MXPA00005871A

MXPA00005871A - ELECTRODEPOSICION DE METALES EN RECESOS PEQUEnOS USANDO CAMPOS ELECTRICOS MODULADOS.

Info

Publication number: MXPA00005871A
Application number: MXPA00005871A
Authority: MX
Inventors: Jenning Taylor E
Original assignee: Faraday Technology Inc
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2002-08-06
Also published as: CN1180133C; CA2314109A1; US6303014B1; WO2000022193A2; JP2002527621A; EP1070159A1; CN1342220A; WO2000022193A3; BR9906873A; KR20010033089A; EP1070159A4; AU1444300A; AU765242B2

Abstract

Una capa de un metal es galvanizada sobre un substrato de conduccion electrica el cual tiene generalmente una superficie lisa con un pequeno receso en la misma, teniendo una dimension transversal no mayor de aproximadamente 350 micrometros, generalmente de desde aproximadamente 5 micrometros hasta aproximadamente 350 micrometros, mediante la inmersion del substrato y un contraelectrodo en un bano de electrodeposicion del metal para ser galvanizado y pasando una corriente inversa modulada entre los electrodos. La corriente contiene pulsaciones que son catodicas con respecto a dicho substrato y pulsaciones que son anodicas con respecto a dicho substrato. Las pulsaciones catodicas tienen un ciclo de trabajo menor de aproximadamente el 50% y dichas pulsaciones anodicas tienen un ciclo de trabajo mayor de aproximadamente 50%, la proporcion de transferencia de carga de las pulsaciones catodicas a las pulsaciones anodicas es mayor de uno, y la frecuencia de dichas pulsaciones esta en un rango de desde aproximadamente 10 Hertz hasta aproximadamente 12000 Hertz.

Description

ELECTRODEPOSICION DE METALES EN RECESOS PEQUEÑOS USANDO CAMPOS ELÉCTRICOS MODULADOS Campo del Invento La presente invención se relaciona con electrodeposición de metales y más particularmente con la electrodeposición de metales en recesos pequeños o microscópicos en la superficie de un substrato y formación de capas uniformes del metal electrodepositado en un substrato.

Antecedentes del Invento Los aparatos electrónicos tales como computadoras, teléfonos celulares, aparatos eléctricos de entretenimiento, y similares, tiene tiempo que han sido fabricados montando los componentes en tableros de circuito que tienen trazas de conductores eléctricos en los mismos para interconectar los componentes. En la fabricación de dicho equipo electrónico, el desarrollo de tecnología y la economía han llevado a la industria a producir aparatos cada vez más pequeños, que contienen un número creciente de componentes. Una integración a escala muy grande (VLSI) en el nivel de aparatos semiconductores, ha producido chips que contienen hasta unos pocos millones de transistores en un solo chip semiconductor que no es más grande que varios milímetros en un lado. Dichos chips han sido empacados o encapsulados de manera convencional en módulos pequeños que tienen cables conductores externos para interconectar los chips. Las interconexiones han sido proporcionadas de manera convencional, por tableros de circuito que tienen conductores eléctricos preparados por medio de las técnicas denominada "cableado impreso" que comprenden, obturación, grabado al aguafuerte, y electrodeposición del metal conductor, generalmente cobre, para producir las interconexiones entre los módulos de los chips o sockets diseñados para sostener dichos módulos. Estos "tableros de cableado impreso" (PWB) han sido usados generalmente para interconectar chips de tamaños convencionales. Los chips o sockets están montados en la superficie del tablero con las terminales empotradas en todo el tablero. Los agujeros son alineados generalmente con una capa de cobre delgada que está acomodada de manera integral con las trazas de cobre en la superficie del tablero. Las terminales de los chips o sockets son soldadas a la capa que recubre los agujeros y son interconectadas de este modo a través de las trazas de cobre. Los PWB pueden tener más de una capa de trazas de cobre. Las conexiones entre las trazas en capas diferentes también son proporcionadas por los agujeros recubiertos de cobre que pasan a través del tablero, conocidos generalmente como agujeros pasantes electrodeposicións (PTHs). El recubrimiento de cobre en dichos agujeros es aplicado generalmente de manera electrolítica, colocando una primera capa delgada de cobre sin electricidad para producir la continuidad eléctrica y luego electrodeposición de cobre hasta un espesor de unos pocos milímetros para producir una capa de conexión. Los agujeros en el PWB son generalmente de por lo menos un diámetro de 12 a 13 milímetros. Debido al problema bien conocido de la deposición de metal en los recesos de manera electrolítica, se tienen que usar técnicas especiales para asegurarse de que se deposite una capa uniforme de metal conductor en los agujeros. Consecuentemente, se han empleado técnicas convencionales para mejorar la "potencia de lanzamiento" del sistema de electrodeposición, tales como agitación del baño, adición de ciertos compuestos químicos al baño de electrodeposición, y/o el uso de electrodeposición con corriente de pulsaciones. Aunque varias técnicas convencionales han sido generalmente exitosas en la fabricación de los PWB que tienen dimensiones que han sido usadas generalmente en los aparatos electrónicos tales como receptores de televisión, computadoras personales y similares, la tendencia hacia un equipo cada vez más pequeño, como teléfonos celulares, computadoras más avanzadas, y similares, ha conducido a la necesidad del montaje más cercano de los chips juntos en los módulos de chips múltiples (MCM). En lugar de las terminales que se extienden dentro de los agujeros del tablero de circuito, dichos MCMs con frecuencia tienen solo localizaciones metalizadas en una superficie principal del módulo para suministrar las interconexiones. Los aparatos semiconductores o chips son colocados relativamente cercanos sobre un substrato que tiene agujeros perforados en el mismo en las localizaciones de los cojines de interconexión en los módulos. Los agujeros en dichos tableros son generalmente de un diámetro más pequeño que aquellos de los PWBs convencionales, y pueden estar en un rango de desde aproximadamente 25 micrómetros (1 ml) hasta aproximadamente 250 micrómetros (10 milímetros). Dichos agujeros también son agujeros ciegos efectivamente, porque los aparatos semiconductores ya están montados al tablero, y el paso de deposición de los conductores proporciona el contacto eléctrico a los cojines terminales en los aparatos semiconductores, así como las interconexiones entre los aparatos. El uso de chips pequeños montados juntos e interconectados por medios de conductores depositados en agujeros pequeños ha llegado a ser conocido como tecnología de interconexión de alta densidad (HDI). Los de un solo lado, dos lados y de capas múltiples representan la tres primeras generaciones de PWBs; a los PWBs de alta densidad también se les denomina la cuarta generación de PWBs. Otros nombres para esta tecnología emergente incluyen los tableros integrados y los tableros de micro vía. La deposición de metal conductor en los agujeros ciegos o vías pequeñas usados en los HDI ha presentado una cantidad de problemas. Los procedimientos convencionales de metalización, tales como deposición de vapor químico o deposición de vapor físico o electrodeposición sin electricidad, son lentos y costosos. La electrodeposición dentro de los agujeros ciegos pequeños que usa los procedimientos convencionales no han podido proporcionar una capa confiable de metal conductor en el agujero para asegurar una interconexión confiable de los chips. En particular, las técnicas convencionales de electrodeposición tienden a depositar metal excesivo en las esquinas afiladas en la parte superior o entrada del agujero. Dichos depósitos se meten en la apertura del agujero e impiden la deposición en la porción inferior del agujero. Estos pueden hasta bloquear completamente la boca del agujero conduciendo a huecos en las vías o interconexiones. Adicionalmente, en algunos casos es deseable obtener un depósito de adaptación, el cual es afectado también de manera adversa por la falta de cobertura en las esquinas de las vías. Adicionalmente, los aditivos químicos en el baño de electrodeposición pueden conducir a la inclusión de impurezas derivadas del baño de electrodeposición dentro del depósito de metal. Dichos problemas pueden llevar a interconexiones que tienen una alta resistencia eléctrica y que son frágiles mecánicamente y no confiables en el servicio. Además, el uso de técnicas de electrodeposición que no son convencionales, tales como electrodeposición de corriente de pulsaciones, generalmente en conjunto con aditivos químicos, ha dependido de los parámetros de la forma de onda desarrollados exitosamente por las aplicaciones tradicionales de PWB, tales como PTHs de 13 milímetros y mayores. Estas formas de onda operan generalmente con ciclos de trabajo catódico largo y ciclos de trabajo anódico corto. Este método ha conducido a problemas similares encontrados en la electrodeposición convencional, con depósito de exceso de metal en la apertura de la vía conduciendo a huecos en la interconexión o al depósito excesivo de metal en la superficie del substrato. Además de los problemas citados anteriormente, dicha metalización no uniforme dentro de la vía o entre la vía y el substrato resulta en un tiempo de procesamiento y costo asociados con el metal excesivo. Se encontraron problemas similares con respecto a la electrodeposición de conductores metálicos, en la fabricación de los aparatos semiconductores mismos que son montados en los tableros de circuito e interconectados por las trazas conductoras. La fabricación de los aparatos semiconductores, especialmente los chips integrados en escala muy grande (VLSI), así como los integrados en escala ultra grande (ULSI) es operada por consideraciones técnicas y económicas hacia la producción de aparatos que comprenden números más grandes de transistores y circuitos asociados en un solo chip o disco. Para mayor claridad, VLSI significa que incluye tanto chips VLSI como ULSI . Los chips más complejos que se fabrican actualmente tienen unos pocos millones de transistores en un chip semiconductor de un tamaño no más grande que varios milímetros en un lado. Las interconexiones eléctricas entre los transistores en dichos chips son hechas mediante alambres finos de un metal conductor que se extiende en los canales formados horizontal y verticalmente en el cuerpo del chip. Estas conexiones eléctricas se han hecho convencionalmente de aluminio, el cual puede ser depositado a través de técnicas de deposición en fase de vapor, tales como deposición de vapor físico (PVD) y deposición de vapor químico (CVD). Sin embargo, conforme las dimensiones de los transistores han disminuido dentro de las región de las submicras, los cruces de las conexiones también han disminuido y la resistencia de las conexiones ha aumentado. Con el objeto de reducir la resistencia de las conexiones en los circuitos VLSI que contienen aparatos de dimensiones de submicras, el uso de cobre como el material de conexión ha llegado a ser favorecido. Adicionalmente, conforme las dimensiones de las interconexiones entre los aparatos han disminuido , el uso de conductores de proporción de alto aspecto ha llegado a ser deseable. Cuando los aparatos VLSI son preparados mediante el proceso de damasceno, el cual requiere que el metal de conducción sea depositado en canales formados en una capa de material aislante, se ha descubierto que es difícil lograr depósitos de metal libres de huecos en los canales que tienen proporciones de alto aspecto por los PVD o CVD. Se han hecho intentos para depositar conductores de cobre dentro de los canales sobre las superficies preparadas con damasceno por medio de la electrodeposición. Sin embargo, se ha probado que es difícil preparar depósitos libres de huecos y libres de inclusión en los canales de proporción de alto aspecto. Además, la electrodeposición de cobre dentro de los canales de una superficie preparada con damasceno ha requerido el depósito de una capa de cobre relativamente gruesa sobre la superficie completa de la disco. El exceso de cobre debe ser removido después por medio de pulido químico-mecánico (CMP), el cual es un proceso que consume tiempo que genera también cantidades substanciales de pastas de desperdicio que requieren procedimientos de desecho cuidadosos y costosos. También se ha usado la electrodeposición para depositar una capa de cobre delgada sobre la superficie de una disco semiconductor grande preparatoria para formar interconexiones eléctricas mediante los procedimientos acostumbrados de obturación y grabado al aguafuerte. Sin embargo, como la tendencia de los procedimientos de electrodeposición para depositar el metal en exceso en los bordes de la disco, ha probado que es difícil preparar capas de cobre perfectamente uniformes. Se han usado electrodos auxiliares para rodear los bordes de la disco con el objeto de proporcionar un campo eléctrico uniforme, tal y como se describió, por ejemplo, en la Patente Norteamericana 5, 135,636 otorgada a Yee y asociados. Sin embargo, dichos procedimientos requieren equipo adicional y evidentemente desperdician metal de cobre. Consecuentemente, continúa existiendo una necesidad de un método para la deposición de metales en recesos pequeños o microscópicos en un substrato de una manera controlada y eficiente. En particular, sigue existiendo una necesidad de un método de deposición de conductores metálicos, especialmente cobre, dentro de recesos pequeños, tales como el agujero ciego usado en interconectores de alta densidad para módulos de chips múltiples y similares y canales de damasceno en los discos semiconductores, así como para depositar una capa delgada uniforme de un metal tal como sobre la superficie completa de un disco semiconductor con necesidad mínima para el aplanado subsecuente. La fabricación de otras microtecnologías tales como máquinas micromecánicas (MEMS) requiere también la metalización de una característica pequeña seguida por el aplanado.

