substrates or wafers. In a typical manufacturing process, one or more layers of a metal or other conductive material are formed on a wafer in an electroplating apparatus. The device may have an electrolyte bath in a vessel or basin with one or more anodes in the basin. The wafer itself can be held in a rotor in a head which can be moved into the basin for processing and which can be moved away from the pool for loading and unloading. A contact ring on the rotor basically has a large number of contact fingers that make electrical contact with the wafer.
Zahlreiche fortschrittliche mikroelektronische Vorrichtungen weisen Siliziumdurchgangskontaktierungen (TSV) auf. Eine TSV ist eine vertikale elektrische Verbindung, die gewöhnlich vollständig durch den Wafer oder den Chip, welcher Silizium sein kann oder auch nicht, verläuft. TSVs werden verwendet, um dreidimensionale elektronische Strukturen und Baugruppen herzustellen. Die Verwendung von TSVs ermöglicht integrierte Schaltungen mit einer sehr hohen Dichte. Die elektrischen Eigenschaften der Verbindungen sind auch verbessert, da TSVs im Allgemeinen kürzer sind als alternative Verbindungen. Dies führt zu einem schnelleren Vorrichtungsbetrieb und reduzierten Effekten von unerwünschten induktiven oder kapazitiven Eigenschaften der Verbindungen. Many advanced microelectronic devices have silicon via (TSV) contacts. A TSV is a vertical electrical connection that usually runs completely through the wafer or chip, which may or may not be silicon. TSVs are used to create three-dimensional electronic structures and assemblies. The use of TSVs enables very high density integrated circuits. The electrical properties of the connections are also improved since TSVs are generally shorter than alternative connections. This results in faster device operation and reduced effects of unwanted inductive or capacitive properties of the connections.
TSVs tendieren zu höheren Aspektverhältnissen, da sie im Wesentlichen hohe, schmale mikroskalige Säulen aus Metall, im Allgemeinen Kupfer, sind, die in einem Loch im Silizium oder einem anderen Substratmaterial ausgebildet sind. TSVs können durch Elektroplattierung von Kupfer vom Boden ausgehend nach oben ausgebildet werden. Das Erreichen einer geeigneten Füllung der TSVs ist aus mehreren Gründen technisch herausfordernd, umfassend die mikroskaligen Dimensionen der TSVs, hohe Aspektverhältnisse und andere Faktoren. TSVs tend to have higher aspect ratios because they are essentially tall, narrow microscale columns of metal, generally copper, formed in a hole in silicon or other substrate material. TSVs can be formed by electroplating copper from the bottom upwards. Achieving proper filling of the TSVs is technically challenging for several reasons, including the microscale dimensions of the TSVs, high aspect ratios, and other factors.
Historisch gesehen weisen die Prozesse und die Chemie, die für das Plattierungsfüllen der TSVs verwendet werden, eine ungewöhnliche Instabilität auf wenn das Plattierungsbad altert, was den Herstellungsprozess der Mikroelektronik direkt beeinflusst. Da das Plattierungsbad bei seinem Versagen immer noch innerhalb der Spezifikation ist, ist der Grund für das Badversagen nicht gut verständlich. Verbesserte Techniken und ein Verständnis für das Plattieren von TSV-Strukturen sind erforderlich. Historically, the processes and chemistry used to plate the TSVs exhibit unusual instability as the plating bath ages, directly affecting the microelectronics manufacturing process. Since the plating bath is still within specification at its failure, the reason for the bad failure is not well understood. Improved techniques and an understanding of the plating of TSV structures are required.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
In den Zeichnungen geben in jeder der Ansichten dieselben Bezugszeichen dieselben Elemente an. In the drawings, in each of the views, the same reference numerals indicate the same elements.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung Detailed description of embodiments of the invention
I. Erfassung eines Badversagens I. detection of a bad failure
A. Erfassung eines Badversagens im Labormaßstab A. Detection of a laboratory scale bad failure
Die Erfassung eines Badversagens war bei TSV-Plattierungsbädern eine Herausforderung. Das Badversagen kann durch eine Unterfüllungsabscheidung, Nahthohlräume und Quetschhohlräume in den Strukturen definiert werden. Es gibt einen allgemeinen Trend dahingehend, dass frische Bäder gute Leistung bringen, allerdings versagt das Bad mit andauernden reduktiver Plattierung (bis 0,45 A Hr/L). Detecting bath failure was a challenge with TSV plating baths. Bad failure can be defined by underfill deposition, seam cavities, and pinch cavities in the structures. There is a general trend that fresh baths perform well, but the bath fails with continuous reductive plating (up to 0.45 A Hr / L).
