[发明专利]在穿硅通孔镀敷中减少副产品

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案根据35 U.S.C.§119(e)主张2010年9月9日申请的第61/381,404号美国临时专利申请案及2011年2月2日申请的第61/438,919号美国临时专利申请案的权益，所述两个申请案以引用的方式并入本文中。

技术领域

背景技术

镶嵌处理是一种用于在集成电路上形成金属线的方法。之所以经常使用这种方法，是因为其需要的处理步骤比其它方法少，而且能提供较高的合格率。有时候会配合镶嵌处理使用穿硅通孔(TSV)，通过经由内部布线提供垂直对准的电子装置的互连来创建三维(3D)封装及3D集成电路。此些3D封装和3D集成电路可显著降低多芯片电子电路的复杂度及总体尺寸。在镶嵌处理期间或在TSV中形成的集成电路的表面上的导电路径通常填充有铜。

发明内容

提供用于镀敷金属的方法、设备及系统。根据各种实施方案，所述方法涉及：降低镀敷溶液中的氧浓度，使晶片衬底与镀敷溶液接触，及将金属电镀到晶片衬底上。

根据一个实施方案，一种将金属电镀到晶片衬底上的方法包含降低镀敷溶液的氧浓度。镀敷溶液包含约百万分之10或更少的加速剂及约百万分之300或更少的抑制剂。在降低了镀敷溶液的氧浓度之后，在镀敷单元中使晶片衬底与镀敷溶液接触，其中镀敷单元中的镀敷溶液的氧浓度为约百万分之1或更少。接着，在镀敷单元中将金属电镀到晶片衬底上。

根据一个实施方案，一种溶液包含金属盐，约百万分之1或更少的氧，约百万分之10或更少的加速剂，及约百万分之300或更少的抑制剂。所述溶液可为镀敷溶液，或所述溶液可为预润湿溶液。

根据一个实施方案，一种用于电镀金属的设备包含镀敷单元及控制器。所述控制器包含用于进行包含以下操作的工艺的程序指令：1)降低包含约百万分之10或更少的加速剂及约百万分之300或更少的抑制剂的镀敷溶液的氧浓度；2)在降低了镀敷溶液的氧浓度之后，在镀敷单元中使晶片衬底与镀敷溶液接触，其中镀敷单元中的镀敷溶液的氧浓度为约百万分之1或更少；及3)在镀敷单元中将金属电镀到晶片衬底上。

根据一个实施方案，一种包括用于控制沉积设备的程序指令的非暂态计算机机器可读媒体包含用于以下操作的代码：1)降低包含约百万分之10或更少的加速剂及约百万分之300或更少的抑制剂的镀敷溶液的氧浓度；2)在降低了镀敷溶液的氧浓度之后，在镀敷单元中使晶片衬底与镀敷溶液接触，其中镀敷单元中的镀敷溶液的氧浓度为约百万分之1或更少；及3)在镀敷单元中将金属电镀到晶片衬底上。

附图及以下描述中阐述本说明书中描述的标的物的实施方案的这些及其它方面。

附图说明

图1展示将金属电镀到晶片衬底上的方法的实例。

图2展示经配置以执行本文中揭示的方法的设备的示意说明的实例。

图3展示电镀填充系统的示意说明的实例。

具体实施方式

在以下详细描述中，阐述了许多具体实施方案，以便提供对所揭示的实施方案的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将明白，可在没有这些特定细节的情况下，或通过使用替代元件或工艺来实践所揭示的实施方案。在其它例子中，未详细描述众所周知的工艺、程序及组件，以便不会不必要地混淆本发明的各个方面。

在本申请案中，术语“半导体晶片”、“晶片”、“衬底”、“晶片衬底”及“部分制造的集成电路”可互换使用。所属领域的技术人员应了解，术语“部分制造的集成电路”可指代在其上的集成电路制造的许多阶段中的任一阶段期间的硅晶片。以下详细描述假设本发明是在晶片上实施。然而，本发明不限于此。工件可为各种形状、大小及材料。除了半导体晶片之外，可利用本发明的其它工件包含各种物件，例如印刷电路板等等。

本文中所述的一些实施方案涉及用于在晶片衬底的特征中镀敷金属的方法、设备及系统。所揭示的方法特别适用于以高纵横比(大于约10∶1)对具有至少约5微米直径的通孔开口的穿硅通孔(TSV)特征镀敷铜。第7,776,741号美国专利中进一步描述了TSV结构，所述专利以引用的方式并入本文中。在所揭示的方法的实施方案中，用于电镀铜的镀敷溶液可在镀敷单元中具有小于约百万分之3的氧浓度，且大体上小于约百万分之1。电镀溶液还可包含约百万分之10的浓度的加速剂，及约百万分之300的浓度的抑制剂。

引言