Sumario del Invento Los problemas encontrados en la electrodeposición de capas conductoras continuas de metales en agujeros ciegos pequeños y vías, han sido aliviados ahora por medio del método de la presente invención, en donde un metal es depositado selectivamente sobre un substrato para producir un recubrimiento que forra o llena los agujeros ciegos pequeños y/o recesos sin la deposición excesiva de metal en, o cerca de las porciones convexas de la superficie del substrato tales como protuberancias y bordes. La deposición selectiva se lleva a cabo por medio de un proceso en el cual un substrato eléctricamente conductor que tiene un agujero ciego, ranura, canal u otro receso pequeño o microscópico con, por lo menos una dimensión transversal no mayor de aproximadamente 350 micrómetros es sumergida en un baño de eiectrodeposición que contiene iones del metal que va a ser depositado en dicho receso, y provisto con un contraelectrodo adecuado, y Una corriente eléctrica inversa modulada es pasada a través del baño de electrodeposición que tiene pulsaciones que son catódicas con respecto al substrato, teniendo las pulsaciones catódicas un ciclo de trabajo corto y teniendo las pulsaciones anódicas un ciclo de trabajo largo, siendo la proporción de transferencia de carga de las pulsaciones catódicas a las pulsaciones anódicas mayor que una, o efectivamente mayor que una, cuando las eficiencias de la corriente de los procesos catódico y anódico son tomados en cuenta, y la frecuencia de las pulsaciones en un rango de desde aproximadamente 10 Hertz hasta aproximadamente 12 kilohertz. Subsecuentemente, es un objeto de la presente invención proporcionar un método electroquímico para la deposición de un metal sobre un substrato. Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar una electrodeposición selectiva de un metal en un substrato que tiene recesos pequeños o microscópicos en su superficie. Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un método electroquímico para la deposición de un metal , ya sea por llenado o por recubrimiento conformante, en agujeros ciegos pequeños en un substrato. Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un método para la deposición de metal desde un baño electrolítico sobre un substrato que tiene recesos en el mismo con el objeto de proporcionar una conexión eléctrica confiable entre la superficie del substrato y la porción del fondo del receso.

Otro objeto adicional de la presente invención es proporcionar un método para la formación de un depósito de metal libre de huecos en un receso pequeño sobre la superficie de un substrato. Otro objeto adicional de la presente invención es proporcionar un método para la electrodeposición de metal dentro de un receso pequeño sobre la superficie de un substrato sin deposición excesiva de metal sobre la superficie del substrato. Otro objeto adicional de la presente invención es proporcionar un método para la deposición de metal desde un baño electrolítico sobre un substrato mientras se evita la deposición excesiva en las esquinas y protuberancias de dicho substrato A partir de la lectura de la descripción detallada del invento que se presenta más adelante, se apreciarán otros objetos adicionales de la presente invención, .

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 ilustra la forma de onda de la corriente eléctrica Inversa modulada usada en el método de la presente invención. La Figura 2 A ilustra el espesor de la capa de difusión Nernst con respecto a la aspereza de la superficie de un substrato de electrodeposición que tiene una superficie microáspera. La Figura 2B ilustra el espesor de la capa de difusión Nernst con respecto a la superficie áspera de un substrato de electrodeposición que tiene superficie macroáspera.

La Figura 2C ilustra el espesor de la capa de difusión Nernst con respecto a un substrato que tiene recesos pequeños que tienen dimensiones transversales de aproximadamente 5 micrómetros hasta aproximadamente 350 micrómetros en proporciones de aspecto de desde aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 5. La Figura 3 A es una sección transversal de un substrato preparado con damasceno que tiene un canal o depresión formados en una capa de material aislante depositado sobre un substrato semiconductor. La Figura 3B es una representación esquemática del substrato de la Figura 2 después de la deposición de metal por una pulsación catódica. La Figura 3 es una representación esquemática del substrato de las Figuras 3 A y 3B después de un tratamiento adicional con una pulsación anódica. La Figura 3D es una representación del substrato de la Figura 3 A después de una sucesión de pulsaciones catódicas y anódicas, mostrando la deposición preferencial del metal en el canal de damasceno. La Figura 3E es una vista transversal del substrato de electrodeposición de las Figuras 3A a 3D después de que el canal de damasceno ha sido llenado con metal, mostrando el canal lleno y una capa de superficie delgada de metal.

La Figura 3F es un sección transversal del substrato electrodeposición de la Figura 3E después del procesamiento subsecuente para remover la capa de superficie delgada de metal. La Figura 4 A es una sección transversal de un disco semiconductor preparado para la electrodeposición de una capa delgada, uniforme de metal en su superficie. La Figura 4B muestra un borde del disco semiconductor de la Figura 4 A, indicado por el círculo 4B en la Figura 4 A, en una vista aumentada después de la deposición de metal mediante una pulsación catódica, mostrando el espesor excesivo de metal depositado en el borde del disco con una dimensión vertical muy exagerada. La Figura 4C muestra la porción del borde del borde del disco de la Figura 4B después de una pulsación anódica subsecuente, mostrando la remoción del metal excesivo cerca del borde del disco, con una dimensión vertical grandemente exagerada. La Figura 4D muestra la porción del borde del disco de las Figuras del 4 A al 4C después de una sucesión de pulsaciones catódicas y anódicas, que muestra la capa delgada, uniforme de metal que se extiende con un espesor generalmente constante hasta el borde del disco. La Figura 5 A ¡lustra una sección transversal esquemática de un módulo de chips múltiples que muestran la conexión de un módulo con el otro a través de una vía preparada por medio del proceso de la presente invención.

La Figura 5B ¡lustra una sección transversal esquemática de un módulo de chips múltiples que tiene más de una capa interconectada, que ilustra la formación de vías apiladas preparadas por medio del proceso de la presente invención. La Figura 6 es una fotomicrografía de una sección transversal de un agujero con un diámetro de 102 micrómetros en un substrato de metal de electrodeposición con cobre usando corriente directa. La Figura 7 es una fotomicrografía de una sección transversal de un agujero con un diámetro de 102 micrómetros en un substrato de metal de electrodeposición con cobre usando corriente de pulsación. La Figura 8 es una fotomicrografía de una sección transversal de un agujero con un diámetro de 102 micrómetros en un substrato de metal de electrodeposición con cobre usando campos de corriente inversa modulada en una frecuencia relativamente baja de 98.12 Hz con un ciclo catódico de trabajo largo y un ciclo anódico de trabajo corto. La Figura 9 es una fotomicrografía de una sección transversal de un agujero con un diámetro de 102 micrómetros en un substrato de metal de electrodeposición con cobre usando campos de corriente inversa modulada en una frecuencia relativamente alta de 2618 Hz con un ciclo catódico de trabajo largo y un ciclo anódico de trabajo corto. La Figura 10 es una fotomicrografía de una sección transversal de un agujero con un diámetro de 102 micrómetros en un substrato de metal de electrodeposición con cobre usando campos de corriente inversa modulada en una frecuencia relativamente alta de 3413 Hz con un ciclo catódico de trabajo corto y un ciclo anódico de trabajo largo por un período de tiempo para galvanizar una capa de cobre delgada continua sobre la superficie del substrato y la superficie interior del agujero. La Figura 1 1 es una fotomicrografía de una sección transversal de un agujero con un diámetro de 102 micrómetros en un substrato de metal de electrodeposición con cobre usando campos de corriente inversa modulada en una frecuencia relativamente alta de 3413 Hz con un ciclo catódico de trabajo corto y un ciclo anódico de trabajo largo por un período de tiempo para galvanizar una capa de cobre delgada continua sobre la superficie del substrato y para llenar el interior del agujero. La Figura 12 es una fotomicrografía de una sección transversal de los canales sobre la superficie de un disco de silicona rellenado por electrodeposición de cobre de acuerdo con el Ejemplo 7. La Figura 13 es una fotomicrografía de una sección transversal de los canales sobre la superficie de un disco de silicona rellenado por eiectrodeposición de cobre de acuerdo con el Ejemplo 8. La Figura 14 es una fotomicrografía de una sección transversal de los canales sobre la superficie de un disco de silicona rellenado por electrodeposición de cobre de acuerdo con el Ejemplo 9.

