低温プロセス高アスペクト比Ｃｕ－ＴＳＶによるチップ内低応力化

低温工艺高深宽比 Cu-TSV 减少芯片内部应力

基本信息

批准号：
13J08369
负责人：
井上史大
金额：
$ 1.91万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は環境対応型グリオキシル酸還元無電解銅めっきの300mmウエハ上での試験、およびその電気特性評価を検討した。機械、電気特性評価に使用したTSVの開口径は3μｍ、深さは50μｍと従来のスパッタ法では達成困難なアスペクト比を有している。さらにCoもしくはRuを下地膜とし無電解めっきによりCu膜を堆積する手法は半導体配線では例のない形成手法である。グリオキシル酸のRu上での還元反応は溶存酸素共存下では反応が開始されるまでに数分の誘導時間があることを電気化学的に解明し、窒素環境下ではその誘導時間が大幅に低減されることを見出した。さらに昨年度Ru上のめっき反応はRu最表面の状態に強く依存することを解明したが、本年度はRu表面で触媒活性となる還元剤型めっき前処理液を見出し、前処理を含めてウエットプロセスのみによるRu上の無電解銅めっき堆積手法を構築した。年度後半はこれらの最適化した無電解めっきプロセスを300mmSiウエハ無電解めっき装置に移管し、より実プロセスに近い環境での試験を行った。300mmウエハ上のRuを触媒とする無電解めっきの堆積速度はビーカーでのSiピース上の実験結果と同程度であった。まためっき膜の膜厚はばらつき2%以下と高いウエハ面内均一性を示した。この無電解めっきシード層を用いて形成したTSVはCuの余剰堆積が従来のPVDと比較し6倍程度低減され大幅なCMPのコスト低減が見込まれる。また今回使用した無電解Cu/Ru/ALD-TiN膜の電気特性およびバックサイドSIMSにより評価したCu拡散バリア性はPVD-Cu/PVD-Taと比較し遜色ない結果であった。

今年，我们研究了对环保乙二醇还原铜板在300mm晶圆上及其电气性能评估的测试。用于机械和电气特征评估的TSV的开放直径为3μM，深度为50μm，这是很难通过常规的溅射方法实现的。此外，一种使用CO或RU作为基本膜和电镀物的Cu膜沉积的方法是一种前所未有的半导体接线方法。在电化学上阐明了乙二醇对RU的还原反应，即在存在溶解氧的情况下开始反应有几分钟的诱导时间，并发现在氮环境下诱导时间显着降低了。此外，去年，我们发现对Ru的电镀反应很大程度上取决于RU的顶表面的状态，但是今年，我们发现了一种还原的剂型镀材预处理溶液，该溶液在RU表面上催化活性，并仅使用湿法在RU上构建了电气镀层方法，仅使用湿法进行了湿法，包括预定的过程，包括预定的过程。在下半年，将这些优化的电镀过程转移到300mm Si Wefer Electrolss电镀设备中，并在更接近实际过程的环境中进行测试。用RU作为催化剂在300毫米晶片上的催化剂的沉积速率与烧杯中Si片的实验结果相似。此外，镀层膜的厚度变化了2％或更少，并且在晶圆平面上表现出很高的均匀性。与常规PVD相比，使用此电镀种子层形成的TSV可将多余的CU沉积减少约六倍，预计将显着降低CMP成本。此外，这次使用的电cu/ru/ald-tin膜的电气性能，通过背面SIMS评估的CU扩散屏障性能与PVD-CU/PVD-TA的电气层效果相当。

项目成果

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

Glyoxylic Acid as Reducing Agent for Electroless Copper Deposition on Cobalt Liner

乙醛酸作为钴衬垫化学镀铜还原剂

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fumihiro Inoue;Harold Philipsen;Marleen H. van der Veen;Kevin Vandersmissen;Stefaan Van Huylenbroeck;Herbert Struyf;and Tetsu Tanaka
通讯作者：
and Tetsu Tanaka

Highly conformal and adhesive electroless barrier and Cu seed formation Using nanoparticle catalyst for realizing a high aspect ratio Cu-filled TSV

高度保形和粘合的化学镀阻挡层和铜晶种形成使用纳米颗粒催化剂实现高深宽比铜填充 TSV

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shoichiro Nishizawa;Fumihiro Inoue;Tomohiro Shimizu and Shoso Shingubara
通讯作者：
Tomohiro Shimizu and Shoso Shingubara

Stability Evaluation of Non-Agglomerated Pd Nanoparticle Catalysts for Electroless Deposition

用于化学沉积的非团聚钯纳米颗粒催化剂的稳定性评价

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Noriaki Nakamura;Junichi Taniuchi;Takayuki Sone;Kotoe Sasaki;Fumihiro Inoue;Tomohiro Shimizu;and Shoso Shingubara
通讯作者：
and Shoso Shingubara

Electroless Cu seed on Ru and Co liners in high aspect ratio TSV

DOI：
10.1109/iitc.2014.6831871
发表时间：
2014-05
期刊：
IEEE International Interconnect Technology Conference
影响因子：
0
作者：
F. Inoue;H. Philipsen;M. H. van der Veen;S. Van Huylenbroeck;S. Armini;H. Struyf;T. Tanaka
通讯作者：
F. Inoue;H. Philipsen;M. H. van der Veen;S. Van Huylenbroeck;S. Armini;H. Struyf;T. Tanaka

Cu Displacement Plating on Electroless Plated CoWB Layer on SiO2 and Its Adhesion Property

SiO2上化学镀CoWB层置换镀Cu及其附着性能