Der herkömmliche Weg, um ein Badversagen zu detektieren, ist eine Plattierung eines Wafers im Werkzeug und das Durchführen einer Röntgenstrahlenbildgebung/Querschnittsbildgebung unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls (FIB), um Hohlräume zu erfassen. Eine Verfügbarkeit von Wafern für die Bildgebung ist jedoch gewöhnlich begrenzt. Dies ist ein teurer und zeitaufwendiger Prozess. Bis jetzt gibt es kein echtes und praktikables verfügbares Verfahren, um ein Badversagen zu detektieren. The conventional way to detect bad failure is to plate a wafer in the tool and perform x-ray imaging / cross-sectional imaging using a focused ion beam (FIB) to detect voids. However, availability of wafers for imaging is usually limited. This is an expensive and time-consuming process. So far, there is no real and practical method available to detect a bad failure.
Wie nachfolgend beschrieben ist, wurde nun ein chronopotentiometrisches Verfahren zum Erfassen eines Badversagens erfunden. Die Erfinder haben nun bestimmt, dass der Grund hierfür ist, dass das Bad über die Plattierungszeit durch den Beschleuniger (Accelerator) dominiert wird und eine Hemmung verliert. Dies führt zu einem gleichmäßigen Wachstum und Hohlräumen in den Durchgangskontaktierungen oder Gräben. As described below, a chronopotentiometric method of detecting a bad malfunction has now been invented. The inventors have now determined that the reason for this is that the bath is dominated by the plating time by the accelerator and loses some inhibition. This results in uniform growth and voids in the via contacts or trenches.
Das Verfahren kann in einer elektrochemischen Labor-Anordnung oder in einer Anordnung auf Werkzeug- oder Systemebene verwendet werden. The method can be used in a laboratory electrochemical arrangement or in a tool or system level arrangement.
In einer Form eines Laborverfahrens wird eine chronopotentiometrische Messung mit einer langen Zeitskala (3600 Sekunden) verwendet, um ein Badversagen zu erfassen. Bezug nehmend auf
Herkömmlicherweise werden dem Plattierungsbad organische Zusätze zugegeben, um die Ergebnisse in der TSV-Plattierung zu verbessern. Ein Suppressor-Zusatz (gewöhnlich ein Polyalken-Glykol mit einem hohen Molekulargewicht, wie PEG) lagert in der Gegenwart von Chlorid-Ionen stark an der Oberfläche der Kupferkathoden an, um einen Film auszubilden, der das Überpotential für Kupferabscheidung steil erhöht. Ein Beschleunigerzusatz wirkt dem hemmenden Effekt des Suppressors entgegen, um die beschleunigte Abscheidung in Gräben und Durchgangskontaktierungen, die für ein Auffüllen vom Boden her erforderlich ist, bereitzustellen. SPS (Natrium-Sulfopropyl-Disulfid) wurde als Beschleuniger verwendet. MPS (3-Mercaptopropyl-Sulfon-Säure) ist ein bekanntes Nebenprodukt oder Abbauprodukt des SPS. Ein Nivelliermittel (Leveler), wie Amin und heterozyklische Stoffe, werden ebenfalls bei der TSV-Plattierung verwendet. Das Nivelliermittel ist auch ein starker Suppressor. Conventionally, organic additives are added to the plating bath to improve the results in TSV plating. A suppressor additive (usually a high molecular weight polyalkene glycol such as PEG) strongly attaches to the surface of the copper cathodes in the presence of chloride ions to form a film that sharply increases the overpotential for copper deposition. An accelerator additive counteracts the inhibiting effect of the suppressor to provide the accelerated deposition in trenches and via contacts required for bottom fill. SPS (sodium sulfopropyl disulfide) was used as accelerator. MPS (3-mercaptopropyl sulfonic acid) is a known by-product or degradation product of the SPS. A leveler such as amine and heterocyclic are also used in TSV plating. The leveling agent is also a strong suppressor.
