不溶性阳极脉冲电镀铜添加剂的研究

通过研究电镀添加剂在不溶性阳极脉冲电镀中的使用,发现光亮剂在脉冲电镀中的消耗量是在直流电镀中的3~6倍,这一消耗量过大的问题拉高了脉冲电镀成本。并且,由于光亮剂消耗量太大,如补充不及时会造成镀件表面无光泽,带来镀件品质的不稳定性。进一步研究发现,具有整平剂基团和光亮剂基团的添加剂结构可以减少消耗量,添加剂SCCBL可以辅助光亮作用,能有效降低光亮剂的损耗。

集成电路铜互连线脉冲电镀研究

针对先进纳米铜互连技术的要求,研究了脉冲电流密度对铜互连线电阻率、晶粒尺寸和表面粗糙度等性能的影响。实验结果表明,2～4A/dm2电流密度下的铜镀层拥有较小电阻率、较小的表面粗糙度和较大的晶粒尺寸。

酸性镀铜研究进展

将至今所使用的酸性镀铜添加剂分成六类进行了归纳叙述;简述近年来的各种物理因素例如脉冲技术、超声波技术、激光技术等在酸性镀铜中的应用现状及其对镀层质量的影响;总结应用阴极极化曲线、交流阻抗、微分电容等测试方法研究添加剂电化学行为和用扫描电镜、X-射线衍射、原子力显微镜等研究镀层结构来探讨酸性镀铜的沉积机理的一般方法。

直流和脉冲电镀Cu互连线的性能比较

针对先进纳米Cu互连技术的要求,比较了直流和脉冲两种电镀条件下Cu互连线的性能以及电阻率、织构系数、晶粒大小和表面粗糙度的变化。实验结果表明,在相同电流密度条件下,脉冲电镀所得Cu镀层电阻率较低,表面粗糙度较小,表面晶粒尺寸和晶粒密度较大,而直流电镀所得镀层(111)晶面的择优程度优于脉冲。在超大规模集成电路Cu互连技术中,脉冲电镀将有良好的研究应用前景。

添加剂对脉冲酸性镀铜通孔均匀沉积的影响

研究了在脉冲酸性电镀铜工艺中,不同相对分子质量的聚乙二醇及聚二硫二丙烷磺酸钠的质量浓度以及搅拌条件对微孔直径为300μm,深径比为7.3:1的通孔填充效果的影响。结果表明,随着聚乙二醇相对分子质量增大,通孔内壁铜沉积的均匀性逐渐增大,当聚乙二醇相对分子质量为8 000和12 000时,通孔的均匀度达到90%以上;当镀液中聚二硫二丙烷磺酸钠的质量浓度为4～6 mg/L、搅拌速率保持在700 r/min时,通孔内壁上可以镀覆一层均匀的铜导电层。

脉冲时间参数对电沉积铜薄膜性能的影响

针对先进纳米铜互连技术的要求,研究了脉冲时间和关断时间对铜互连薄膜电阻率、晶粒尺寸和表面粗糙度等性能的影响。实验结果表明,占空比较小时,镀层电阻率较大,晶粒直径较小。脉冲时间选择在毫秒数量级,占空比选择在40%～60%之间容易获得较小电阻率和较大晶粒尺寸的铜薄膜。

添加剂对铜互连线脉冲电镀的影响

目前,铜互连技术已成为超大规模集成电路的主流互连技术,铜的填充主要采用Damascene工艺进行电镀。有机添加剂一般包括加速剂、抑制剂和平坦剂,它们在电镀液中含量虽然很少,但对于铜电镀的过程非常关键。以Enthone公司的ViaForm系列添加剂为例,研究了每种类型添加剂对脉冲铜镀层性能的影响。

不同浓度添加剂对铜镀层性能的影响

目前,随着集成电路规模的不断发展,传统的铝互连技术已由铜互连技术取代。铜的超填充主要采用Damascene工艺进行电镀。在电镀液中有机添加剂(包括加速剂、抑制剂和平坦剂)虽然含量很少,但对镀层性能的影响至关重要。本文以Enthone公司的ViaForm系列添加剂为例,研究了不同添加剂浓度组合对脉冲铜镀层性能的影响。

有机添加剂对铜互连线脉冲电镀的影响

针对集成电路电镀铜技术,研究了三种有机添加剂(加速剂、抑制剂和平整剂)对铜互连线脉冲电镀的影响及其机制。采用电化学方法LCV(线性循环伏安法)和CP(计时电势法),分析了不同添加剂浓度下电镀过程的极化情况;用SEM表征了三种添加剂对脉冲电镀铜的镀层结构形貌的影响。研究发现,适当浓度的添加剂组成能显著改善镀层的覆盖度、紧致均匀性和平整性。

AEO表面活性剂EO加成数对铜互连阻挡层抛光液的影响

铜互连化学机械抛光(CMP)是IC制备中的关键工艺,阻挡层抛光液的性能是决定平坦化效果及减少表面缺陷的重要因素。研究了不同环氧乙烷加成数(EO加成数)的AEO表面活性剂对阻挡层抛光液性能的影响。结果表明,随EO加成数增加,抛光液表面张力和接触角逐渐增大,润湿性逐渐变差,抛光液中大颗粒数先减少后增加,当EO数为9时,大颗粒数最少,且粒径分布(PSD)趋于窄化。随EO加成数增加,Ta去除速率基本不变,Cu和SiO_(2)介质去除速率分别由378/min和695/min降至167/min和234/min,当EO加成数为9时,粗糙度最低,可达0.72 nm,且Cu和SiO_(2)介质去除速率与baseline接近。

芯片铜互连电镀添加剂浓度对镀层性能的影响

基于国内自主研发的芯片铜互连超高纯电镀液及添加剂,通过赫尔槽铜片实验、晶圆图形片实验,对芯片铜互连电镀添加剂浓度对芯片铜互连镀层性能的影响进行了研究。首先对芯片铜互连电镀加速剂、抑制剂、整平剂三类添加剂作了简要介绍,然后依序改变上述三类添加剂的浓度配比和磁力搅拌器旋转速度进行电镀实验,最后在晶圆图形片上进行验证,确认加速剂、抑制剂、整平剂浓度之比为9:2:2.5时,可以获得芯片铜互连无孔洞、无缝隙的电镀填充效果,即该添加剂浓度之比最为理想。

新型HDI盲孔填孔电镀铜技术

高密度互连(High Density Interconnect Board,HDI)印制电路板的盲孔电镀铜技术是其孔金属化实现电气互连的难点和关注重点,为此,在目前传统盲孔电镀铜技术和盲孔脉冲电镀铜技术的基础上,提出一种新型的电镀铜填孔技术,通过填孔工艺特定的镀铜添加剂,在传统盲孔电镀铜的技术上改变表面和盲孔的电流效率满足填孔要求,灵活应用于不同盲孔填充;通过试验和分析,该方法在效果、质量和成品率上均优于脉冲电镀,并可实现不同深宽比盲孔电镀铜要求,大大降低了成本。