[发明专利]电镀钴、镍及其合金

说明书

公开了在部分或完全制造的电子设备的互连件特征中的用于电镀钴、镍、及其合金的装置、系统和方法。在电镀期间，钴、镍、或其合金通过由下而上电填充机制填充特征。可能使用钴、镍、或其合金电填充的特征的示例包含微TSV、设备的触点和晶体管的某些栅极。电镀装置可能包含电镀槽与后电填充模块、退火室、等离子体预处理模块以及衬底预润湿模块中的每一者的一个或更多个实例。

通过引用并入

PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

背景技术

钨有时用于针对如穿硅通孔(TSV)及设备触点的各种不同集成电路结构而形成互连件。钨互连件时常由化学气相沉积或原子层沉积进行沉积。

在此包含的背景及上下文的描述仅针对整体呈现公开内容的上下文的目的而提供。本公开内容的许多呈现发明人的成果，且单纯由于如此成果在背景技术部分中描述或在本文其他位置呈现为上下文并不表示将认为是现有技术。

发明内容

本公开的某些方面属于在电子设备中形成互连件的方法。如此的方法可通过以下操作表征：(a)将包含部分或完全制造的集成电路的衬底与具有约2至约5的pH值和镍和/或钴离子的水性电镀溶液接触，以及(b)对通向该衬底的电流和/或电压进行控制，从而通过由下而上填充机制，将来自该电镀溶液的镍和/或钴电镀进入特征内。在某些实施方案中，该水性电镀溶液包含(i)浓度为约20至约80g/L的镍离子、和/或浓度为约10至约40g/L的钴离子，以及(ii)抑制剂。在某些实施方案中，该衬底包含有着直径为约0.005-6微米及特征深度为约0.05-10微米的特征。

在某些实施方案中，该衬底特征是微硅穿孔(TSV)特征。在若干应用中，将镍和/或钴电镀进入该一个或更多个特征中的该操作，在该衬底的第一侧上的第一电子设备与该衬底的第二侧上的第二电子设备之间产生一个或更多个互连件。在一些情况下，该特征有着约1000nm至约2000nm的深度以及约50nm至约150nm的开口直径或宽度。

在某些实施方案中，将镍和/或钴电镀进入该一个或更多个特征内的步骤，产生直接到达在该衬底上的第一电子设备的一个或更多个电触点。在一些情况下，该一个或更多个电触点接触一个或更多个3D NAND设备。在一些实现方案中，该特征具有约50nm至约500nm的深度，以及约5nm至约20nm的开口直径或宽度。

在一些实施方案中，该水性电镀溶液不包含促进剂或平整剂。在替代实施方案中，该水性电镀溶液包含促进剂和/或平整剂。在一些实施方案中，该水性电镀溶液包含促进剂。在某些实施方案中，该水性电镀溶液还包含硼酸。

在一些实施方案中，该水性电镀溶液额外包含不同于钴或镍的金属离子。在这样的实施方案中，控制通往该衬底的电流和/或电压的操作将来自该电镀溶液的镍合金或钴合金电镀至特征内。在一些这样的实施方案中，该不同于钴或镍的金属可以是Cu、Ag、Au、Mn、Fe、Cr、Ru、Mo、Ir、Re、Pd、W、Mo、Pt、或其任何组合。在一些这样的实施方案中，该不同于钴或镍的金属是W或Mo。在一些情况下，该水性电镀溶液还包含浓度为约0.1至约30g/L的Mo离子和/或W离子。在某些实施方案中，该水性电镀溶液包含络合剂，该络合剂使镍离子、钴离子、或不同于钴或镍的金属离子络合。

在一些实施方案中，控制通往衬底的电流和/或电压的操作，包含在电镀来自电镀溶液的镍和/或钴的步骤的同时增加电流。在一些情况下，增加该电流的步骤包含使电流渐变(ramping)。

在一些实现方案中，在电镀镍和/或钴的步骤之前，该方法包含使用等离子体预处理衬底的操作，以还原在该一个或更多个特征中的导电层上的金属氧化物。在一些情况下，在电镀镍和/或钴的步骤之前，该方法包含在减少的压力下，使用润湿特征的润湿溶液预润湿衬底。在一些情况下，在电镀镍和/或钴之后，该方法包含使衬底退火。