Die chronopotentiometrischen Messungen der Badproben in
Die chemischen Schlüsselreaktionen, die die oxidative Thiol-Disulfid-Beziehung an der Wurzel der Instabilität beschreiben, sind:
In einem Laborverfahren wurde eine Badprobe von 200 ml vom Bad des Geräts mit einem gesamten Elektrolytvolumen von etwa 80 l genommen. Ein Dreielektroden-Potentiostat wurde verwendet, um einen konstanten Strom durch die Probe zu leiten, während das Potential über die Zeit beobachtet wurde. Bezug nehmend auf die obere Kurve in
B. Erfassung eines Badversagens auf Werkzeug- oder Systemebene B. detection of a bad failure at the tool or system level
In vorhandenen Plattierungsgeräten, die für TSV-Anwendungen ausgelegt sind, neigt der Plattierungsprozess dazu instabil zu sein, wobei unterfüllte und/oder Hohlräume in TSVs auftreten, auch nachdem eine relativ kleine Anzahl von Wafern ein frisches Bad durchlaufen hat. Die Erfinder haben bestimmt, dass die Instabilität mit dem Beschleuniger SPS und seinem Nebenprodukt MPS verbunden ist, was zu einer Feld-Depolarisierung oder einem Verlust der Hemmung führt, wobei der elektrische Strom von den Durchgangskontaktierungen oder Gräben zum Feld oder der oberen Oberfläche des Wafers verschoben wird. Die Hemmung bezieht sich auf einen kombinierten Hemmungseffekt des Suppressors und des Nivelliermittels. In existing plating equipment designed for TSV applications, the plating process tends to be unstable, with underfilled and / or voids occurring in TSVs, even after a relatively small number of wafers have passed through a fresh bath. The inventors have determined that the instability is associated with the accelerator SPS and its by-product MPS, resulting in field depolarization or loss of inhibition, with electrical current shifting from the via contacts or trenches to the field or top surface of the wafer becomes. The inhibition refers to a combined inhibitory effect of the suppressor and the leveling agent.
In einem Aufbau auf Werkzeug- oder Systemebene kann ein Testwafer mit einer Kupferdecksaatschicht in das Gerät geladen werden. Das Potential einer jeden Anode im Gerät kann überwacht werden, um Änderungen in der Badchemie zu erfassen, und der Beginn von Hohlräumen oder einer Unterfüllung kann detektiert werden. Eine Oszillation oder ein Abfall in der Zellspannung wird auftreten, wenn eine Oberflächenhemmung verloren geht oder reduziert wird. Wenn dies auftritt, während eine TSV-Struktur immer noch auffüllt, wird daraus ein Hohlraum oder eine Unterfüllung entstehen. Ein Hohlraum ist die primäre Form des Versagens. Ein Überfüllen und ein Unterfüllen können als kleinere Formen des Versagens auftreten, insbesondere wenn das Versagen nahe am Ende des Prozesses auftritt, wenn die Struktur schon weitgehend vollendet ist. In diesem Fall kann ein geringfügiges Unterfüllen auftreten. In a tool-level or system-level setup, a test wafer with a copper seed layer can be loaded into the device. The potential of each anode in the device can be monitored to detect changes in bath chemistry, and the onset of voids or underfill can be detected. Oscillation or drop in cell tension will occur if surface inhibition is lost or reduced. If this occurs while a TSV structure is still filling, it will create a void or underfill. A cavity is the primary form of failure. Overfilling and underfilling can occur as minor forms of failure, especially if the failure occurs near the end of the process when the structure is already largely completed. In this case, slight underfilling may occur.
