JP2010206212A - 集積回路チップ上の電気めっき相互接続構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 添加剤を含み、平坦で光沢があり延性があり低応力のCu金属を付着させるのに通常用いられる浴からCuを電気めっきすることによって、ボイドのないシームレスな導体が得られる。ボイドまたはシームを残すことなくフィーチャを超充填できるこの方法の能力は独特であり、他の付着方法より優れている。この方法で電気めっきされたCuを利用する構造のエレクトロマイグレーションの抵抗は、AlCu構造または電気めっき以外の方法で付着されたCuを用いて製作された構造のエレクトロマイグレーションの抵抗より優れている。
【選択図】 図6
Description
(1)電子デバイス上にボイドのないシームレスな導体を有する相互接続構造を製造する方法であって、
基板上に絶縁材料を形成するステップ、
前記絶縁材料中に、相互接続導体材料を付着するサブミクロン・ラインまたはサブミクロン・バイアあるいはその両方用のリセスをリソグラフィによって画定し形成するステップ、
前記絶縁材料上にめっきベースの働きをする導電層を形成するステップ、
ダマシーン・プロセスを使用して添加剤を含む浴からの電気めっきによって、継目なくボイド・フリーとなるように前記導体材料を付着するステップであって、前記浴に添加される添加剤は、前記リセスの側壁に沿った深さ方向でのめっき速度を増加させることにより、銅を含む前記導体中の継目またはボイドの形成を防止するステップ、および
得られた構造を平坦化して個々のラインまたはバイアあるいはその両方の電気的分離を実施するステップ、
を含む方法。
(2)前記付着ステップがCuを前記導体材料として付着するステップを含む、(1)に記載の方法。
(3)前記導体材料中に、C(2重量%未満)、O(1重量%未満)、N(1重量%未満)、S(1重量%未満)、およびCl(1重量%未満)からなる群から選択された原子を含む、原子または分子断片あるいはその両方を取り込むために添加剤を前記浴に添加するステップをさらに含む、(2)に記載の方法。
(4)膜厚またはランダムに配向した粒子あるいはその両方に比して大きい粒子サイズを含む特定の膜微細構造を前記導体内で生じるために添加剤を前記浴に添加するステップをさらに含む、(2)に記載の方法。
(5)エレクトロマイグレーションの抵抗が純Cuより強化されるように、C、O、N、S、およびClを含む群から選択された原子を含む分子断片を前記導体材料中に取り込むために添加剤を前記浴に添加するステップをさらに含む、(2)に記載の方法。
(6)エレクトロマイグレーション挙動が非電気めっきCuより改善されるように、膜厚またはランダムに配向した粒子あるいはその両方に比して大きい粒子サイズを含む特定の膜微細構造を前記導体内で生じるために添加剤を前記浴に添加するステップをさらに含む、(2)に記載の方法。
(7)導体の深さと幅の比が1に等しいかより大きい、(2)に記載の方法。
(8)バイアの深さと幅の比が1を超える、(2)に記載の方法。
(9)導体の深さと幅の比が1に等しいかより大きい、(2)に記載の方法。
(10)銅塩、鉱酸、並びに、水溶性の基を有する有機イオウ化合物、浴に可溶な高分子量酸素含有化合物、浴に可溶なポリエーテル化合物、および少なくとも1個のイオウ原子を含んでもよい浴に可溶な有機窒素化合物からなる群から選択された1種または複数の添加剤を含むめっき溶液から電気めっきするステップをさらに含む、(2)に記載の方法。
(11)前記めっき溶液が10〜300ppmの範囲の少量の塩素イオンを含む、(10)に記載の方法。
(12)前記銅塩が硫酸第二銅である、(10)に記載の方法。
(13)前記鉱酸が硫酸である、(10)に記載の方法。
(14)前記有機イオウ化合物が少なくとも1個のスルホン基を有する、(10)に記載の方法。
(15)前記有機イオウ化合物が少なくとも2個の隣接するイオウ原子を有する、(10)に記載の方法。
(16)前記有機イオウ化合物が少なくとも2個の隣接するイオウ原子を有し、少なくとも1個の末端スルホン基を有する、(15)に記載の方法。
(17)前記有機イオウ化合物が式X−R1−(Sn)−R2−SO3Hを有し、式中、R基が同じまたは異なり、少なくとも1つの炭素原子を有し、Xが水素とスルホン基からなる群から選択され、nが2〜5である、(15)に記載の方法。
(18)前記イオウ化合物がメルカプトプロパンスルホン酸、チオグリコール酸、メルカプトベンズチオゾール−S−プロパンスルホン酸、およびエチレンジチオジプロピルスルホン酸、ジチオカルバミン酸、前記化合物のアルカリ金属塩、および前記化合物のアミン塩からなる群から選択される、(10)に記載の方法。
