KR102505102B1 - Metal plating compositions and metal plating method using the same - Google Patents
Metal plating compositions and metal plating method using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102505102B1 KR102505102B1 KR1020160082805A KR20160082805A KR102505102B1 KR 102505102 B1 KR102505102 B1 KR 102505102B1 KR 1020160082805 A KR1020160082805 A KR 1020160082805A KR 20160082805 A KR20160082805 A KR 20160082805A KR 102505102 B1 KR102505102 B1 KR 102505102B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- copper plating
- plating composition
- metal plating
- formula
- polyalkylene glycol
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D9/00—Electrolytic coating other than with metals
- C25D9/02—Electrolytic coating other than with metals with organic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/38—Electroplating: Baths therefor from solutions of copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08G73/12—Unsaturated polyimide precursors
- C08G73/124—Unsaturated polyimide precursors the unsaturated precursors containing oxygen in the form of ether bonds in the main chain
-
- 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
- C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
- C25D7/12—Semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—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
Abstract
본 발명은 금속 도금 조성물 및 이를 이용한 금속 도금 방법에 관한 것으로, 상기 금속 도금 조성물이 특정 화합물을 포함하기 때문에 이를 이용하여 기판에 형성된 피처를 도금할 경우, 결함의 발생없이 균일하게 도금할 수 있다.The present invention relates to a metal plating composition and a metal plating method using the same, and since the metal plating composition includes a specific compound, when a feature formed on a substrate is plated using the metal plating composition, the plating can be performed uniformly without occurrence of defects.
Description
본 발명은 전해 도금에 사용되는 금속 도금 조성물 및 이를 이용하여 기판에 금속을 도금하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal plating composition used for electrolytic plating and a method for plating a metal on a substrate using the same.
반도체 소자 제조 시 배선이 다층화됨에 따라 높은 종횡비(high aspect ratio)를 갖는 피처(feature)(예를 들어, 비아(via), 트렌치(trench))가 기판에 형성되고 있다. 상기 피처는 금속 도금 조성물을 전해 도금하여 충전하게 되는데, 이때, 보이드(void) 및/또는 심(seam) 등과 같은 결합을 최소화하기 위해서는 가속화제, 억제제 등과 같은 첨가제를 사용하는 것이 요구된다.As wirings are multilayered during semiconductor device manufacturing, features (eg, vias and trenches) having a high aspect ratio are formed in a substrate. The feature is filled by electrolytic plating of a metal plating composition. At this time, it is required to use additives such as accelerators and inhibitors to minimize bonds such as voids and/or seams.
상기 가속화제는 금속 표면에 흡착하여 금속 이온의 환원을 가속하는 물질로서, 설폰네이트(sulfonate) 계열의 화합물 중 싸이올(-SH), 다이설파이드(S-S)와 같은 작용기를 갖는 물질이 사용되고 있다. 상기 억제제는 금속 표면에 흡착하여 금속 이온의 환원을 방지하는 물질로서, 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol)(PEG)과 염화이온(Cl-)이 결합된 물질이 사용되고 있다.The accelerator is a material adsorbed on a metal surface to accelerate the reduction of metal ions, and among sulfonate-based compounds, materials having functional groups such as thiol (-SH) and disulfide (SS) are used. The inhibitor is a material adsorbed on a metal surface to prevent metal ion reduction, and a material in which polyethylene glycol (PEG) and chloride ion (Cl-) are combined is used.
