專利名稱：一種整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法及其應(yīng)用，屬于硅通孔電鍍銅沉積技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，硅通孔垂直互連技術(shù)在微電子封裝領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣泛，垂直硅通孔TSV填充技術(shù)在TSV互連技術(shù)中占有重要一環(huán)，而TSV的完全填充技術(shù)絕大程度依賴于添加劑的作用，當(dāng)前，根據(jù)添加劑的作用不同，可大致分三種，分別是:加速劑、抑制劑和整平劑，根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料可知，整平劑能在電流密度較高的地方吸附，使得金屬離子得以在電流密度較低的地方沉積，因此工件表面凹處可以整平，而整平劑的不同，其整平及抑制強弱效果亦不同。因此需要一種方法，快速判斷某種整平劑的抑制銅沉積效果，從而對TSV電鍍銅過程中添加劑配比起到指示作用，進(jìn)而有助于提高電鍍銅填孔技術(shù)研發(fā)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種快速評價整平劑抑制銅沉積效果的判定方法，其實驗操作簡單易行。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法，步驟如下:
(O電鍍系統(tǒng)的準(zhǔn)備:取待電鍍的帶有垂直硅通孔的晶圓(I)浸沒在含抑制劑和氯離子的硫酸銅或甲基磺酸銅鍍液(2)中；其中抑制劑的濃度為10-1500mg/L、氯離子濃度為0.01-100mg/L、有機(jī)酸或者無機(jī)酸的濃度10-200g/L、銅離子濃度為0.l-100g/L ； (2)第一次電勢測定:對晶圓(I)通電，電壓為0.1-0.3V ;在晶圓(I)上無垂直硅通孔上選取一點A，采用探測儀器測量A點電勢，記錄讀數(shù)；
(3)第二次電勢測定:在渡液(2)中加入整平劑，通電后再次測定A點電勢，記錄度數(shù)；若加入整平劑后的電勢比步驟(2)記錄的未加整平劑時的電勢降低，則判定為所加整平劑對電鍍銅有抑制效果。所述探測儀器為電勢探測針(3 )。所述有機(jī)酸或無機(jī)酸為硫酸、鏈烷硫酸和鏈烷醇硫酸中的一種或多種的混合物。所述抑制劑為聚乙二醇、聚乙二醇共聚物、聚丙二醇中的一種；
所述聚乙二醇共聚物為聚乙二醇-甘油醚或聚乙二醇-二烴基醚。所述整平劑為聚亞烷基亞胺、烷基咪唑啉化合物、金胺及其衍生物或賈納斯綠的有機(jī)染料中的一種，濃度范圍為5-1000mg/L ；
所述賈納斯綠的有機(jī)染料為煙魯綠B。所述整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法，步驟(2)、(3)所述晶圓(I)上無垂直硅通孔上A點指晶圓(I)表面距離垂直硅通孔大于或等于I μπι以外的一點的正上方5-100 μ m 處。
隨著步驟(3)中加入的整平劑濃度逐漸增大，當(dāng)步驟(3)所測得的A點電勢讀數(shù)隨整平劑濃度增加不再減少時，所得讀數(shù)即為整平劑最大抑制濃度值。步驟(3)中加入不同的整平劑，其濃度均為該整平劑最大抑制濃度值，分別測量A點所得電勢，變化量大者，即判定該整平劑抑制作用強。本發(fā)明具有如下優(yōu)點:本發(fā)明采用的方法，在通上電流以后，根據(jù)所測電位關(guān)系可直接判斷整平劑對晶圓表面電鍍銅的抑制效果，對TSV電鍍銅添加劑配比及晶圓表層過電鍍的抑制具有指導(dǎo)作用，能促進(jìn)TSV電鍍銅工藝研發(fā)，且具有簡易、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點。


圖1是未添加整平劑的檢測狀態(tài)圖。圖2是加入整平劑的檢測狀態(tài)圖。
具體實施例方式實施例1
如圖1所示，一種整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法，步驟如下: (I)電鍍系統(tǒng)的準(zhǔn)備:取待電鍍的帶有垂直硅通孔的晶圓(I)浸沒在含抑制劑和氯離子的硫酸銅或甲基磺酸銅鍍液(2)中；其中抑制劑的濃度為10-1500mg/L、氯離子濃度為
0.01-100mg/L、有機(jī)酸或者無機(jī)酸的濃度10-200g/L、銅離子濃度為0.1-100 g/L ；
所述有機(jī)酸或無機(jī)酸為硫酸。所述抑制劑為聚乙二醇。(2)第一次電勢測定:對晶圓(I)通電，電壓為0.1-0.3V ;在晶圓(I)上無垂直硅通孔上選取一點A，采用探測儀器測量A點電勢，記錄讀數(shù)；
