KR101784997B1 - 전기화학적 도금 방법들 - Google Patents
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Abstract
시드 층을 갖는 기판 상에 전도성 막을 적용하기 위한 전기화학적 프로세스는, 기판을 코발트 또는 니켈을 함유하는 전기화학적 도금 배스(plating bath)와 접촉하도록 배치하는 단계를 포함하고, 도금 배스는 4.0 내지 9.0의 pH를 갖는다. 배스를 통해 기판으로 전류가 전도된다. 배스에서의 코발트 또는 니켈 이온들이 시드 층 상에 증착된다. 도금 배스는 코발트 클로라이드 및 글리신을 함유할 수 있다. 전류는 1 내지 50 mA/cm2의 범위에 있을 수 있다. 전기화학적 프로세스의 완료 후에, 기판은 도금 배스로부터 제거될 수 있고, 린싱되고 건조될 수 있고, 그 후에, 재료 특성들을 개선하고 시임 라인 결함들을 감소시키기 위해 200 내지 400 ℃의 온도에서 어닐링될 수 있다. 도금 및 어닐링 프로세스는 다수의 사이클들을 통해 수행될 수 있다.
Description
[0001] 본 발명의 분야는 마이크로-스케일 워크피스(micro-scale work piece)들, 웨이퍼들, 또는 기판들을 전기화학적으로 프로세싱하기 위한 방법들이다.
[0002] 마이크로-스케일 전자, 전기-기계적, 또는 광학 디바이스들과 같은 마이크로전자 디바이스들은 일반적으로, 워크피스들 또는 기판들, 예컨대 실리콘 웨이퍼들에 그리고/또는 이들 상에 제작된다. 예컨대 반도체 재료 웨이퍼 상의 전형적인 제작 프로세스에서, 전도성 시드 층이 먼저, 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 무전해 도금(electro less plating) 프로세스들, 또는 다른 적합한 방법들을 사용하여, 기판의 표면 상에 적용된다(applied). 시드 층을 형성한 후에, 금속 이온들을 함유하는 전기 프로세싱 용액의 존재 하에, 하나 또는 그 초과의 전극들과 시드 층 사이에 적절한 전위를 인가함으로써, 기판 상에 금속의 패터닝된 층 또는 블랭킷 층이 도금된다. 그 후에, 디바이스들, 콘택(contact)들, 또는 전도성 라인들을 형성하기 위해, 후속 프로시저들에서, 기판이 세정, 에칭, 및/또는 어닐링된다. 몇몇 기판들은 배리어 층을 가질 수 있고, 그러한 배리어 층 상에 시드 층이 형성된다.
[0003] 현재, 대부분의 마이크로-전자 디바이스들은 구리로 도금된 기판들 상에 제조된다. 구리는 높은 전도율을 갖지만, 구리는 전형적으로, 기판, 또는 기판 상의 유전체 재료로의 구리의 확산을 방지하기 위해 탄탈룸 질화물(TaN)과 같은 배리어 층을 요구한다. 이러한 타입들의 배리어 층은 비교적 낮은 전도율을 갖는다. 알려진 기법들을 사용하면, 기판 상의 피처(feature)들은, 산성 구리 케미스트리(chemistry)들 또는 전기도금 용액들을 사용하여, 전기도금된 구리로 충전된다. 이들 케미스트리들은 종종, (피처들이 측면들로부터 내측으로 충전되기보다는 주로 바닥으로부터 위로 충전되는) 수퍼 컨포멀(super conformal) 충전 프로세스를 촉진하고 보이드-프리(void-free) 충전을 생성하기 위해 첨가제들을 사용한다. 피처 사이즈들이 축소됨에 따라, 통상적인 구리 도금 프로세스들을 이용하여 보이드 프리 충전을 달성하는 것이 더 어렵게 되었다. 또한, 피처들이 더 작아지게 됨에 따라, 구리에 대해 요구되는 배리어 층이 더 큰 볼륨을 차지하는데, 이는, 피처 사이즈와 무관하게, 구리 확산을 방지하기 위해, 최소 배리어 층 두께가 유지되어야만 하기 때문이다.
[0004] 예컨대, 구리의 확산을 방지하기 위해 3 nm의 최소 배리어 층 두께가 요구되는 경우에, 4:1의 종횡비를 갖는 60 nm 임계 치수를 갖는 피처에 대해, 배리어 층은 단면적의 대략 11 %를 차지한다. 그러나, 2:1의 종횡비를 갖는 20 nm 임계 치수를 갖는 피처의 경우에, 배리어 층은 3 nm 두께로 유지되어야만 하지만, 그러한 배리어 층은 이제 단면적의 33 %를 차지한다. 이러한 경우에, (낮은 전도율을 갖는) 배리어 층의 볼륨은 비례하여 더 높고, 따라서, 배선, 비아, 또는 다른 피처의 저항이 비례하여 더 높다. 피처들이 점차적으로 더 작아짐에 따라, 구리 대 배리어 층의 비율은, 저항이 용인될 수 없는 정도까지 증가된다.
