DE60123189T2 - Keimschichtreparatur und Elektroplattierungsbad - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet des Elektroplattierens. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Gebiet der Kupferelektroplattierung auf einer Keimschicht.
  • Der Trend zu kleineren mikroelektronischen Vorrichtungen, wie die mit Submikrometerstrukturen, führte zu Vorrichtungen mit mehreren Metallisierungsschichten, um die höheren Dichten zu handhaben. Ein bekanntes Metall, das zur Bildung von Metalleiterbahnen, ebenso als Verdrahtung bezeichnet, auf einem Halbleiterwafer verwendet wird, ist Aluminium. Aluminium hat den Vorteil, daß es relativ preisgünstig ist, niedrigen spezifischen Widerstand aufweist, und relativ leicht zu ätzen ist. Aluminium ist ebenso verwendet worden, um Schaltverbindungen in Durchgangslöchern zu bilden, um die unterschiedlichen Metallschichten zu verbinden. Da jedoch die Größe des Durchgangsloches/Kontaktlöcher auf den Submikrometerbereich schrumpft, tritt ein Ansatzabdeckungsproblem auf, welches wiederum Zuverlässigkeitsprobleme hervorrufen kann, wenn Aluminium verwendet wird, um die Schaltungsverbindungen zwischen den unterschiedlichen Metallschichten zu bilden. Diese schlechte Ansatzabdeckung führte zu hoher Stromdichte und verstärkte Elektromigration.
  • Ein Versuch, verbesserte Schaltungsverbindungswege in den Durchgangslöchern bereitzustellen, ist, vollständig gefüllte Verbindungsstücke unter Verwendung von Metallen, wie Wolfram, während der Verwendung von Aluminium für die Metallschichten zu bilden. Jedoch sind Wolframverfahren teuer und kompliziert, weist Wolfram hohen spezifischen Widerstand auf, und Wolframverbindungsstücke sind anfällig für Hohlräume und bilden schlechte Grenzflächen mit den Drahtschichten.
  • Kupfer ist als ein Ersatzmaterial zur Schaltungsverbindungsmetallisierung vorgeschlagen worden. Kupfer weist die Vorteile von verbesserten elektrischen Eigenschaften im Vergleich zu Wolfram und bessere Elektromigrationseigenschaft und niedrigeren spezifischen Widerstand als Aluminium auf. Die Nachteile von Kupfer sind, das es im Vergleich zu Aluminium und Wolfram schwieriger zu ätzen ist, und die Tendenz zur Migration in (und schnellen Diffusion durch) eine dielektrische Schicht, wie Siliciumdioxid, hat. Um diese Migration zu verhindern, muß eine Sperrschicht, wie Titannitrid, Tantal, Tantalnitrid, Tantalsiliciumnitrid, Wolframnitrid und dergleichen, vor der Abscheidung einer Kupferschicht verwendet werden.
  • Typische Techniken zum Aufbringen einer Kupferschicht, wie elektrochemische Abscheidung, sind nur zum Aufbringen von Kupfer auf eine elektrisch leitfähige Schicht geeignet. Daher wird eine darunterliegende leitfähige Keimschicht, typischerweise eine Metallkeimschicht, wie Kupfer, im allgemeinen auf das Substrat vor der elektrochemischen Abscheidung von Kupfer aufgebracht. Diese Keimschichten können durch eine Vielzahl von Verfahren aufgebracht werden, wie physikalisches Dampfabscheiden („PVD"; das Sputtern, Verdampfung oder Abscheidung aus ionisiertem Metallplasma von Hohlkathodenmagnetronquellen umfaßt) und chemisches Dampfabscheiden („CVD", das Abscheidung von Metall oder Organometallpräkursoren umfaßt, umfassend ein oder mehrere Metallatome in Kombination mit anorganischen oder organischen Liganden, wie Halogeniden, Pseudohalogeniden, Carbonylen, Nitrilen, Alkylen, Olefinen, Allylen, Arenen, Phosphinen, Aminen und dergleichen). Typischerweise sind Keimschichten im Vergleich zu anderen Metallschichten dünn, wie 50 bis 1500 Angström dick. Diese Metallkeimschichten, insbesondere Kupferkeimschichten, leiden unter Problemen, wie Metalloxid sowohl auf der Oberfläche der Keimschicht als auch in dem Großteil der Schicht sowie signifikanten Schwankungen in der Dicke oder Diskontinuitäten in der Schicht.
  • Oxid auf einer Metallkeimschicht, insbesondere einer Kupferkeimschicht, interferiert mit der anschließenden Kupferabscheidung. Dieses Oxid bildet sich, dadurch daß die Metallkeimschicht Sauerstoffquellen, wie Luft, ausgesetzt wird. Typischerweise gilt, je länger die Keimschicht dem Sauerstoff ausgesetzt ist, desto größer die Menge an Oxidbildung. Wo eine Kupferkeimschicht dünn ist, kann das Kupferoxid als Kup feroxid durch die Schicht hindurch existieren. In anderen Bereichen des Elektroplattierens, wie in der Elektronikendbearbeitung, werden Kupferoxidschichten typischerweise durch saure Ätzbäder entfernt. Diese Bäder lösen die Oxidschicht, hinterlassen eine Kupfermetalloberfläche. Diese Ätzverfahren sind im allgemeinen aufgrund der Dünne der Keimschicht nicht auf Kupferkeimschichten anwendbar. Da das Oxid von der Keimschichtoberfläche entfernt wird, besteht die Gefahr, daß die gesamte Keimschicht an Ort und Stelle entfernt werden kann, was Diskontinuitäten in der Keimschicht erzeugt.
  • US-Patent Nr. 5,824,599 (Schacham-Diamand et al.) offenbart ein Verfahren zum Verhindern der Oxidbildung auf der Oberfläche einer Kupferkeimschicht durch konforme Deckschichtabscheidung unter Vakuum einer katalytischen Kupferschicht über einer Sperrschicht auf einem Wafer und dann ohne Brechen des Vakuums Abscheiden einer Schutzaluminiumschicht über der katalytischen Kupferschicht. Der Wafer wird dann einer stromlosen Kupferabscheidungslösung unterzogen, die die Schutzaluminiumschicht entfernt, die die darunterliegende katalytische Kupferschicht exponiert, und dann stromlos Kupfer darauf abscheidet. Jedoch erfordert dieses Verfahren die Verwendung eines zweiten Metalls, Aluminium, was zu den Kosten des Verfahrens hinzukommt, und die Gegenwart von jeder nicht-entfernten Schutzschicht vor der stromlosen Abscheidung des Kupfers kann Probleme in dem Endprodukt hervorrufen, wie eine Erhöhung des spezifischen Widerstandes. Außerdem kann sich das gelöste Aluminium in dem stromlosen Kupferbad ansammeln, was ebenso Probleme in dem Endprodukt hervorrufen könnte.
