[发明专利]用于电沉积铜的工艺,在穿硅通孔(TSV)中的芯片间、芯片到晶片间和晶片间的互连

摘要

一种在硅衬底中的通孔中电沉积高纯度铜以形成穿硅通孔(TSV)的工艺，包括：将所述硅衬底浸入电解铜镀层系统中的电解池中，其中所述电解池包括酸、铜离子源、亚铁和/或正铁离子源以及用于控制所沉积的铜的物理机械特性的至少一种添加剂；以及施加电压的时间足以电沉积高纯度铜来形成TSV，其中在所述池中建立Fe+2/Fe+3氧化还原系统，以通过从铜金属源溶解铜离子来提供将要被电沉积的额外的铜离子。

主权项

一种在硅衬底中的通孔中电沉积高纯度铜以形成穿硅通孔(TSV)的工艺，包括：提供包括至少一个通孔的硅衬底，其中所述通孔包括内表面，该内表面具有范围从约1.5微米到约30微米的内部宽度尺寸、从约5微米到约450微米的深度以及至少为3∶1的深度∶宽度的深宽比；可选择地，在所述通孔的内表面上形成介电层；在所述通孔的内表面上方或当存在所述介电层时在所述介电层的上方形成阻挡层，其中所述阻挡层防止铜扩散到所述硅衬底中；在所述阻挡层上方形成具有足够厚度的基础金属层，并覆盖所述通孔的内表面，以获得用于随后的铜的电解沉积的足够的导电率；将所述硅衬底浸入电解镀铜系统中的电解池中，该系统连接有作为阴极的所述基础金属层，该系统还包括不能溶解的且尺寸不变的阳极以及铜金属源，其中所述电解池包括酸、铜离子源、亚铁离子和/或正铁离子源，以及用于控制所沉积的铜的物理机械特性的至少一种添加剂；以及在所述不能溶解的且尺寸不变的阳极与所述基础金属层之间施加电压，使得电流在其间流动的时间足以电沉积高纯度铜来形成TSV，其中在所述池中建立Fe+2/Fe+3氧化还原系统，以通过从所述铜金属源溶解铜离子来提供将要被电沉积的额外的铜离子。