高深径比硅通孔电镀铜用抑制剂的优选及工艺窗口

摘要

[目的]针对高深径比硅通孔（TSV）电镀填充中的空洞缺陷问题，筛选适用于铜互连工艺的高效抑制剂。[方法]通过循环伏安法对比了聚乙二醇20000（PEG 20000）、环氧乙烷与环氧丙烷嵌段共聚物（PE6400和17R4）及聚环氧乙烷-聚环氧丙烷单丁基醚（50HB-260）四种抑制剂对铜电沉积的抑制能力，并通过TSV电镀填孔实验进行验证；研究了电流密度和对流强度对TSV填充效果的影响，以确定适宜的工艺窗口。[结果] PEG 20000在100～200 mg/L的质量浓度范围内均能实现无空洞、无缝隙的TSV填充，其对对流强度具有良好的适应性，在搅拌速率不低于1 L/min的条件下均可实现无缺陷填充。采用“0.1 A/dm²→0.2 A/dm²→0.3 A/dm²→0.4 A/dm²”的多段阶梯电流密度进行电镀，可有效控制抑制剂在TSV中的吸附分布，实现自底向上的超填充。[结论]PEG 20000是一种高效、稳定的TSV电镀抑制剂，具有较宽的工艺窗口。

关键词

硅通孔 / 铜互连 / 高深径比 / 电镀铜 / 抑制剂 / 工艺窗口