[发明专利]在非铜衬垫层上的铜电填充

说明书

在非铜衬垫层上实现特征中的铜的无孔隙由下往上填充。非铜衬垫层具有比铜更高的电阻率。用于将铜镀覆于非铜衬垫层上的电镀溶液包含低铜浓度、高pH、有机添加剂以及作为铜络合剂的溴离子。高pH和溴离子不会干扰有机添加剂的活性。在一些实现方案中，铜离子浓度为介于约0.2g/L至约10g/L之间，硫酸浓度为介于约0.1g/L至约10g/L之间，并且溴离子的浓度为介于约20mg/L至约240mg/L之间。在一些实现方案中，电镀溶液还包含氯离子作为额外的铜络合剂，其浓度为介于约0.1mg/L至约100mg/L之间。

通过引用并入

PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。如在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

背景技术

可利用镶嵌或双重镶嵌处理以实现集成电路(ICs)中的金属布线互联件的形成。通常，将沟槽或孔洞蚀刻至位于衬底上的介电材料(例如二氧化硅)中。可使孔洞或沟槽内衬有一或更多衬垫层和阻挡层。接着，可在孔洞或沟槽中沉积薄的铜层，其可用作铜晶种层。之后，可利用铜填充孔洞或沟槽。

常规的铜沉积通常以两个步骤进行。首先，利用PVD处理以在衬底上沉积铜晶种层。其次，将铜电镀于晶种层上以填充孔洞或沟槽。已开发出通过直接将铜电镀于阻挡层或衬垫层上而避免使用PVD以沉积铜晶种层的技术。然而，在直接将铜电镀于阻挡或衬垫层上的方面存在挑战。

这里提供的背景技术是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

发明内容

本文提供了一种电镀铜至晶片的表面上的方法。所述方法包括：接收晶片，所述晶片在所述晶片的表面处具有多个特征和非铜衬垫层；以及使所述晶片的所述表面与电镀溶液接触。所述电镀溶液包含：铜离子，其在所述电镀溶液中的浓度为介于约0.2g/L至约10g/L之间；加速剂添加剂；抑制剂添加剂；以及溴离子，其中所述电镀溶液的pH大于约1.0。所述方法还包括：电镀铜至所述非铜衬垫层上，以利用铜填充所述多个特征。

在一些实现方案中，所述电镀溶液还包含：整平剂添加剂。在一些实现方案中，所述电镀溶液中的所述溴离子的浓度为介于约20mg/L至约240mg/L之间。在一些实现方案中，所述非铜衬垫层包含钴或钌。在一些实现方案中，所述电镀溶液还包含：硫酸，其在所述电镀溶液中浓度为介于约0.1g/L至约10g/L之间。在一些实现方案中，所述电镀溶液还包含：氯离子，其在所述电镀溶液中浓度为介于约1mg/L至约100mg/L之间。以铜填充的所述多个特征是无孔隙或实质上无孔隙的。在一些实现方案中，该方法还包含在使所述晶片的所述表面与所述电镀溶液接触之前或之后立即施加相对于Hg/HgSO₄而介于约-400mV至约-2000mV之间的恒定电位至所述晶片。在一些实现方案中，所述方法还包含在电镀铜至所述非铜衬垫层上时，施加介于约0.2mA/cm²至约5mA/cm²之间的电流密度下的恒定电流至所述晶片。在一些实现方案中，所述电镀溶液被配置为在所述非铜衬垫层上导致阴极过电位，其足以防止所述非铜衬垫层溶解。电镀铜至该非铜衬垫层上是在没有沉积铜晶种层的情况下进行的。

另一方面涉及一种用于电镀铜至晶片的表面上的铜电镀溶液，所述晶片具有多个特征和非铜衬垫层。所述铜电镀溶液包含：铜离子，其在所述铜电镀溶液中的浓度为介于约0.2g/L至约5g/L之间；加速剂添加剂；抑制剂添加剂；溴离子，其在所述铜电镀溶液中的浓度为介于约20mg/L至约240mg/L之间；氯离子，其在所述铜电镀溶液中的浓度为介于约1mg/L至约100mg/L之间；以及硫酸，其在所述铜电镀溶液中浓度为介于约0.1g/L至约10g/L之间。