  • Die Ansatzabdeckung durch die PVD-Kupferkeimschicht an Öffnungen von 0,18 μm auf hochentwickelten Schaltungsverbindungen wird ein einschränkender Faktor für hohlraumfreie Kupferfüllungen. Eine verringerte Ansatzabdeckung an den unteren Seitenwänden von Hohlräumen der Durchgangslöcher und Einschnitte führt zur einer dünnen und diskontinuierlichen Kupferkeimschicht. Diskontinuitäten oder Hohlräume sind Bereiche in der Keimschicht, wo die Abdeckung des Metalls, wie Kupfer, unvollständig oder fehlerhaft ist. Solche Diskontinuitäten können aus unzureichender Deckschichtabscheidung der Metallschicht, wie Abscheiden des Metalls in Blickrichtung, hervorgehen. Die anschließende Kupferelektroplattierfüllung mit üblichen Elekt rolyten und Additiven führt zur Bildung von Bodenhohlräumen, die mit der unvollständigen Füllung über der diskontinuierlichen Kupferkeimschicht verbunden sind. Damit eine vollständige Metallschicht auf einer solchen Keimschicht elektrochemisch abgeschieden werden kann, müssen die Diskontinuitäten vor oder während der Abscheidung der endgültigen Metallschicht gefüllt werden, andernfalls können Hohlräume in der endgültigen Metallschicht auftreten.
  • US-A-4376685 und US-A-5328589 offenbaren minimal verzweigte oder unverzweigte Suppressorverbindungen, die Polyetherpolymere sind, wobei die Etherverknüpfungen nur in dem Polymergrundgerüst vorliegen.
  • Die PCT-Patentanmeldung Nummer WO 99/47731 (Chen) offenbart ein Verfahren zur Bereitstellung einer Keimschicht durch erstes Dampfabscheiden einer ultradünnen Keimschicht, gefolgt von elektrochemischer Verstärkung der ultradünnen Keimschicht unter Bildung einer endgültigen Keimschicht. Gemäß dieser Patentanmeldung stellt ein Zweischrittverfahren eine Keimschicht mit reduzierten Diskontinuitäten bereit. Die Kupferkeimschicht wird unter Verwendung eines alkalischen elektrolytischen Bades verbessert. Ein Fachmann, der dieses Verfahren verwendet, um eine Keimschicht zu verstärken, müßte die Keimschicht vor Verwendung konventioneller saurer elektrolytischer Plattierungsbäder spülen und neutralisieren. Außerdem müßte der Hersteller unter Verwendung eines solchen alkalischen Verstärkungsverfahrens in Kombination mit einem sauren Elektroplattierungsbad die Anzahl der Plattierungsköpfe auf dem Plattierungstool verdoppeln oder der Durchsatz würde sich verringern.
  • Im allgemeinen werden bei dem elektrochemischen Metallisierungsverfahren für hochentwickelte Schaltungsverbindungen ein hochleitfähiges Schwefelsäureelektrolyt (170 g/l H2SO4), Kupfer(II)-sulfat (17 g/l) und Chloridionen (50–70 mg/l) verwendet. Ein organisches Additivpaket wird zur Unterstützung bei der Entwicklung der Füllung vom Boden an und zur Förderung einer einheitlichen Dicke an Kupfer über dem Wafer verwendet. Ein solches Additivpaket umfaßt typischerweise Beschleuniger, Suppressoren und Nivellierungsmittel und kann gegebenenfalls oberflächenaktive Mittel, Antischaummittel oder Duktilisierungsmittel zur Modifizierung der Eigen schaften des Plattierungsbades oder der resultierenden Metallabscheidungen umfassen. Ein Gleichgewicht muß zwischen der Verwendung solcher Beschleuniger, Suppressoren, Nivellierungsmittel und anderen Additiven aufgebaut werden, um den gewünschten Grad an Kupferfüllung der Öffnungen ohne Hohlraumbildung zu erreichen. Wird ein solches Gleichgewicht nicht erreicht, kann dann die Plattierung über dem Wafer wesentlich schneller auftreten, als das Plattieren innerhalb der Öffnung, was zu Hohlraumbildung innerhalb der Öffnungen führt. Viele Faktoren können die Stabilität und den Verbrauch jeder der Additivkomponenten in dem Plattierungsbad beeinflussen. Daher kann, wenn eine dieser Komponenten bei einer schnelleren Rate verbraucht wird als die anderen, das Gleichgewicht der Additive nachteilig beeinflußt werden.
  • Wird ferner ein ziemlich dünner Kupferkeim dem stark sauren Elektrolyten ausgesetzt, so führt dies zur teilweisen oder vollständigen Entfernung der dünnen leitfähigen Kupferoxidschicht auf der Keimschicht, was die darunterliegende agglomerierte Kupferkeimschicht („Kupferinseln") freilegen kann. Das Kupferelektroplattieren mit herkömmlichen chemischen Formulierungen ist für die Wiederherstellung der dünnagglomerierten Kupferkeimschicht nicht ausreichend und das endgültige Füllergebnis enthält Bodenhohlräume.
  • Daher besteht ein fortbestehender Bedarf an Verfahren zum Reparieren von Keimschichten mit Diskontinuitäten. Es besteht ebenso ein fortbestehender Bedarf an Elektroplattierungsbädern, die eine gute Füllung von vertieften Strukturelementen bereitstellen, die keine Verwendung von zusätzlichen Metallen erfordern, die das Seitenwachstum von Keimschichten verbessern, um Diskontinuitäten zu verringern oder zu entfernen, und die mit kommerziellen Metallabscheidungsverfahren kompatibel sind.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist überraschenderweise herausgefunden worden, daß die Beseitigung der Bodenhohlräumeinnerhalb Öffnungen während des Elektroplattierens auf einem ziemlich dünnen Kupferkeim durch Modifikation der Elektrolytzusammensetzung und des organischen Additivpakets erreicht werden kann. Diese Modifikation des organischen Additivpakets ist die Verwendung von bestimmten verzweigten Suppressorverbindungen. Es ist außerdem überraschenderweise herausgefunden worden, daß diese verzweigten Suppressorverbindungen Komplexe mit Kupfer bilden, die einen höheren Grad an Oberfläche als konventionelle geradkettige Suppressorverbindungen zeigen.