La Figura 15 es una fotomicrografía de una sección transversal de los canales sobre la superficie de un disco de silicona rellenado por electrodeposición de cobre de acuerdo con el Ejemplo 10. La Figura 16 es una fotomicrografía de una sección transversal de los canales sobre la superficie de un disco de silicona rellenado por electrodeposición de cobre de acuerdo con el Ejemplo 1 1 . La Figura 17 es una fotomicrografía de una sección transversal de los canales sobre la superficie de un disco de silicona rellenado por electrodeposición de cobre de acuerdo con el Ejemplo 12.

Descripción Detallada del Invento La distribución del metal depositado eléctricamente sobre un substrato conductor eléctrico es determinada por las variaciones locales en la densidad de la corriente eléctrica. La distribución primaria de corriente en una celda de electrodeposición es determinada por la geometría de los electrodos. Generalmente, la densidad principal de la corriente es proporcional de manera inversa a la distancia entre el cátodo y el ánodo a lo largo de la trayectoria que sigue la corriente entre los electrodos. Cuando un voltaje es aplicado primero a la celda de electrodeposición, los iones de metal en solución en contacto con el cátodo, son depositados en el cátodo y la concentración de los iones en la solución adyacente disminuye. Consecuentemente, se establece un gradiente de concentración cerca del cátodo, y los ¡ones de metal se difunden consecuentemente desde la región de volumen de la solución de concentración relativamente alta hacia la región adyacente agotada para el cátodo. Esta capa de concentración agotada y variable de ¡ón de metal es la capa de difusión de Nernst. En la electrodeposición de corriente directa (CD), la capa de difusión de Nernst alcanzará rápidamente un espesor de condición estable que es determinado por la densidad de la corriente y el grado de agitación de baño el cual produce un movimiento relativo del volumen de electrolitos con respecto al electrodo. (5N.DC en las Figuras 2 A, 2B y 2C). Si la agitación del electrolito en el baño de electrodeposición es más vigorosa, la capa de difusión de Nernst será más delgada. Sin embargo, aún para un movimiento relativo muy vigoroso entre el electrolito de volumen y el electrodo, por ejemplo, con el uso de un electrodo de disco rotatorio, el espesor de la capa de difusión de Nernst todavía tendrá un espesor de varios micrómetros. En general, la superficie del substrato no será perfectamente lisa. Si la aspereza de la superficie, por ejemplo, el tamaño de los picos y valles en la misma, es grande comparada con el espesor dN.Dc de la capa de difusión de Nernst (una superficie "macroáspera"), la capa tendrá la tendencia de seguir las asperezas de la superficie, tal y como se ilustra en la Figura 2B. Bajo estas circunstancias, el campo eléctrico el cual determina la distribución principal de la corriente será mayor en las puntas de las asperezas que en los valles. Consecuentemente, la reducción electromecánica, es decir, la deposición del metal, tendrá lugar preferentemente en los picos. El flujo de corriente en el electrolito establecerá una sobrepotencia algo más grande en las depresiones de la superficie macroáspera que en los picos, la cual tendrá la tendencia de producir una distribución de corriente secundaria que todavía favorece la deposición del metal en los picos, aunque tal vez no tanto, como la distribución primaria de corriente. La Figura 2B indica que, en la superficie macroáspera, la capa de difusión de Nernst sigue el contorno de las asperezas de la superficie. Consecuentemente, la distribución del metal electrodepositado no es afectada mayormente por las microvariaciones en la distribución de corriente causadas por las microasperezas, como en el caso de los substratos microásperos, tal y como se ilustran en la Figura 2 A y que se explicarán más adelante. Por lo tanto, el espesor del depósito de metal sobre los picos y valles de una superficie macroáspera es determinado esencialmente por la distribución primaria y secundaria de la corriente. En la electrodeposición convencional de objetos industriales, las dimensiones de las características de cualquier superficie son grandes con respecto al espesor de la capa de difusión de Nernst. Esta relación se extiende hasta los artículos relativamente pequeños, tales como los tableros de circuito impreso, en donde las características más pequeñas, es decir, agujeros pasantes, generalmente tienen dimensiones del orden de 10 a 15 milímetros.

En la electrodeposición de substratos que tienen características de superficies significativamente más pequeñas que la capa de difusión de Nernst, tales como los discos semiconductores, la capa de difusión cuando se realiza la electrodeposición usando corriente directa (CD), no siguen los picos y valles microscópicos de la superficies, tal y como se ilustra en la Figura 2 A. Para dichas superficies "microásperas", la distribución de corriente también favorecerá la deposición del metal en los picos de las asperezas, una vez que es establecida la capa de difusión, debido a la concentración de iones de metal, tal y como lo determina su rango de difusión desde la fase de volumen, tendrá la tendencia de ser ligeramente más grande en los picos. A dicha distribución de corriente nos referimos generalmente como la distribución terciaria de corriente. Cuando el substrato tiene una superficie relativamente lisa con canales o agujeros en la misma, que tienen una dimensión transversal en el rango de desde aproximadamente 5 micrómetros hasta aproximadamente 350 micrómetros, la relación de la capa de difusión de Nernst al perfil de la superficie es muy compleja, y las predicciones con respecto al comportamiento del depósito electroquímico son muy difíciles. Dicha superficie está ilustrada en la Figura 2C. Debido a la dimensión transversal de los recesos, es decir, el diámetro de un agujero, son similares en magnitud al espesor de la capa de difusión de Nernst bajo condiciones convencionales de agitación del baño de electrodeposición en la electrodeposición de corriente directa (CD), todo el interior del receso está hidrodinámicamente inaccesible y dentro de la capa de difusión. Evidentemente, la distancia de difusión para transportar los iones de metal dentro del receso es substancialmente mayor que para la transportación del metal a través de capas de difusión más delgadas adyacentes a la superficie. Bajo estas circunstancias, son difíciles las predicciones con respecto a las mejores condiciones para producir un buen depósito de metal dentro del receso. En los discos semiconductores, las características de la superficie son generalmente más pequeñas de aproximadamente 5 micrómetros. Estas características de la superficie pueden ser de aspereza residual proveniente de los procesos de corte y pulido usados en la preparación del disco. En los discos semiconductores preparados con damasceno de la fabricación actual, los canales y vías pueden tener dimensiones transversales en un rango de desde menos de aproximadamente 5 micrómetros a menos de aproximadamente un micrómetro, es decir, reducidos hasta 0.25 micrómetros, 0.18 micrómetros, o menores. Las características de la superficie de dichas dimensiones son substancialmente menores que el espesor de la capa de difusión de Nernst bajo cualesquiera condiciones prácticas de manufactura. Consecuentemente, se puede considerar que las superficies del semiconductor son microásperas, ya sea que se encuentren en el disco sin procesar o deliberadamente preparado en el curso de manufactura de un chip VLSI . En la electrodeposición con corriente directa (CD) es convencional contrarrestar la tendencia del metal de ser depositado de manera preferencial en los picos de las asperezas de la superficie, agregando ciertos químicos al baño de electrodeposición para mejorar su ""potencia de proyección". Estos aditivos ayudan a producir un recubrimiento del nivel del metal. Sin embargo, la experiencia con dichos aditivos ha sido confinada generalmente a la electrodeposición en substratos macroásperos, y su modo de operación no se ha entendido completamente. Los aditivos son usados en cantidades pequeñas, y las diferentes aplicaciones han usado generalmente formulaciones diferentes. Consecuentemente, la efectividad de dichos aditivos para producir una depósito uniforme de metal en recesos pequeños no puede ser anticipada, y se esperaría que el desarrollo de aditivos adecuados para mejorar la potencia de proyección bajo estas circunstancias, requeriría de una experimentación extensa. Además, debido a que son usadas concentraciones muy pequeñas de aditivos, la medición y control o nuevo abastecimiento de la concentración de aditivos presenta dificultades substanciales. Finalmente, los aditivos puede ser ocluidos dentro del depósito de metal. Dichas oclusiones pueden causar la resistencia aumentada y problemas con el control de calidad. El uso de aditivos convencionales en el baño de electrodeposición no está excluido en el proceso de la presente invención, pero se prefiere minimizar su uso para evitar los problemas indicados anteriormente. El control mejorado del depósito de electrodeposición que se puede lograr usando aditivos en la electrodeposición de corriente directa (CD) y el baño de electrodeposición convencional, es posible debido a que también es posible controlar la deposición de metal usando un campo eléctrico modulado. Tal y como se explica en la Patente Norteamericana 5,599,437, otorgada a Taylor y asociados, cuya descripción completa está incorporada al presente documento como referencia, el uso de un campo eléctrico de pulsaciones, el cual produce una corriente de pulsación correspondiente a través de la celda de electrodeposición , causa una deposición más uniforme del metal sobre la superficie completa de un substrato microáspero. En general, a una pulsación catódica más corta, una electrodeposición más uniforme, debido a que la concentración de ¡ones de metal inmediatamente adyacentes a todas las porciones de la superficie del substrato se acercarán más a la concentración de volumen inicial en el electrolito. Esta uniformidad aumentada de la concentración de electrolitos está relacionada con el espesor promedio más delgado de la capa de difusión de Nernst cuando es usada una corriente de pulsaciones (5N,DC en las Figuras 2 A, 2B y 2C). Si la duración de la pulsación es más prolongada, la capa de difusión de Nernst será más gruesa, y la mayor distribución de la corriente y la distribución correspondiente del metal electrodeposición, se acercarán más a las características de la corriente y del patrón de electrodeposición de corriente directa. Además con el objeto de aumentar el grado de control de la distribución de la corriente terciaria, se requieren corrientes con un pico catódico alto.