[0005] 이러한 기술적 난제를 극복하기 위해 제안되는 하나의 접근법은 코발트와 같은, 배리어 층을 요구하지 않는 금속으로 구리를 대체하는 것이다. 코발트가 구리보다 더 높은 저항을 갖지만(코발트에 대한 6 μΩ-cm 대 구리에 대한 2 μΩ-cm), 코발트는 배리어 층을 요구하지 않는데, 이는, 코발트가 실리콘 또는 유전체로 확산하지 않기 때문이다. 화학 기상 증착(CVD)을 사용하여 기판 상에 코발트를 적용하는 것은 일반적으로, 예컨대 7 내지 10 nm의 더 작은 피처들에 대해 잘 작용한다. 그러나, CVD는 약 10 nm보다 더 큰 피처들을 충전하는데 적합하지 않다. 개선된 기법들이 요구된다.
[0006] 도 1a는 TaN 배리어 층 및 Cu 시드 층을 가진 기판 상의 충전되지 않은 또는 비도금된 구조의 주사 전자 현미경(SEM, scanning electron microscope) 이미지이다. 몇몇 애플리케이션들에서, 배리어 층은 TiN과 같은 다른 재료들일 수 있고, 또는 배리어 층이 없을 수도 있다. 시드 층은 또한 CVD 코발트일 수 있다.
[0007] 도 1b는 이제 알칼리성 도금 배스로부터 전기화학적으로 증착된 코발트로 충전된 도 1a의 구조를 보여준다.
[0008] 도 2a는 시임 라인 결함들을 보이는, 6.5의 pH를 가진 코발트-글리신 도금 배스를 사용하여 TaN/Co 시드 층 상에 코발트로 전기도금된 유사한 구조의 SEM 이미지이다.
[0009] 도 2b는 시임 라인이 최소화되거나 제거된, 어닐링 이후의 도 2a의 구조를 보여준다.
[0010] 도 3은 8.5의 pH를 가진 코발트-EDA 도금 배스를 사용하여 CVD Co 시드 층 상에 코발트로 전기도금된 다른 구조의 SEM 이미지이다.
[0011] 도 4a-4e는 본 방법들의 실시예의 개략도들이다.
[0012] 도 5는 어닐링 이후에 라인 저항의 테스트 데이터의 그래프이다.
[0013] 도 6a-6c는 수퍼 컨포멀 충전의 개략도들이다.
[0014] 도 7a-7c는 컨포멀 충전의 개략도들이다.
[0015] 도 8a-8c는 컨포멀 충전에 뒤이은 어닐링의 개략도들이다.
[0007] 도 1b는 이제 알칼리성 도금 배스로부터 전기화학적으로 증착된 코발트로 충전된 도 1a의 구조를 보여준다.
[0008] 도 2a는 시임 라인 결함들을 보이는, 6.5의 pH를 가진 코발트-글리신 도금 배스를 사용하여 TaN/Co 시드 층 상에 코발트로 전기도금된 유사한 구조의 SEM 이미지이다.
[0009] 도 2b는 시임 라인이 최소화되거나 제거된, 어닐링 이후의 도 2a의 구조를 보여준다.
[0010] 도 3은 8.5의 pH를 가진 코발트-EDA 도금 배스를 사용하여 CVD Co 시드 층 상에 코발트로 전기도금된 다른 구조의 SEM 이미지이다.
[0011] 도 4a-4e는 본 방법들의 실시예의 개략도들이다.
[0012] 도 5는 어닐링 이후에 라인 저항의 테스트 데이터의 그래프이다.
[0013] 도 6a-6c는 수퍼 컨포멀 충전의 개략도들이다.
[0014] 도 7a-7c는 컨포멀 충전의 개략도들이다.
[0015] 도 8a-8c는 컨포멀 충전에 뒤이은 어닐링의 개략도들이다.
[0016] 산성 및 알칼리성 코발트 배스들을 사용하는 다양한 알려진 코발트 도금 방법들이 제안되었다. 그러나, 매우 작은 피처들, 예컨대 60 nm, 40 nm, 30 nm 또는 그 미만의 피처들을 갖는 기판들 상에 코발트를 도금하는 것은 상이한 난제들을 제시한다. 매우 작은 피처들을 갖는 기판들은 반드시, 매우 얇은 시드 층을 가져야만 한다. 이들 기판들에 대해, 알려진 코발트 도금 방법들을 사용하는 것은 일반적으로, 매우 얇은 시드 층을 용해시켜, 적절한 도금을 막을 것이다. 본 방법들은 시드 층의 부식을 최소화하기 위해, 특정 pH 범위를 갖는 코발트 배스를 사용한다.
[0017] 니켈은 코발트와 유사한 도금 특성들을 갖는다. 코발트의 설명된 사용들은 또한, 코발트 대신에 니켈의 사용에 대해 적용될 수 있다. 여기에서 배선들에 대한 언급들은 트렌치들, 홀들, 및 비아들과 같은, 기판들에서 또는 상에서 사용되는 다른 피처들을 포함한다.