  • Die vorliegende Erfindung ist in ihren verschiedenen Aspekten wie in den beiliegenden Ansprüchen dargestellt.
  • In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Elektroplattierungsbad bereit, umfassend eine Quelle an Kupferionen, einen sauren Elektrolyten und eine oder mehrere verzweigte Suppressorverbindungen, wie hierin definiert.
  • In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Abscheiden einer Kupferschicht auf einem Substrat bereit, umfassend die Schritte: a) das Kontaktieren eines Substrats mit einem Elektroplattierungsbad, umfassend eine Quelle an Kupferionen, einen sauren Elektrolyten und eine oder mehrere verzweigte Suppressorverbindungen, wie hierin definiert; und b) das Unterwerfen des Elektroplattierungsbades einer Stromdichte, die ausreichend ist, die Kupferschicht abzuscheiden.
  • In einem dritten Aspekt stellt die vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung bereit, umfassend die Schritte: a) das Kontaktieren einer elektronischen Vorrichtung mit einem Elektroplattierungsbad, umfassend eine Quelle an Kupferionen, einen sauren Elektrolyten und eine oder mehrere verzweigte Suppressorverbindungen, wie hierin definiert; und b) das Unterwerfen des Elektroplattierungsbades einer Stromdichte, die ausreichend ist, die Kupferschicht auf der elektronischen Vorrichtung abzuscheiden.
  • In einem fünften Aspekt stellt die vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Entfernen von überschüssigem Material von einem Halbleiterwafer unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Planarisierungsverfahrens bereit, welches das Inkontaktbringen des Halbleiterwafers mit einem rotierenden Polierkissen umfaßt, wodurch das überschüssige Material von dem Halbleiterwafer entfernt wird; wobei der Halbleiterwafer zuvor mittels einer Kupfer-elektroplattierenden Zusammensetzung elektroplattiert worden ist, umfassend mindestens ein lösliches Kupfersalz, einen sauren Elektrolyten und eine oder mehrere verzweigte Suppressorverbindungen, wie hierin definiert.
  • In einem sechsten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Reparieren einer Keimschicht bereit, umfassend die Schritte: a) das Inkontaktbringen eines Substrats, umfassend eine Keimschicht mit Oxidation oder Diskontinuitäten; b) das Inkontaktbringen des Substrats mit einem Elektroplattierungsbad, umfassend eine Quelle an Kupferionen, einen sauren Elektrolyten und eine oder mehrere verzweigte Suppressorverbindungen, wie hierin definiert; und c) das Unterwerfen des Elektroplattierungsbades einer Stromdichte, die ausreichend ist, ausreichend Metall abzuscheiden, um eine im wesentlichen einheitliche Keimschicht bereitzustellen.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • In der gesamten Beschreibung sollen die folgenden Abkürzungen die folgenden Bedeutungen aufweisen, wenn der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt: nm = Nanometer; g/l = Gramm pro Liter; ASF = Amper pro Quadratfuß; M = Molar; μm = Mikron = Mikrometer und ppm = Teile pro Million.
  • In der gesamten Beschreibung bezieht sich „Strukturelement" auf die Geometrien auf einem Substrat, wie Einschnitte und Durchgangslöcher, sind aber nicht darauf beschränkt. „Öffnungen" bezieht sich auf vertiefte Strukturelemente, wie Durchgangslöcher und Einschnitte. Der Ausdruck „kleine Strukturelemente" bezieht sich auf Strukturelemente, die einen Mikrometer oder kleiner in der Größe sind. „Sehr kleine Strukturelemente" bezieht sich auf Strukturelemente, die ½ Mikrometer oder kleiner in der Größe sind. Ebenso bezieht sich „kleine Öffnungen" auf Öffnungen, die ein Mikrometer oder kleiner in der Größe sind und „sehr kleine Öffnungen" bezieht sich auf Öffnungen, die ½ Mikrometer oder kleiner in der Größe sind. In der gesamten Beschreibung bezieht sich der Ausdruck „Plattieren" auf Metallelektroplattieren, wenn der Kontext nicht eindeutig was anderes angibt. „Abscheidung" und „Plattieren" werden austauschbar in der gesamten Beschreibung verwendet. Der Ausdruck „Beschleuni ger" bezieht sich auf eine Verbindung, die die Plattierungsrate verbessert. Der Ausdruck „Suppressor" bezieht sich auf eine Verbindung, die die Plattierungsrate unterdrückt. „Halogenid" bezieht sich auf Fluorid, Chlorid, Bromid und Iodid. „Pseudohalogenid" bezieht sich auf anionische Liganden, wie Thiocyanid (NCS-), Azid (N3 -) und dergleichen.
  • Alle Prozente und Verhältnisse beziehen sich auf das Gewicht, wenn nicht anders angegeben. Alle Bereiche sind inklusive und kombinierbar.
  • Elektroplattierungslösungen der vorliegenden Erfindung umfassen im allgemeinen mindestens ein lösliches Kupfersalz, einen sauren Elektrolyten und eine verzweigte Suppressorverbindung, wie hierin definiert. Die Elektroplattierungslösungen der vorliegenden Erfindung können gegebenenfalls ein oder mehrere Additive enthalten, wie Halogenide, Beschleuniger oder Glanzbildner, andere Suppressoren, Nivellierungsmittel, Kornverfeinerer, Benetzungsmittel, oberflächenaktive Mittel, Antischaummittel und Duktilisierungsmittel.
  • Eine Vielzahl von Kupfersalzen kann in den entsprechenden Elektroplattierungslösungen eingesetzt werden, einschließlich beispielsweise Kupfersulfate, Kupferacetate, Kupferfluorborat und Kupfer(II)-nitrate. Kupfersulfatpentahydrat ist ein besonders bevorzugtes Kupfersalz. Ein Kupfersalz kann geeigneterweise in einem relativ breiten Konzentrationsbereich in den Elektroplattierungszusammensetzungen der Erfindung vorliegen. Bevorzugt wird ein Kupfersalz bei einer Konzentration von etwa 1 bis etwa 300 g/l der Plattierungslösung, stärker bevorzugt bei einer Konzentration von etwa 10 bis etwa 225 g/l, noch stärker bevorzugt bei einer Konzentration von etwa 25 bis etwa 175 g/l, eingesetzt. Es ist bevorzugt, daß das Kupferion in dem Elektroplattierungsbad in einer Menge von etwa 15 bis etwa 50 g/l und stärker bevorzugt etwa 30 bis etwa 45 g/l vorliegt. Das Kupferplattierungsbad kann ebenso Mengen anderer Legierungselemente, wie Zinn, Zink, Indium, Antimon und dergleichen, enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Daher können die Kupferelektroplattierungsbäder, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, Kupfer oder eine Kupferlegierung abscheiden.