En el caso de la superficie macroáspera (Figura 2B), la capa de difusión más delgada producida por medio de corriente de pulsación (PC) no es diferente en lo que se refiere a la calidad de la capa de difusión producida por electrólisis de corriente directa (CD), ambas se conforman generalmente a las asperezas de la superficie del substrato. Bajo dichas condiciones, tal y como los sugiere Ibl (Ibl, N., 1981 , en Resultados del Segundo Simposio Internacional de Electrodeposición por Pulsación, (Proceedings of the Second International Pulse Plating Symposium de la American Electroplaters and Surface Finishers Society (AESP), Winter Park, Florida), la distribución de corriente primaria prevalecerá y la electrodeposición en general será menos uniforme que la electrodeposición por corriente directa (CD). Sin embargo, para la superficie microáspera, la capa de difusión de Nernst se vuelve relativamente más gruesa con respecto a las microasperezas conforme las pulsaciones se hacen más largas. Consecuentemente, la distribución de metal llegará a ser muy similar al producido durante la electrodeposición por corriente directa, es decir la deposición preferencial del metal en los picos, o porciones convexas, de las asperezas microscópicas. Al contrario, si una superficie de metal microáspera que tiene recesos pequeños se convierte en el ánodo en una celda de electrólisis que usa corriente directa, la distribución de la corriente terciaria favorecerá la remoción del metal de la superficie sobre la remoción del metal de los recesos pequeños de la superficie. En este caso también, las pulsaciones cortas tienden a remover el metal de manera uniforme o conforme de la superficie completa, la cual incluye el receso. Sin embargo, las pulsaciones anódicas más largas tenderán a aproximarse a la remoción de metal no uniforme observada con la electrólisis de corriente directa y para remover el metal de la superficie de manera preferencial y no del receso mismo. Como el ciclo de trabajo anódico relativamente largo necesita de una corriente de pico anódico relativamente pequeño con el objeto de mantener un proceso catódico neto, también es probable que el control de la distribución de corriente primaria será en efecto por una fracción grande del proceso anódico. Además, bajo el control de la distribución de la corriente primaria, el metal es removido de manera preferencial de la superficie y no del receso mismo. De acuerdo con la presente invención, un substrato que tiene una superficie relativamente lisa con pequeños recesos en la misma, que tiene una dimensión transversal en el rango de desde aproximadamente 5 micrómetros hasta aproximadamente 350 micrómetros, puede ser electrodeposición con una capa de metal que sigue los contornos de la superficie y los recesos y llena los recesos sin la deposición de metal excesiva sobre la superficie del substrato usando un campo eléctrico modulado en el cual las pulsaciones anódica y catiónica son aplicadas sucesivamente. Se aplican pulsaciones catódicas relativamente cortas para favorecer la deposición uniforme de metal sobre la superficie exterior del substrato y la superficie interior de los recesos. Las pulsaciones catódicas relativamente cortas son seguidas por las pulsaciones anódicas relativamente largas, las cuales favorecen la remoción del metal de la superficie de manera preferencial. Preferentemente las pulsaciones anódicas relativamente largas son entremezclan frecuentemente entre las pulsaciones catódicas relativamente cortas, y pueden aún alternarse con las pulsaciones catódicas cortas. Bajo dichas condiciones del PC, con un perfil de superficie como el que se ilustra en la Figura 2C, es difícil de predecir el punto hasta el cual la capa de difusión de Nernst se conforma con el perfil de la superficie. Consecuentemente, la capa de difusión de Nernst para el PC no está indicada en la Figura 2C. Sin embargo, las pulsaciones catódicas cortas tienden a reducir el espesor de la capa de difusión de Nernst, tal y como se explicó anteriormente. Por lo tanto, las pulsaciones catódicas cortas puede, en principio, causar que la capa de difusión siga el perfil de la superficie cercanamente, por lo que la deposición del metal es controlada todavía por la distribución de corriente terciaria, la cual favorece la deposición del metal sobre la superficie completa del substrato incluyendo los recesos pequeños. Cuando la presente invención es aplicada a la deposición de metal sobre una superficie microáspera, la capa de metal que {¡ene una superficie plana lisa puede ser depositada sobre dicha superficie usando un campo eléctrico modulado, en el cual las pulsaciones catódicas y anódicas son aplicadas sucesivamente. Se aplican pulsaciones catódicas relativamente cortas para favorecer la deposición del metal sobre ambos los picos y las porciones convexas de la superficie microáspera, así como las depresiones o porciones cóncavas de la superficie. Las pulsaciones catódicas relativamente cortas son seguidas por pulsaciones anódicas relativamente largas, las cuales favorecen la remoción no uniforme del metal de los picos o porciones convexas de las superficies microásperas de manera preferencial. Preferentemente, las pulsaciones anódicas relativamente largas se entremezclan frecuentemente, entre las pulsaciones catódicas relativamente cortas, y pueden hasta alternarse con las pulsaciones catódicas cortas. El método de la presente invención puede ser aplicado también a la deposición de conductores de metal en canales preparados con damasceno sobre superficies que ya se han sido hecho muy lisas, tales como en la fabricación de aparatos semiconductores integrados de escala muy grande (VLSI). En dicha aplicación, las pulsaciones catódicas relativamente cortas, favorecerán la deposición uniforme de metal dentro de los canales así como sobre la superficie. Como resultado, cuando la profundidad completa de los canales ha sido llenada con metal, la profundidad de la capa de metal sobre la superficie del disco será significativamente menor que la de los canales. Consecuentemente, el metal excesivo tiene que ser removido de la superficie, por ejemplo, por medio del pulido químico-mecánico (CMP), para hacer plano el chip y aislar los conductores, es substancialmente menor que aquel que hubiera sido depositado sin el uso del campo inverso modulado.

El método de la presente invención también puede ser aplicado para depositar una capa plana delgada de un metal de manera uniforme en toda la superficie del substrato, es decir un disco semiconductor grande que tiene un diámetro hasta de 8 pulgadas o mayor. Generalmente, dichos discos son pulidos inicialmente para que tengan una superficie muy lisa que tiene desviaciones del aplanado del orden de no más de varios nanómetros. Posteriormente, se deposita una capa de metal conductor eléctrico, por ejemplo, cobre depositado sobre la superficie, y la capa de metal es obturada y grabada al aguafuerte subsecuentemente por medio de procedimientos convencionales para formar las conexiones eléctricas entre los aparatos. En la forma que este proceso es implementado actualmente, la capa de metal conductor tiene un espesor del orden de un micrómetro, y puede ser ligeramente más delgado o ligeramente más grande, dependiendo de los requerimientos de ingeniería para la fabricación de un circuito integrado VLSI particular. En esta aplicación, la deposición del metal usando campos eléctricos inversos modulados, también tendrá la tendencia de llenar de manera preferencial cualesquiera microdepresiones restantes en la superficie del disco. Sin embargo, un resultado más importante es prevenir la deposición de una capa no uniforme que tenga un espesor excesivo cerca del borde del disco. Cualquier metal excedente depositado durante las pulsaciones catódicas relativamente cortas, se quita con la electrodeposición preferencial durante las pulsaciones anódicas más largas. Consecuentemente, el método de la presente invención tiene la tendencia de producir discos semiconductores con electrodeposición, en donde la capa de metal es uniforme en el disco completo, hasta en los bordes. El método de la presente invención también será aplicado para depositar una capa delgada plana de un metal de manera uniforme en todo la superficie de un substrato para la fabricación de otras microtecnologías, tales como MEMS. En la Figura 1 , se ilustra una representación esquemática de una longitud de onda rectangular de campo eléctrico inverso modulado que se usa en el proceso de la presente invención. La longitud de onda comprende esencialmente una pulsación catódica (hacia adelante) seguida por una pulsación anódica (hacia atrás). Un período de descanso o relajación puede seguir a cualquiera o ambas de las pulsaciones catódicas y anódicas. Aquellos expertos en el arte reconocerán que bajo las condiciones del proceso electrolítico de la presente invención, el voltaje y la corriente serán proporcionales. Consecuentemente, la ordenada de la Figura 1 podría representar cualquier corriente o voltaje. Aunque generalmente en la práctica es más conveniente controlar el voltaje, la descripción técnica del proceso es más en línea recta, si es explicado en términos de flujo de corriente. Además, la longitud de onda no necesita ser rectangular, tal y como se ha ilustrado. Las pulsaciones catódica y anódica pueden tener cualquier perfil de voltaje-tiempo (o corriente-tiempo). En la siguiente explicación, se suponen las pulsaciones rectangulares por motivos de simplicidad.

Nuevamente, un experto en el arte reconocerá que el punto en el tiempo elegido como el punto inicial del tren de pulsaciones es completamente arbitrario. Ya sea la pulsación catódica o la pulsación anódica (o cualquier punto en el tren de pulsaciones) podría ser considerada como el punto inicial. Por razones de simplicidad, se introdujo en la explicación la representación con la pulsación catódica inicial. En la Figura 1 , la corriente pico catódica es ilustrada como y la catódica en tiempo es ti . De un modo similar el pico de corriente anódica está ilustrada como l2 y el tiempo de la corriente anódica encendida es t2. El tiempo de relajación, o tiempos de descanso están indicados por ta y t . La suma del tiempo de la corriente catódica encendida, el tiempo de la corriente anódica encendida y los tiempos de descanso (si están presentes) es el período T del tren de pulsaciones ( T = t-i + t2 + ta + t ), y el inverso del período del tren de pulsaciones (1/T) es la frecuencia (f) del tren de pulsaciones. La proporción del tiempo de la corriente catódica encendida (tt7T) es el ciclo de trabajo catódico (D-i ), y la proporción del tiempo de la corriente anódica encendida al período (t2/T) es el ciclo de trabajo anódico (D2). La densidad de la corriente, es decir, la corriente por área de unidad del electrodo, durante el tiempo de la corriente catódica encendida y el tiempo de la corriente anódica encendida, es conocida como la densidad de la corriente de la pulsación catódica pico y la densidad de la corriente de la pulsación anódica pico, respectivamente. La densidad de transferencia de la carga catódica (Qi ) es el producto de la densidad de la corriente catódica y el tiempo de la corriente catódica encendida ( Ti ), Mientras que la densidad de transferencia de la corriente anódica (Q2) es el producto de la densidad de la corriente anódica y el tiempo de la corriente anódica encendida I2T2). La densidad promedio de la corriente (¡aVe) es el promedio de la densidad de corriente catódica (D1 I1) menos la densidad promedio de la corriente anódica (l2D2). Por lo que las relaciones entre los parámetros pueden ser representadas por las ecuaciones siguientes: = ti + t2 + t? + tt ( 1 ) ti Di = T ( 2 ) t2 D2 = T ( 3 ) Di + D2 = 1 ( 6 ) De acuerdo con la presente invención, el ciclo de trabajo catódico debe ser relativamente corto, menor de aproximadamente el 50%, y las pulsaciones catódicas deben ser relativamente cortas para favorecer la deposición uniforme del metal en ambas porciones, la cóncava (canales) y la convexa (picos) de la superficie del substrato. Preferentemente, el ciclo de trabajo catódico es de desde aproximadamente el 30% hasta aproximadamente el 1 %, más preferentemente desde aproximadamente el 30% hasta aproximadamente el 15% y todavía más preferentemente de desde aproximadamente el 30% hasta aproximadamente el 20%.