상기 가속화제를 포함하는 금속 도금 조성물은 가속화제의 영향으로 도금 과정에서 범프(bump)가 형성되고, 도금 과정의 후반에는 범프의 성장으로 인해 하나의 집합체를 형성하게 된다. 이때, 피처와 같이 종횡비가 크고 밀도가 높은 지역은 범프의 형성이 가속화되어 더 큰 집합체가 형성되는데, 이러한 현상을 과전착(overplating)이라고 한다. 상기 과전착이 일어난 부분은 주변 지역과 단차를 형성하게 되며, 형성된 단차는 화학적 기계적 연마 공정에서 공정의 시간을 증가시키고, 표면의 평활성을 떨어뜨리기 때문에 반도체 소자의 결함을 야기하게 된다.In the metal plating composition including the accelerator, bumps are formed during the plating process under the influence of the accelerator, and an aggregate is formed due to the growth of the bumps in the latter half of the plating process. At this time, formation of bumps is accelerated in areas with a high aspect ratio and high density, such as features, to form larger aggregates. This phenomenon is called overplating. The overelectrodeposited portion forms a step with the surrounding area, and the formed step increases the process time in the chemical mechanical polishing process and degrades the smoothness of the surface, causing defects in the semiconductor device.
이에 따라 범프의 형성을 억제하기 위해 상기 억제제가 사용되는데, 억제제의 사용만으로는 범프의 형성을 억제하는데 한계가 있었다. 또한 도금 부위의 평활성을 높이기 위해 평활제가 함께 사용되어야 하는 번거로움도 있었다.Accordingly, the inhibitor is used to suppress the formation of bumps, but there is a limit to suppressing the formation of bumps only with the use of the inhibitor. In addition, in order to increase the smoothness of the plating portion, there was a hassle that a leveling agent should be used together.
따라서 범프의 형성을 억제하면서 보이드 및/또는 심 등과 같은 결함의 발생없이 기판을 균일하게 도금할 수 있는 금속 도금 조성물이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a metal plating composition capable of uniformly plating a substrate without generating defects such as voids and/or seams while suppressing formation of bumps.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 범프의 형성을 억제하면서도 결함의 발생없이 기판을 균일하게 충전할 수 있는 금속 도금 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a metal plating composition capable of uniformly filling a substrate without generating defects while suppressing formation of bumps.
또한 본 발명은 상기 금속 도금 조성물을 이용한 금속 도금 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a metal plating method using the metal plating composition.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물을 포함하는 금속 도금 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a metal plating composition containing a polyalkylene glycol bismaleimide-based compound.
또한, 본 발명은, a) 상기 금속 도금 조성물을 포함하는 금속 도금 조에 기판을 투입하는 단계; 및 b) 상기 금속 도금 조에 전류를 인가하여 상기 기판에 형성된 피처에 금속을 도금하는 단계를 포함하는 금속 도금 방법을 제공한다.In addition, the present invention, a) injecting a substrate into a metal plating bath containing the metal plating composition; and b) applying a current to the metal plating bath to plate a metal on a feature formed on the substrate.
본 발명의 금속 도금 조성물은 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물을 포함하기 때문에 도금 과정에서 범프의 형성이 억제되고 도금 표면의 평활성을 확보할 수 있다. 따라서 본 발명은 결함이 없으면서도 도금이 균일하게 이루어진 기판을 제공할 수 있으며, 이로 인해 반도체 소자의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.Since the metal plating composition of the present invention includes a polyalkylene glycol bismaleimide-based compound, formation of bumps can be suppressed during the plating process and smoothness of the plating surface can be secured. Accordingly, the present invention can provide a substrate on which plating is uniform without defects, thereby improving the reliability of a semiconductor device.
이하 본 발명을 설명한다.The present invention will be described below.
반도체 소자 제조 시, 기판에 배선을 형성하는 과정에는 비아(via), 또는 트렌치(trench)와 같은 피처(feature)를 금속으로 충전하는 과정이 포함되며, 상기 충전에는 금속 도금 조성물을 전해 도금하는 방법이 사용된다. 이때, 보이드(void) 및/또는 심(seam) 등과 같은 결함의 발생없이 상기 피처에 금속을 균일하게 도금하기 위해서는 상기 금속 도금 조성물이 가속화제, 억제제, 평활제와 같은 첨가제를 포함하는 것이 요구된다.When manufacturing a semiconductor device, the process of forming a wiring on a substrate includes a process of filling a feature such as a via or a trench with a metal, and the filling includes electrolytic plating of a metal plating composition. this is used At this time, in order to uniformly plate the metal on the feature without occurrence of defects such as voids and/or seams, it is required that the metal plating composition include additives such as accelerators, inhibitors, and leveling agents. .