  • Plattierungsbäder, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, setzen einen sauren Elektrolyten ein. Die Säure kann anorganisch oder organisch sein. Geeignete anorganische Säuren umfassen Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Halogenwasserstoffsäure, Sulfamidsäure, Borfluorwasserstoffsäure und dergleichen, sind aber nicht darauf beschränkt. Geeignete organische Säuren umfassen Alkylsulfonsäuren, wie Methansulfonsäure, Arylsulfonsäuren, wie Phenylsulfonsäure und Tolylsulfonsäure, Carbonsäuren, wie Ameisensäure, Essigsäure und Propionsäure, halogenierte Säuren, wie Trifluormethylsulfonsäure und Halogenessigsäure, und dergleichen, sind aber nicht darauf beschränkt. Besonders geeignete organische Säuren umfassen (C1-C10)-Alkylsulfonsäuren. Bevorzugte Säuren umfassen Schwefelsäure, Salpetersäure, Methansulfonsäure, Phenylsulfonsäure, Gemische aus Schwefelsäure und Methansulfonsäure, Gemische aus Methansulfonsäure und Phenylsulfonsäure, und Gemische aus Schwefelsäure, Methansulfonsäure und Phenylsulfonsäure.
  • Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß eine Kombination aus zwei oder mehr Säuren verwendet werden kann. Besonders geeignete Kombinationen von Säuren umfassen eine oder mehrere anorganische Säuren mit einer oder mehreren organischen Säuren oder ein Gemisch aus zwei oder mehr organischen Säuren. Typischerweise können die zwei oder mehr Säuren in jedem Verhältnis vorliegen. Wenn beispielsweise zwei Säuren verwendet werden, können sie in einem Verhältnis von 99 : 1 bis 1 : 99 vorliegen. Bevorzugt liegen die zwei Säuren in einem Verhältnis von 90 : 10 bis 10 : 90, stärker bevorzugt 80 : 20 bis 20 : 80, noch stärker bevorzugt 75 : 25 bis 25 : 75, und noch stärker bevorzugt 60 : 40 bis 40 : 60 vor.
  • Die Gesamtmenge an zugegebener Säure, die in den vorhandenen Elektroplattierungsbädern verwendet wird, können etwa 0 bis etwa 100 g/l und bevorzugt 0 bis 50 g/l betragen, obwohl höhere Mengen an Säure für bestimmte Anwendungen verwendet werden können, wie bis zu 225 g/l oder sogar 300 g/l. Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß durch die Verwendung eines Metallsulfats als Metallionenquelle ein saurer Elektrolyt ohne jegliche zugegebene Säure erhalten werden kann.
  • Für bestimmte Anwendungen, wie beim Plattieren von Wafern mit sehr kleinen Öffnungen, ist es bevorzugt, daß die Gesamtmenge an zugegebener Säure gering ist. Unter „geringer Säure" ist zu verstehen, daß die Gesamtmenge an zugegebener Säure in dem Elektrolyt weniger als etwa 0,4 M, bevorzugt weniger als etwa 0,3 M und stärker bevorzugt weniger als etwa 0,2 M beträgt. Es ist außerdem bevorzugt, daß der Elektrolyt frei von zugegebener Säure ist.
  • Der Elektrolyt kann gegebenenfalls ein oder mehrere Halogenide enthalten, und enthält bevorzugt mindestens ein Halogenid. Chlorid und Bromid sind bevorzugte Halogenide, wobei Chlorid stärker bevorzugt ist. Ein breiter Bereich an Halogenidionenkonzentrationen (wenn ein Halogenidion eingesetzt wird) kann geeigneterweise genutzt werden, beispielsweise von etwa 0 (wo kein Halogenidion eingesetzt wird) bis 100 ppm Halogenidionen in der Plattierungslösung, bevorzugt etwa 10 bis etwa 75 ppm und stärker bevorzugt etwa 25 bis etwa 75 ppm. Ein besonders nützlicher Bereich an Chloridion beträgt etwa 10 bis etwa 35 ppm.
  • Die Suppressorverbindungen, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind verzweigte Verbindungen mit der Formel R-(-O-(CXYCX'Y'O)nH)m, worin R ein polymeres Grundgerüst ist; X, Y, X' und Y' jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl oder Propyl, Aryl, wie Phenyl; Aralkyl, wie Benzyl, sind; und bevorzugt eines oder mehrere von X, Y, X' und Y' Wasserstoff ist/sind; n eine ganze Zahl zwischen 5 und 100.000 ist; und m eine ganze Zahl von 5 bis 500 ist. Bevorzugt ist n größer als 12.000. Es ist bevorzugt, daß die Anzahl an diesen funktionellen Gruppen, m, bevorzugt mindestens 10 und stärker bevorzugt mindestens 20 beträgt. Besonders geeignete verzweigte Suppressoren sind die, worin m 10 bis 250 ist.
  • Geeignete verzweigte Suppressorverbindungen umfassen beispielsweise hochverzweigte lineare Polymere, Dendrimere und Sternpolymere mit einer oder mehreren Etherverknüpfungen. Diese hochverzweigten linearen Polymere, Dendrimere und Sternpolymere sind in der Literatur allgemein bekannt. Geeignete verzweigte Suppressoren können durch Oberflächenmodifizieren von hochverzweigten linearen Polymeren, Dendrimeren und Sternpolymeren, um die gewünschte Etherfunktionalität einzuführen, hergestellt werden. Bei der Alternative können geeignete Ether-enthaltende Monomere verwendet werden, um die hochverzweigten linearen Polymere, Dendrimere und Sternpolymere herzustellen. Geeignete Ether-enthaltende Monomere umfassen beispielsweise Poly(alkylenoxid)monomere, Poly(alkylenoxid)acrylate und Poly(alkylenoxid)methacrylate. Andere geeignete Monomere sind die, die CH2-CH((CH2)n-CH3)-O-, -C((CH2)n-CH3)2-O-, -C((CH2)n-CH3)2-O-(CH2)m-C((CH2)p-CH3)2-O- und dergleichen enthalten, worin n, m und p ganze Zahlen sind, unabhängig ausgewählt aus 5 bis 500 und stärker bevorzugt 8 bis 300.