[0018] 서브-미크론 배선 내부의 금속의 증착은 전도성 기판 상의 전기화학적 증착에 의해 달성될 수 있다. 도금된 금속은 구리, 코발트, 니켈, 금, 은, 또는 백금을 포함하는 리스트로부터 선택될 수 있다. 금속의 컨포멀 및 수퍼 컨포멀 전기화학적 증착에 이어서 선택적인 열 처리가 후속될 수 있다.
[0019] 전기화학적으로 도금된 금속의 증착을 위해, 중성 내지 알칼리성 수용액이 사용될 수 있다. 예컨대, 서브-미크론 배선들 또는 기판 상의 다른 피처들 내에 코발트 또는 니켈을 전기화학적으로 증착하기 위해, 코발트 또는 니켈 착물 도금액들이 사용될 수 있다. 무전해 증착, 물리 기상 증착, 또는 화학 기상 증착을 통해 형성되는 시드 층이 기판에 제공될 수 있다. 시드 층에서 사용되는 재료들은 구리, 망간 도핑된 구리, 루테늄(Ru) 등을 포함할 수 있다. 코발트 실리사이드 또는 니켈 실리사이드가 또한, 시드 층에서 사용될 수 있다. 기판 상의 배리어 층은, 존재하는 경우에, 화학 기상 증착(CVD)을 통해 또는 다른 알려진 기법들을 사용하여 적용될 수 있다.
[0020] 전기화학적으로 도금된 코발트 또는 니켈의 재료 특성들을 개선하기 위해, 그리고 컨포멀 전기도금과 연관된 시임 라인 보이드(seam line void)들을 감소시키기 위해, 전기도금 또는 전기화학적 증착 프로세스에 이어서 어닐링 단계가 후속될 수 있다. 본 방법들에서, 도금 후의 어닐링은 통상적인 구리 프로세스들에 대해 사용되는 온도보다 더 낮은 온도들에서 수행될 수 있다. 어닐링 단계는 도금된 막을 안정화시킨다. 이는 또한, 컨포멀 도금 프로세스로부터 시임 라인들 및 마이크로 보이드들을 제거하는 것을 도울 수 있다. 어닐링 단계는 또한, 도금 조건들로 인해 트랩핑될(trapped) 수 있는 불순물들을 몰아냄으로써(driving out), 막 특성들을 개선할 수 있다. 몇몇 애플리케이션들의 경우에, 특정 도금 조건들 및 케미스트리들에 따라, 어닐링 단계가 생략될 수 있다. 예컨대, 수퍼 컨포멀 성장을 촉진하고 낮은 불순물들을 포함하는 코발트 도금액은 어닐링 단계를 요구하지 않을 수 있다.
A. 코발트를 사용하는 전기화학적 증착
i. 개요
[0021] 본 발명의 방법들이 도 4a 내지 도 4e에서 도식적으로 도시된다. 도 4a에서, 실리콘 웨이퍼와 같은 기판(10)이 피처들(12) 및 전도성 시드 층(14)을 갖는다. 몇몇 애플리케이션들에서, 배리어 층(미도시)이 시드 층(14) 아래에 제공될 수 있다. 도 4b에서, 코발트 또는 니켈 컨포멀 또는 수퍼 컨포멀 막(16)이 시드 층(14) 상에 도금된다. 막(16)은 피처들을 부분적으로 또는 완전히 충전할 수 있고, 도 4b는 피처들(12)을 부분적으로 충전하는 막(16)을 도시한다. 막(16)의 두께는 (사실상 의미 없는 충전을 제공하는 시드 층(14)과 대조적으로) 피처들의 적어도 10, 20, 30, 40, 또는 50 %의 충전을 제공하기에 충분하다. 배리어 층은 선택적으로 PVD TaN, ALD TaN, PVD TiN, ALD TiN, ALD MnN, CVD MnN, CVD NiSi, 또는 CoSi일 수 있고, 여기에서, PVD는 물리 기상 증착이고, CVD는 화학 기상 증착이고, ALD는 원자 층 증착이다.
[0022] 도 4c는, 피처들(12)을 추가로 충전하기 위해, 막(16)이 리플로(reflow)되는 어닐링을 도시한다. 도 4d는 캡핑 또는 금속화 층(18)의 증착을 도시하고, 그러한 캡핑 또는 금속화 층(18)은 동일한 금속(막(16)에 대해 사용되는 바와 같이 코발트 또는 니켈) 또는 상이한 금속일 수 있다. 도 4e는, 캡핑 층(18)이 선택적으로 제거되어 충전된 피처들(20)이 남겨진, 화학적 기계적 폴리싱 후의 기판을 도시한다.
[0023] 막(16)은, pH 4 내지 pH 9의 범위에 있는 중성 내지 알칼리성 코발트 도금액을 사용하여, 시드 층(14) 상에 전기도금될 수 있다. 도금액은 시트레이트, 글리신, 타르트레이트, 에틸렌 디아민 등과 같은 킬레이트제(chelating agent)를 함유할 수 있다.