(19)前記酸素含有化合物が、ポリエチレングリコール、ポリビニルグリコール、ポリプロピレングリコール、およびカルボキシメチルセルローズからなる群から選択される、(10)に記載の方法。
(20)前記有機窒素化合物が、ピリジンおよび置換ピリジン、アミド、第四級アンモニウム塩、イミン、フタロシアニンおよび置換フタロシアニン、フェナジン、およびラクタムからなる群から選択される、(10)に記載の方法。
(21)前記導体材料中に、C(2重量%未満)、O(1重量%未満)、N(1重量%未満)、S(1重量%未満)、およびCl(1重量%未満)からなる群から選択された原子を含む少量の原子または分子あるいはその両方を取り込むために添加剤を前記浴に加えるステップをさらに含む、(10)に記載の方法。
(22)前記銅は、ダブル・ダマシーン構造として堆積される、(2)に記載の方法。
(23)前記堆積させるステップが、前記基板の上側面に前記浴の表面が接触するように配置するステップを含む、(1)に記載の方法。
(24)前記堆積させるステップが、前記浴の表面をフローさせるステップを含み、前記浴がカップめっき装置である、(23)に記載の方法。
Claims (14)
- 電子デバイス上にボイドのないシームレスな導体を有する相互接続構造を製造する方法であって、
基板上に絶縁材料を形成するステップ、
前記絶縁材料中に、相互接続導体材料を付着するサブミクロン・ラインまたはサブミクロン・バイアあるいはその両方用のリセスをリソグラフィによって画定し形成するステップ、
前記絶縁材料上にめっきベースの働きをする導電層を形成するステップ、
ダマシーン・プロセスを使用して添加剤を含む浴からの電気めっきによって、継目なくボイド・フリーとなるように前記導体材料を付着するステップであって、前記浴に添加される添加剤は、前記リセスの側壁に沿った深さ方向でのめっき速度を増加させることにより、銅を含む前記導体中の継目またはボイドの形成を防止するステップ、および
得られた構造を平坦化して個々のラインまたはバイアあるいはその両方の電気的分離を実施するステップ、
を含む方法。 - 前記付着ステップがCuを前記導体材料として付着するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記導体材料中に、C(2重量%未満)、O(1重量%未満)、N(1重量%未満)、S(1重量%未満)、およびCl(1重量%未満)からなる群から選択された原子を含む、原子または分子断片あるいはその両方を取り込むために添加剤を前記浴に添加するステップをさらに含む、請求項2に記載の方法。
- エレクトロマイグレーションの抵抗が純Cuより強化されるように、C、O、N、S、およびClを含む群から選択された原子を含む分子断片を前記導体材料中に取り込むために添加剤を前記浴に添加するステップをさらに含む、請求項2に記載の方法。
- 導体の深さと幅の比が1に等しいかより大きい、請求項2に記載の方法。
- バイアの深さと幅の比が1を超える、請求項2に記載の方法。
- 導体の深さと幅の比が1に等しいかより大きい、請求項2に記載の方法。
- 銅塩、鉱酸、並びに、メルカプトプロパンスルホン酸、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリアルカノール第四級アンモニウム塩、アルキル化ポリアルキルイミン、フェナジン、置換アルコキシル化ラクタムからなる群から選択された少なくとも1種の添加剤を含むめっき溶液から電気めっきするステップをさらに含む、請求項2に記載の方法。
- 前記めっき溶液が10〜300ppmの範囲の少量の塩素イオンを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記銅塩が硫酸第二銅である、請求項8に記載の方法。
- 前記鉱酸が硫酸である、請求項8に記載の方法。
- 前記銅は、ダブル・ダマシーン構造として堆積される、請求項2に記載の方法。
- 前記堆積させるステップが、前記基板の上側面に前記浴の表面が接触するように配置するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記堆積させるステップが、前記浴の表面をフローさせるステップを含み、前記浴がカップめっき装置である、請求項13に記載の方法。
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