  • Diese verzweigten Suppressoren sind typischerweise wasserlöslich oder wasserdispergierbar. Im allgemeinen weisen die vorliegenden verzweigten Suppressoren ein Molekulargewicht in dem Bereich von etwa 10.000 oder mehr, bevorzugt 15.000 oder mehr, stärker bevorzugt 20.000 oder mehr, noch stärker bevorzugt 30.000 oder mehr, und noch stärker bevorzugt 50.000 oder mehr auf. Es gibt keine spezielle obere Grenze für das Molekulargewicht des verzweigten Suppressors, so lange wie das Polymer wasserlöslich oder -dispergierbar ist. Daher können verzweigte Suppressoren mit Molekulargewichten von 70.000, 80.000, 90.000, 1.000.000 und höher verwendet werden.
  • Es ist bevorzugt, daß die verzweigten polymeren Suppressoren der vorliegenden Erfindung Verzweigungen aufweisen (oder Ketten, seitenständig zu dem polymeren Grundgerüst), die ein Molekulargewicht von mindestens 20, bevorzugt mindestens 35, stärker bevorzugt mindestens 50, noch stärker bevorzugt mindestens 100 und noch stärker bevorzugt mindestens 200 aufweisen. Daher weisen typischer Verzweigungen oder Seitenketten mindestens 2 Kohlenstoffatome und bevorzugt mindestens 3 Kohlenstoffatome auf. Diese Verzweigungen oder Seitenketten können aliphatisch, substituiert aliphatisch, aromatisch und substituiert aromatisch sein, und können ebenso ein oder mehrere Heteroatome, wie Sauerstoff oder Stickstoff, umfassen. „Substituiert aliphatisch" und „substituiert aromatisch" bezieht sich auf das Ersetzen von einem oder mehreren Wasserstoffen der aliphatischen oder aromati schen Gruppe mit einem oder mehreren andere Substituenten, wie Halogen, Cyano, Hydroxyl, (C1-C20)Alkoxy, Phenoxy und dergleichen.
  • Daher stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Unterdrücken der Rate der Plattierung von Kupfer aus einem Elektroplattierungsbad bereit, einschließlich des Schrittes des Zugebens von einer oder mehreren verzweigten polymeren Verbindungen, enthaltend ein oder mehrere Heteroatome, ausgewählt aus Sauerstoff oder Stickstoff, und mit einem Molekulargewicht von mehr als oder gleich 10.000 zu einem Kupferelektroplattierungsbad.
  • Die Menge an diesen Suppressoren, die in den Elektroplattierungsbädern vorliegen, liegt in dem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 1000 ppm. Bevorzugt liegen die Suppressorverbindungen in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 800 ppm und stärker bevorzugt etwa 1 bis etwa 500 ppm vor. Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß einer oder mehrere konventionelle (d. h. lineare) Suppressoren in Kombination mit den verzweigten Suppressoren der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Diese Kombination kann unter bestimmten Umständen, wo ein Gleichgewicht der Suppressionsmerkmale gewünscht ist, Vorteile aufweisen.
  • Eine breite Vielzahl an Glanzbildnern (oder Beschleunigern), einschließlich bekannter Glanzbildner, kann in den Kupferelektroplattierungszusammensetzungen der Erfindung eingesetzt werden. Typische Glanzbildner enthalten ein oder mehrere Schwefelatome, und typischerweise ohne jegliche Stickstoffatome und einem Molekulargewicht von etwa 1000 oder weniger. Glanzbildner-Verbindungen, die Sulfid- und/oder Sulfonsäuregruppen aufweisen, sind im allgemeinen bevorzugt, insbesondere Verbindungen, die eine Gruppe der Formel R'-S-R-SO3X aufweisen, worin R ein gegebenenfalls substituiertes Alkyl (das Cycloalkyl umfaßt), gegebenenfalls substituiertes Heteroalkyl, eine gegebenenfalls substituierte Arylgruppe oder eine gegebenenfalls substituierte heteroalicyclische Gruppe ist; X ein Gegenion ist, wie Natrium oder Kalium; und R' Wasserstoff oder eine chemische Bindung ist (d. h. -S-R-SO3X oder Substituent einer größeren Verbindung). Typischerweise werden Alkylgruppen ein bis etwa 16 Kohlenstoffatome, typischer ein bis etwa 8 oder 12 Kohlenstoffatome aufweisen. Heteroalkylgruppen werden ein oder mehrere Hetero atome (N-, O- oder S-Atome) in der Kette aufweisen, und bevorzugt 1 bis etwa 16 Kohlenstoffatome, typischerweise 1 bis etwa 8 oder 12 Kohlenstoffatome. Carbocyclische Arylgruppen sind typischerweise Arylgruppen, wie Phenyl und Naphthyl. Heteroaromatische Gruppen werden ebenso geeignete Arylgruppen sein, und enthalten typischerweise 1 bis etwa 3 N-, O- oder S-Atome und 1 bis 3 separate oder anellierte Ringe und umfassen beispielsweise Coumarinyl, Chinolinyl, Pyridyl, Pyrazinyl, Pyrimidyl, Furyl, Pyrrolyl, Thienyl, Thiazolyl, Oxazolyl, Oxidizolyl, Triazol, Imidazolyl, Indolyl, Benzofuranyl, Benzothiazol und dergleichen. Heteroalicyclische Gruppen werden typischerweise 1 bis 3 N-, O- oder S-Atome und 1 bis 3 separate oder anellierte Ringe aufweisen und umfassen beispielsweise Tetrahydrofuranyl, Thienyl, Tetrahydropyranyl, Piperdinyl, Morpholino, Pyrrolindinyl und dergleichen. Substituenten von substituierten Alkyl-, Heteroalkyl-, Aryl- oder heteroalicyclischen Gruppen umfassen beispielsweise C1-8-Alkoxy; C1-8-Alkyl, Halogen, insbesondere F, Cl und Br; Cyano, Nitro und dergleichen.
  • Spezieller umfassen nützliche Glanzbildner die der folgenden Formeln: XO3-S-R-SH XO3S-R-S-S-R-SO3X und XO3S-Ar-S-S-Ar-SO3X, worin in den obigen Formeln R eine gegebenenfalls substituierte Alkylgruppe ist, und bevorzugt eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, stärker bevorzugt eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen; Ar eine gegebenenfalls substituierte Arylgruppe ist, wie gegebenenfalls substituiertes Phenyl oder Naphthyl; und X ein geeignetes Gegenion ist, wie Natrium oder Kalium.