Kleinere Strukturen füllen sich schneller als größere Strukturen. Die Anzahl von Wafern, die plattiert werden können bevor ein vorhergesagtes Badversagen auftritt, kann durch die Plattierungszeit für jeden Wafer beeinflusst werden, die wenigstens teilweise durch die Strukturgröße bestimmt wird. Eine kumulative Plattierungszeit wird als ein Schlüsselfaktor bei der Vorhersage des Badversagens identifiziert, im Gegensatz zur Anzahl plattierter Wafer. Smaller structures fill up faster than larger structures. The number of wafers that can be plated before a predicted bad failure occurs may be affected by the plating time for each wafer, which is determined at least in part by the feature size. A cumulative plating time is identified as a key factor in the prediction of bad failure, as opposed to the number of plated wafers.
- A.] 15–20
mV Depolarisierung zwischen 0 und 0,5 Ahr/L Badalter. - B.] Solides 10 × 100
Füllverhalten bis zu 2,6 A Hr/L. - C.] Stabile (+/–5 mV)
0,5Hemmung zwischen 2,5 Ahr/L.und - D.] Leichte Unterfüllung in der Mitte des Wafers zusammen mit einem zusätzlichen Verlust der Hemmung und einer Spannungsoszillation bei 3,2 Ahr/L.
- E.] Effektives B&F der Probenentnahme ist < 3%.
- F.] Durch das Betreiben bei einer kleineren DO-Konzentration (3–5 ppm vs. Sättigung) kann die Badlebensdauer um > 300% verlängert werden.
- A.] 15-20 mV depolarization between 0 and 0.5 Ahr / L bath age.
- B.] Solid 10 × 100 filling behavior up to 2.6 A Hr / L.
- C.] Stable (+/- 5 mV) inhibition between 0.5 and 2.5 Ahr / L.
- D.] Slight underfilling in the center of the wafer along with an additional loss of inhibition and stress oscillation at 3.2 Ahr / L.
- E.] Effective B & F sampling is <3%.
- F.] By operating at a lower DO concentration (3-5 ppm vs. saturation), the bath life can be extended by> 300%.
Die oben diskutierten Ergebnisse gelten im Allgemeinen für alle Arten von Geräten. Einige Geräte verwenden eine Membran, die die Anoden vom Wafer trennt, wobei der Elektrolyt über der Membran als Katholyt bezeichnet wird, und der Elektrolyt unterhalb der Membran als Anolyt bezeichnet wird.
II. Erholung vom Badversagen II. Recovery from Badversagen
Eine Instabilität des Bades korreliert mit der Bildung der MPS, einem starken Beschleuniger, während des reduktiven Plattierens. Dies führt zu einem schlechten Auffüllen vom Boden her, einer schlechten Hemmung im Feld und in den Gräben. Es ist schwierig oder unmöglich, eine konstante Konzentration der MPS während des Plattierungsprozesses aufrecht zu erhalten. MPS kann jedoch auf einige Arten gemäßigt werden. Bath instability correlates with the formation of MPS, a strong accelerator, during reductive plating. This leads to a poor filling from the ground, a bad inhibition in the field and in the trenches. It is difficult or impossible to maintain a constant concentration of MPS during the plating process. However, MPS can be moderated in some ways.
MPS kann mit Entlasten und Zuführen (30%) minimiert werden, wobei das Bad konstant erneuert wird. Dies entfernt kontinuierlich MPS aus dem Bad, so dass die MPS-Konzentration im Allgemeinen stabil bleibt. Das Entlasten und Zuführen erhöht jedoch Kosten und Komplikationen beim Plattierungsprozess. MPS can be minimized with unloading and feeding (30%), whereby the bath is constantly renewed. This continuously removes MPS from the bath, so the MPS concentration generally remains stable. However, relieving and feeding increases costs and complications in the plating process.