[0024] 도 6a 내지 도 6c는 트렌치 또는 비아와 같은, 기판 상의 피처의 수퍼 컨포멀 충전을 예시한다. 도시된 바와 같이, 피처는 주로, 측면들로부터 내측으로 충전되기보다는, 바닥으로부터 위로 충전되어, 시임-프리(seam-free) 도금된 피처가 제공된다. 충전은 또한, 어닐링 단계가 후속되는 컨포멀 막을 도금함으로써, 또는 수퍼 컨포멀 막의 다른 층에 의해 수행될 수 있다. 도 7a 내지 도 7c는 피처가 주로 측면들으로부터 내측으로 충전되어 충전된 피처에 시임이 있게 되는 컨포멀 충전을 도시한다. 도 8a 내지 도 8c는 도 7a 내지 도 7c에서와 동일하지만, 어닐링 후에, 충전된 피처가 시임-프리가 되는 프로세스를 도시한다. 컨포멀 또는 수퍼 컨포멀 도금이 설명된 방법들을 수행하는 것에서 사용될 수 있다.
ii. 상세한 프로세스 설명
[0025] 1. 구리, 니켈, 금, 은, 팔라듐, 및/또는 루테늄과 같은 다른 것들이 사용될 수 있지만, CVD 또는 무전해 코발트와 같은 전도성 시드 층이 기판에 제공된다. 도 1a는 기판 상에 TaN과 같은 배리어 층이 적용되고 배리어 층 상에 구리 시드 층이 적용된, 충전되지 않은 피처의 예를 도시한다. 도 2a는 시임 라인 결함들이 뚜렷한, TaN 배리어 상의 코발트 CVD 층을 갖는 기판 상의 코발트의 컨포멀 전기화학적 증착(ECD)을 도시한다. 도 3은 CVD 코발트 시드 층 상의 컨포멀 ECD 코발트의 예를 도시한다.
[0026] 2. 프리-도금(pre-plating) 처리가 사용될 수 있는데, 즉, 환원제들, 예컨대 He/H2, 포밍 가스(forming gas)들 등이, 도금 전에, 기판에 적용될 수 있다. 구조는, 약산성, 중성, 또는 염기성인 도금 배스에서 코발트로 전기도금될 수 있다. 도 1b, 도 2a, 및 도 2b의 예들에서, pH 6.5에서의 코발트 클로라이드 및 글리신 배스가 코발트 증착을 위해 사용되었다. 도 3에서, pH 8.5에서의 코발트 클로라이드 및 EDA 배스가 코발트 증착을 위해 사용되었다. 전기화학적 증착 프로세스를 위해 사용되는 전류 밀도는 1 내지 50 mA/cm2의 범위에 있을 수 있다.
[0027] 3. CVD 코발트 시드 층들에서와 같이, 시드 층이 부식에 대해 더 취약한 경우에, 중성 내지 알칼리성 도금액이 사용될 수 있다. 화학 기상 증착을 통해 적용된 코발트 시드 층 상의 코발트의 전기화학적 증착의 풀 커버리지(full coverage)는 일반적으로, pH가 6.5에서 8.3으로 증가되는 경우에 획득될 수 있다. 대안적으로, 도금 배스는 다음의 범위들 중 하나에서 pH를 가질 수 있다: 7.5 내지 8.5; 7.8 내지 8.5; 8.0 내지 8.5; 또는 7.8 내지 9.0.
[0028] 4. 코발트의 컨포멀 또는 수퍼 컨포멀 전기화학적 증착이 완료된 후에, 기판은, 재료 특성들을 개선하고 그리고/또는 시인 라인 결함들을 감소시키기 위해, 200 ℃ 내지 450 ℃의 온도들에서 열적으로 처리될 수 있다. 도 2b는 H2/He 환경에서의 350 ℃에서의 어닐링 후의 기판을 도시한다. 시임 라인은 주사 전자 현미경 이미지에서 더 이상 보이지 않는다. N2/He 또는 순수 H2와 같은 다른 가스들이 대안적으로 사용될 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 어닐링 프로세스 후에 표면 조도가 또한, 개선될 수 있다.
[0029] 느린 도금 프로세스로 피처들을 충전하고, 그 후에, 재료 특성들을 개선하기 위해 어닐링하고, 이어서, 화학적 기계적 폴리싱을 위해 캡핑 층(18)을 증착하는 것에 의해, 멀티 도금 멀티 어닐링 프로세스(multi plate multi anneal process)가 수행될 수 있다. 도금된 코발트는 캡핑 층(18)을 위해 사용될 수 있다. 기판 상에 제 1 및 제 2 막들을 제공하는 제 1 및 제 2 도금 단계들을 갖는 멀티 도금 프로세스에서, 예컨대 200 내지 450 ℃의 온도에서 기판을 어닐링한 후에, 제 2 막 상에 금속화 층을 제공하기 위해 제 3 도금 단계가 수행될 수 있다. 그 후에, 금속화 층은 화학적 기계적으로 폴리싱될 수 있다.