A la inversa, el ciclo de trabajo anódico debe ser relativamente largo, mayor de aproximadamente el 50%, y las pulsaciones anódicas deben ser relativamente largas con el objeto de favorecer la remoción del metal excedente de las porciones convexas y los picos de la superficie dei substrato. Preferentemente, el ciclo de trabajo anódico es de desde aproximadamente el 60% hasta aproximadamente el 99%, más preferentemente de desde aproximadamente el 70% hasta aproximadamente el 85% y todavía más preferentemente de desde aproximadamente el 70% hasta aproximadamente el 80%. Como el ciclo de trabajo anódico es más largo que el ciclo de trabajo catódico, los voltajes pico anódicos (y la corriente correspondiente) será menor que voltaje pico catódico (y la corriente correspondiente). Consecuentemente, la proporción de carga neta de catódico a anódico será mayor de uno, con el fin de producir una deposición neta de metal en la superficie. Aunque la remoción anódica del metal excedente reduce la eficiencia general del proceso de electrodeposición, los beneficios del llenado o recubrimiento uniforme de los canales o vías ciegos requeridos para las interconexiones de alta densidad o el relleno de los canales en las superficies preparadas con damasceno y la prevención del espesor de electrodeposición excesivo en los bordes de los discos galvanizados, compensan de más cualquier pérdida en la eficiencia de la electrodeposición. La frecuencia del tren de pulsaciones usado en el método de la presente invención puede estar en un rango de desde aproximadamente 10 Hertz hasta aproximadamente12000 Hertz, preferentemente de desde aproximadamente 100 Hz hasta aproximadamente 10000 Hz, más preferentemente de desde aproximadamente 100 Hz hasta aproximadamente 6000 Hz. Es generalmente preferible usar frecuencias más bajas cuando se galvanizan los recesos más grandes dentro del rango útil, es decir, de desde aproximadamente 25 micrómetros hasta aproximadamente 350 micrómetros. Dichas frecuencias podrían estar en un rango de desde aproximadamente 500 Hz hasta aproximadamente 1500 Hz. Las frecuencias más altas son generalmente más útiles para la electrodeposición de recesos más pequeños, es decir, de menos de aproximadamente 25 micrómetros. Dichas frecuencias puede estar en un rango de desde aproximadamente 2500 Hz hasta aproximadamente 12000 Hz, más preferentemente de desde aproximadamente 4000 Hz hasta aproximadamente 10000 Hz. Consecuentemente, los anchos de las pulsaciones catódica y anódica pueden variar de desde aproximadamente 1 .0 microsegundos hasta aproximadamente 100 milisegundos. Generalmente, conforme disminuye el tamaño de la característica o aumenta la proporción del aspecto, se prefieren frecuencias más altas y/o ciclos de trabajo catódicos inferiores. Una pulsación anódica es introducida entre por lo menos alguna de las pulsaciones catódicas. Sin embargo, no se excluye que dos o más pulsaciones catódicas pueden ser introducidas entre un par de pulsaciones anódicas. En particular, una pluralidad de pulsaciones muy cortas puede ser seguida por una pulsación anódica relativamente larga. Consecuentemente, un número de pulsaciones catódicas y anódicas con anchos de pulsaciones definidos puede formar un grupo de pulsaciones, el cual es repetido entonces. Generalmente, dichos grupos de pulsaciones incluiría una o más pulsaciones catódicas y por lo menos, una pulsación anódica. El período de un tren de pulsaciones que comprende dichos grupos de pulsaciones puede ser definido convenientemente como el tiempo desde el inicio de una pulsación catódica al inicio de la siguiente pulsación catódica, que está situada de manera similar en el tren de pulsaciones. La frecuencia del tren de pulsaciones puede ser definido entonces como la reciprocidad del período, tal y como se explicó anteriormente. El ancho de pulsación, ciclo de trabajo, y voltaje aplicado a las pulsaciones catódicas y anódicas deben ser ajustados para hacer que el proceso general sea catódico, por ejemplo, exista una deposición neta del metal sobre la pieza de trabajo del substrato. Consecuentemente, la proporción de carga será generalmente mayor de 1. Sin embargo, debido a las eficiencias de la corriente relativa de la electrodeposición y las porciones que pierden el galvanizado del ciclo de pulsaciones catódicas-anódicas, es posible observar en algunos casos la deposición neta del metal con una proporción de carga algo menor de 1 , es decir, tan baja como 0.90 o hasta menor. Los practicantes adaptarán el ancho de las pulsaciones, el ciclo de trabajo, y la frecuencia a una aplicación particular, basados en los principios y enseñanzas del proceso de la presente invención. [Se omitió la descripción de la forma de onda de la aplicación HDI , esencialmente idéntica a la de esta aplicación (VLSI)]. La aplicación del método de la presente invención para llenar los canales en las superficies de los discos semiconductores preparadas con damasceno está ilustrada en las Figuras del 3 A al 3F. La Figura 3 A muestra de manera esquemática una sección transversal de un disco semiconductor- elemento de capa aislante 300 listo para la metalización para producir las trazas conductoras en su superficie. El elemento 300 comprende un disco semiconductor 302 que tiene formada en su superficie 304 una capa de un material aislante 306, es decir, dióxido de silicona. Un canal 310 es formado en la capa aislante 306 por medio de un método convencional. Por ejemplo, una capa fotoresistente puede ser aplicada a la superficie 308 del material aislante 306, y luego expuesta y desarrollada para formar un patrón de resistencia en la superficie 308. La superficie con el patrón aplicado es grabada al aguafuerte posteriormente para formar un canal 310, y la resistencia residual es removida. Con el objeto de preparar el elemento 300 para la electrodeposición de metal dentro del canal 310, se deposita una capa de barrera muy delgada (no mostrada), generalmente mediante deposición de vapor físico (PVD), para evitar que el metal, por ejemplo, cobre, migre dentro de la capa semiconductora 302. (por ejemplo, mediante PVD) sobre la superficie completa del elemento 300 para proporcionar la conductividad eléctrica para el paso de electrodeposición. El elemento 300 es sumergido posteriormente en un baño de electrodeposición que contiene iones del metal que va a ser usado en la electrodeposición, por ejemplo, iones de cobre. Un contraelectrodo es sumergido también en el baño de electrodeposición, y el elemento que va a ser sometido a electrodeposición 300 y el contra electrodo son conectados a una fuente de energía eléctrica que proporciona un campo eléctrico invertido modulado entre el elemento y el contra electrodo. La primera pulsación del campo eléctrico invertido modulado es aplicada generalmente para hacer que el elemento 300 sea galvanizado es catódica, por ejemplo, es una pulsación catódica con respecto al elemento que va a ser sometido a la electrodeposición. La pulsación catódica origina una capa delgada de metal que va a ser depositada sobre la superficie del elemento 300, tal y como se muestra en la Figura 3B, debido a que la pulsación catódica es relativamente corta, el metal es depositado de una manera relativamente uniforme sobre la superficie del elemento 300. Sin embargo, como la pulsación es de una duración finita, se desarrollará una capa de difusión de algún espesor pequeño, la cual puede causar alguna falta de uniformidad en la capa de metal depositada. Consecuentemente, la Figura 3B muestra un exceso de metal 320 depositado en las esquinas superiores 314 del canal 310. Los expertos en el arte entenderán que las capas de metal depositadas por una sola pulsación son extremadamente delgadas, y los espesores, tal y como se han ilustrado, son necesariamente exagerados con el objeto de mostrar la tendencia del depósito de metal establecido por el campo eléctrico modulado y la corriente modulada correspondiente. Después de la pulsación catódica, se aplica una pulsación anódica al elemento 300. La pulsación anódica es relativamente larga comparada con la pulsación catódica. De acuerdo con lo anterior, una capa de difusión de Nernst tiende a ser establecida más completamente durante la pulsación anódica. Consecuentemente, algo del metal de la electrodeposición durante la pulsación catódica, es removido durante la pulsación anódica. Sin embargo, como la pulsación anódica es de una duración más larga, la distribución de la remoción del metal más estrecha se asemeja a la producida por la electrólisis de corriente directa, por ejemplo, el metal es removido de manera preferencial desde los picos y las convexidades microscópicos del substrato. Por consiguiente, el metal excedente 320 que puede haber sido depositado durante la pulsación catódica tiene la tendencia de ser removido por la pulsación anódica. La pulsación anódica tiene también la tendencia de remover el metal de la superficie plana 308 del elemento 300, pero tiende a remover menos metal del fondo 312 y las paredes laterales 316 del canal 310.

La Figura 3C ilustra esquemáticamente la apariencia del elemento 300 después de la remoción del metal excedente mediante la pulsación anódica. Como las pulsaciones catódicas y anódicas se suceden una a otra, el metal tiende a ser depositado preferentemente en el canal, con una deposición de metal reducida sobre la superficie plana 308 del elemento 300 y sobre las esquinas superiores 314 del canal 310. La Figura 3D ilustra esquemáticamente la distribución del metal depositado después del proceso de electrodeposición usando campos eléctricos inversos modulados ha procedido por algún tiempo. La Figura 3E ilustra la distribución de metal de electrodeposición sobre el elemento 300 después de que el canal ha sido llenado. El canal ha sido llenado con metal sólido, aunque el espesor de la capa de metal electrodeposición sobre la superficie sólida, es relativamente mucho más delgada. Con el objeto de producir conductores aislados unos de otros por medio de la capa 306 de material aislante, el metal excedente sobre la superficie plana 308 del material aislante 306 es removido por medio de cualquier procedimiento convencional, por ejemplo, por pulido químico-mecánico (CMP), pulido eléctrico, u otros medios efectivos. La Figura 3E muestra una sección transversal esquemática del elemento terminado. Por consiguiente, cuando el proceso de la presente invención es aplicado a una superficie de un disco semiconductor preparada con damasceno, tiene la capacidad de producir conductores sólidos, libres de huecos en los canales y vías formados mediante el proceso de damasceno, aunque minimiza la cantidad de metal depositado sobre la superficie plana del elemento que ha sido removido en un paso subsecuente del proceso de manufactura. El practicante puede producir una superficie metalizada preparada con damasceno en donde el espesor de la capa de metal depositada sobre las porciones de la superficie de los discos semiconductores metalizados por medio del proceso de la presente invención, no serán más grandes que la profundidad del metal depositado en los canales, ajustando los parámetros de la forma de onda del campo eléctrico modulado, por ejemplo, los ciclos de trabajo catódico y anódico, la proporción de transferencia de carga y la frecuencia. Preferentemente, el espesor de la capa de la superficie será substancialmente menor que la profundidad del metal depositado en los canales, por ejemplo, no mayor del 80% de la profundidad del metal depositado en los canales. Más preferentemente, el espesor de la capa de metal de la superficie será de una cantidad de solo aproximadamente el 50%, o el 20% o hasta el 10% o menor, que la profundidad del metal depositado en los canales. El proceso de la presente invención también puede ser aplicado a la deposición de una capa uniforme de metal sobre la superficie de un disco semiconductor, tal y como se requiere para algunos procesos de manufactura. La aplicación del proceso de la presente invención para dichos discos está ilustrada en las Figuras del 4 A al 4D.