이에 따라 가속화제, 억제제, 평활제를 포함하는 금속 도금 조성물이 종래에 다수 개시되었지만, 결함의 발생을 방지하면서 금속을 균일하게 도금하는 데는 한계가 있었다.Accordingly, although a number of metal plating compositions including an accelerator, an inhibitor, and a leveling agent have been conventionally disclosed, there is a limit in uniformly plating a metal while preventing occurrence of defects.
특히, 평활제를 포함하는 금속 도금 조성물은 평활한 표면을 가지도록 피처를 도금할 수 있지만, 평활제가 금속 도금 조성물 내에서 불순물로 작용하여 피처의 도금 시 저항이 상승됨에 따라 도금 효율이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 평활제가 금속 도금 조성물 내에서 분해되어 금속 도금 조성물이 오염됨에 따라 금속 도금 조성물 및 반도체 소자의 수명이 저하되는 문제점도 있었다.In particular, a metal plating composition containing a leveling agent can plate a feature to have a smooth surface, but the leveling agent acts as an impurity in the metal plating composition and the plating efficiency decreases as the resistance increases during plating of the feature. there was In addition, as the leveling agent is decomposed in the metal plating composition and the metal plating composition is contaminated, there is also a problem in that the life of the metal plating composition and the semiconductor device is reduced.
이에 본 발명은, 금속 도금 조성물에 특정의 화합물을 포함시켜 평활제를 사용하지 않더라도 도금 과정에서 결함의 발생을 방지함과 동시에, 기판에 금속을 균일하게(평활하게) 도금할 수 있도록 한 것으로, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Therefore, the present invention includes a specific compound in the metal plating composition to prevent defects in the plating process even without using a leveling agent, and at the same time to plate the metal on the substrate uniformly (smoothly), A detailed description of this is as follows.
1. 금속 도금 조성물1. Metal Plating Composition
본 발명의 금속 도금 조성물은 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물을 포함한다.The metal plating composition of the present invention includes a polyalkylene glycol bismaleimide-based compound.
본 발명의 금속 도금 조성물에 포함되는 상기 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물은 금속의 도금 속도를 억제함과 동시에 금속의 도금이 균일하게(평활하게) 이루어지도록 조절한다. 즉, 상기 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물은 평활제 역할을 하는 말레이미드와 억제제 역할을 하는 폴리알킬렌 글리콜(또는 폴리알킬렌 옥사이드)가 결합되어 있어, 평활제 역할과 억제제 역할을 동시에 수행할 수 있다.The polyalkylene glycol bismaleimide-based compound included in the metal plating composition of the present invention suppresses the metal plating speed and simultaneously adjusts the metal plating to be uniform (smooth). That is, the polyalkylene glycol bismaleimide-based compound has maleimide acting as a leveling agent and polyalkylene glycol (or polyalkylene oxide) acting as an inhibitor, so that the leveling agent and the inhibitor act simultaneously. can do.
따라서 본 발명의 금속 도금 조성물은, 종래에 공지된 평활제를 비포함하더라도, 평활제 역할과 억제제 역할을 복합적으로 수행할 수 있는 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물을 포함하기 때문에 기판에 형성된 피처의 측벽 및/또는 모서리 부분에서 범프의 형성이 효과적으로 제어되어 결함이 없으면서도 표면이 평활하도록 피처를 도금할 수 있다.Accordingly, the metal plating composition of the present invention includes a polyalkylene glycol bismaleimide-based compound that can perform both the role of a leveler and a suppressor even though it does not contain a conventionally known leveler, so that the features formed on the substrate The formation of bumps on the sidewalls and/or corners of the surface can be effectively controlled so that the features can be plated so that the surface is smooth without defects.
