Project

Back to overview

New concepts for the 3D-TSV electroplating: From the tailored design to the application of suppressor additives

Applicant Nguyen Thi Minh Hai
Number 151238
Funding scheme Marie Heim-Voegtlin grants
Research institution Departement für Chemie und Biochemie Universität Bern
Institution of higher education University of Berne - BE
Main discipline Physical Chemistry
Start/End 01.02.2014 - 31.03.2015
Approved amount 67'467.00
Show all

All Disciplines (2)

Discipline
Physical Chemistry
Organic Chemistry

Keywords (5)

3D-TSV; Suppressor additive; Copper interconnect; Leveler; Copper electroplating

Lay Summary (Italian)

Lead
L’uso di additivi è vitale per il processo di elettrodeposizione di rame usato nella tecnologia “Copper Damascene” e per la futura tecnologia “Through-Silicon-Vias” (TSVs). L’uso di additivi appropriati garantisce la deposizione senza difetti del rame nelle strutture di “trenches” e “vias”. I nuovi additivi devono di garantire il “superfill” ed essere stabili durante tutto il processo di riempimento delle strutture.
Lay summary

La strategia di sintesi di questo progetto è quella di combinare nello stesso additivo soppressore diversi gruppi funzionali con capacità di “superfill” e “leveling”. Nel precedente progetto sono stati sintetizzati molti soppressori basandosi sulla reazione “glycidyl-amine” e che mostrano promettenti caratteristiche di soppressione e “superfill” con elevato grado di purezza del materiale depositato. Tuttavia questi soppressori non sono ancora abbastanza stabili rispetto ai corrispettivi anti-soppressori. Lo scopo del progetto è di migliore questi soppressori. Verranno introdotti negli additivi soppressori gruppi funzionali più stabili come la “ethyleneimine” al fine d'incrementare le capacità livellanti. L’intrinseca capacità di soppressione dei nuovi soppressori come anche la loro interazione con gli anti-soppressori saranno valutate mediante l’uso di metodi elettrochimici. Al fine di ottenere una comprensione a livello atomico-molecolare del complesso soppressore attivo sulla superficie del rame, verranno isolati i vari complessi soppressori attivi e caratterizzati mediante l’uso di tecniche di microscopia e spettroscopia come EC-STM, MS, SQUID. Infine, usando gli additivi realizzati, verranno effettuate deposizioni di rame su test-wafer piani e strutturati, per testare la qualità dei film di rame e i livelli di contaminanti incorporati per mezzo di analisi SIMS così come le capacità di “superfill” e livellamento mediante analisi FIB-SEM.

Il progetto fornirà una significativa conoscenza di base per il design di additivi soppressori da usare nel processo di “Coppere Damascene” e per la futura tecnologia “Through-Silicon-Vias”.

Direct link to Lay Summary Last update: 09.01.2014

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Combined SIMS depth profiling and FIB analysis of Cu films electrodeposited under oscillatory conditions
Hai N. T. M., D. Lechner D., Stricker F, Furrer J, Broekmann P. (2015), Combined SIMS depth profiling and FIB analysis of Cu films electrodeposited under oscillatory conditions, in ChemElectroChem, 2, 664-671.
Copolymers of imidazole and 1, 4-butandiol diglycidyl ether as an efficient suppressor additive for copper electroplating
Hai N. T. M., Furrer Julien, Barletta E., Luedi Nicola, Broekmann Peter (2014), Copolymers of imidazole and 1, 4-butandiol diglycidyl ether as an efficient suppressor additive for copper electroplating, in Journal of the Electrochemical Society, 161(9), D381-D387.
Smart Hybrid Polymers for Advanced Damascene Electroplating: Combination of Superfill and Leveling Properties
Hai N T. M., Broekmann P., Smart Hybrid Polymers for Advanced Damascene Electroplating: Combination of Superfill and Leveling Properties, in ChemElectroChem.

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
65th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry Poster Electrochemical oscillation in the additives-assisted copper electroplating” On the Acceleration of Cu Electrodeposition by TBPS: A Combined Electrochemical, STM, NMR and ESI-MS Study 31.08.2014 Lausanne, Switzerland Nguyen Thi Minh Hai;
65th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry Talk given at a conference Tailored Design of Multi-functionalized Suppressor Additives for Copper Electroplating 31.08.2014 Lausanne, Switzerland Nguyen Thi Minh Hai;
65th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry Poster Polyvinylpyrrolidones (PVPs): Switchable Leveler Additives for Damascene Applications 31.08.2014 Lausanne, Switzerland Nguyen Thi Minh Hai;


Associated projects

Number Title Start Funding scheme
139758 New concepts for the 3D-TSV electroplating: From the tailored design to the application of suppressor additives 01.02.2012 Marie Heim-Voegtlin grants

Abstract

Within the framework of this project it is intended to develop new concepts for the superfill of large, micrometer-sized copper interconnect architectures that are needed for the future 3D-TSV (Through Silicon Via) technology. This project involves the tailored design (synthesis) of new electroplating additives, mechanistic studies on the action mode of these new types of additives at the copper/electrolyte interface under reactive conditions and finally the ultimate proof-of-principle of these concepts using state-of-the-art 3D-TSV test structures. This project is therefore going to cover topics, approaches and methodologies from both fundamental and applied research.
-