[发明专利]增强铜电镀的方法

说明书

将晶面取向富集化合物施加到铜上以将铜晶粒取向分布改变为有利的晶面取向以增强铜电镀。在所述经改变的铜上电镀铜使得能够更快且选择性地电镀。

技术领域

本发明涉及一种通过将铜晶粒取向分布改变为有利的晶面以改进铜电镀的增强铜电镀的方法。更确切地，本发明涉及一种通过用晶面取向富集化合物将铜晶粒取向分布改变为有利的晶面以改进铜电镀的增强铜电镀的方法。

背景技术

电子部件的封装和互连依赖于在电介质基质内创建导电电路并用能够传输电信号的金属(如铜)填充它们的能力。传统上，这些电路是通过光刻胶图案构建的，其中通过图案化的掩模进行曝光以及随后去除经曝光的材料的过程导致在导电籽晶上形成凹陷特征的网络。这些特征可以通过在导电籽晶的顶部电镀用铜来填充，这样使得，在去除光刻胶并回蚀籽晶后，在下方表面上获得独立的导体图案。这些电路中的特征典型地包括各种尺寸的线、穿孔、柱和通孔。

可替代地，可以通过电介质以机械方式或通过激光烧蚀钻出特征。然后可以将整个表面保形地涂覆有导电籽晶；并且接着进行类似的铜电镀工艺：用电镀的铜填充这些特征以形成电路。在光刻胶或钻驱动工艺二者中，都应优化电镀参数以便指导铜沉积物如何在图案化的特征内部生长。理想地，导体选择性地沉积在特征内部，并且最小程度地沉积在表面上，以减少消耗和随后的抛光成本。出于相同的原因，甚至当存在不同尺寸和深度的特征时，也希望凹陷特征的特征填充速率在整个表面上保持恒定。

用于在凹陷特征内部选择性沉积的常规方法依赖于控制电镀浴中痕量添加剂的活性。这些添加剂通过表面吸附影响镀覆速率，并且可以通过影响其扩散能力的许多变量和电场分布变化来调整它们对表面的接近。例如，可以使用降低镀覆速率的抑制剂添加剂来提高小特征内部(表面接近最小的地方)的镀覆速率并降低该特征外部(表面扩散较不受限的地方)的镀覆速率。随着特征尺寸变化，可以调整镀覆添加剂的活性，以适应扩散能力的变化的对比。例如，添加剂的浓度；其分子设计；搅动；无机组分的负载；或施加电流的方式都可以改变以使特征填充最大化和均匀。

随着电路的形状、尺寸和复杂性的增加，图案形成和填充的常规方法在工业中变得不令人满意。例如，当特征纵横比高，即1:1时，通过扩散差异来控制镀覆速率是非常有用。当特征纵横比显著降低时(如在高级封装电路中)，在宽、浅的凹陷中实际上不存在扩散差异。甚至更有问题的是在单个电路层中含有不同尺寸的特征的电路。因此，每个特征尺寸经常要求一组不同的镀浴变量以最大化填充。在许多情况下，变量足够不同，使得非常难以一次填充所有类型的特征，从而增加了制造成本。最后，伴随着表面和特征形状的电场分布不均匀性通常使填充均匀性复杂化。也就是说，镀覆速率可以作为对边缘、拐角、特征的密度和图案的扭曲的响应而局部地变化，使得不同形状的特征的组合引起填充速率的大变化。

因此，需要一种方法来控制镀覆速率，以更有效地镀覆尺寸、形状和纵横比变化的特征，并改变铜电镀浴组分以实现所需的铜电镀性能。

发明内容

本发明涉及一种方法，其包括：a)提供包含铜的基材；b)将组合物施加到所述基材的铜上以增加所述铜上暴露的具有晶面(111)取向的铜晶粒，其中所述组合物由水、晶面(111)取向富集化合物、任选地pH调节剂、任选地氧化剂、以及任选地表面活性剂组成；以及c)用铜电镀浴在所述具有增加的暴露的具有晶面(111)取向的铜晶粒的铜上电镀铜。

本发明还涉及一种方法，其包括：a)提供包含铜的基材；b)将组合物施加到所述基材的铜上以增加所述铜上暴露的具有晶面(111)取向的铜晶粒，其中所述组合物由水、选自季胺的晶面(111)取向富集化合物、任选地pH调节剂、任选地氧化剂、以及表面活性剂组成；以及c)用铜电镀浴在所述具有增加的暴露的具有晶面(111)取向的铜晶粒的铜上电镀铜。

本发明进一步涉及一种方法，其包括：a)提供包含铜的基材；b)将组合物施加到所述基材的铜上以增加暴露的具有晶面(111)取向的铜晶粒，其中所述组合物由水、选自季铵化合物的晶面(111)取向富集化合物、任选地pH调节剂、任选地氧化剂、以及任选地表面活性剂组成，所述季铵化合物具有下式：