MPS kann auch durch eine Wartezeiterholung kontrolliert werden. Durch das Gestatten, dass das Bad ruht, wird MPS oxidiert und zurück zu SPS verwandelt. Dies kann jedoch Stunden oder Tage dauern. Es ist hochgradig zeitaufwendig und verzögert natürlich die Bearbeitung. MPS can also be controlled by a wait time recovery. By allowing the bath to rest, MPS is oxidized and transformed back to SPS. However, this can take hours or days. It is highly time consuming and naturally delays processing.
Ein Spülen des Bades entfernt auch MPS. Dies kann durchgeführt werden, indem saubere trockene Luft nach oben durch das Bad gesprudelt wird. Eine Entmetallisierung oder ein Durchführen des Plattierungsprozesses mit umgekehrter Polarität entfernt auch MPS. Diese Techniken sind im Allgemeinen ineffizient und ebenfalls zeitaufwendig. A rinse of the bath also removes MPS. This can be done by bubbling clean dry air up through the bath. Deplating or performing the reversed polarity plating process also removes MPS. These techniques are generally inefficient and also time consuming.
A. Stromtaktung A. Power clocking
Eine verbesserte Technik zum Verzögern oder Vermeiden eines Badversagens, das von der MPS resultiert, ist die Stromtaktung. In standardmässigen Plattierungsprozessen ist der Strom kontinuierlich. Dies führt zu einer kontinuierlichen Bildung von MPS oder Kupfer (I) Thiolat, einer Komplexgruppe, indem Kupfer (I) Ionen mit MPS-Thiolatgruppen kombiniert werden. Dies führt dazu, dass das Bad über die Zeit hochgradig beschleunigerdominiert wird, was zu einer Unterfüllung aufgrund der abnehmenden Unterdrückung auf den Feldern führt. An improved technique for delaying or avoiding bath failure resulting from the MPS is current cycling. In standard plating processes the current is continuous. This results in the continuous formation of MPS or copper (I) thiolate, a complex group, by combining copper (I) ions with MPS thiolate groups. As a result, the bath becomes highly accelerated over time, resulting in underfilling due to the decreasing suppression on the fields.
Durch das Takten des Stroms während des Plattierungsprozesse kann unter Verwendung von kurzen Pulsen oder langen Pulsen eine Bildung von MPS gesteuert werden. Die Taktung kann negativ sein, d.h. Strom kann von einem positiven oder Plattierungsstrom zu einem negativen Strom getaktet werden, oder die Taktung kann positiv sein, d.h. eine Taktung des Plattierungsstroms oder hin zu einem offenen Kreislauf-Potential. Eine Wechseltaktung kann über eine Taktung mit einem konstanten Strom und einer konstanten Spannung ebenfalls verwendet werden. Die Taktung kann bei gleichmäßigen Intervallen in einem POR-Prozess durchgeführt werden. Dies kann dabei helfen, eine Badstabilität aufrecht zu erhalten, indem MPS von der Kupferoberfläche gelöst wird und eine Badhemmung erhöht wird. By cycling the current during the plating process, formation of MPS can be controlled using short pulses or long pulses. The timing may be negative, i. Current may be clocked from a positive or plating current to a negative current, or the timing may be positive, i. a timing of the plating current or towards an open circuit potential. A changeover timing may also be used via a constant current, constant voltage timing. The timing can be performed at even intervals in a POR process. This can help maintain bath stability by loosening MPS from the copper surface and increasing bath inhibition.
Die Taktung kann auch durchgeführt werden, wenn kein Wafer vorhanden ist. The timing can also be performed if there is no wafer.
B. Stromhochlauf B. power up
Ein Stromdichte-Hochlauf (Ramping) kann verwendet werden, um den Effekt der MPS zu reduzieren und eine Badstabilität wiederherzustellen.