(3)第二次電勢測定:如圖2所示，在渡液(2)中加入整平劑，通電后再次測定A點電勢，記錄讀數(shù)；若加入整平劑后的電勢比步驟(2)記錄的未加整平劑時的電勢降低，則判定為所加整平劑對電鍍銅有抑制效果。通過對比前后A點的電勢分析:若加入整平劑后，A點電勢較未加時無較大變化(電勢變化范圍小于0.002V)，說明此整平劑對電鍍銅抑制效果不明顯，若加入整平劑后，A點電勢有較大減少(電勢變化范圍大于0.002V)，說明其抑制作用較明顯。對不同整平劑，電勢變化量越大，抑制效果越強。實施例2 步驟同實施例1。銅鍍液含0.5mol/L的甲基磺酸銅，10mg/L氯離子，聚乙二醇200mg/L ；TSV孔徑4μηι,深ΙΟμπι。加載陰陽極電壓0.1V。在距離任意TSV孔口外10 μ m的一點正上方10 μ m處的A點進(jìn)行電位檢測。在未加任何添加劑的情況下，測得A點電勢為0.0514 V ;此時，加入40mg/L整平劑PEI (聚乙烯亞胺)，再次測得A點電勢為0.0455 V，即可知，整平劑PEI對電鍍過程具有抑制作用。實施例3 步驟同實施例2。隨著整平劑PEI濃度的增大，測得A點電勢逐漸趨于穩(wěn)定值0.0358V，得知在此鍍液條件下，其臨界飽和濃度值約為130mg/L，亦即該種整平劑的最大抑制作用的濃度值。實施例4 步驟同實施例2。在與實施例2同等條件下，取同等濃度的整平劑JGB (煙魯綠B)和PEI，測得JGB加入后電勢為0.0464V。由此可知，通過簡便測試電勢值，即可知整平劑PEI具有較大抑制作用且可獲得其臨界飽和濃度值；而同等濃度下，整平劑PEI比JGB抑制作用強。所知結(jié)論對電鍍中的添加劑研究具有指示作用 。
權(quán)利要求
1.一種整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法，其特征是步驟如下: (1)電鍍系統(tǒng)的準(zhǔn)備:取待電鍍的帶有垂直硅通孔的晶圓(I)浸沒在含抑制劑和氯離子的硫酸銅或甲基磺酸銅鍍液(2)中；其中抑制劑的濃度為10-1500mg/L、氯離子濃度為0.01-100mg/L、有機(jī)酸或者無機(jī)酸的濃度10-200g/L、銅離子濃度為0.l-100g/L ； (2)第一次電勢測定:對晶圓(I)通電，電壓為0.1-0.3V ;在晶圓(I)上無垂直硅通孔上選取一點A，采用探測儀器測量A點電勢，記錄讀數(shù)； (3)第二次電勢測定:在渡液(2)中加入整平劑，通電后再次測定A點電勢，記錄度數(shù)；若加入整平劑后的電勢比步驟(2)記錄的未加整平劑時的電勢降低，則判定為所加整平劑對電鍍銅有抑制效果。
2.如權(quán)利要求1所述整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法，其特征是:所述探測儀器為電勢探測針(3)。
3.如權(quán)利要 求1所述整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法，其特征是:所述有機(jī)酸或無機(jī)酸為硫酸、鏈烷硫酸和鏈烷醇硫酸中的一種或多種的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法，其特征是:所述抑制劑為聚乙二醇、聚乙二醇共聚物、聚丙二醇中的一種； 所述聚乙二醇共聚物為聚乙二醇-甘油醚或聚乙二醇-二烴基醚。
5.如權(quán)利要求1所述整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法，其特征是:所述整平劑為聚亞烷基亞胺、烷基咪唑啉化合物、金胺及其衍生物或賈納斯綠的有機(jī)染料中的一種，濃度范圍為5-1000mg/L ； 所述賈納斯綠的有機(jī)染料為煙魯綠B。
6.如權(quán)利要求1所述整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法，其特征是:步驟(2)、(3)所述晶圓(I)上無垂直硅通孔上A點指晶圓(I)表面距離垂直硅通孔大于或等于I μ m以外的一點的正上方5-100 μ m處。
7.權(quán)利要求1所述整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法的應(yīng)用，其特征是:隨著步驟(3)中加入的整平劑濃度逐漸增大，當(dāng)步驟(3)所測得的A點電勢讀數(shù)隨整平劑濃度增加不再減少時，所得讀數(shù)即為整平劑最大抑制濃度值。
8.權(quán)利要求7所述整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法的應(yīng)用，其特征是:步驟(3)中加入不同的整平劑，其濃度均為該整平劑最大抑制濃度值，分別測量A點所得電勢，變化量大者，即判定該整平劑抑制作用強。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種整平劑抑制銅沉積所得效果的判定方法及其應(yīng)用，屬于硅通孔電鍍銅沉積技術(shù)領(lǐng)域。其將待電鍍的帶有垂直硅通孔的晶圓浸沒在含抑制劑和氯離子的鍍液中，對所述晶圓通上電流；然后檢測晶圓表面無垂直硅通孔處的一點的電勢；在所述鍍液中加入整平劑，再次檢測該點電勢；對比前后測得的該點電勢，若所測加入整平劑后的電勢比未加整平劑時的電勢降低，則判定為所加整平劑對電鍍銅有抑制效果。對于不同濃度的整平劑和不同類別的整平劑的抑制作用均可通過此方法判斷。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明對TSV電鍍銅添加劑配比及晶圓表層過電鍍的抑制具有指導(dǎo)作用，能促進(jìn)TSV電鍍銅工藝研發(fā)，且具有簡易、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點。
文檔編號C25D7/12GK103225101SQ20131017384
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月10日
發(fā)明者于大全, 伍恒, 程萬 申請人:江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心