iii. 테스트 결과들
[0030] 설명된 방법들을 사용하여, 60 nm 내지 25 nm의 범위에 있는 피처들이 충전되었다. 테스트 결과들은, 높은 시트 저항(sheet resistance)을 갖는 얇은 시드 층들, 즉, 300 mm 웨이퍼들 상의 200 ohm/sq 시드 층 상의 성공적인 도금을 나타낸다. 전형적으로 종래의 산성 구리 도금액에서 급속하게 부식될 이러한 타입의 시드 층은, 위에서 설명된 코발트 또는 니켈 도금액들을 사용하여, 크게 에칭되거나 또는 부식되지 않는다. 테스트 결과들은 또한, 약산성 내지 알칼리성 코발트 도금액을 사용한, 6 nm CVD 코발트 시드 층 상의 코발트 막의 성공적인 도금을 나타낸다.
[0031] 테스트 데이터는 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 도금 후의 어닐링 처리에 의한 라인 저항 및 블랭킷 막 저항에서의 감소를 나타낸다. CVD 코발트 시드 층을 갖는 기판들 상의 멀티 도금 멀티 어닐링 프로세스가 또한 수행되었다. 멀티 도금 프로세스의 일 예는, 느린 도금액으로 피처들을 충전하고, 그 후에, 화학적 기계적 폴리싱에 앞서, 캡 또는 금속화 층(18)의 빠른 도금을 위해 기판을 다른 챔버로 이동시키는 것이다.
B. 니켈을 사용하는 전기화학적 증착
[0032] 위에서 설명된 방법들 및 파라미터들이 또한, 니켈에 대해 사용될 수 있다.
[0033] CVD 단독 프로세스와 대조적으로, 위에서 설명된 방법들은 훨씬 더 높은 처리량 및 감소된 비용을 제공하고, 따라서, 그러한 방법들이 대량 제조에 대해 우수하게 설계된다.
[0034] C. 부가적인 방법들
시드 층을 위에 갖는 기판 상의 서브-미크론 배선들 내에 전도성 막을 증착하기 위한 전기화학적 프로세스는, 코발트 또는 니켈로부터 선택되는 금속을 포함하는 전기화학적 도금 배스와 접촉하도록 기판을 배치함으로써 수행될 수 있고, 도금 배스는 4.0 내지 9.0의 pH를 갖는다. 기판의 피처들 상에 금속의 막을 증착하기 위해, 배스를 통해 그리고 기판으로 1 내지 50 mA/cm2의 레이트로 전류가 전도된다. 기판이 도금 배스로부터 제거되고, 린싱되고 건조되고, 그 후에, 금속의 막이 리플로하여 기판의 피처들을 추가로 충전하게 하기 위해, 예컨대 200 내지 450 ℃의 온도에서 선택적으로 어닐링된다. 도금 배스는 코발트 클로라이드 및/또는 글리신을 포함할 수 있다. 이들 단계들은, 어닐링 단계들이 개재되거나 또는 개재되지 않으면서, 반복될 수 있다. 예컨대, 웨이퍼는 적어도 2개의 사이클들에 걸친 도금, 건조, 및 어닐링에 의해 프로세싱될 수 있다.
코발트 또는 니켈 염들을 함유하는 전기화학적 도금 배스와 접촉하도록 기판을 배치함으로써, 시드 층, 제 1 사이즈의 제 1 피처, 및 제 1 사이즈보다 더 큰 제 2 사이즈의 제 2 피처를 갖는 기판 상에 전도성 막을 적용하기 위해, 다른 프로세스가 사용될 수 있고, 도금 배스는 4.0 내지 9.5의 pH를 갖는다. 도금 배스에서의 코발트 또는 니켈 이온들을 감소시키고, 시드 층 상에 코발트 또는 니켈의 컨포멀 또는 수퍼 컨포멀 제 1 막을 증착하기 위해, 배스를 통해 전류를 전도시킴으로써, 제 1 도금 단계가 수행되고, 여기에서, 제 1 막은 제 1 피처를 완전히 충전하지만, 제2 피처에 대해서는 그렇지 않다. 그 후에, 도금 배스에서의 코발트 또는 니켈 이온들을 감소시키고 제 1 막 상에 코발트 또는 니켈의 컨포멀 또는 수퍼 컨포멀 제 2 막을 증착하기 위해, 배스를 통해 전류를 전도시킴으로써, 제 2 도금 단계가 수행되고, 여기에서, 제 2 막은 제 2 피처를 완전히 충전한다.