상기 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물의 몰질량은 특별히 한정되지 않으나, 평활성, 도금 효율 등을 고려할 때, 1,000 내지 20,000 g/mol인 것이 바람직하다.The molar mass of the polyalkylene glycol bismaleimide-based compound is not particularly limited, but is preferably 1,000 to 20,000 g/mol in consideration of smoothness, plating efficiency, and the like.
또한 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물의 농도도 특별히 한정되지 않으나, 결함발생, 평활성, 도금 효율 등을 고려할 때, 5 내지 10,000 ppm인 것이 바람직하다.In addition, the concentration of the polyalkylene glycol bismaleimide-based compound is not particularly limited, but is preferably 5 to 10,000 ppm in consideration of defect occurrence, smoothness, plating efficiency, and the like.
이러한 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이드계 화합물에 결합된 폴리알킬렌 글리콜의 구조는 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 또는 부틸렌옥사이드 각각이 반복단위로 결합되어 있거나, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 또는 부틸렌옥사이드가 랜덤, 교대, 또는 블록 단위로 결합된 구조를 가질 수 있다.The structure of the polyalkylene glycol bonded to the polyalkylene glycol bismalade-based compound is that ethylene oxide, propylene oxide, or butylene oxide is each bonded as a repeating unit, or ethylene oxide, propylene oxide, or butylene oxide is It may have a structure combined in random, alternating, or block units.
이와 같은 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물은 하기 화학식 1 내지 4로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.Such a polyalkylene glycol bismaleimide-based compound is preferably selected from the group consisting of compounds represented by Formulas 1 to 4 below.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
[화학식 3][Formula 3]
[화학식 4][Formula 4]
상기 화학식 1 내지 4에서, n은 10 내지 500의 정수이다.In Chemical Formulas 1 to 4, n is an integer from 10 to 500.
한편, 본 발명의 금속 도금 조성물은 도금 과정에서 금속 이온을 공급하는 금속 이온 공급원을 더 포함할 수 있다. 상기 금속 이온 공급원은 특별히 한정되지 않으나, 구리 염인 것이 바람직하다. 상기 구리 염은 특별히 한정되지 않으나, 구리 설페이트, 구리 클로라이드, 구리 아세테이트, 구리 시트레이트, 구리 니트레이트, 구리 플루오로보레이트, 구리 메탄 설포네이트, 구리 페닐 설포네이트, 구리 p-톨루엔 설포네이트, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.Meanwhile, the metal plating composition of the present invention may further include a metal ion source for supplying metal ions during the plating process. The metal ion source is not particularly limited, but is preferably a copper salt. The copper salt is not particularly limited, but copper sulfate, copper chloride, copper acetate, copper citrate, copper nitrate, copper fluoroborate, copper methane sulfonate, copper phenyl sulfonate, copper p-toluene sulfonate, or these mixtures of, and the like.
이러한 금속 이온 공급원의 농도는 특별히 한정되지 않으나, 도금 효율을 고려할 때, 10 내지 100 g/L인 것이 바람직하고, 30 내지 70 g/L인 것이 더욱 바람직하다.The concentration of the metal ion source is not particularly limited, but considering the plating efficiency, it is preferably 10 to 100 g/L, more preferably 30 to 70 g/L.
또한, 본 발명의 금속 도금 조성물은 금속 도금 조성물에 전도성이 부여될 수 있도록 전해질을 더 포함할 수 있다. 상기 전해질은 산성인 것이 바람직하다. 구체적으로 전해질로는 황산, 아세트산, 플루오로붕산, 메탄설폰산, 에탄설폰산, 프로판설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 벤젠설폰산, p-톨루엔설폰산, 설파민산, 염산, 브롬화수소산, 과염소산, 질산, 크롬산, 인산, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.In addition, the metal plating composition of the present invention may further include an electrolyte to impart conductivity to the metal plating composition. Preferably, the electrolyte is acidic. Specifically, as the electrolyte, sulfuric acid, acetic acid, fluoroboric acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, sulfamic acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, and perchloric acid, nitric acid, chromic acid, phosphoric acid, or mixtures thereof.
