一种大马士革镀铜配方及电镀工艺步骤

由于金属铜(1.68Ω·cm)比金属铝(2.78Ω·cm)具有更低的电阻率，而考虑到银(1.59Ω·cm)有较大的电子迁移性能，所以铜是较好的可供选择的金属，可以降低延迟时间达40％。金属铜又具有非常好的抗电子的迁移性能，有利于提高硅片的可靠性，金属铜不仅能降低延迟时间，而且还能在高电流密度下把热效应降到最低。另外只要在低电流密度区，金属铜的使用也可以更好的使互连线的层次缩放自如，所以当前金属铜被广泛应用在超大规模集成电路的金属化工艺中。而铜互连线制作多采用大马士革工艺，即先通过物理气相沉积法形成一层阻挡防扩散层和导电的种子层即铜导电层，然后再利用超级电化学沉积法进行道沟或微孔的完美填充。其铜互联线工艺的微孔和道沟的完全填充是通过超级电镀技术来实现的。随着集成电路芯片中铜互联线宽度迅速减小，均匀铜种子层很难获得，而使得电镀铜填充变得越来越困难。

华炬科技新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项一种大马士革镀铜配方及电镀工艺步骤，该技术具有以下优点：获得了世界主流水平的电镀铜填盲孔配方，实现了电镀液填盲孔能力提升40％以上。SPS和PEG-400的共同加入，极大的抑制了化学铜的沉积速率。利用SPS分子量小，水溶性好，具有较高的扩散系数，能均匀分散在溶液中，而PEG-400具有较大的分子量和低的扩散系数，从而使一在道勾内部形成一定的浓度梯度的特点，使得一在微孔表面和口部具有较大的浓度，微孔底部浓度很小。利用SPS和PEG-400的协同作用，我们成功的实现了超级化学镀铜的完美填充。线性扫描伏安曲线表明，PEG和SPS混合添加对铜离子的还原和乙醛酸的氧化都有抑制作用。但添加添加剂PEG和SPS沉积的铜膜电阻率较大，不利于超大规模集成电路的应用。JGB在低浓度时具有加速化学镀铜沉积速率的作用，而在高浓度时对化学沉积速率具有抑制作用。在化学镀铜溶液中同时加入JGB和EPE-8000分子量大约为8000，对化学镀铜沉积速率具有协同抑制作用。利用EPE-8000有较小的扩散系数，在逆勾中形成一定的浓度梯度和JGB分子量较小的特点，EPE-8000抑制道沟口部、表面的化学镀铜沉积速率和JGB加速微道沟底部的化学镀铜沉积速率的协同作用，实现了超级化学镀铜的完美填充。化学镀铜填充道沟断面SEM图表明，宽度从130到520nm，深度450到770nm的道沟都能被完美填充。线性扫描伏安法和混合电位理论研究显示，单独添加JGB能加速乙醛酸的氧化，而当单独添加三段聚醚EPE-8000时能抑制乙醛酸的氧化。当JGB和EPE-8000混合添加时，能协调抑制了乙醛酸的氧化，现将该一种大马士革镀铜配方及电镀工艺步骤及技术方案及实施例介绍如下供研究交流参考：（311211  347362）