книги / Электрохимические процессы в технологии микро- и наноэлектроники
..pdf
4.2. Катодное осаждение меди в технологии УБИС |
223 |
В качестве ускорителей осаждения меди наиболее часто применяют тиолы (другие названия — меркаптаны, тиоспирты), которые содержат в молекуле меркаптогруипу -SH (сульфогидрильную группу), непосредственно свя занную с органическим радикалом. Концентрация таких добавок в электролитах обычно выбирается в диапазоне от 10~6 до 10“5 моль/л.
Для повышения качества заполнения применяют за медлители (ингибиторы), которые представляют собой молекулы полимеров, таких, как полиэтилен гликоль. При протекании катодного тока замедлители образуют пасси вирующую пленку на поверхности. Поверхностная кон центрация ингибитора зависит обратно пропорционально концентрации ускорителя, поэтому ингибиторы преимуще ственно пассивируют внешнюю часть окон и препятствуют образованию пор в покрытии. Концентрация замедлителей обычно выбирается в диапазоне от 1(Г4 до 10-3 моль/л. Схема, иллюстрирующая совместное действие ускорителя и ингибитора, представлена на рис. 4.6.
О
X
У
j-zce ос
1 °
V T
$
d d
с о э о 8
Xя
У•/
•/
[о | - 1 |
lo:ix>| —2 | • \ - 3 |
Рис. 4.6. Схема совместного влияния катализирующих и ингибирующих добавок на скорость осаждения меди:
1 —Си2+; 2 —ингибитор; 3 —катализатор
На основе катодного осаждения меди в технологии про изводства УБИС реализуется базовый процесс Damascene. Существуют две типичных разновидности процесса, схемы которых представлены на рис. 4.7. Их принципиальное раз личие заключается в количестве операций осаждения и хи-
4.3. Катодное осаждение сплавов в технологии соединения. |
225 |
U, Th и 2юРЬ, которые излучают достаточно интенсивные потоки альфа-частиц. Проблема решается заменой свинца на серебро и медь. Наиболее широкое применение в настоя щее время нашел эвтектический сплав Sn—Ag.
Типичные составы растворов для катодного осаждения сплава представлены в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Содержание компонентов в растворах, моль/л, для катодного осаждения сплава Sn—Ag
Вещество |
|
Раствор |
3 |
|
1 |
2 |
|||
|
||||
к4р2о7 |
1 |
1 |
1 |
|
KI |
2 |
2 |
2 |
|
S112P2O7 |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
|
Agl |
0,005 |
0,005 |
0,005 |
|
PEG600 |
|
0,002 |
0,002 |
|
НСНО |
0,05 |
|
0,05 |
Как правило, контактные площадки под соединение ИС и внешних выводов формируют в виде цилиндрических или 1рибовидных выступов (рис. 4.8). Принципы выбора состава электролита являются аналогичными принципам заполне ния окон с высоким аспектным соотношением. Так, добавки К4Р20 7и KI выполняют роль электропроводных и буферных добавок, поэтому они имеют наибольшую концентрацию. Полиэтиленгликоль (PEG600) и формальдегид (НСНО) служат замедлителем и ускорителем, соответственно. Наи лучшее качество контактов достигается в потенциостатическом режиме при потенциале осаждения 1,35 В относи тельно стандартного каломельного электрода. При меньших катодных смещениях, а также в гальваностатическом режиме осаждаются менее совершенные и пористые выступы.
Миниатюризация интегральных устройств и возрастаю щая функциональность требуют увеличения плотности меж соединений и числа каналов ввода/вывода в ИС и МЭМС. Например, индивидуальное управление каждым из миллиона микрозеркал в современном микромеханическом телескопе требует наличия миллиона электрических выводов. В моно литном исполнении из-за несовместимости технологических процессов создания КМОП ИС и МЭМС требуется гибрид-