  • Einige spezielle geeignete Glanzbildner umfassen beispielsweise n,n-Dimethyl-dithiocarbamidsäure-(3-sulfopropyl)ester; 3-Mercapto-propylsulfonsäure-(3-sulfopropyl)ester; 3-Mercaptopropylsulfonsäure (Natriumsalz); Kohlensäure-dithioo-ethylester-s-ester mit 3-Mercapto-1-propansulfonsäure (Kaliumsalz); Bissulfopropyldisulfid, 3-(Benzthiazolyl-s-thio)propylsulfonsäure (Natriumsalz); Pyridiniumpropylsulfobetain; 1-Natrium-3-mercaptopropan-1-sulfonat; Sulfoalkylsulfidverbindungen, offenbart in US-Pat. Nr. 3,778,357; das Peroxidoxidationsprodukt einer Dialkylaminothiox-methyl-thioalkansulfonsäure und Kombinationen der obigen. Zusätzliche ge eignete Glanzbildner sind ebenso in US-Pat. Nr. 3,770,598, 4,374,709, 4,376,685, 4,555,315 und 4,673,469 beschrieben, wobei alle hierin durch Verweis aufgenommen sind. Besonders bevorzugte Glanzbildner zur Verwendung in den Plattierungszusammensetzungen der Erfindung sind n,n-Dimethyl-dithiocarbamidsäure-(3-sulfopropyl)ester und Bis-natrium-sulfonopropyl-disulfid.
  • Die Menge an solchen Beschleunigern, die in den Elektroplattierungsbädern vorliegen, liegt in dem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 1000 ppm. Bevorzugt liegen die Beschleunigerverbindungen in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 300 ppm, stärker bevorzugt etwa 1 bis etwa 100 ppm und noch stärker bevorzugt etwa 2 bis etwa 50 ppm vor.
  • Oberflächenaktive Mittel können gegebenenfalls zu den Elektroplattierungsbädern zugegeben werden. Diese oberflächenaktiven Mittel werden typischerweise zu Kupferelektroplattierungslösungen in Konzentrationen zwischen etwa 1 bis 10.000 ppm, bezogen auf das Gewicht des Bades, stärker bevorzugt etwa 5 bis 10.000 ppm, zugegeben. Besonders geeignete oberflächenaktive Mittel für Plattierungszusammensetzungen der Erfindung sind kommerziell erhältliche Polyethylenglykolcopolymere, einschließlich Polyethylenglykolcopolymere. Diese Polymere sind beispielsweise von BASF (verkauft von BASF unter den Markennamen TETRONIC und PLURONIC) erhältlich, die Copolymere von Chemax.
  • Nivellierungsmittel können gegebenenfalls zu den vorliegenden Elektroplattierungsbädern zugegeben werden. Es ist bevorzugt, daß eine oder mehrere Nivellierungskomponenten in den vorliegenden Elektroplattierungsbädern verwendet werden. Diese Nivellierungsmittel können in Mengen von etwa 0,01 bis etwa 50 ppm verwendet werden. Beispiele von geeigneten Nivellierungsmitteln sind in US-Pat. Nr. 3,770,598, 4,374,709, 4,376,685, 4,555,315 und 4,673,459 beschrieben und dargestellt. Im allgemeinen umfassen nützliche Nivellierungsmittel die, die eine substituierte Aminogruppe enthalten, wie Verbindungen mit R-N-R', worin jedes R und R' unabhängig voneinander eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe ist. Typischerweise weisen die Alkylgruppen 1 bis 6 Kohlenstoffatome, noch typischer 1 bis 4 Kohlenstoffatome auf.
  • Geeignete Arylgruppen umfassen substituiertes oder unsubstituiertes Phenyl oder Naphthyl. Die Substituenten der substituierten Alkyl- und Arylgruppen können beispielsweise Alkyl, Halogen und Alkoxy sein.
  • Spezieller umfassen geeignete Nivellierungsmittel 1-(2-Hydroxyethyl)-2-imidazolidinthion; 4-Mercaptopyridin; 2-Mercaptothiazolin; Ethylenthioharnstoff; Thioharnstoff; alkyliertes Polyalkylenimin; Phenazoniumverbindungen, offenbart in US-Pat. Nr. 3,956,084; N-heteroaromatische Ringe, enthaltend Polymere; quaternisierte, acrylische, polymere Amine; Polyvinylcarbamate; Pyrrolidon und Imidazol, sind aber nicht darauf beschränkt. Ein besonders bevorzugtes Nivellierungsmittel ist 1-(2-Hydroxyethyl)-2-imidazolidinthion.
  • Besonders geeignete Elektroplattierungsbäder der vorliegenden Erfindung umfassen 0 bis 100 g/l, bevorzugt 0 bis 50 g/l, Schwefelsäure, 15 bis 50 g/l Kupferionen und bevorzugt 30 bis 45 g/l Kupferionen, 10 bis 35 ppm Chloridionen und 1 bis 500 ppm der verzweigten Suppressorverbindung. Stärker bevorzugt umfassen geeignete Bäder außerdem 0 bis 13 ppm der Beschleunigerverbindung und 0 bis 10 ppm Nivellierungsmittel.
  • Die vorliegenden Kupferelektroplattierungszusammensetzungen werden geeigneterweise in ähnlicher Weise wie die vorherigen Kupferelektroplattierungsbäder verwendet. Plattierungsbäder der Erfindung werden bevorzugt unter Raumtemperatur, wie etwa 15 °C, bei Raumtemperatur oder über Raumtemperatur, wie bis zu 65 °C und mehr, eingesetzt. Bevorzugt werden die Plattierungsbäder in dem Bereich von 20 bis 25 °C betrieben. Die Plattierungszusammensetzung wird bevorzugt während der Verwendung gerührt, wie durch Luftverteiler, Bewegung des Werkstückes, Kollisions-Verfahren oder ein anderes geeignetes Verfahren. Das Plattieren wird bevorzugt bei einem Strom zwischen 1 und 40 ASF in Abhängigkeit der Substratmerkmale durchgeführt. Die Plattierungszeit kann zwischen etwa 2 Minuten und 1 Stunde oder mehr in Abhängigkeit der Komplexität des Werkstückes liegen.
  • Die vorliegenden Elektroplattierungsbäder stellen nicht nur eine gute Füllung von kleinen Öffnungen, beispielsweise 0,18 μm und kleiner, sondern ebenso eine in-situ- Reparatur der Keimschicht bereit. Daher stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Reparieren einer Keimschicht bereit, einschließlich der Schritte: a) Inkontaktbringen eines Substrats, umfassend eine Keimschicht mit Oxidation oder Diskontinuitäten; b) Inkontaktbringen des Substrats mit einem Elektroplattierungsbad, umfassend eine Quelle an Kupferionen, einen sauren Elektrolyten und eine oder mehreren verzweigte Suppressorverbindungen; und c) Unterwerfen des Elektroplattierungsbades einer Stromdichte, die ausreichend ist, um ausreichend Kupfer abzuscheiden, um eine im wesentlichen einheitliche Keimschicht bereitzustellen.
