[发明专利]一种半导体用镀铜添加剂

说明书

本发明涉及电镀领域，具体涉及一种半导体用镀铜添加剂。所述添加剂的制备原料至少包括A组分；按质量浓度计，所述A组分包括10～60g/L聚乙二醇、0.01～1g/L铜盐、1～10g/L无机酸以及超纯水。本发明制备的半导体用镀铜添加剂，可以避免在含有宽度40～80nm、深度150～250nm沟道表面电镀时产生的空穴、缝隙，可有效提高微孔填充效率，降低工作时间，同时减小镀层厚度；可以提高铜沉积速率，避免大量堆积，细化晶粒的同时提高电镀效率；可以减少沟道表面电镀时产生的空穴，同时避免镀层表面局部凸起。生产过程相对简单，反应条件常温常压，生产过程三废排放较少。

技术领域

本发明涉及电镀领域，具体涉及一种半导体用镀铜添加剂。

背景技术

几十年来，集成电路(IC)技术一直在迅速的发展，集成度以每年3～4倍的速度增长，目前己达到超大规模的集成(ULSI)阶段。作为微系统核心的半导体芯片，存储密度则在不断的提高，存储点间的互连线宽度变得越来越窄当芯片中互连线的宽度小于0.131μm时，RC延迟(R为互连线的电阻，C为基板的电容)成为影响芯片传输速度的主要原因。为了解决RC信号延迟，用铜导线来代替铝导线作为半导体集成电路的互连线，用铜互连线制作新一代半导体芯片。这主要是由于铜的电阻率低，同时铜又具有非常好的抗电子迁移性能，有利于提高芯片的可靠性。

在镀液中只添加酸与酸铜时，在填充过程中，会在道沟或微孔内形成缝隙(Seam)结构；而当镀液中的铜离子浓太低时，会在电镀结束后在于L中下空洞(Void)；但是当添加适当的添加剂时，却能使孔底的铜沉积速高过于表面，所得到的铜互连线内没有空洞或缝隙。

因此，为实现集成电路的无空洞无缝隙的完美超级镀铜，一般来说常要加入一些添加剂。但目前大多数添加剂很难解决半导体集成电路镀铜的核心问题，达不到纳米级集成电路镀铜要求的厚度均匀、致密、无空隙、无缺陷，尤其是无空隙、无缺陷的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种半导体用镀铜添加剂，所述添加剂的制备原料至少包括A组分；按质量浓度计，所述A组分包括10～60g/L聚乙二醇、0.01～1g/L铜盐、1～10g/L无机酸以及超纯水。

作为一种优选地技术方案，按质量浓度计，所述A组分包括10～60g/L聚乙二醇、0.01～1g/L铜盐、1～10g/L无机酸以及超纯水；优选地，所述A组分包括15～50g/L聚乙二醇、0.1～1g/L铜盐、3～8g/L无机酸以及超纯水。

作为一种优选地技术方案，所述聚乙二醇选自PEG-200、PEG-400、PEG-600、PEG-800、PEG-1000、PEG-2000、PEG-3000、PEG-4000、PEG-6000、PEG-8000、PEG-10000、PEG-20000中的任一种或多种的组合。

作为一种优选地技术方案，所述添加剂的制备原料还包括B组分；所述A组分和B组分的重量比为1：(0.5～1.5)。

作为一种优选地技术方案，按质量浓度计，所述B组分包括3～25g/L含硫的烷基磺酸钠、0.01～1g/L铜盐、1～10g/L无机酸以及超纯水；优选地，所述B组分包括5～20g/L含硫的烷基磺酸钠、0.1～1g/L铜盐、3～10g/L无机酸以及超纯水。

作为一种优选地技术方案，所述含硫的烷基磺酸钠选自聚二硫二丙烷磺酸钠、2-噻唑啉基聚二硫丙烷磺酸钠、苯基聚二硫丙烷磺酸钠、醇硫基丙烷磺酸钠、苯基二硫丙烷磺酸钠、二巯基丙磺酸钠、3-硫-异硫脲丙磺酸内盐、3-硫基-1-丙磺酸钠盐、二甲基二硫甲酰胺磺酸、3-(苯并噻唑-2-硫代)-丙磺酸钠盐、甲基(磺基丙基)二硫化物二钠盐、甲基(磺基丙基)三硫化物二钠盐、2-巯基乙基磺酸钠盐中的一种或几种的组合。

作为一种优选地技术方案，所述A组分的液体颗粒的粒径大于等于0.1μm；所述B组分的液体颗粒的粒径大于等于0.1μm。