이러한 전해질의 농도는 특별히 한정되지 않으나, 도금 효율을 고려할 때, 1 내지 50 g/L인 것이 바람직하고, 5 내지 20 g/L인 것이 더욱 바람직하다.The concentration of such an electrolyte is not particularly limited, but is preferably 1 to 50 g/L, more preferably 5 to 20 g/L, in consideration of plating efficiency.
또, 본 발명의 금속 도금 조성물은 금속 도금의 속도를 높여주는 가속화제를 더 포함할 수 있다.In addition, the metal plating composition of the present invention may further include an accelerator for increasing the speed of metal plating.
상기 가속화제는 특별히 한정되지 않으나, N,N-디메틸-디티오카르밤산-(3-설포프로필)에스테르, 3-머캡토-프로필설폰산-(3-설포프로필)에스테르, 3-머캡토-프로필설폰산 소디움염, 비스-설포프로필 디설파이드, 비스-(소디움 설포프로필)-디설파이드, 3-(벤조티아졸릴-s-티오)프로필 설폰산 소디움염, 피리디늄 프로필 설포베타인, 1-소디움-3-머캡토프로판-1-설포네이트, N,N-디메틸-디티오카르밤산-(3-설포에틸)에스테르, 3-머캡토-에틸 프로필설폰산-(3-설포에틸)에스테르, 3-머캡토-에틸설폰산 소디움염, 비스-설포에틸 디설파이드, 3-(벤조티아졸릴-s-티오)에틸 설폰산 소디움염, 피리디늄 에틸 설포베타인 및 1-소디움-3-머캡토에탄-1-설포네이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.The accelerator is not particularly limited, but N,N-dimethyl-dithiocarbamic acid-(3-sulfopropyl)ester, 3-mercapto-propylsulfonic acid-(3-sulfopropyl)ester, 3-mercapto- Propylsulfonic acid sodium salt, bis-sulfopropyl disulfide, bis-(sodium sulfopropyl)-disulfide, 3-(benzothiazolyl-s-thio)propylsulfonic acid sodium salt, pyridinium propylsulfobetaine, 1-sodium- 3-Mercaptopropane-1-sulfonate, N,N-dimethyl-dithiocarbamic acid-(3-sulfoethyl)ester, 3-mercapto-ethyl propylsulfonic acid-(3-sulfoethyl)ester, 3- Mercapto-ethylsulfonic acid sodium salt, bis-sulfoethyl disulfide, 3-(benzothiazolyl-s-thio)ethyl sulfonic acid sodium salt, pyridinium ethyl sulfobetaine and 1-sodium-3-mercaptoethane-1 - It is preferably at least one selected from the group consisting of sulfonates.
이러한 가속화제의 농도는 특별히 한정되지 않으나, 도금 효율을 고려할 때, 5 내지 100 ppm인 것이 바람직하다.The concentration of this accelerator is not particularly limited, but is preferably 5 to 100 ppm in consideration of plating efficiency.
또한, 본 발명의 금속 도금 조성물은 도금 속도를 보조적으로 제어(억제)하는 할로겐 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 할로겐 화합물은 특별히 한정되지 않으나, 염산을 들 수 있다.In addition, the metal plating composition of the present invention may further include a halogen compound that assists in controlling (suppressing) the plating speed. Although the said halogen compound is not specifically limited, Hydrochloric acid is mentioned.
이러한 할로겐 화합물의 농도는 특별히 한정되지 않으나. 약 50 ppm인 것이 바람직하다.The concentration of these halogen compounds is not particularly limited. It is preferably about 50 ppm.
