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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J08369/
• 关键词: 三次元実装; 無電解めっき; 半導体配線; 配線信頼性; 拡散バリアメタル; TSV; 国際研究者交流; ベルギー

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。

This year, the environmental protection type of electrolytic copper alloy 300mm high temperature test, high temperature test and high temperature test were investigated. Mechanical and electrical characteristics of the use of TSV opening diameter of 3μm, depth of 50μm, and the use of the method to achieve the difficulty of selection ratio. A method of forming a semiconductor wiring without electrolysis The induction time of the first reaction in the presence of soluble acid was significantly reduced. Last year, the Ru surface was strongly dependent on the Ru surface state. This year, the Ru surface catalytic activity was reduced to the original type. The pretreatment solution was discovered. The pretreatment solution contained the Ru surface and the electroless copper deposition method was constructed. In the second half of the year, the optimization of the electrodeless device was carried out in the near environment. 300mm The film thickness is less than 2% and the in-plane uniformity is shown. This electroless copper layer is formed in the middle of the TSV, and the residual deposition of Cu is reduced by 6 times compared with PVD, and the deposition of CMP is greatly reduced. The electrical properties of electroless Cu/Ru/ALD-TiN films used today are evaluated in SIMS and compared with PVD-Cu/PVD-Ta films.

项目成果

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

• 发表时间: 2014
• 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

Improvement of Adhesion Strength of Electrolessbarrier Layer and Its Application to TSV Process

无电阻挡层附着力的提高及其在TSV工艺中的应用

• DOI: 10.1149/05817.0059ecst
• 发表时间: 2014
• 作者: S. Nishizawa;F. Inoue;Tomohiro Shimizu;S. Shingubara
• 通讯作者: S. Shingubara

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

• 发表时间: 2013
• 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

• 发表时间: 2014
• 作者: Noriaki Nakamura;Junichi Taniuchi;Takayuki Sone;Kotoe Sasaki;Fumihiro Inoue;Tomohiro Shimizu;and Shoso Shingubara
• 通讯作者: and Shoso Shingubara

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

• 发表时间: 2014
• 作者: Kohei Ohta;Fumihiro Inoue;Tomohiro Shimizu;and Shoso Shingubara
• 通讯作者: and Shoso Shingubara