  • Wird ein ziemlich dünner Kupferkeim einem stark sauren konventionellen Elektrolyten ausgesetzt, so führt dies zur Entfernung der dünnen leitfähigen Kupferoxidschicht auf der Keimschicht, die die darunterliegende agglomerierte Kupferkeimschicht (Kupferinseln) freilegt. Bevorzugt werden die vorliegenden Elektroplattierungsbadzusammensetzungen so ausgewählt, daß sie weniger sauer sind als konventionelle Bäder. Diese weniger sauren Bäder weisen verringerte Kupferoxidätzung und Kupferkeimschichtkorrosion als konventionelle Plattierungsbäder auf. Obwohl man nicht an eine Theorie gebunden sein möchte, wird angenommen, daß die Suppression, die durch die vorliegenden verzweigten Suppressoren bereitgestellt wird, die selektive Keimbildung der dünnen Kupferkeimschicht entlang der unteren Seitenwände der Öffnungen während der anfänglichen Sekunden des Elektroplattierens verbessert. Die vorliegenden Zusammensetzungen haben höhere Kupferkeimbildungsraten innerhalb von Öffnungen als konventionelle Elektroplattierungsbäder.
  • Sobald die Keimschicht durch das vorliegende Verfahren kontinuierlich gemacht wurde, schreitet die Elektroplattierfüllsequenz gemäß der normalen Füllsequenz vom Boden an fort. Es wird für den Fachmann selbstverständlich sein, daß die Verwendung eines heißen Eintrittsschrittes in der Plattierungswellenform die Reduktion oder Beseitigung der Hohlraumbildung auf der dünnen Kupferkeimschicht weiter sicherstellt. Die Wahl der speziellen Wellenform wird von einer Anzahl von Faktoren, die dem Fachmann bekannt sind, abhängen.
  • Eine breite Vielzahl von Substraten kann mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, wie oben erläutert, plattiert werden. Die erfindungsgemäßen Zusammen setzungen sind besonders nützlich, um schwierige Werkstücke, wie Leiterplattensubstrate mit kleinem Durchmesser, Mikrodurchgangslöcher mit hohem Seitenverhältnis und andere Öffnungen zu plattieren. Die Plattierungszusammensetzungen der Erfindung werden ebenso zum Plattieren von integrierten Schaltvorrichtungen, wie geformten Halbleiterelementen und dergleichen, nützlich sein. Die Zusammensetzungen der Erfindung sind zum Plattieren von Mikrodurchgangslöchern und -einschnitten mit hohem Seitenverhältnis, wie denen mit Seitenverhältnissen von 4 : 1 oder mehr, besonders geeignet.
  • Wie oben erläutert, sind Seitenverhältnisse von mindestens 4 : 1 mit Durchmessern von etwa 200 nm oder kleiner ohne Fehler (beispielsweise ohne Hohlräume oder Einschlüsse gemäß Ionenstrahluntersuchung) unter Verwendung von Plattierungslösungen der Erfindung effektiv kupferplattiert worden. Öffnungen mit Durchmessern unter 150 nm oder sogar unter etwa 100 nm und Seitenverhältnissen von 5 : 1, 6 : 1, 7 : 1, 10 : 1 oder größer, und sogar bis etwa 15 : 1 oder größer, können (beispielsweise ohne Hohlräume oder Einschlüsse gemäß Ionenstrahluntersuchung) unter Verwendung von Plattierungslösungen der Erfindung effektiv plattiert werden.
  • Daher stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Abscheiden einer Kupferschicht auf einem Substrat bereit, umfassend die Schritte: a) Kontaktieren eines Substrats mit einem Elektroplattierungsbad, umfassend eine Quelle an Kupferionen, einen sauren Elektrolyten und eine oder mehrere verzweigte Suppressorverbindungen, und b) Unterwerfen des Elektroplattierungsbades einer Stromdichte, die ausreichend ist, die Kupferschicht auf dem Substrat abzuscheiden.
  • Eine breite Vielzahl an Substraten kann mit Kupfer gemäß der vorliegenden Erfindung plattiert werden. Besonders geeignet sind Substrate, die bei der Herstellung von elektronischen Vorrichtungen, wie Wafer, die bei der Herstellung von integrierten Schaltungen verwendet werden, Platineninnenschichten und -außenschichten, flexiblen Schaltungen und dergleichen verwendet werden. Es ist bevorzugt, daß das Substrat ein Wafer ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung bereit, umfassend die Schritte: a) Kontaktieren einer elektronischen Vorrichtung mit einem Elektroplattierungsbad, umfassend eine Quellen an Kupferionen, einen sauren Elektrolyten und eine oder mehrere verzweigten Suppressorverbindungen; und b) Unterwerfen des Elektroplattierungsbades einer Stromdichte, die ausreichend ist, die Kupferschicht auf der elektronischen Vorrichtung abzuscheiden.
  • Folglich stellt die vorliegende Erfindung ebenso einen industriell gefertigten Gegenstand bereit, umfassend ein elektronisches Vorrichtungssubstrat, enthaltend eine oder mehrere Öffnungen jeweils mit Wänden, wobei sich auf den Öffnungswänden eine elektrolytische Kupferabscheidung befindet, erhalten aus einer Elektroplattierungszusammensetzung, die mindestens ein lösliches Kupfersalz, einen Elektrolyten und eine oder mehrere verzweigte Suppressorverbindungen umfaßt.
  • Ein Halbleiterwafer wird im allgemeinen mit einem Überschuß an Kupfer plattiert. Während des Verfahrens zum Herstellen einer integrierten Schaltung wird ein Halbleiterwafer häufig poliert, um die überschüssigen unerwünschten Materialien auf der Oberfläche des Wafers zu entfernen. Das Polieren findet im allgemeinen in Form von chemisch-mechanischer Planarisierung („CMP") statt, wobei eine chemisch aktive Aufschlämmung zusammen mit einem Polierkissen verwendet wird. Wenn daher ein Halbleiterwafer gemäß der vorliegenden Erfindung plattiert wird, wird ein Wafer bevorzugt CMP unterzogen. Ein CMP-Verfahren kann gemäß der Erfindung folgendermaßen durchgeführt werden.
