[发明专利]用于高纵横比图案的铜电沉积溶液和方法

权利要求书

1.一种pH为8.5至9.5的电解液，所述电解液旨在用于将铜电沉积到金属衬底上，所述电解液在水性溶液中包含：

-0.4mM至50mM的混合物，所述混合物由第一芳香胺、第二芳香胺和络合剂组成，所述第一芳香胺为2,2'-联吡啶，并且所述第二芳香胺为咪唑；

-0.4mM至50mM的铜(II)离子，所述铜(II)离子与所述第一芳香胺处于络合物形式、与所述第二芳香胺处于络合物形式并与络合分子处于络合物形式；

其中，由铜(II)离子和所述络合分子组成的络合物的络合常数(常数K)与具有下述配体的铜(II)络合物的络合常数相差的系数高于10、优选高于100，所述配体选自于由所述第一芳香胺、所述第二芳香胺和它们的混合物所组成的组。

2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，铜(II)离子的上述络合剂是酒石酸盐或乙二胺。

3.如权利要求2或3所述的电解液，其特征在于，2,2'-联吡啶的摩尔浓度和咪唑的摩尔浓度之间的比例是1:2至2:1。

4.如前述权利要求中任一项所述的电解液，其特征在于，所述第一胺的浓度和所述络合分子的浓度之间的摩尔比可为1/4至4/1，例如1/3至3/1、或1/2至2/1±10％。

5.一种用于对图案(1)进行铜填充的电化学方法，所述图案(1)在介电衬底(2)中是镂空的，并具有金属种子层(4)的至少一个暴露表面(3)，其中，所述图案(1)的开口(5)尺寸小于45nm且形状系数高于2，所述方法包括以下步骤：

-使所述暴露表面(3)与如权利要求1-4中任一项所述的电解液接触；以及

-用阴极电流极化所述暴露表面(3)，并允许将铜电沉积到所述暴露表面(3)上，极化足以用不含空隙的铜沉积物(6)完全填充图案(1)的时间。

6.如权利要求5所述的电化学方法，其特征在于，图案(1)的开口(5)尺寸为5nm至45nm且形状系数为3:1至10:1。

7.如权利要求5所述的电化学方法，其特征在于，在所述介电衬底(2)和所述金属种子层(4)之间插入扩散阻挡层(7)，所述扩散阻挡层(7)包含选自于由钽(Ta)、钛(Ti)、氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)、锰(Mn)和钨(W)所组成的组中的至少一种材料。

8.如权利要求5所述的电化学方法，其特征在于，阴极电流在第一强度和第二强度之间交替，所述第一强度在1Hz和4kHz之间的频率下为0.33mA/cm²至1.67mA/cm²，所述第二强度在0.5Hz和5kHz之间的频率下等于0mA/cm²。