La Figura 4 A ilustra de manera esquemática una sección transversal de un disco semiconductor que ha sido cortado de un solo cristal de un semiconductor, por ejemplo, de silicona. Dichos discos son generalmente redondos y muy delgados. Con el fin de metalizar la superficie del disco, se depositan una capa de barrera (no mostrada) y una capa conductora muy delgada (no ilustrada), por ejemplo, por medio de CVD, como para el caso de la superficie preparada con damasceno explicada anteriormente. Cuando un metal es depositado sobre la superficie de dicho disco, la distribución no uniforme de corriente en los bordes del disco origina la deposición de metal excedente en el borde. El metal excedente causa que la superficie del disco electrodeposición no sea completamente plana, y puede interferir con las operaciones subsecuentes de manufactura a menos que este excedente sea removido o evitado. Con el objeto de evitar el problema de la deposición de metal excedente en el borde del disco 400, sin recurrir al uso electrodos auxiliares ("ladrones"), protecciones colocadas en el baño de electrodeposición, o similares, la electrodeposición se puede llevar a cabo usando campos eléctricos inversos modulados de acuerdo con la presente invención. La Figura 4B muestra una sección transversal ampliada del borde del disco 400 tal y como está indicado por el círculo 4B en la Figura 4 A. Se muestra capa de metal 406 de manera esquemática y con un espesor exagerado depositado sobre la superficie 402 del disco 400 cerca de sus bordes 404, después de la primera pulsación de corriente catódica, relativamente corta. Como se comentó anteriormente para la superficie preparada con damasceno, debido a que la pulsación catódica es de una duración finita, puede existir algo de falta de uniformidad en la deposición de la capa de metal, como lo muestra el metal excedente 408 depositado en el borde del disco 400. La Figura 4C muestra esquemáticamente al configuración de la capa de metal depositada después de una pulsación anódica subsecuente de una duración relativamente larga. Dicha pulsación anódica larga removerá el metal de manera uniforme y preferencial de las porciones elevados y/o convexas de la superficie del disco. Consecuentemente, el metal excedente 408 que puede haber sido depositado por medio de la pulsación catódica tiende a ser removido por una pulsación anódica subsecuente. La Figura 4D muestra de manera esquemática la capa de metal galvanizada 406 en el borde 404 del disco 400 después de que la electrodeposición ha sido terminada. La capa galvanizada 406 se extiende de manera ideal, suavemente y con un espesor esencialmente constante hasta el borde del disco. Además, la capa de metal galvanizado 406 también tendrá la tendencia de llenar cualesquiera depresiones microscópicas en la superficie 402 del disco 400. El método de la presente invención puede ser usado con cualquier metal que pueda ser depositado por medio de las técnicas de electrodeposición. Por lo que se pueden aplicar cobre, plata, oro, zinc, cromo, níquel y aleaciones de los mismos, tales como bronce, latón y similares, a las superficie microásperas por medio del proceso de la presente invención. La presente invención es particularmente útil en el llenado de canales y vías en las superficies preparadas con damasceno generadas en la manufactura de aparatos semiconductores VLSI y similares, y en la preparación de capas planas de metal en discos semiconductores de diámetro grande. El baño de electrodeposición usado en el proceso de la presente invención puede ser un baño convencional de electrodeposición apropiado para el metal que está siendo aplicado. Para la electrodeposición de cobre sobre la superficie del semiconductor, particularmente cuando se preparan conductores microscópicos mediante el proceso de damasceno, se prefiere evitar los aditivos convencionales tales como agentes de nivelación y similares hasta donde sea posible, con el objeto de evitar las dificultades relacionadas con el uso de dichos aditivos, tales como la posible inclusión en los conductores galvanizados. Una baño preferido para la electrodeposición de cobre sobre la superficie microáspera, que aparentemente dio resultados superiores, es un baño de sulfato de cobre ácido acuoso, que incorpora aproximadamente de 40 hasta aproximadamente 80 g/L de sulfato de cobre, una proporción molar de ácido sulfúrico a sulfato de cobre de desde aproximadamente 5: 1 hasta aproximadamente 8: 1 , aproximadamente 5% de glicol polietileno y aproximadamente de 30 ppm hasta aproximadamente 60 ppm de ion cloruro. Una frecuencia del tren de pulsaciones de aproximadamente 1000 Hz con un ciclo de trabajo catódico de aproximadamente el 20%, un ciclo de trabajo anódico de aproximadamente el 75%, y una proporción de transferencia de carga catódica/anódica de 5 o menor. En la Figura 5, se ilustra de manera esquemática la aplicación de recesos y vías llenados, preparados a los interconectores de alta densidad en módulos de chips múltiples, por medio del método de la presente invención. Los chips de circuito integrado 502 mostrados esquemáticamente con una de las mismas almohadillas de conexión 504 ¡lustrada, son apoyados sobre un soporte convencional, por ejemplo, una base de cerámica 506. Una capa de un dieléctrico 508 es depositada en la superficie superior de los chips 502. En la capa dieléctrica 508 son formadas pequeñas aperturas o vías 510 por medio de procedimientos convencionales, por ejemplo, por ablación de láser. Con el objeto de proporcionar un substrato conductor eléctrico para el paso de electrodeposición de una capa muy delgada (no mostrada) de un metal, por ejemplo, cobre, es depositada sobre la superficie superior completa 512 de la capa dieléctrica 508 por medio de procedimientos convencionales, por ejemplo, deposición electrónica, deposición de vapor físico, o deposición de vapor químico. El ensamble es sumergido después en un baño de electrodeposición convencional para cobre u otro metal que va a ser depositado en la capa dieléctrica 508, junto con un contra electrodo. Se imprime en los electrodos un campo eléctrico inverso modulado que tiene una forma de onda que produce una pulsación catódica relativamente corta con respecto a la capa dieléctrica del substrato y una pulsación anódica relativamente larga, tal y como se explicó anteriormente. La corriente eléctrica conducida por el campo eléctrico inverso modulado, causa la deposición del metal del baño de electrodeposición sobre la superficie del dieléctrico para formar una capa continua de metal 514 sobre la superficie 512 del dieléctrico 508 y dentro de las vías 510. El campo eléctrico inverso modulado tiene una longitud de onda de acuerdo con la presente invención tiene la tendencia de favorecer la deposición del metal en las vías 510, asegurando de este modo un recubrimiento bueno de metal en las vías 510 mientras evita una deposición excesiva de metal en la superficie superior 512 de la capa dieléctrica 508. La electrodeposición se continúa hasta que el metal, por ejemplo, cobre, ha alcanzado un espesor adecuado para producir interconexiones de alta densidad entre los chips semiconductores. Si la electrodeposición es realizada durante un tiempo relativamente corto, la capa de metal seguirá el contorno de la superficie y las paredes interiores y el fondo de las vías para formar, una vía de conformación tal y como se ilustra con el número 516. Si la electrodeposición continúa por un período de tiempo más largo, las vías pueden ser llenadas completamente con el metal para formar una vía sólida, o clavija de conexión, la cual forma la base de una vía apilada en una capa de interconexión formada subsecuentemente, como se muestra con el número 518. Tanto las vías conformadas como las clavijas, son mostradas en la Figura 5 con propósitos de ilustración, aunque generalmente solo un tipo será formado en un paso de electrodeposición determinado. Como ei proceso de la presente invención permite la preparación fácil de vías sólidas, o clavijas en un solo paso de electrodeposición, es útil preparar vías apiladas en los módulos de chips múltiples que tienen capas interconectoras múltiples. Dicho módulo es ilustrado esquemáticamente en la Figura 5B, en donde ha sido depositada una segunda capa dieléctrica en el módulo de la Figura 5 A, y una segunda capa de metal 522 ha sido galvanizada sobre la superficie superior 524 de la capa dieléctrica 502. El módulo de la Figura 5B ilustra una vía 526 colocada directamente arriba de la vía sólida 518 en la primera capa dieléctrica 508, para producir una interconexión directa a la superficie de la capa dieléctrica 520 o para una capa interconectora depositada subsecuentemente. En los siguientes ejemplos se ¡lustra la aplicación del método de la presente invención para llenar un receso en una superficie de substrato. En los ejemplos el cobre fue depositado sobre un substrato de metal que tiene recesos pequeños en su superficie usando campos eléctricos que tienen varias formas de onda. Los substratos de conducción eléctrica fueron preparados cortando cupones de metal de aproximadamente 19 mm (0.75 pulgadas) cuadrados y perforando en ellos, uno o más recesos que tienen una sección transversal circular de aproximadamente 4 milímetros (102 micrómetros) que usan una pequeña broca. Los agujeros fueron perforados hasta una profundidad de aproximadamente 150 a 200 micrómetros, produciendo recesos que tienen una proporción de aspecto de aproximadamente 1 .5: 1 a 2: 1 . Los cupones fueron montados horizontalmente en un extremo inferior de un electrodo rotatorio, el cual fue sumergido en un baño de electrodeposición. El contra electrodo era una placa de cobre. El baño de electrodeposición comprendió una solución acuosa que contenía 55 g/L de sulfato de cobre, 9% de ácido sulfúrico por peso, 50 partes por millón (ppm) de ion cloruro, y el 5% por peso de un compuesto transportador convencional de glicol polietileno. La electrodeposición fue realizada usando una cantidad de condiciones de campos eléctricos diferentes del arte previo, así como el campo eléctrico inverso modulado de la presente invención.

EJEMPLO 1 Este ejemplo ¡lustra la elecrodeposición de cobre sobre un substrato de metal que tiene un receso pequeño usando corriente directa. El cobre fue depositado sobre el cupón de metal que tiene un agujero perforado con un diámetro de aproximadamente 102 micrómetros usando corriente directa en una densidad de corriente de 35 mA/cm2 durante un período de 4 horas. El cupón fue seccionado entonces a través del agujero para revelar una sección transversal de la electrodeposición de cobre sobre la superficie del cupón y dentro del receso. En la Figura 6 se muestra un fotomicrógrafo de la electrodeposición bajo condiciones de corriente directa. Es evidente que se depositó en el receso relativamente poco cobre. La electrodeposición sobre la superficie es substancialmente más gruesa que la de adentro del receso, y la distribución no uniforme en las esquinas superiores del receso dieron como resultado un puente sobre la boca del receso y un volumen substancial dentro del receso que está desprovisto de cobre depositado. Evidentemente, dicha distribución del cobre de la electrodeposición no produce una interconexión confiable entre la capa conductora de cobre sobre la superficie y el fondo del receso.

EJEMPLO 2 Este ejemplo ilustra la electrodeposición de cobre sobre un substrato de metal que tiene un receso pequeño, usando corriente de pulsación proporcionada por un campo eléctrico modulado. El cobre fue depositado sobre el cupón de metal que tiene un agujero perforado con un diámetro de aproximadamente 102 micrómetros usando corriente de pulsación. La corriente de pulsación comprendió pulsaciones catódicas separadas por períodos sin corriente. El período (T) del tren de pulsaciones fue de 0.293 ms (frecuencia 3413 Hz), y la duración de la pulsación catódica fue de 0.043 ms, produciendo un ciclo de trabajo catódico Dc de 14.7%. La corriente promedio laVe fue de 35 mA/cm2 y la densidad pico de la corriente fue de 242 mA/cm2. La electrodeposición fue conducida durante un período de cuatro horas.

El cupón fue seccionado entonces y fotografiado igual que en el Ejemplo 1 . En la Figura 7 se muestra un fotomicrógrafo de la electrodeposición bajo condiciones de corriente de pulsación. Aunque la electrodeposición de corriente de pulsación depositó más cobre dentro del receso que la electrodeposición de corriente directa, el depósito dentro del receso contiene numerosos huecos, y el espesor del depósito sobre la superficie del cupón es relativamente grueso. Dicha distribución del cobre electrodeposición no es deseable para producir una interconexión de baja resistencia confiable entre la capa conductora de cobre sobre la superficie y el fondo del receso.

EJEMPLO 3 Este ejemplo ilustra la electrodeposición de cobre sobre un substrato de metal que tiene un receso pequeño, usando un campo eléctrico inverso modulado de frecuencia relativamente baja, que tiene un ciclo de trabajo catódico relativamente largo y un ciclo de trabajo anódico relativamente corto. Dicha forma de onda es representativa de los campos eléctricos inversos modulados que han sido usados en algunos procesos para galvanizar a través de los agujeros en los tableros de circuito impreso. El cobre fue depositado sobre el cupón de metal que tiene un agujero perforado con un diámetro de aproximadamente 102 micrómetros usando un campo eléctrico inverso modulado. La forma de onda comprendió la alternación de pulsaciones catódicas y anódicas. El período T del tren de pulsaciones fue de 10.2 ms (frecuencia 98.13 Hz) el tiempo de encendido catódico tc fue de 9.2 ms y el tiempo de encendido anódico fue de 1 minuto, dando como resultado un ciclo de trabajo catódico Dc de 90.2% y un ciclo de trabajo anódico de 9.8%. La proporción de corriente catódica a corriente anódica (lc/la) fue de 0.5 y la proporción de transferencia de carga catódica a transferencia de carga anódica Qc/Qa fue de 5. La densidad promedio de la corriente fue de 32.3 mA/cm2 (30 A/ft2). La electrodeposición se llevó a cabo durante un período de 3 horas. El cupón fue entonces seccionado y fotografiado igual que en el Ejemplo 1 . En la Figura 8 se muestra un fotomicrógrafo de la electrodeposición realizado con esta forma de onda. Los forma de onda del campo eléctrico inverso modulado que tiene un ciclo de trabajo catódico largo y un ciclo de trabajo anódico corto, produjo un depósito de cobre que estuvo confinado casi exclusivamente a la superficie. En el receso se depositó muy poco cobre dejando un volumen grande de huecos dentro del receso y poco o ningún depósito de cobre en los lados inferiores y el fondo del receso. Evidentemente dicha distribución de cobre de electrodeposición no produce una interconexión confiable entre la capa conductora de cobre sobre la superficie y el fondo del receso.

EJEMPLO 4 Este ejemplo ilustra la electrodeposición de cobre sobre un substrato de metal que tiene un receso pequeño, usando un campo eléctrico inverso modulado de frecuencia relativamente baja, que tiene un ciclo de trabajo catódico relativamente largo y un ciclo de trabajo anódico relativamente corto en una frecuencia más alta que en Ejemplo 3. Dicha forma de onda es representativa de los campos eléctricos inversos modulados que han sido usados en algunos procesos para la electrodeposición a través de los agujeros en los tableros de circuito impreso, pero la frecuencia es substancialmente más alta que la usada en los métodos de electrodeposición convencionales de campo eléctrico inverso modulado. El cobre fue depositado sobre el cupón de metal que tiene un agujero perforado con un diámetro de aproximadamente 102 micrómetros usando un campo eléctrico inverso modulado. La forma de onda comprendió la alternación de pulsaciones catódicas y anódicas. El período T del tren de pulsaciones fue de 0.382 ms (frecuencia 2617 Hz) el tiempo de encendido catódico tc fue de 0.054 ms y el tiempo de encendido anódico fue de 0.054, dando como resultado un ciclo de trabajo catódico Dc de 86% y un ciclo de trabajo anódico Da de 14%. La proporción de corriente catódica a corriente anódica (lc/la) fue de 0.5 y la proporción de transferencia de carga catódica a transferencia de carga anódica Qc/Qa fue de 3. La densidad promedio de la corriente fue de 32.3 mA/cm2 (30 A/ft2). La electrodeposición se llevó a cabo durante un período de 3 horas. El cupón fue entonces seccionado y fotografiado igual que en el Ejemplo 1 . En la Figura 9 se muestra un fotomicrógrafo de la electrodeposición realizada con esta forma de onda. La forma de onda del campo eléctrico inverso modulado de alta frecuencia que tiene un ciclo de trabajo catódico largo y un ciclo de trabajo anódico corto produjo un depósito de cobre que fue superior al producido por la forma de onda de baja frecuencia muy similar. Sin embargo, el espesor del depósito de cobre en la porción inferior del receso fue substancialmente más delgada que aquella sobre la superficie del cupón, y la electrodeposición no fue uniforme en la boca del receso.

Aunque el depósito de cobre de este ejemplo muestra una película continua de cobre sobre la superficie del cupón y dentro del receso, La película presenta un espesor excesivo sobre la superficie del cupón, y la electrodeposición no uniforme en la boca del receso, sugiere la posibilidad de atrapar las impurezas de la cavidad.

EJEMPLOS 5 y 6 Este ejemplo ilustra la electrodeposición de cobre sobre un substrato de metal que tiene un receso pequeño usando el campo eléctrico inverso modulado de acuerdo con la presente invención. La forma de onda exhibe un ciclo de trabajo catódico relativamente corto y un ciclo de trabajo anódico relativamente largo. El cobre fue depositado sobre el cupón de metal que tiene un agujero perforado con un diámetro de aproximadamente 102 micrómetros usando un campo eléctrico inverso modulado. La forma de onda comprendió la alternación de pulsaciones catódicas y anódicas. El período T del tren de pulsaciones fue de 0.293 ms (frecuencia 3413 Hz) el tiempo de encendido catódico tc fue de 0.043 ms y el tiempo de encendido anódico fue de 0.025 minutos, dando como resultado un ciclo de trabajo catódico Dc de 14.7% y un ciclo de trabajo anódico Da de 85.3%. La densidad pico de corriente catódica lc k fue de 277 mA/cm2, y la densidad pico de corriente anódica lapk fue de 42 mA/cm2, dando como resultado una proporción de transferencia de carga catódica a transferencia de carga anódica Qc/Qa de 1 .2. La densidad promedio de la corriente fue de 15 mA/cm2 (13.9 A/ft2). En el Ejemplo 5, la electrodeposición se llevó a cabo durante un período de 2 horas; en el Ejemplo 6 la electrodeposición se llevó a cabo durante un período de 4 horas. El cupón fue entonces seccionado y fotografiado igual que en el Ejemplo 1 . En la Figura 10 se muestra un fotomicrógrafo de la electrodeposición del Ejemplo 5 y en la Figura 1 1 se muestra una fotomicrografía de la electrodeposición del Ejemplo 6. En el Ejemplo 5 (2 horas de electrodeposición), el depósito de cobre fue relativamente uniforme sobre la superficie del cupón y los lados y el fondo del receso. Evidentemente, dicha capa de cobre electrodepositada es adecuada para producir una conexión eléctrica confiable entre un aparato localizado en el fondo del receso y una tira conductora localizada sobre la superficie del substrato. En el Ejemplo 6 (4 horas de electrodeposición), el depósito de cobre sobre la superficie del cupón todavía es relativamente delgado. Sin embargo, el receso completo ha sido llenado con el cobre de electrodeposición. Consecuentemente, el proceso de la presente invención tiene la capacidad de producir vías o recesos ciegos que son llenados con cobre (vías clavijas) mientras evita la deposición excesiva de cobre sobre la superficie del substrato.

EJEMPLOS del 7 al 1 1 Este ejemplo ilustra la metalización de substratos semiconductores mediante el proceso de la presente invención. Los cupones de prueba fueron preparados a partir de discos de silicona grabando al aguafuerte las canales dentro de la superficie usando procedimientos convencionales de obturación y grabado al aguafuerte. Los cupones fueron de 19 mm x 19 mm con los canales colocados en un área de 6.35 mm x 6.35 mm en el centro del cupón.

Se produjeron canales con anchos variables de desde aproximadamente 0.25 micrómetros hasta aproximadamente 1 .0 micrómetros. Los cupones fueron provistos con una capa conductora de burbuja pequeña convencional de deposición electrónica de 200 Angstrom/1000 Angstrom Ti/Cu o Cr/Cu. Los cupones fueron montados en un electrodo de disco rotatorio (RDE) conectado igual que el cátodo en una celda de electrodeposición . El contra electrodo fue provisto como un ánodo. Se usaron dos baños de electrodeposición diferentes que tienen las composiciones siguiente: Baño 1 : 60-65 g/l CuSO4»5H2O; 50-60 partes por millón (ppm) CIJ 350 ppm de glicol polietileno (PEG) (peso molecular promedio, 200).

Baño 2: 60-65 g/l CuSO4-5H2O; 50-60 partes por millón (ppm) CIJ 350 ppm de glicol polietileno (PEG) (mezcla de peso molecular promedio de 200 y 1450). Se hizo girar el RDE a una velocidad de, ya sea 400 u 800 revoluciones por minuto (rpm) Se usaron dos formas de ondas diferentes de carga del campo eléctrico modulado: Forma de onda 1 : 4000-5000 Hz, ciclo de trabajo catódico 22% (tiempo de encendido catódico (tc) 44-55 microsegundos), ciclo de trabajo anódico 78% (tiempo de encendido anódico (ta) 156-195 microsegundos, densidad promedio de corriente catódica (icDc) aproximadamente 30 amperios por pie cuadrado (ASF). Forma de onda 2: 9000 Hz, ciclo de trabajo catódico 40-45% (tiempo de encendido catódico (tc) 44-61 microsegundos), ciclo de trabajo anódico 55-60% (tiempo de encendido anódico (ta) 61 -67 microsegundos, densidad promedio de corriente catódica (¡CDC) aproximadamente 30 amperios por pie cuadrado (ASF). La electrodeposición fue realizada durante un período que se encuentra en un rango de 210 a 300 segundos, tal y como se indica a continuación. Las condiciones del experimento se resumen en la Tabla 2 siguiente: (insertar tabla) Las secciones transversales de los canales en los discos sometidos a la electrodeposición fueron expuestas mediante excavación con enfoque de rayo de ion (FIB), y se prepararon las micrografías usando un microscopio de exploración de electrones (SEM). La Figura 12 muestra una sección transversal de los canales del Ejemplo 7 a los que se les hizo la electrodeposición. Los canales, que tienen una proporción de aspecto de aproximadamente 2, están completamente llenos y el espesor del depósito de la superficie no es de profundidad mayor que los canales. La Figura 13 muestra una sección transversal de los canales del Ejemplo 8 a los que se les hizo la electrodeposición. Los canales tienen una proporción de aspecto de aproximadamente 2, tienen un recubrimiento conformado con un depósito delgado de la superficie. La Figura 14 muestra una sección transversal de los canales del Ejemplo 9 a los que se les hizo la electrodeposición. Los canales, que tienen anchos de 0.25 micrómetros y 1 micrómetro y una profundidad de aproximadamente 0.6 a 0.7 micrómetros, están completamente llenos con un espesor de electrodeposición de la superficie significativamente menor que la profundidad de los canales. La Figura 15 muestra una sección transversal de los canales del Ejemplo 10 a los que se les hizo la electrodeposición. La electrodeposición de la superficie es de un espesor moderado.

La Figura 16 muestra una sección transversal de los canales del Ejemplo 1 1 a los que se les hizo la electrodeposición. Los canales tienen un recubrimiento conformado y la electrodeposición de la superficie es delgado.

EJEMPLO 12 Este ejemplo ilustra el llenado de canales que tienen un ancho de aproximadamente 10 micrómetros. Los cupones de prueba hechos de discos de silicona fueron preparados igual que en los Ejemplos del 7 al 1 1 , que tienen canales en forma de V y tienen un ancho superior de aproximadamente 10 micrómetros y una profundidad de aproximadamente 5 micrómetros. Los cupones fueron sometidos a la electrodeposición en un aparato similar al usado para los Ejemplos del 7 al 1 1 durante un período de tiempo de 38 minutos en un baño similar al del Ejemplo 7, usando campo eléctrico inverso de pulsaciones que tiene una frecuencia de aproximadamente 3500 Hz con excursiones de entre aproximadamente 2950 Hz y aproximadamente 4969 Hz, un ciclo de trabajo catódico de aproximadamente 14.7% a 16.7%, un ciclo de trabajo anódico de aproximadamente 85.3% a 83.3%, un tiempo de encendido catódico de aproximadamente 0.044 a 0.058 ms, una proporción de carga de aproximadamente 1 .16, un pico de corriente catódica de aproximadamente 480 mA, un pico de corriente anódica de aproximadamente 80 mA, y una corriente promedio de aproximadamente 22 mA. La Figura 17 muestra una sección transversal de los canales que fueron sometidos a la electrodeposición. Los canales son llenados completamente y la electrodeposición de la superficie es mucho más delgada que la profundidad de los canales. Se deberá entender que a la invención que está siendo descrita completamente, se le pueden incorporar otras formas específicas o variaciones sin salirse del espíritu o características esenciales. Consecuentemente, las modalidades descritas anteriormente deberán ser consideradas en todos los aspectos como ilustrativas y no restrictivas, estando indicado el alcance de la presente invención por las reivindicaciones adjuntas, en vez de por la descripción anterior, y se tiene la intención de que todos los cambios que están dentro del significado y rango de equivalencia de las reivindicaciones deberán ser adoptados en las mismas.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S Habiendo descrito la presente invención, se considera como novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES.

1. Un método para la deposición de una capa continua de un metal sobre un substrato que tiene recesos pequeños en su superficie, el cual comprende: inmersión de un substrato conductor eléctrico que tiene una superficie generalmente lisa y que tiene recesos pequeños en el mismo, en un baño de electrodeposición que contiene iones de un metal que va a ser depositado en dicha superficie, inmersión de un contra electrodo en dicho baño de electrodeposición. pasar una corriente eléctrica entre dichos electrodos, en donde: dicha corriente eléctrica es una corriente eléctrica inversa modulada, la cual comprende pulsaciones que son catódicas con respecto a dicho substrato y pulsaciones que son anódicas con respecto a dicho substrato. dichas pulsaciones catódicas tienen un ciclo de trabajo menor de aproximadamente el 50% y dichas pulsaciones anódicas tienen un ciclo de trabajo mayor de aproximadamente el 50%. la proporción de transferencia de carga de dichas pulsaciones catódicas a dichas pulsaciones anódicas es mayor de uno, y la frecuencia de dichas pulsaciones están en un rango de desde aproximadamente 10 Hertz hasta aproximadamente 12000 Hertz.

2. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, un intervalo de flujo de corriente no eléctrica es interpuesto entre dichas pulsaciones catódicas y las pulsaciones anódicas siguientes.

3. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, un intervalo de flujo de corriente no eléctrica es interpuesto entre dichas pulsaciones anódicas y las pulsaciones catódicas siguientes.

4. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, un intervalo de flujo de corriente no eléctrica es interpuesto entre dichas pulsaciones catódicas y las pulsaciones anódicas que les siguen y entre dichas pulsaciones anódicas y las pulsaciones catódicas siguientes.

5. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, dichas pulsaciones catódicas y dichas pulsaciones anódicas se suceden unas a otros sin intervenir en los intervalos del flujo de corriente no eléctrica.

6. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, dichas pulsaciones catódicas y dichas pulsaciones anódicas forman un tren de pulsaciones que tienen una frecuencia de entre aproximadamente 50 Hertz y aproximadamente 10000 Hertz.

7. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, dichas pulsaciones catódicas y dichas pulsaciones anódicas forman un tren de pulsaciones que tiene una frecuencia de entre aproximadamente 100 Hertz y aproximadamente 6000 Hertz.

8. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, dichas pulsaciones catódicas y dichas pulsaciones anódicas forman un tren de pulsaciones que tiene una frecuencia de entre aproximadamente 500 Hertz y aproximadamente 4000 Hertz.

9. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, dichas pulsaciones catódicas tienen un ciclo de trabajo de desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 1 %.

10. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, dichas pulsaciones catódicas tienen un ciclo de trabajo de desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 15%.

1 1 . El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, dichas pulsaciones catódicas tienen un ciclo de trabajo de desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 20%.

12. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, dichas pulsaciones anódicas tienen un ciclo de trabajo de desde aproximadamente 60% hasta aproximadamente 99%.

13. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, dichas pulsaciones anódicas tienen un ciclo de trabajo de desde aproximadamente 70% hasta aproximadamente 85%.

14. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, dichas pulsaciones anódicas tienen un ciclo de trabajo de desde aproximadamente 70% hasta aproximadamente 80%.

15. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, dicho metal es seleccionado del grupo consistente de cobre, plata, oro, zinc, cromo, níquel, bronce, metal y aleaciones de los mismos.

16. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, una capa de metal de un espesor substancialmente uniforme es depositada sobre dicha superficie y dentro de dichos recesos.

17. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, el espesor de la capa de metal depositada dentro de dichos recesos es mayor que el espesor de la capa de metal depositada sobre dicha superficie.

18. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, dichos recesos son llenados substancialmente con metal.

19. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, dicho receso tiene por lo menos una dimensión transversal que no es mayor de aproximadamente 350 micrómetros.

20. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, por lo menos una dimensión transversal de dicho receso es de desde aproximadamente 5 micrómetros hasta aproximadamente 350 micrómetros.

21 . El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, por lo menos una dimensión transversal de dicho receso es de desde aproximadamente 10 micrómetros hasta aproximadamente 250 micrómetros.

22. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, por lo menos una dimensión transversal de dicho receso es de desde aproximadamente 25 micrómetros hasta aproximadamente 250 micrómetros.

23. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque, por lo menos una dimensión transversal de dicho receso es de desde aproximadamente 50 micrómetros hasta aproximadamente 150 micrómetros.

24. Un substrato que tiene una superficie con un receso pequeño en dicha superficie, teniendo dicho substrato una capa de metal depositada en dicho receso y sobre dicha superficie por medio del proceso tal y como se describe en la Reivindicación 1 .

25. El substrato tal y como se describe en la Reivindicación 19, caracterizado además porque, dicha capa de metal es de un espesor substancialmente uniforme sobre dicha superficie y sobre el interior de las superficies de dicho receso.

26. El substrato tal y como se describe en la Reivindicación 19, caracterizado además porque dichos recesos son llenados con metal.

27. Una estructura ¡nterconectora de capas múltiples de alta densidad que tiene una primera capa ¡nterconectora y un segunda capa interconectora teniendo dicha primera capa ¡nterconectora una primera vía llenada de manera substancialmente completa con metal, y una segunda capa interconectora que tiene una vía colocada inmediatamente arriba de dicha primera vía, habiendo sido preparadas dichas primera y segunda capas interconectoras por medio del proceso tal y como se describe en la Reivindicación 1 .

28. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 caracterizado además porque, dicho substrato tiene una superficie microáspera.

29. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque dicho substrato es un disco semiconductor.

30. El método tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizado además porque el disco semiconductor tiene por lo menos un receso formado en su superficie, teniendo dicho receso por lo menos una dimensión transversal no mayor de aproximadamente 5 micrómetros. R E S U M E N Una capa de un metal es galvanizada sobre un substrato de conducción eléctrica el cual tiene generalmente una superficie lisa con un pequeño receso en la misma, teniendo una dimensión transversal no mayor de aproximadamente 350 micrómetros, generalmente de desde aproximadamente 5 micrómetros hasta aproximadamente 350 micrómetros, mediante la inmersión del substrato y un contraelectrodo en un baño de electrodeposición del metal para ser galvanizado y pasando una corriente inversa modulada entre los electrodos. La corriente contiene pulsaciones que son catódicas con respecto a dicho substrato y pulsaciones que son anódicas con respecto a dicho substrato. Las pulsaciones catódicas tienen un ciclo de trabajo menor de aproximadamente el 50% y dichas pulsaciones anódicas tienen un ciclo de trabajo mayor de aproximadamente 50%, la proporción de transferencia de carga de las pulsaciones catódicas a las pulsaciones anódicas es mayor de uno, y la frecuencia de dichas pulsaciones está en un rango de desde aproximadamente 10 Hertz hasta aproximadamente 12000 Hertz.