Claims (18)
- 전기화학적 증착 방법으로서,
코발트 시드 층의 부식 또는 에칭을 최소화 하기 위해 상기 코발트 시드 층을 갖는 기판을 코발트 염들을 함유하는 전기화학적 도금 배스(plating bath)와 접촉하도록 배치하는 단계 ― 상기 도금 배스는 5보다 크고 그리고 최대 9까지의 pH를 가짐 ― ;
상기 도금 배스에서의 코발트 이온들을 감소시키고, 상기 코발트 시드 층 상에 코발트의 컨포멀 막(conformal film)을 증착하기 위해, 상기 배스를 통해 전류를 전도시키는 단계; 및
상기 기판을 200 내지 450 ℃의 온도에서 어닐링하는 단계
를 포함하는,
전기화학적 증착 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 배스는 글리신을 함유하는,
전기화학적 증착 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 도금 배스는 6.5 내지 8.3의 pH를 갖는,
전기화학적 증착 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 전류는 1 내지 50 mA/cm2의 범위에 있는,
전기화학적 증착 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 어닐링하는 단계는, H2/He, N2/H2, 환원 가스, 순수 수소, 또는 암모니아의 환경에서 수행되는,
전기화학적 증착 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 도금 배스는 6.0 내지 9.0의 pH를 갖는,
전기화학적 증착 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 코발트는 상기 코발트 시드 층 상의 서브-미크론 피처(feature)들 내에 증착되고 그리고 상기 어닐링하는 단계는 시임 라인 결함들 없이 상기 피처들을 충전(fill)하도록 상기 컨포멀 막을 야기하는,
전기화학적 증착 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 코발트 시드 층은 상기 기판 상의 배리어 층 상에 있는,
전기화학적 증착 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 배리어 층을 갖지 않는,
전기화학적 증착 방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
멀티-스텝 멀티-사이클 전기화학적 증착 및 어닐링 프로세스를 제공하기 위해 적어도 한번 상기 단계들을 반복하는 단계를 더 포함하는,
전기화학적 증착 방법. - 제 11 항에 있어서,
적어도 2개의 사이클들에 걸쳐 상기 기판을 도금, 건조, 및 어닐링하는 단계를 더 포함하는,
전기화학적 증착 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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WO2015195081A1 (en) * | 2014-06-16 | 2015-12-23 | Intel Corporation | Seam healing of metal interconnects |
US9601430B2 (en) | 2014-10-02 | 2017-03-21 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device structure and method for forming the same |
US9777386B2 (en) * | 2015-03-19 | 2017-10-03 | Lam Research Corporation | Chemistry additives and process for cobalt film electrodeposition |
US20160309596A1 (en) * | 2015-04-15 | 2016-10-20 | Applied Materials, Inc. | Methods for forming cobalt interconnects |
US9805976B2 (en) | 2016-01-08 | 2017-10-31 | Applied Materials, Inc. | Co or Ni and Cu integration for small and large features in integrated circuits |
US10438847B2 (en) * | 2016-05-13 | 2019-10-08 | Lam Research Corporation | Manganese barrier and adhesion layers for cobalt |
US10049927B2 (en) * | 2016-06-10 | 2018-08-14 | Applied Materials, Inc. | Seam-healing method upon supra-atmospheric process in diffusion promoting ambient |
US9941212B2 (en) | 2016-08-17 | 2018-04-10 | International Business Machines Corporation | Nitridized ruthenium layer for formation of cobalt interconnects |
US9716063B1 (en) | 2016-08-17 | 2017-07-25 | International Business Machines Corporation | Cobalt top layer advanced metallization for interconnects |
US9852990B1 (en) | 2016-08-17 | 2017-12-26 | International Business Machines Corporation | Cobalt first layer advanced metallization for interconnects |
US10115670B2 (en) | 2016-08-17 | 2018-10-30 | International Business Machines Corporation | Formation of advanced interconnects including set of metal conductor structures in patterned dielectric layer |
US9859215B1 (en) | 2016-08-17 | 2018-01-02 | International Business Machines Corporation | Formation of advanced interconnects |
US10622214B2 (en) | 2017-05-25 | 2020-04-14 | Applied Materials, Inc. | Tungsten defluorination by high pressure treatment |
WO2019036157A1 (en) | 2017-08-18 | 2019-02-21 | Applied Materials, Inc. | HIGH PRESSURE AND HIGH TEMPERATURE RECOVERY CHAMBER |
US10276411B2 (en) | 2017-08-18 | 2019-04-30 | Applied Materials, Inc. | High pressure and high temperature anneal chamber |
DE112017007985T5 (de) * | 2017-09-01 | 2020-06-04 | Intel Corporation | Metallverbindungen, bauelemente und verfahren |
EP4321649A3 (en) | 2017-11-11 | 2024-05-15 | Micromaterials LLC | Gas delivery system for high pressure processing chamber |
CN111432920A (zh) | 2017-11-17 | 2020-07-17 | 应用材料公司 | 用于高压处理系统的冷凝器系统 |
SG11202008256WA (en) | 2018-03-09 | 2020-09-29 | Applied Materials Inc | High pressure annealing process for metal containing materials |
WO2019179897A1 (en) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | Aveni | Process for electrodeposition of cobalt |