III. Geräte und Systeme III. Devices and systems
In dieser Ausführung überwacht die Gerätesteuerung
Wie beschrieben ist, kann ein Elektroplattierungssystem für das Bearbeiten eines Wafers mit TSV-Strukturen ein Gefäß zum Halten eines Bads eines Elektrolyts und einer oder mehrerer Anoden im Gefäß umfassen. Eine Waferhalterung weist einen Kontaktring auf, der einen elektrischen Kontakt mit dem Wafer herstellt, wobei eine Kathode elektrisch mit den Kontakten verbunden ist. Ein Spannungsmonitor überwacht eine Spannung zwischen einer oder mehrerer der Anoden und dem Kontaktring. Eine Steuerung ist mit dem Spannungsmonitor verbunden, wobei die Steuerung ein Badversagen basierend auf einer Änderung in der Spannung erfasst. As described, an electroplating system for processing a wafer having TSV structures may include a vessel for holding a bath of electrolyte and one or more anodes in the vessel. A wafer holder has a contact ring that makes electrical contact with the wafer, with a cathode electrically connected to the contacts. A voltage monitor monitors a voltage between one or more of the anodes and the contact ring. A controller is connected to the voltage monitor, wherein the controller detects a bad failure based on a change in the voltage.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/835,870 | 2013-03-15 | ||
US13/835,870 US20140262794A1 (en) | 2013-03-15 | 2013-03-15 | Electrochemical deposition processes for semiconductor wafers |
PCT/US2014/015876 WO2014149245A1 (en) | 2013-03-15 | 2014-02-11 | Electrochemical deposition processes for semiconductor wafers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE112014001428T5 true DE112014001428T5 (en) | 2015-12-24 |
Family
ID=51522611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112014001428.1T Withdrawn DE112014001428T5 (en) | 2013-03-15 | 2014-02-11 | Electrochemical deposition processes for semiconductor wafers |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140262794A1 (en) |
KR (1) | KR20150132464A (en) |
CN (1) | CN105027265A (en) |
DE (1) | DE112014001428T5 (en) |
SG (1) | SG11201506364YA (en) |
TW (1) | TW201442149A (en) |
WO (1) | WO2014149245A1 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10154598B2 (en) * | 2014-10-13 | 2018-12-11 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Filling through-holes |
CN107794553B (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-21 | 电子科技大学 | A kind of electroplating additive and preparation method thereof |
US10648097B2 (en) * | 2018-03-30 | 2020-05-12 | Lam Research Corporation | Copper electrodeposition on cobalt lined features |
JP7100571B2 (en) * | 2018-12-13 | 2022-07-13 | 株式会社荏原製作所 | A method of building a predictive model that predicts the number of plates that can be plated, a method of building a selection model for predicting the components that cause defects, and a method of predicting the number of boards that can be plated. |
KR102445228B1 (en) * | 2019-09-30 | 2022-09-21 | 한국재료연구원 | Measuring method for concentration of additive breakdown product in plating solution |
KR102223889B1 (en) * | 2019-09-30 | 2021-03-09 | 한국재료연구원 | Measuring device for concentration of additive breakdown product in plating solution |
WO2021066412A1 (en) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 한국재료연구원 | Method for measuring concentration of additive breakdown products included in plating solution |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100877923B1 (en) * | 2001-06-07 | 2009-01-12 | 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨 | Electrolytic copper plating method |
JP4434013B2 (en) * | 2002-05-07 | 2010-03-17 | ユニバーシティ オブ サザン カリフォルニア | Method and apparatus for measuring the quality of a deposit during a plating process using conformable contact mask plating |
US7291253B2 (en) * | 2004-05-04 | 2007-11-06 | Eci Technology, Inc. | Detection of an unstable additive breakdown product in a plating bath |
TWI328622B (en) * | 2005-09-30 | 2010-08-11 | Rohm & Haas Elect Mat | Leveler compounds |
