通过长脉冲化和斜坡化提高TSV处理窗和填充性能的制作方法

技术特征：
1.一种电镀金属的方法，该方法包括：使衬底与具有金属离子的电镀溶液接触，其中所述衬底具有在所述衬底的面上提供至少约0.9％的打开区域的特征；向接触所述电镀溶液的所述衬底施加电填充电流波形，其中所述电填充电流波形包括(i)脉冲，该脉冲幅值为基线电流幅值的至少约2倍，持续约10秒至约200秒的持续时间，以及(ii)基本恒定的电流阶跃，其平均具有所述基线电流的幅值，其中，所述基本恒定的电流阶跃跟随所述脉冲；以及用所述金属填充所述特征的至少一部分。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电填充电流波形的所述脉冲包括增加施加到所述衬底的电流的所述幅值的初始阶跃变化，随后是减小施加到所述衬底的电流的所述幅值的斜坡。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述斜坡的持续时间至少为10秒。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述斜坡是所述脉冲电流的所述幅值与所述基线电流的所述幅值之间的线性变化。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电填充电流波形还包括(iii)第二基本恒定的电流阶跃，其具有平均大于所述基线电流的所述幅值的幅值。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电填充电流波形还包括(iv)一个或多个附加的基本恒定的电流阶跃，每个电流阶跃具有平均大于所述基线电流的所述幅值的幅值。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电填充电流波形还包括在所述脉冲之前的诱发阶段，其中在所述诱发阶段期间没有电流施加到所述衬底，或者将诱发阶段电流施加到所述衬底，其中所述诱发阶段电流的平均幅值介于约30ma和200ma之间。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当将所述基线电流施加到所述衬底上时，所述基线电流在所述衬底上产生介于约0.1和10ma/cm2之间的电流密度。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述衬底是半导体晶片，所述半导体晶片具有至少部分地制造在其上的集成电路。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述衬底是300mm的半导体晶片。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述衬底上的所述特征是穿硅通孔。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述穿硅通孔在所述衬底面上具有平均至少约0.1微米的开口宽度或直径。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述穿硅通孔具有平均至少约10微米的深度。14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述穿硅通孔具有平均约4或更大的深宽比。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述金属是铜。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电镀溶液包含铜离子源。17.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中所述电镀溶液不包含亚铜离子源。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电镀溶液具有约0至1的ph。19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电镀溶液包含促进剂和抑制剂。20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述促进剂是sps。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电填充电流波形从所述脉冲到所述基线电流的变化基本上是即时的。22.一种电镀金属的方法，所述方法包括：使衬底与具有金属离子的电镀溶液接触，其中所述衬底具有特征；向接触所述电镀溶液的所述衬底施加电填充电流波形，其中所述电填充电流波形包括(i)脉冲，该脉冲幅值为基线电流幅值的至少约2倍，持续约10秒至约200秒的持续时间，以及(ii)基本恒定的电流阶跃，其平均具有所述基线电流的幅值，其中，所述基本恒定的电流阶跃跟随所述脉冲；以及用所述金属填充所述特征的至少一部分。23.一种用于电镀金属的电镀系统，所述系统包括：电镀槽，其被配置为包含阳极和具有金属离子的电镀溶液；晶片保持器，其被配置为支撑在所述电镀槽内的衬底；以及一个或多个控制器，其被配置为导致：使所述衬底与具有金属离子的所述电镀溶液接触，其中所述衬底具有特征；向接触所述电镀溶液的所述衬底施加电填充电流波形，其中所述电填充电流波形包括(i)脉冲，所述脉冲的幅值为基线电流幅值的至少约2倍，持续约10秒至约200秒的持续时间，以及(ii)基本恒定的电流阶跃，其平均具有所述基线电流的幅值，其中，所述基本恒定的电流阶跃跟随所述脉冲；以及用所述金属填充所述特征的至少一部分。24.根据权利要求23所述的系统，其中所述电填充电流波形的所述脉冲包括增加施加到所述衬底的所述电流的所述幅值的初始阶跃变化，随后是减小施加到所述衬底的所述电流的所述幅值的斜坡。25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述斜坡的持续时间至少为10秒。26.根据权利要求24所述的系统，其中，所述斜坡是所述脉冲电流的所述幅值与所述基线电流的所述幅值之间的线性变化。27.根据权利要求23-26中任一项所述的系统，其中所述电填充电流波形还包括(iii)第二基本恒定的电流阶跃，其具有平均大于所述基线电流的所述幅值的幅值。28.根据前述权利要求23-27中任一项所述的系统，其中所述电填充电流波形还包括(iv)一个或多个附加的基本恒定的电流阶跃，每个电流阶跃具有平均大于所述基线电流的所述幅值的幅值。29.根据权利要求23-28中任一项所述的系统，其中所述电填充电流波形还包括在所述脉冲之前的诱发阶段，其中在所述诱发阶段期间没有电流施加到所述衬底，或者将诱发阶段电流施加到所述衬底，其中所述诱发阶段电流的平均幅值介于约30ma和200ma之间。30.根据权利要求23-29中任一项所述的系统，其中，当将所述基线电流施加到所述衬底上时，所述基线电流在所述衬底上产生介于约0.1和10ma/cm2之间的电流密度。31.根据权利要求23-30中任一项所述的系统，其中，所述衬底是半导体晶片，所述半导体晶片具有至少部分地制造在其上的集成电路。32.根据权利要求23-31中任一项所述的系统，其中，所述衬底上的所述特征是穿硅通孔。
33.根据权利要求32所述的系统，其中所述穿硅通孔在所述衬底面上具有平均至少约0.1微米的开口宽度或直径。34.根据权利要求32所述的系统，其中所述穿硅通孔具有平均至少约10微米的深度。35.根据权利要求32所述的系统，其中，所述穿硅通孔具有平均约4或更大的深宽比。36.根据权利要求23-35中任一项所述的系统，其中，所述金属是铜。37.根据权利要求23-36中任一项所述的系统，其中，所述电镀溶液包含铜离子源。38.根据权利要求23-36中任一项所述的系统，其中所述电镀溶液不包含亚铜离子源。39.根据权利要求23-38中任一项所述的系统，其中所述电镀溶液具有约0至1的ph。40.根据权利要求23-39中任一项所述的系统，其中，所述电填充电流波形从所述脉冲到所述基线电流的变化基本上是即时的。

技术总结
提供了一种在具有高打开区域部分的衬底上将金属电镀到部分制造的电子器件的特征中的方法。该方法包括用高电流电平下的脉冲启动主体电填充阶段；将电流降低到基线电流水平；并且可选地以一个或多个步骤增加电流直到电镀完成。镀完成。镀完成。


技术研发人员：申宰 约瑟夫
受保护的技术使用者：朗姆研究公司
技术研发日：2021.01.08
技术公布日：2022/8/19