US10950429B2 (en) | 2018-05-08 | 2021-03-16 | Applied Materials, Inc. | Methods of forming amorphous carbon hard mask layers and hard mask layers formed therefrom |
US10748783B2 (en) | 2018-07-25 | 2020-08-18 | Applied Materials, Inc. | Gas delivery module |
WO2020117462A1 (en) | 2018-12-07 | 2020-06-11 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing system |
KR102605619B1 (ko) | 2019-07-17 | 2023-11-23 | 삼성전자주식회사 | 기판 관통 비아들을 포함하는 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
US11901222B2 (en) | 2020-02-17 | 2024-02-13 | Applied Materials, Inc. | Multi-step process for flowable gap-fill film |
CN115867695A (zh) * | 2020-05-08 | 2023-03-28 | 朗姆研究公司 | 电镀钴、镍及其合金 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010003063A1 (en) * | 1999-04-16 | 2001-06-07 | Hu Yongjun Jeff | Electrochemical cobalt silicide liner for metal contact fills and damascene processes |
JP2003328184A (ja) * | 2002-05-16 | 2003-11-19 | Ebara Corp | 微細回路配線形成方法およびこれに用いる装置 |
Family Cites Families (42)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2546150A (en) * | 1946-11-08 | 1951-03-27 | Brenner Abner | Method for securing adhesion of electroplated coatings to a metal base |
US6913680B1 (en) | 2000-05-02 | 2005-07-05 | Applied Materials, Inc. | Method of application of electrical biasing to enhance metal deposition |
EP1337693A2 (en) | 2000-05-23 | 2003-08-27 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus to overcome anomalies in copper seed layers and to tune for feature size and aspect ratio |
US20050006245A1 (en) * | 2003-07-08 | 2005-01-13 | Applied Materials, Inc. | Multiple-step electrodeposition process for direct copper plating on barrier metals |
EP1346083A2 (en) * | 2000-11-03 | 2003-09-24 | Shipley Company LLC | Electrochemical co-deposition of metals for electronic device manufacture |
US6977224B2 (en) | 2000-12-28 | 2005-12-20 | Intel Corporation | Method of electroless introduction of interconnect structures |
US6717189B2 (en) | 2001-06-01 | 2004-04-06 | Ebara Corporation | Electroless plating liquid and semiconductor device |
JP2003049280A (ja) | 2001-06-01 | 2003-02-21 | Ebara Corp | 無電解めっき液及び半導体装置 |
US20090004850A1 (en) | 2001-07-25 | 2009-01-01 | Seshadri Ganguli | Process for forming cobalt and cobalt silicide materials in tungsten contact applications |
US9051641B2 (en) | 2001-07-25 | 2015-06-09 | Applied Materials, Inc. | Cobalt deposition on barrier surfaces |
KR20040018558A (ko) | 2001-08-13 | 2004-03-03 | 가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 반도체장치와 그 제조방법 및 도금액 |
US6720263B2 (en) | 2001-10-16 | 2004-04-13 | Applied Materials Inc. | Planarization of metal layers on a semiconductor wafer through non-contact de-plating and control with endpoint detection |
US20030116439A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-26 | International Business Machines Corporation | Method for forming encapsulated metal interconnect structures in semiconductor integrated circuit devices |
WO2003060959A2 (en) * | 2002-01-10 | 2003-07-24 | Semitool, Inc. | Method for applying metal features onto barrier layers using electrochemical deposition |
US7074721B2 (en) * | 2003-04-03 | 2006-07-11 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method for forming thick copper self-aligned dual damascene |
US20050274621A1 (en) * | 2004-06-10 | 2005-12-15 | Zhi-Wen Sun | Method of barrier layer surface treatment to enable direct copper plating on barrier metal |
US20060283716A1 (en) * | 2003-07-08 | 2006-12-21 | Hooman Hafezi | Method of direct plating of copper on a ruthenium alloy |
US7192495B1 (en) * | 2003-08-29 | 2007-03-20 | Micron Technology, Inc. | Intermediate anneal for metal deposition |
US20050067297A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-03-31 | Innovative Technology Licensing, Llc | Copper bath for electroplating fine circuitry on semiconductor chips |
US7531463B2 (en) * | 2003-10-20 | 2009-05-12 | Novellus Systems, Inc. | Fabrication of semiconductor interconnect structure |
CN1906333A (zh) * | 2004-01-29 | 2007-01-31 | 应用材料公司 | 用于抛光衬底的方法和组合物 |
US20050230262A1 (en) * | 2004-04-20 | 2005-10-20 | Semitool, Inc. | Electrochemical methods for the formation of protective features on metallized features |
CN1965110A (zh) * | 2004-06-10 | 2007-05-16 | 应用材料公司 | 能够在阻挡金属上直接镀铜的阻挡层表面处理的方法 |
