应用于大马士革工艺的纳米孪晶铜脉冲电沉积研究

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作   者：

王玉玺;  高丽茵;  万永强;  李哲;  刘志权; 

作者机构：

中国科学院深圳先进技术研究院; 

关键词：

纳米孪晶铜;  盲孔填充,大马士革工艺;  脉冲电镀; 

期刊名称：

电化学(中英文)

i s s n：

1006-3471

年卷期：

2023 年 29 卷 008 期

页   码：

21-30

摘   要：

本文在前期优化的电镀液的基础上,使用脉冲电镀工艺获得了高密度的纳米孪晶铜.为了进一步揭示孪晶形成的影响因素,研究了系列MPS浓度在镀液中的作用.当镀液中并未添加MPS时,镀层由粗大的晶粒组成,平均晶粒大小为0.9 μm,晶粒内部含有少量的垂直或倾斜于膜面的孪晶界,镀层的晶粒取向为(110)和(111)共存,两者织构比例分别为49%和27.8%.从FIB微观组织观察和X射线衍射的结果可知,当镀液中添加10 ppm的MPS后,镀层组织变为柱状纳米孪晶铜组织,柱状晶内部含有高密度水平方向的孪晶界,同时晶粒取向变为高度择优的(111).当MPS含量从10ppm持续上升至40ppm,镀层组织和晶粒取向无明显变化.具体地,当镀液中添加40ppm的MPS时,镀层晶粒大小为0.6 μm,且镀层晶粒(110)和(111)的织构比例分别为3.45%和95.1%.这说明,可以通过MPS的含量调节提高纳米孪晶铜电镀液的填充能力,而纳米孪晶微观组织的形成并不受影响.基于上述结果,我们使用该电镀液配方及工艺进行了大马士革微盲孔的填充.结果表明,当MPS含量为40 ppm时,可以实现大马士革微盲孔的无孔填充.纳米孪晶铜电镀液填充能力的提升使得纳米孪晶铜在IC制造应用成为可能,很大程度上促进了下一代互连材料的发展.