理器。该处理器可以包括CPU或计算机、模拟和/或数字输入/输出连接、步进电机控制器板等等。在某些实施方案中，控制器控制电镀装置和/或所述预湿腔室的所有活动。
[0055]例如，控制器可以包括用于按照上文或所附权利要求中描述的任何方法执行预处理和电镀的指令。包含用于控制根据本发明的工艺操作的指令的非临时性机器可读介质可被耦合到系统控制器。
[0056]通常将存在与控制器847相关联的用户界面。用户界面可以包括显示屏幕、设备和/或工艺条件的图形软件显示器和用户输入设备，诸如指针设备、键盘、触摸屏、麦克风等。
[0057]用于控制电镀工艺的计算机程序代码可以用任何常规的计算机可读编程语言写入该计算机可读编程语言，例如，汇编语言、C、C++、Pascal、Fortran或其它。编译后的目标代码或脚本由所述处理器执行以执行在程序中识别的任务。
[0058]在一些实施例中，本文所描述的方法将在包括电镀装置和步进电机的系统中实现。
试验
[0059]实施例1 (比较例)。使用包含多个具有60 μ m的深度和在开口处的6 μ m直径的通孔的晶片衬底。所述衬底具有通过无电沉积在WN/W的扩散阻挡双层上沉积的NiB籽晶层。在低于大气压的条件下，用经脱气的去离子水喷洒衬底以形成润湿层。然后将压强提高到大气压，并且将衬底从预润湿室转移到电镀池，其中使用酸性电镀溶液电沉积铜以填充凹陷特征，该酸性电镀溶液含有60g/L的铜离子、60g/U^H2S04、50ppm的氯离子和MLI HSL-A/B/C促进剂、抑制剂和勾平剂(可从Moses Lake Industries (Moses Lake, WA)获得)。在所填充的通孔的扫描电子显微镜(SEM)图像中观察到空隙。对于位于晶片的中心和中间部分的通孔，在通孔底部观察到空隙。在位于晶片边缘的通孔中没有观察到空隙。
[0060]实施例2 (比较例)。如在实施例1中那样处理晶片衬底，不同的是:预润湿液体是HSL-PT1，包含来自可从Moses Lake Industries (Moses Lake, WA)获得的聚亚烧基二醇类的化合物的混合物。对于位于晶片的中心和中间部分的通孔，在通孔底部观察到空隙。在位于晶片边缘的通孔中没有观察到空隙。
[0061]实施例3。如在实施例1中那样处理晶片衬底，不同的是预润湿液体具有如下组分:HSL-PT1 的混合物(可从 Moses Lake Industries (Moses Lake, WA)获得)、50mM 棚酸和氨，其中氨被加入到溶液中，以维持PH值为9。在所有经填充的通孔的SEM中没有观察到空隙。然而，相比于在晶片中心的通孔，在晶片的边缘的通孔有较多的铜沉积在经填充的通孔的顶部。
[0062]实施例4。如在实施例1中那样处理晶片衬底，不同的是预润湿液体具有如下组分:HSL-PT1 的混合物(可从 Moses Lake Industries (Moses Lake, WA)获得)、50mM 棚酸和Κ0Η，其中KOH被加入到溶液中，以维持pH值为11。在所有所填充的通孔的SEM中没有观察到空隙。沉积在所填充的通孔的顶部上的铜的量比在实施例3中明显更加均匀。在这些实施例中描述的所有溶液是水溶液。
替代实施方式
[0063]尽管在许多实施方案中优选的是使用是缓冲剂的预处理溶液，但是在替代实施例中，不具有缓冲能力的高度碱性溶液也可用于预处理。例如，在一些实施方式中，溶液具有至少约9的pH值，例如至少约11，并且含有pH调节剂(例如，碱金属氢氧化物，四烷基铵氢氧化物)，以及任选地，来自聚亚烷基二醇类的化合物。在这些替代实施方式的一些中，该溶液基本上由水、如上面所描述的PH调节剂以及来自聚亚烷基二醇类的化合物组成。
【主权项】
1.一种在包括一个或多个凹陷特征的晶片衬底上电镀金属的方法，所述方法包括: (a)提供在表面的至少一部分上具有露出的含镍层的晶片衬底； (b)使所述晶片衬底与预润湿液体接触，所述液体包含缓冲剂并具有范围在约7和约13之间的pH值，以预润湿所述晶片衬底上的含镍层；以及 (c)使用酸性电镀溶液将所述金属电沉积到所述含镍层上，其中电沉积的所述金属至少部分地填充所述一个或多个凹陷特征。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预润湿液体包括硼酸盐并具有介于约9至约11之间的pH值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述预润湿液体包括磷酸盐。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述预润湿液体包括碳酸盐。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述预润湿液体包括从由四烷基铵氢氧化物和碱金属氢氧化物组成的组中选择的PH调节剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述预润湿液体包含pH调节剂，其中所述pH调节剂包括氨。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述预润湿液体包含来自聚亚烷基二醇类的化合物。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使所述预润湿液体在接触所述晶片衬底之前脱气。
9.根据权利要求1所述的方法，其还包括在使所述晶片衬底与所述预润湿液体接触之前将预润湿处理室的压强减小至低于大气压的压强。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述含镍层是NiB层。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述含镍层是NiP层。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，在(c)中电沉积的所述金属是铜。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个凹陷特征是硅通孔(TSV)。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预润湿液体包括硼酸盐、KOH和来自聚亚烷基二醇类的化合物，且具有约11的PH值。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触包括将所述预润湿液体喷洒到所述晶片衬底上。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶片衬底在所述接触过程中定位在基本水平的方向。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述缓冲剂含有浓度介于约1mM至约IM之间的硼酸盐。
18.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括: 施加光致抗蚀剂到所述晶片衬底； 使所述光致抗蚀剂暴露于光； 图案化所述抗蚀剂并将所述图案转印至所述工件； 以及从所述工件选择性地去除所述光致抗蚀剂。
19.一种用于电镀金属到包括一个或多个凹陷特征的晶片衬底上的含镍层上的装置，所述装置包括: (a)预润湿室，其被配置成用于输送预润湿液体到所述晶片衬底上； (b)电镀容器，其被配置用于盛装酸性电镀溶液，其中，所述装置被配置用于从所述电镀溶液电沉积金属到所述晶片衬底上的所述含镍层上；以及 (C)控制器，其包含用于下述操作的程序指令和/或逻辑: (i)使所述晶片衬底与所述预润湿液体接触，所述液体包括缓冲剂并具有范围介于约7和约13之间的pH值，以预润湿所述晶片衬底上的含镍层；以及 (?)使用所述酸性电镀溶液将所述金属电沉积到所述含镍层上，其中电沉积的所述金属至少部分地填充所述一个或多个凹陷特征。
20.一种预润湿液体，其包括: (a)硼酸盐缓冲剂，其含有硼酸盐和从四烷基铵氢氧化物和碱土金属氢氧化物所组成的组中选择的pH调节剂；以及 (b)来自所述聚亚烷基二醇类的化合物，其中，所述预润湿液体的pH值为介于约8和约13之间。
【专利摘要】本发明涉及用于电镀的碱预处理。在电沉积之前，具有一个或多个凹陷特征(例如硅通孔(TSV))的半导体晶片通过使晶片与预先润湿液接触进行预处理，该预润湿液体包括缓冲剂(如硼酸盐缓冲剂)并具有介于约7和约13之间的pH值。该预处理对具有对酸敏感的含镍籽晶层(如NiB和NiP)的晶片是特别有用的。预润湿液体优选在与晶片衬底接触之前脱气。优选在低于大气压的压强下进行预处理，以防止在凹陷特征内的气泡形成。在对晶片进行预处理后，例如铜之类的金属从酸性电镀溶液被电沉积以填充晶片上的凹陷特征。所描述的预处理最小化在电镀期间籽晶层的腐蚀，并减少电镀缺陷。
【IPC分类】C25D19-00, C25D7-12
【公开号】CN104651893
【申请号】CN201410658497
【发明人】马修·托鲁
【申请人】朗姆研究公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年11月18日
【公告号】US20150140814