[发明专利]用于集成电路填钴的镀钴添加剂、电镀钴镀液及电镀方法

说明书

一种用于集成电路填钴的镀钴添加剂、电镀钴镀液及电镀方法，属于电镀技术领域。具体方案如下：镀钴添加剂，包括抑制剂，所述抑制剂为苯并四氮唑类化合物中的一种或多种的组合，结构式如式Ⅰ，式中，R为烷基链、苯基、含其他取代基官能团的苯基或硝基，R1、R2、R3和R4相同或者不同，分别为氢、硝基、烷基中的一种，R5和R6相同或者不同，分别为氢、卤素、酯基、羰基、烷基中的一种，

技术领域

本发明属于电镀技术领域，具体涉及一种适用于集成电路线路填钴的镀钴添加剂、电镀钴镀液及电镀方法。

背景技术

半导体国际技术路线图在2004年就指出，依据摩尔定律的发展，当集成电路达到nm级别时，Cu作为互连材料，其线阻值已经不再满足芯片需求。然而，直到芯片制程降低至28nm以下时，对于可取代Cu作为互连的材料才引起较大的关注。当前集成电路密集程度逐渐增加，内部MOS电极结构逐渐微细化，使互连线尺寸小于铜的电子平均自由程，尤其是在7nm制程的芯片中，所以在此基础上继续沿用铜作为互连材料会使得线电阻逐渐上升而影响芯片效率。这是因为当Cu的电子平均自由程低于互连线线宽时，电子在晶界和界面散射严重，使铜线电阻率呈指数增长，而且不断增加的电阻导致RC延迟增加，降低集成电路的导电性能，增加功耗，影响传输速度。此外，互连Cu材料由于电迁移现象，在芯片Si基底中容易发生渗透，即Cu原子会向Si片中扩散，导致基底半导体性能下降。因此，必须溅射隔离层/阻挡层来隔绝金属Cu与芯片Si的接触，以降低Cu离子的渗入。可用的阻挡层目前主要采用PVD的方法，溅射TiN或TaN作为阻挡层。

接着是利用金属Co作为润湿层，这样既可以对Cu互连线沉积时起到润湿作用，又能对Cu原子扩散起到阻碍作用。但是，当芯片制程尺寸逐渐下降到单个nm级别，阻挡层的厚度也将大大影响互连线性能，主要是阻挡层的厚度几乎不可调节。那么利用金属Co作为互连材料而不是作为润湿层，既能减少阻挡层或取消阻挡层，又能减少晶界散射引起的阻值上升。为了不影响后续的大马士革镀铜工艺，采用电沉积Co技术实现芯片中沟槽/盲孔的填充将是很有意义的研究方向。

金属Co在电沉积过程中，具有较大的阴极极化过电位，也因此即使在不含有添加剂的情况下，制备出的镀层也具有一定的整平和填充能力。此外，Co离子的沉积电位明显负于氢析出的电位，这就需要在电沉积过程中考虑到氢析出带来的负面影响，即减少了Co沉积效率和容易在镀层中形成针孔。考虑到以上因素，对于镀液中添加剂的选择应满足以下几点：首先是抑制剂的选择，可以很好的吸附在阴极表面阻碍Co离子沉积过程，还应该与基底无键合作用，以避免沉积过程中的掺杂。其次是表面活性剂的选择，可以很好的将表面析出的氢气泡排出在阴极表面，而且在Co晶粒沉积成核过程中阻碍与氢气的表面作用力，减少由氢析出造成的针孔。因此，本发明中选择的添加剂体系对于金属钴作为互连材料在电化学沉积的方法中具有较大研究意义。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种具有有效抑制作用、可以实现微孔填钴的新型添加剂，使用新型添加剂可以实现微孔内无空隙填钴。

本发明的第二个目的在于提供一种电镀钴镀液和电镀方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种用于集成电路填钴的镀钴添加剂，包括抑制剂，所述抑制剂为苯并四氮唑类化合物中的一种或多种的组合，所述苯并四氮唑类化合物的结构式如式Ⅰ所示：

式中，R为烷基链、苯基、含其他取代基官能团的苯基或硝基，R1，R2，R3和R4相同或者不同，分别为氢、硝基、烷基中的一种，R5和R6相同或者不同，分别为氢、卤素、酯基、羰基、烷基中的一种。

进一步的，所述镀钴添加剂还包括润湿剂，所述润湿剂为含硫有机物。

本发明相对于现有技术的有益效果：