[发明专利]穿硅通孔填充工艺

权利要求书

1.一种镀敷穿硅通孔以连接至少两个集成电路的方法，其中所述穿硅通孔具有至少约3微米的直径和至少约20微米的深度，所述方法包含：

(a)使具有穿硅通孔的结构与镀敷溶液接触，所述镀敷溶液具有(i)在约2与6之间的pH，以及(ii)浓度为至少约40克/升的铜离子；以及

(b)在接触所述结构的同时，以实质上无空隙的方式且在小于约20分钟的时间内将铜镀敷到所述穿硅通孔中以完全填充所述穿硅通孔。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述穿硅通孔具有在约3微米与100微米之间的直径和在约20微米与200微米之间的深度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述穿硅通孔具有在约5∶1到10∶1之间的纵横比。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述镀敷溶液具有在约3与5之间的pH。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述铜离子在所述镀敷溶液中的浓度在约40克/升与200克/升之间。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述铜离子在所述镀敷溶液中的浓度在约60克/升与100克/升之间。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述铜离子的来源包含选自由以下各物组成的群组的铜盐：甲烷磺酸铜、硫酸铜、焦磷酸铜、丙烷磺酸铜，及其组合。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述镀敷溶液进一步包含氧化剂，其中所述氧化剂在未将电流施加到晶片时以在约与之间的速率氧化晶片场上的所述镀铜。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述氧化剂包含过氧化氢溶液。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述过氧化氢溶液包含30重量％的过氧化氢，且所述过氧化氢溶液在所述镀敷溶液中的浓度在约0.0025ml/L到50ml/L之间。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述氧化剂包含元素氧。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述元素氧在所述氧化剂中的浓度在约1mg/L与20mg/L之间。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述元素氧在所述镀敷溶液中的浓度在约1mg/L与5mg/L之间。

14.根据权利要求8所述的方法，其中所述氧化剂包含铈离子。

15.根据权利要求8所述的方法，其中所述氧化剂包含铁离子。

16.根据权利要求15所述的方法，其中处于不同氧化态中的所述铁离子的浓度处于平衡，且其中通过惰性阳极处的反应来维持此平衡。

17.根据权利要求8所述的方法，其中所述镀敷溶液进一步包含还原剂，其中所述还原剂在所述穿硅通孔中具有浓度梯度，且其中所述还原剂影响所述铜的氧化。

18.根据权利要求1所述的方法，其中在将铜镀敷到所述穿硅通孔中时，所述铜离子在所述镀敷溶液中具有至少约0.2的迁移数。

19.根据权利要求1所述的方法，其中在将铜镀敷到所述穿硅通孔中时，所述铜离子在所述镀敷溶液中具有至少约0.4的迁移数。

20.根据权利要求1所述的方法，其中所述镀敷溶液在将铜镀敷到所述穿硅通孔中的至少一部分时间内具有在约40℃与75℃之间的温度。

21.根据权利要求1所述的方法，其中所述镀敷溶液在将铜镀敷到所述穿硅通孔中的至少一部分时间内具有在约50℃与70℃之间的温度。

22.根据权利要求1所述的方法，其中在镀敷铜时，多个穿硅通孔之间的场区上实质上不存在铜的净沉积。

23.根据权利要求11所述的方法，其中至少一些邻近的穿硅通孔在所述实质上不存在铜的净沉积的场区中相隔不大于约25微米的距离。

24.根据权利要求1所述的方法，其中所述镀敷溶液含有浓度不大于约50ppm的氯离子。

25.根据权利要求1所述的方法，其中所述镀敷溶液含有浓度不大于约10ppm的氯离子。

26.根据权利要求1所述的方法，其中所述镀敷溶液实质上无氯离子。