US20070261963A1 (en) * | 2006-02-02 | 2007-11-15 | Advanced Technology Materials, Inc. | Simultaneous inorganic, organic and byproduct analysis in electrochemical deposition solutions |
US8784636B2 (en) * | 2007-12-04 | 2014-07-22 | Ebara Corporation | Plating apparatus and plating method |
US7776741B2 (en) * | 2008-08-18 | 2010-08-17 | Novellus Systems, Inc. | Process for through silicon via filing |
TWI523976B (en) * | 2010-05-19 | 2016-03-01 | 諾菲勒斯系統公司 | Through silicon via filling using an electrolyte with a dual state inhibitor |
US20120024713A1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-02-02 | Preisser Robert F | Process for electrodeposition of copper chip to chip, chip to wafer and wafer to wafer interconnects in through-silicon vias (tsv) with heated substrate and cooled electrolyte |
-
2013
- 2013-03-15 US US13/835,870 patent/US20140262794A1/en not_active Abandoned
-
2014
- 2014-02-11 WO PCT/US2014/015876 patent/WO2014149245A1/en active Application Filing
- 2014-02-11 KR KR1020157029505A patent/KR20150132464A/en not_active Application Discontinuation
- 2014-02-11 SG SG11201506364YA patent/SG11201506364YA/en unknown
- 2014-02-11 CN CN201480010935.6A patent/CN105027265A/en active Pending
- 2014-02-11 DE DE112014001428.1T patent/DE112014001428T5/en not_active Withdrawn
- 2014-02-17 TW TW103105136A patent/TW201442149A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201442149A (en) | 2014-11-01 |
US20140262794A1 (en) | 2014-09-18 |
SG11201506364YA (en) | 2015-09-29 |
CN105027265A (en) | 2015-11-04 |
KR20150132464A (en) | 2015-11-25 |
WO2014149245A1 (en) | 2014-09-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112014001428T5 (en) | Electrochemical deposition processes for semiconductor wafers | |
Chen et al. | Plating uniformity of bottom-up copper pillars and patterns for IC substrates with additive-assisted electrodeposition | |
US8440555B2 (en) | Method for analyzing electrolytic copper plating solution | |
DE19653681C2 (en) | Process for the electrolytic deposition of copper layers with a uniform layer thickness and good optical and metal-physical properties and application of the process | |
AT397011B (en) | METHOD AND DEVICE FOR CLEANING, ACTIVATING AND / OR METALLIZING DRILL HOLES IN HORIZONTALLY GUIDED PCBS | |
DE60022480T2 (en) | copper plating | |
DE102014101552A1 (en) | ELECTRICAL CONNECTING ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF | |
JP2006283072A (en) | Method of plating microvia and through-hole | |
WO2007095439A2 (en) | Electrochemical etching of circuitry for high density interconnect electronic modules | |
BR112018016748B1 (en) | APPARATUS FOR CAUSTICING AND ELECTROLYTIC DISSOLUTION AND METHOD FOR EXTRACTING PARTICLES FROM METALLIC COMPOUNDS | |
DE10232612B4 (en) | Apparatus and method for monitoring an electrolytic process | |
DE602004003698T2 (en) | METHOD FOR FILLING MICROBLIND HOLES | |
DE10321509B4 (en) | A method of filling blind vias and forming an electrode | |
US20190345627A1 (en) | System for treating solution for use in electroplating application and method for treating solution for use in electroplating application | |
JP2001073183A (en) | Method for measuring leveler concentration in copper sulfate plating liquid | |
KR102020572B1 (en) | Improvements in plating bath metrology | |
Roh et al. | Cu filling of TSV using various current forms for three‐dimensional packaging application | |
EP0154705A2 (en) | Process for the automatic control of acid copper electroplating baths | |
CN109072468B (en) | Method for monitoring the total amount of brightener in an acidic copper/copper alloy electroplating bath and controlled electroplating process | |
DE102019130451B4 (en) | Electrochemical plating system and method of use | |
DE10043560B4 (en) | Method and device for producing a metal layer | |
DE102013109528A1 (en) | ELECTRO-COPPER PLATING APPARATUS | |
CH674020A5 (en) | ||
DE112013006009T5 (en) | Method for obtaining a metal filling in small features | |
Zhou et al. | Low Cu electrolyte for advanced damascene plating |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |