专利名称：一种芯片铜互联高纯硫酸铜电镀液的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种电镀液的生产方法，一种芯片铜互联高纯硫酸铜电镀液的生产方法。
背景技术：
在集成电路工艺中，长久以来铝和铝合金在互联金属中一直占主导地位。随着集成电路芯片中器件特征尺寸的不断缩小，互联线的RC延迟和电迁移引起的可靠性问题已经成为制约超大规模集成(Uitralarge-Scalelntegration，ULSI)电路发展的关键问题。为了降低互联RC延迟和改善电迁移引起的可靠性问题，在设计方面可以对布线进行几何优化，而在工艺方面则需要开发出具有更高介电常数的线间和层间介质，同时还需要寻找新的具有较低电阻率和更好抗电迁移性的互联线材料。传统上，铝由于电阻率低、易于沉积和刻蚀，并且与SiO2有着良好的附着性，从六十年代初第一块集成电路芯片问世起，就一直用着它作为集成电路芯片中各元件之间的互联线材料。由于铜具有比铝更低的电阻率、更高的抗电迁移性，所以它被认为是更理想的互联材料。用铜代替铝作为互联线材料，更好的导电性能使得在承受相同电流的条件下，铜互联线的截面比铝互联线细小，为设计和制造运算单元更微小、功耗更低的集成电路芯片创造了条件。此外，铜更好的抗移性能减少了互联线形成坑洞(Viod)，提高了集成电路芯片的可靠性。因此，围绕铜互联的研究开发，作了大量工作，1997年9月IBM在生产线上首次引入铜互联的“大马士革(Darnascene)”结构嵌入技术；1999年3月Motorola推出基于大马士革铜互联的产品，当时都引起了业界的轰动。铜大马士革技术一直主导和推动着ULSI互联技术的发展。
当前国际上被广泛采用的大马士革铜互联技术，它是在硅圆片的介质层上刻蚀沟槽后，在微槽(孔)表面依次沉积诸如Ta/TaN材料的铜扩散阻挡层(Barrier layer)、铜子晶层(Copper seed layer)后，再将铜作为连续的金属层膜通过电沉积的方法沉积到整个硅片表面上，然后进行化学机械抛光(Chemical-Mechanical Polishing，CMP)，去除微槽外面的过沉积铜(Overdeposited Copper)和衬里材料(Liner)，而在微槽(孔)中保留下铜连线。目前，也有使用钌作为扩散阻挡层材料，可以不需要铜种子晶层，直接进行微槽(孔)的铜填充的研究。铜沉积技术是铜互联技术中的关键技术，微槽(孔)中沉积的铜是否致密，有没有空洞或裂纹，直接影响到铜互联线的电阻率和抗迁移性能。
实现大马士革铜互联技术的关键半导体材料就是高纯硫酸铜电镀液，该产品纯度指标要求很高，否则，影响铜布线的可靠性。目前国内外生产超净高纯铜互联硫酸铜电镀液的方法均为普通的化学法。既采用高纯的铜(纯度大于99.999％)和高纯的硫酸，硝酸和双氧水(SEMI-CI级以上)作为原料，使得稀的硫酸铜溶液，再将溶液蒸发浓缩至饱和，冷却结晶析出CuSO4·5H2O晶体，再用超纯水按产品的技术要求配制。此种方法工艺路线长，对原料质量要求高，而且对原料中的金属杂质含量波动无法控制，反应后需要除去H2O2或HNO3，有废气和废水排放，污染环境，生产成本高。对于65nm以下的线宽设计，很难保证可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种芯片铜互联高纯硫酸铜电镀液的生产方法，所述的这种方法解决现有技术中的工艺路线长、对原料质量要求高、原料中的金属杂质含量波动无法控制、反应后需要除去H2O2或HNO3、有废气和废水排放、污染环境、生产成本高、可靠性低的技术问题。
本发明一种芯片铜互联高纯硫酸铜电镀液的生产方法，首先包括一个电解的步骤，电解的过程中，采用一个电解槽，电解槽内设置有阳极和阴极，阳极采用电解铜板，阴极采用铂板，在阴极和阳极的中间用单向膜隔开，电解槽中采用硫酸作电解液，用电化学方法溶解金属铜；其次，包括一个超级过滤纯化的步骤，得到金属杂质总量小于10PPM，有机杂质含量小于10PPM的高纯度硫酸铜混合镀液。
本发明和已有技术相比1采用电化学和膜技术相结合的直接法生产工艺，没有传统的蒸发重结晶化学工艺过程，无任何三废产生。
2金属杂质量可以通过工艺参数调节进行控制，质量稳定。
3降低了原材料纯度等级。降低产成本，原料来源广泛。
具体实施例方式本发明一种芯片铜互联高纯硫酸铜电镀液的生产方法，首先包括一个电解的步骤，电解的过程中，采用一个电解槽，电解槽内设置有阳极和阴极，阳极采用电解铜板，阴极采用铂板，在阴极和阳极的中间用单向膜隔开，电解槽中采用硫酸作电解液，用电化学方法溶解金属铜；其次，包括一个超级过滤纯化的步骤，得到金属杂质总量小于10PPM，有机杂质含量小于10PPM的高纯度硫酸铜混合镀液。
本发明是采用电化学与膜技术相结合的纯化方法，通过调节工艺参数，只允许Cu++进入阴极室中，其它金属杂质被隔离在阳极室中，达到降低和控制金属杂质含量的目的，再结合半导体超纯净化和超滤技术，使产品的其它指标得以控制，产品无蒸发结晶提纯，直接制得合格的铜互联高纯硫酸铜电镀液。铜互联高纯硫酸铜镀液中金属杂质总量小于10PPM，有机杂质含量小于10PPM的高纯度硫酸铜电镀液。
权利要求
1.一种芯片铜互联高纯硫酸铜电镀液的生产方法，其特征在于首先，包括一个电解的步骤，电解的过程中，采用一个电解槽，电解槽内设置有阳极和阴极，阳极采用电解铜板，阴极采用铂板，在阴极和阳极的中间用单向膜隔开，电解槽中采用硫酸作电解液，用电化学方法溶解金属铜；其次，包括一个超级过滤纯化的步骤，得到金属杂质总量小于10PPM，有机杂质含量小于10PPM的高纯度硫酸铜电镀液。
全文摘要
本发明一种芯片铜互联高纯硫酸铜电镀液的生产方法，首先包括一个电解的步骤在电解的过程中，采用一个电解槽，电解槽内设置有阳极和阴极，阳极采用电解铜板，阴极采用铂板，在阴极和阳极的中间用单向膜隔开，电解槽中采用硫酸作电解液，用电化学方法溶解金属铜；其次，包括一个超级过滤纯化的步骤，得到金属杂质总量小于10PPM，有机杂质含量小于10PPM的高纯度硫酸铜混合镀液。本发明是采用电化学与膜技术相结合的纯化方法，通过调节工艺参数，再结合半导体超纯净化和超滤技术，使产品的其它指标得以控制，产品无蒸发结晶提纯，直接制得合格的铜互联高纯硫酸铜电镀液。
文档编号C25D3/38GK101058892SQ20061002594
公开日2007年10月24日 申请日期2006年4月21日 优先权日2006年4月21日
发明者孙江燕, 栾善东, 郁祖湛 申请人:上海新阳电子科技发展有限公司