2. 금속 도금 방법2. Metal plating method
본 발명은 상기 금속 도금 조성물을 이용하여 기판을 금속 도금하는 방법을 제공하는데, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The present invention provides a method of metal plating a substrate using the metal plating composition, which will be described in detail as follows.
a) 금속 도금 조에 기판 투입a) Placing the substrate into the metal plating bath
상술한 금속 도금 조성물이 포함된(수용된) 금속 도금 조(bath)에 기판을 투입한다. 상기 기판은 배선의 형성을 위해 비아(via), 또는 트렌치(trench)와 같은 피처(feature)가 형성되어 있는 것으로, 실리콘 기판, 실리콘-게르마늄 기판, SOI(silicon on insulator) 기판, GOI(germanium on insulator) 기판, 금속 산화물 단결정 기판 등을 들 수 있다.A substrate is put into a metal plating bath containing (accommodating) the metal plating composition described above. The substrate has features such as vias or trenches formed thereon to form wiring, and includes a silicon substrate, a silicon-germanium substrate, a silicon on insulator (SOI) substrate, and a germanium on GOI (GOI) substrate. insulator substrates, metal oxide single crystal substrates, and the like.
상기 기판에 형성된 피처의 간극의 크기는 특별히 한정되지 않으나, 100 ㎚ 이하일 수 있으며, 구체적으로는 50 ㎚ 이하일 수 있다. 또한, 피처의 종횡비도 특별히 한정되지 않으나, 3 이상일 수 있으며, 구체적으로는 10 이상일 수 있다.The size of the gap between the features formed on the substrate is not particularly limited, but may be 100 nm or less, specifically 50 nm or less. Also, the aspect ratio of the features is not particularly limited, but may be 3 or more, specifically 10 or more.
b) 도금b) plating
상기 금속 도금 조에 전류를 인가하여 상기 기판에 형성된 피처에 금속을 도금한다. 구체적으로, 양극이 설치된 금속 도금 조에 전류를 인가하면 기판이 음극으로 작용하여 기판에 형성된 피처에 금속이 도금된다. 이때, 인가되는 전류의 밀도는 특별히 한정되지 않으나, 도금 효율을 고려할 때 1 내지 50 ㎃/㎠인 것이 바람직하다.A current is applied to the metal plating bath to plate a metal on the feature formed in the substrate. Specifically, when a current is applied to a metal plating bath in which an anode is installed, the substrate acts as a cathode and metal is plated on the feature formed on the substrate. At this time, the density of the applied current is not particularly limited, but is preferably 1 to 50 mA/cm 2 in consideration of plating efficiency.
3. 금속 도금 첨가제3. Metal Plating Additives
본 발명은 상술한 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물을 포함하는 금속 도금 첨가제를 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 금속 도금 첨가제는 금속 도금 조성물의 평활성 및 도금 속도의 제어를 위해 금속 도금 조성물에 포함되는 것으로, 상술한 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물이 단독으로 사용되거나, 상술한 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물과 당 업계에 공지된 첨가제가 혼합된 것일 수 있다.The present invention provides a metal plating additive comprising the polyalkylene glycol bismaleimide-based compound described above. Specifically, the metal plating additive of the present invention is included in the metal plating composition to control the smoothness and plating speed of the metal plating composition, and the above-mentioned polyalkylene glycol bismaleimide-based compound is used alone or the above-mentioned poly An alkylene glycol bismaleimide-based compound and an additive known in the art may be mixed.
Claims (14)
상기 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물이 하기 화학식 1 내지 4로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 구리 도금 조성물.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
상기 화학식 1 내지 4에서,
n은 10 내지 500의 정수이다..A copper plating composition comprising a polyalkylene glycol bismaleimide-based compound,
A copper plating composition wherein the polyalkylene glycol bismaleimide-based compound is selected from the group consisting of compounds represented by Formulas 1 to 4 below.
[Formula 1]
[Formula 2]
[Formula 3]
[Formula 4]
In Formulas 1 to 4,
n is an integer from 10 to 500.