US20060035016A1 (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-16 | Chandra Tiwari | Electroless metal deposition methods |
US7189650B2 (en) * | 2004-11-12 | 2007-03-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method and apparatus for copper film quality enhancement with two-step deposition |
SG124309A1 (en) * | 2005-01-25 | 2006-08-30 | Sony Corp | A material and uses thereof |
TW200641189A (en) | 2005-02-25 | 2006-12-01 | Applied Materials Inc | Counter electrode encased in cation exchange membrane tube for electroplating cell |
US20060246217A1 (en) | 2005-03-18 | 2006-11-02 | Weidman Timothy W | Electroless deposition process on a silicide contact |
US7456102B1 (en) * | 2005-10-11 | 2008-11-25 | Novellus Systems, Inc. | Electroless copper fill process |
TW200746268A (en) * | 2006-04-11 | 2007-12-16 | Applied Materials Inc | Process for forming cobalt-containing materials |
US7794530B2 (en) | 2006-12-22 | 2010-09-14 | Lam Research Corporation | Electroless deposition of cobalt alloys |
US8513124B1 (en) * | 2008-03-06 | 2013-08-20 | Novellus Systems, Inc. | Copper electroplating process for uniform across wafer deposition and void free filling on semi-noble metal coated wafers |
US7928577B2 (en) * | 2008-07-16 | 2011-04-19 | Micron Technology, Inc. | Interconnect structures for integration of multi-layered integrated circuit devices and methods for forming the same |
CN101840883B (zh) * | 2009-03-16 | 2012-01-25 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 铜薄膜形成方法 |
US8691687B2 (en) * | 2010-01-07 | 2014-04-08 | International Business Machines Corporation | Superfilled metal contact vias for semiconductor devices |
US20120153483A1 (en) | 2010-12-20 | 2012-06-21 | Akolkar Rohan N | Barrierless single-phase interconnect |
KR101182155B1 (ko) | 2011-05-20 | 2012-09-12 | 인천대학교 산학협력단 | 반도체 장치 및 금속박막 형성방법 |
CN102230200A (zh) * | 2011-06-10 | 2011-11-02 | 湘潭大学 | 一种用作锂电池外壳材料的含钴镀镍钢带及其制备方法 |
CN102260891B (zh) * | 2011-07-04 | 2013-06-19 | 中国地质大学(武汉) | 双脉冲电沉积纳米晶镍钴合金的方法 |
US9153449B2 (en) * | 2012-03-19 | 2015-10-06 | Lam Research Corporation | Electroless gap fill |
US9245798B2 (en) * | 2012-04-26 | 2016-01-26 | Applied Matrials, Inc. | Semiconductor reflow processing for high aspect ratio fill |
TWI506727B (zh) | 2012-05-03 | 2015-11-01 | Nat Univ Chung Hsing | Semiconductor components High aspect ratio (HAR) hole or trough of the nickel-tungsten alloy filling plating solution and filling process |
-
2014
- 2014-03-19 US US14/219,940 patent/US9496145B2/en active Active
-
2015
- 2015-03-09 TW TW106136234A patent/TWI652377B/zh active
- 2015-03-09 TW TW104107417A patent/TWI609996B/zh active
- 2015-03-16 CN CN201580013199.4A patent/CN106104757A/zh active Pending
- 2015-03-16 CN CN202110150776.1A patent/CN112899735B/zh active Active
- 2015-03-16 WO PCT/US2015/020788 patent/WO2015142745A1/en active Application Filing
- 2015-03-16 EP EP15765126.6A patent/EP3120378A4/en not_active Withdrawn
- 2015-03-16 KR KR1020177000162A patent/KR101820002B1/ko active IP Right Grant
- 2015-03-16 KR KR1020167028987A patent/KR101784997B1/ko active IP Right Grant
- 2015-03-16 CN CN201910263027.2A patent/CN110233099B/zh active Active
- 2015-08-13 US US14/825,921 patent/US9704717B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010003063A1 (en) * | 1999-04-16 | 2001-06-07 | Hu Yongjun Jeff | Electrochemical cobalt silicide liner for metal contact fills and damascene processes |
JP2003328184A (ja) * | 2002-05-16 | 2003-11-19 | Ebara Corp | 微細回路配線形成方法およびこれに用いる装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20170005513A (ko) | 2017-01-13 |
US20150357195A1 (en) | 2015-12-10 |
CN112899735B (zh) | 2022-05-31 |
EP3120378A1 (en) | 2017-01-25 |
CN106104757A (zh) | 2016-11-09 |
CN110233099B (zh) | 2023-05-16 |
KR101820002B1 (ko) | 2018-01-18 |
US9704717B2 (en) | 2017-07-11 |
TWI652377B (zh) | 2019-03-01 |
WO2015142745A1 (en) | 2015-09-24 |
US9496145B2 (en) | 2016-11-15 |
TWI609996B (zh) | 2018-01-01 |
CN112899735A (zh) | 2021-06-04 |
KR20160135771A (ko) | 2016-11-28 |
TW201802296A (zh) | 2018-01-16 |
EP3120378A4 (en) | 2017-12-06 |
US20150270133A1 (en) | 2015-09-24 |
CN110233099A (zh) | 2019-09-13 |
TW201538806A (zh) | 2015-10-16 |
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