  • Der Wafer wird in einem Waferträger befestigt, welcher den Wafer gegen die Oberfläche eines bewegenden Polierkissens drückt. Das Polierkissen kann ein konventionelles glattes Polierkissen oder ein geriffeltes Polierkissen sein. Beispiele eines geriffelten Polierkissens werden in US-Patenten Nr. 5,177,908; 5,020,283; 5,297,364; 5,216,843; 5,329,734; 5,435,772; 5,394,655; 5,650,039; 5,489,233; 5,578,362; 5,900,164; 5,609,719; 5,628,862; 5,769,699; 5,690,540; 5,778,481; 5,645,469; 5,725,420; 5,842,910; 5,873,772; 5,921,855; 5,888,121; 5,984,769 und dem europäischen Patent 806267 beschrieben. Das Polierkissen kann auf einer konventionellen Platte lokalisiert sein, die das Polierkissen drehen kann. Das Polierkissen kann auf der Platte durch Haltemittel gehalten werden, wie ein Haftmittel, wie beispielsweise ein doppelseitiges Klebeband, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Eine Polierlösung oder Aufschlämmung wird auf das Polierkissen gegeben. Der Waferträger kann sich an unterschiedlichen Stellen auf dem Polierkissen befinden. Der Wafer kann in Position durch irgendein geeignetes Haltemittel gehalten werden, wie, aber nicht darauf beschränkt, einen Waferhalter, eine Vakuum- oder Flüssigkeitsvorspannung, wie, aber nicht darauf beschränkt, ein Fluid, wie, aber nicht darauf beschränkt, Wasser. Wenn das Haltemittel Vakuum verwendet, gibt es bevorzugt eine Hohlwelle, die mit dem Waferträger verbunden ist. Außerdem könnte die Hohlwelle verwendet werden, um den Druck, beispielsweise eines Gases, wie Luft oder eines Inertgases, ohne darauf beschränkt zu sein, oder ein Vakuum, zu regulieren, um den Wafer anfangs zu halten. Das Gas oder Vakuum würde von der Hohlwelle zu dem Träger strömen. Das Gas kann den Wafer gegen das Polierkissen für die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit drücken. Das Vakuum kann anfangs den Wafer in Position in dem Waferträger halten. Wenn der Wafer an der Oberseite des Polierkissens lokalisiert ist, kann das Vakuum gelöst werden, und der Gasdruck kann eingestellt werden, um den Wafer gegen das Polierkissen zu schieben. Das überschüssige oder unerwünschte Kupfer wird dann entfernt. Die Platte und der Waferträger können unabhängig rotieren. Deshalb ist es möglich, den Wafer in dieselbe Richtung wie das Polierkissen bei derselben oder unterschiedlichen Geschwindigkeit zu drehen oder den Wafer in die entgegengesetzte Richtung wie das Polierkissen zu drehen.
  • Daher stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Entfernen des überschüssigen Materials von einem Halbleiterwafer unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Planarisierungsverfahrens bereit, welches das Inkontaktbringen des Halbleiterwafers mit einem rotierenden Polierkissen umfaßt, wodurch das überschüssige Material von dem Halbleiterwafer entfernt wird; wobei der Halbleiterwafer zuvor mittels einer Kupferelektroplattierungszusammensetzung elektroplattiert worden ist, umfassend mindestens ein lösliches Kupfersalz, einen sauren Elektrolyten und eine oder mehrere verzweigte Suppressorverbindungen.
  • Ebenso wird ein Verfahren zum Entfernen des überschüssigen Materials von einem Halbleiterwafer unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Planarisierungsverfahrens bereitgestellt, welches das Kontaktieren des Halbleiterwafers mit einem rotierenden Polierkissen umfaßt, wodurch das überschüssige Material von dem Halbleiterwafer entfernt wird, wobei der Halbleiterwafer zuvor durch die oben beschriebene Zusammensetzung elektroplattiert worden ist.

Claims (8)

  1. Elektroplattierungsbad, umfassend eine Quelle von Kupferionen, einen sauren Elektrolyten und ein oder mehrere verzweigte Suppressorverbindungen der Formel: R-(-O-(CXYCX'Y'O)nH)m worin R ein polymeres Grundgerüst ist, X, Y, X' und Y' jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Aryl oder Aralkyl sind, n eine ganze Zahl zwischen 5 und 100.000 ist, und m eine ganze Zahl von 5 bis 500 ist.
  2. Elektroplattierungsbad gemäß Anspruch 1, wobei die einen oder mehreren verzweigten Suppressorverbindungen verzweigte lineare Polymere, Dendrimere oder Sternpolymere sind.
  3. Elektroplattierungsbad gemäß einem der Ansprüche 1–2, wobei die einen oder mehreren verzweigten Suppressorverbindungen ein Molekulargewicht von 10.000 oder größer aufweisen.
  4. Elektroplattierungsbad gemäß einem der Ansprüche 1–3, wobei das Bad weiter ein oder mehrere Halogenidionen umfaßt.
  5. Verfahren zum Abscheiden einer Kupferschicht auf einem Substrat, umfassend die Schritte: a) das Kontaktieren eines Substrats mit einem Elektroplattierungsbad gemäß einem der Ansprüche 1–4, und b) das Unterwerfen des Elektroplattierungsbads einer Stromdichte, die ausreichend ist, die Metallschicht abzuscheiden.
  6. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung, umfassend die Schritte: a) das Kontaktieren einer elektronischen Vorrichtung mit einem Elektroplattierungsbad gemäß einem der Ansprüche 1–4, und b) das Unterwerfen des Elektroplattierungsbad einer Stromdichte, die ausreichend ist, die Metallschicht auf der elektronischen Vorrichtung abzuscheiden.
  7. Verfahren zum Entfernen eines Überschusses an Kupfer von einem Halbleiterwafer unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Planarisierungsverfahrens, welches das Inkontaktbringen des Halbleiterwafers mit einem rotierenden Polierkissen, wodurch der Überschuß an Kupfer von dem Halbleiterwafer entfernt wird, wobei der Halbleiterwafer zuvor mittels eines Elektroplattierungsbads gemäß einem der Ansprüche 1–4 elektroplattiert worden ist, umfaßt.
  8. Verfahren zum Reparieren einer Kupferkeimschicht, umfassend die Schritte: a) das Inkontaktbringen eines Substrats, umfassend eine Kupferkeimschicht mit Oxidation oder Diskontinuitäten, b) das Inkontaktbringen des Substrats mit einem Elektroplattierungsbad gemäß einem der Ansprüche 1–4, und c) das Unterwerten des Elektroplattierungsbads einer Stromdichte, die ausreichend ist, ausreichend Kupfer abzuscheiden, um eine im wesentlichen einheitliche Kupferkeimschicht bereitzustellen.
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