[发明专利]一种用于微纳沟槽和盲孔填充的电镀钌镀液及配制方法

说明书

本发明涉及一种用于微纳沟槽和盲孔填充的电镀钌镀液，属于电子制造技术领域。本发明所提出的一种用于微纳沟槽和盲孔填充的电镀钌镀液中各组分及电镀条件如下：基础电镀液(以钌含量计)2‑10g/L；添加剂A 1‑100mL/L；添加剂B 1‑100mL/L；pH 0.5‑3；电流密度0.1‑2A/dm²；温度50‑80℃；所述基础电镀液由主盐、稳定剂和加速剂组成，所述主盐为钌的可溶性无机酸盐；所述添加剂A为硫酸铈(IV)和表面活性剂混合制成的浓缩液；所述添加剂B包括多巴胺和乙酰丙酮，所述添加剂B还包括还原性物质和吡啶类化合物中的一种或几种。利用本发明公开的镀液所沉积的钌金属可以替代大规模集成电路制造中电镀铜填充微纳沟槽和盲孔所存在的缺陷，有利于提升器件的可靠性。

技术领域

本发明属于电子制造技术领域，具体涉及一种用于微纳沟槽和盲孔填充的电镀钌镀液及配制方法。

背景技术

随着超大规模集成电路的发展，促使电子元器件以及互连线路的尺寸不断减小，半导体工艺制造的节点已经突破了7nm并且完成了量产。铜由于其良好的导电性能和低廉的成本被应用于高度集成电路的线路材料制造中，但铜的迁移能力较强容易扩散到硅或二氧化硅中，严重影响半导体器件的性能。为阻止铜的扩散，常在铜和半导体衬底之间添加阻挡层，该阻挡层一般使用氮化钽、氮化钛等具有较好阻挡作用的材料。然而阻挡层在线路截面上占据的面积比例较大，不仅导致线路及过孔的电阻和电容的增加，而且在用铜填充30nm以下的微纳沟槽和盲孔时，由于物理气相沉积(PVD)工艺的限制会发生填充不良，导致金属空隙的产生进一步地增加线路电阻，造成RC延迟增加。除此之外，在纳米尺寸下，由于比表面积增大，表面散射增强的原因，铜的电阻率大大增加，导电性能降低。

基于以上原因造成的后段制程中的寄生效应将严重限制10nm技术下半导体器件的性能，为减少寄生效应的影响，亟需寻找一种金属替代铜作为互连线路的导电材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有超大规模集成电路制造技术中存在的电镀铜填充沟槽以及通孔内的空洞缺陷，以及由于铜存在的迁移扩散以及在纳米尺度下导电率下降的问题，提供一种用于微纳沟槽和盲孔填充的电镀钌镀液及配制方法。本发明提出的镀液可满足30nm以下微纳沟槽和盲孔的填充以及其他微纳结构制作和均匀金属钌层获取等应用需求，且镀液稳定性好，镀层结晶细致，对沟槽及通孔的填充能力较好。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种用于微纳沟槽和盲孔填充的电镀钌镀液，镀液中各组分及电镀条件如下：

所述基础电镀液由主盐、稳定剂和加速剂组成，所述主盐为钌的可溶性无机酸盐；

所述添加剂A为硫酸铈(IV)和表面活性剂混合制成的浓缩液；

所述添加剂B包括多巴胺和乙酰丙酮，所述添加剂B还包括还原性物质和吡啶类化合物中的一种或几种。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述主盐为硫酸钌或亚硝基氯化钌；所述加速剂为氯化铵、溴化铵、氯化钠、溴化钠和碘化铵中的一种或几种。

进一步的，所述稳定剂为氨基磺酸、氨基磺酸钠和氨基磺酸氨中的一种或几种，或者所述稳定剂为氨基苯磺酸、氨基苯磺酸钠和氨基苯磺酸氨中的一种或几种。

进一步的，所述还原性物质为丁炔二醇、聚丙烯醇、N,N-二甲基丙炔胺盐酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚、洋茉莉醛和茴香醛中的一种或几种；所述吡啶类化合物为2,2联吡啶和二甲基吡啶中的一种或几种。

进一步的，所述表面活性剂为全氟烷基磺酸盐和十二烷基吡啶盐酸盐中的一种或几种。

进一步的，所述全氟烷基磺酸盐为全氟己基磺酸钾。