상기 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물의 몰질량이 1,000 내지 20,000 g/mol인 구리 도금 조성물.The method of claim 1,
A copper plating composition wherein the molar mass of the polyalkylene glycol bismaleimide-based compound is 1,000 to 20,000 g/mol.
상기 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물의 농도가 5 내지 10,000 ppm인 구리 도금 조성물.The method of claim 1,
A copper plating composition wherein the concentration of the polyalkylene glycol bismaleimide-based compound is 5 to 10,000 ppm.
구리 이온 공급원을 더 포함하는 구리 도금 조성물.The method of claim 1,
A copper plating composition further comprising a copper ion source.
상기 구리 이온 공급원이 구리 염인 구리 도금 조성물.The method of claim 5,
A copper plating composition in which the copper ion source is a copper salt.
전해질을 더 포함하는 구리 도금 조성물.The method of claim 1,
A copper plating composition further comprising an electrolyte.
가속화제를 더 포함하는 구리 도금 조성물.The method of claim 1,
A copper plating composition further comprising an accelerator.
상기 가속화제는 N,N-디메틸-디티오카르밤산-(3-설포프로필)에스테르, 3-머캡토-프로필설폰산-(3-설포프로필)에스테르, 3-머캡토-프로필설폰산 소디움염, 비스-설포프로필 디설파이드, 비스-(소디움 설포프로필)-디설파이드, 3-(벤조티아졸릴-s-티오)프로필 설폰산 소디움염, 피리디늄 프로필 설포베타인, 1-소디움-3-머캡토프로판-1-설포네이트, N,N-디메틸-디티오카르밤산-(3-설포에틸)에스테르, 3-머캡토-에틸 프로필설폰산-(3-설포에틸)에스테르, 3-머캡토-에틸설폰산 소디움염, 비스-설포에틸 디설파이드, 3-(벤조티아졸릴-s-티오)에틸 설폰산 소디움염, 피리디늄 에틸 설포베타인 및 1-소디움-3-머캡토에탄-1-설포네이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 구리 도금 조성물.The method of claim 8,
The accelerator is N,N-dimethyl-dithiocarbamic acid-(3-sulfopropyl)ester, 3-mercapto-propylsulfonic acid-(3-sulfopropyl)ester, 3-mercapto-propylsulfonic acid sodium salt , bis-sulfopropyl disulfide, bis-(sodium sulfopropyl)-disulfide, 3-(benzothiazolyl-s-thio)propyl sulfonic acid sodium salt, pyridinium propyl sulfobetaine, 1-sodium-3-mercaptopropane -1-sulfonate, N,N-dimethyl-dithiocarbamic acid-(3-sulfoethyl)ester, 3-mercapto-ethyl propylsulfonic acid-(3-sulfoethyl)ester, 3-mercapto-ethylsulfonic acid Consisting of sodium phonate, bis-sulfoethyl disulfide, 3-(benzothiazolyl-s-thio)ethyl sulfonic acid sodium salt, pyridinium ethyl sulfobetaine and 1-sodium-3-mercaptoethane-1-sulfonate At least one copper plating composition selected from the group.
상기 가속화제의 농도가 5 내지 100 ppm인 구리 도금 조성물.The method of claim 8,
The copper plating composition wherein the concentration of the accelerator is 5 to 100 ppm.
b) 상기 구리 도금 조에 전류를 인가하여 상기 기판에 형성된 피처에 구리를 도금하는 단계를 포함하는 구리 도금 방법.a) injecting a substrate into a copper plating bath containing the copper plating composition according to any one of claims 1 and 3 to 10; and
b) applying an electrical current to the copper plating bath to plate copper on features formed in the substrate.
상기 피처의 종횡비가 3 이상인 구리 도금 방법.The method of claim 11,
A copper plating method wherein the feature has an aspect ratio of 3 or greater.
상기 폴리알킬렌 글리콜 비스말레이미드계 화합물이 하기 화학식 1 내지 4로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 구리 도금 첨가제.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
상기 화학식 1 내지 4에서,
n은 10 내지 500의 정수이다.A copper plating additive comprising a polyalkylene glycol bismaleimide-based compound,
The copper plating additive, wherein the polyalkylene glycol bismaleimide-based compound is selected from the group consisting of compounds represented by Formulas 1 to 4 below.
[Formula 1]
[Formula 2]
[Formula 3]
[Formula 4]
In Formulas 1 to 4,
n is an integer from 10 to 500;
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160082805A KR102505102B1 (en) | 2016-06-30 | 2016-06-30 | Metal plating compositions and metal plating method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160082805A KR102505102B1 (en) | 2016-06-30 | 2016-06-30 | Metal plating compositions and metal plating method using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180003233A KR20180003233A (en) | 2018-01-09 |
| KR102505102B1 true KR102505102B1 (en) | 2023-03-03 |
Family
ID=61000365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160082805A KR102505102B1 (en) | 2016-06-30 | 2016-06-30 | Metal plating compositions and metal plating method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102505102B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5217599A (en) | 1991-11-08 | 1993-06-08 | Industrial Technology Research Institute | Bonding of polyimide film |
| JP2014017482A (en) | 2012-07-09 | 2014-01-30 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | Improved method of metal-plating semiconductors |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1422320A1 (en) | 2002-11-21 | 2004-05-26 | Shipley Company, L.L.C. | Copper electroplating bath |
| TWI328622B (en) * | 2005-09-30 | 2010-08-11 | Rohm & Haas Elect Mat | Leveler compounds |
| KR20140011137A (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-28 | 삼성전자주식회사 | Integrated circuit device having through silicon via structure and method of manufacturing the same |
-
2016
- 2016-06-30 KR KR1020160082805A patent/KR102505102B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5217599A (en) | 1991-11-08 | 1993-06-08 | Industrial Technology Research Institute | Bonding of polyimide film |
| JP2014017482A (en) | 2012-07-09 | 2014-01-30 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | Improved method of metal-plating semiconductors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180003233A (en) | 2018-01-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101750664B1 (en) | Additive c capable of changing microvia-filling method by tsv copper plating, and electroplating solution containing same | |
| EP1741804B1 (en) | Electrolytic copper plating method | |
| KR101811967B1 (en) | An Additive for Reducing Voids after Annealing of Copper Plating with TSV | |
| KR100514251B1 (en) | Electrolytic copper plating solutions | |
| KR101805642B1 (en) | Method of electroplating copper into a via on a substrate from an acid copper electroplating bath | |
| JP2001200386A (en) | Via filling method | |
| CN1592800A (en) | Electrolytic copper plating solutions | |
| KR101698405B1 (en) | Plating method | |
| KR102445637B1 (en) | Leveling agent and electroplating composition comprising the same | |
| US20080087549A1 (en) | Additive For Copper Plating And Process For Producing Electronic Circiut Substrate Therewith | |
| KR20120100947A (en) | Waper pretreatment for copper electroplating | |
| JP2004250791A (en) | Electroplating composition | |
| JP2002294483A (en) | Seed layer repair bath | |
| KR102505102B1 (en) | Metal plating compositions and metal plating method using the same | |
| KR20120095888A (en) | Copper electroplating composition | |
| KR102445636B1 (en) | Leveling agent and copper plating composition comprising the same | |
| KR20180051865A (en) | Leveling agent and electroplating composition comprising the same | |
| US7918983B2 (en) | Substrate plating method and apparatus | |
| JP2002053994A (en) | Copper electroplating composition | |
| KR102445575B1 (en) | Leveller for plating, composition for plating comprising the same and method of forming copper wire | |
| TWI464305B (en) | (TSV) electroplated copper filler inhibitor and electroplating copper filling formula | |
| US20140262800A1 (en) | Electroplating Chemical Leveler | |
| JP2005307259A (en) | Copper sulfate plating liquid for embedment, and copper plating method using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |