專利名稱：化學(xué)鍍?nèi)芤汉头椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)鍍?nèi)芤阂约笆褂迷撊芤旱幕瘜W(xué)鍍方法，更具體地，本發(fā)明涉及不含堿金屬或者在無需使用催化劑的情況下配制的化學(xué)鍍?nèi)芤海约笆褂迷撊芤汉突瘜W(xué)鍍方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)鍍是指在不施加電流的情況下，將水中的金屬離子自催化還原或化學(xué)還原成金屬原子于基材上?；瘜W(xué)鍍工藝及組合物廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)中，并且用于在各種基材上鍍敷多種金屬和合金。通過該工藝鍍敷的常見材料的實(shí)例包括銅、鎳、金、鈷、錫-鉛合金等?；谋砻婵梢允侨魏伪砻妫浠蛘呤亲陨泶呋钚缘?，也可以是被催化劑活化的。過去常見的可用基材的實(shí)例包括金屬、金剛石及各種聚合物。鍍敷工藝可以是選擇性的，即部分基材表面被催化活化以精確地控制哪里發(fā)生金屬沉積，或者作為選擇，也可以用于鍍敷整個(gè)基材表面。
化學(xué)鍍已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于微電子工業(yè)，以在半導(dǎo)體晶片上沉積鍍層。例如，化學(xué)鍍在從前被用來在基材上形成粘附層、阻擋層和封頂(capping)層。為了本發(fā)明的公開，將阻擋層定義為在至少部分基材表面上形成的、能夠防止位于阻擋層兩側(cè)的材料之間接觸的層。例如，阻擋層可以防止氧化或相反地使阻擋層覆蓋的材料鈍化，或者作為選擇，還可以防止阻擋層一側(cè)的層中所包含的材料擴(kuò)散到阻擋層另一側(cè)的層中。
過去公知的化學(xué)鍍工藝一般包括加熱鍍槽溶液至某一沉積溫度，這通常至少相當(dāng)于最低沉積溫度(即能夠發(fā)生從該鍍槽到該基材沉積的最低溫度)。加熱之后，將鍍槽溶液泵入鍍室中。在鍍室中，存在具有活化表面的基材，而且化學(xué)鍍在熱溶液接觸基材的時(shí)刻或接近這個(gè)時(shí)刻開始。
鍍敷過程本身包括誘導(dǎo)期，及隨后的穩(wěn)態(tài)沉積期。該誘導(dǎo)期達(dá)到發(fā)生穩(wěn)態(tài)金屬沉積的混合電勢所需要的時(shí)間。沉積通常被設(shè)計(jì)成在一定的pH和溫度范圍內(nèi)發(fā)生。
利用化學(xué)鍍形成的鍍層的具體實(shí)例之一是鈷-鎢-磷(CoWP)薄膜。已經(jīng)證明，該薄膜是銅金屬化的有效的擴(kuò)散阻擋層，是防止銅氧化的封頂層，并改善嵌入的銅層對上面的電介質(zhì)層的粘附性。
過去，為了在銅上形成CoWP層，常規(guī)的方法包括兩個(gè)步驟和兩種單獨(dú)的溶液。第一步，將要鍍敷的基材放在鈀鹽溶液中，以通過置換反應(yīng)在銅上沉積鈀。第二步，使經(jīng)過鈀處理過的銅層與第二溶液接觸，以在基材上形成CoWP合金層。第二溶液通常包含作為鎢離子源的鎢酸鈉，及作為pH-調(diào)節(jié)劑的氫氧化鉀或氫氧化鈉。鈀充當(dāng)促使CoWP合金沉積的催化劑。
不利的是，存在于第二溶液中的堿金屬離子(鉀或鈉)可能充當(dāng)主要的可移動的離子污染物。具體地，該金屬離子可以在器件內(nèi)遷移，引起器件失效。
考慮到常規(guī)化學(xué)鍍?nèi)芤旱纳鲜鋈秉c(diǎn)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員已經(jīng)嘗試開發(fā)不含堿金屬的用于形成CoWP化學(xué)鍍層的溶液。盡管已經(jīng)開發(fā)出了一些不含堿金屬的溶液，但是該溶液通過包含作為強(qiáng)堿來源的四甲基氫氧化銨(TMAH)。然而，TMAH非常昂貴，顯著地增加化學(xué)鍍?nèi)芤旱某杀尽?br> 鑒于上述問題，目前需要不含堿金屬的并且可以經(jīng)濟(jì)地制得的化學(xué)鍍?nèi)芤骸８唧w地，需要能夠形成鈷-鎢合金的、不含堿金屬的也不含TMAH的化學(xué)鍍?nèi)芤?。此外，還需要這樣的化學(xué)鍍?nèi)芤?，其可以通過一個(gè)步驟在基材(如微電子器件)上形成鈷-鎢合金層，而不必先使基材與催化劑如鈀鹽接觸。

發(fā)明內(nèi)容
總體上，本發(fā)明涉及化學(xué)鍍?nèi)芤杭笆褂迷撊芤旱姆椒?。本發(fā)明的化學(xué)鍍?nèi)芤翰缓瑝A金屬。而且，在一個(gè)實(shí)施方案中，所述溶液可以不含四甲基氫氧化銨。另外，在其它實(shí)施方案中，該溶液可以在基材上沉積合金層，而不必先用催化劑如鈀鹽處理基材。
例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種用于在微電子器件中形成鍍層的化學(xué)鍍方法。該方法包括先提供化學(xué)鍍?nèi)芤旱牟襟E，該化學(xué)鍍?nèi)芤喊€原劑、鈷源和鎢源。根據(jù)本發(fā)明，還原劑包括硼烷-二甲胺絡(luò)合物(DMAB)。
將上述化學(xué)鍍?nèi)芤号c基材接觸，以通過無電沉積(即化學(xué)鍍)在基材上形成鍍層。該鍍層為鈷-鎢合金，如鈷-鎢-硼合金或鈷-鎢-磷-硼合金。
除了上述成分之外，該化學(xué)鍍?nèi)芤哼€可以包含pH調(diào)節(jié)劑、緩沖劑、絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑以及一種或多種表面活性劑。pH穩(wěn)定劑的實(shí)例可以包括胺、氫氧化銨或羥胺。
另一方面，緩沖劑可以是硼酸或銨鹽。絡(luò)合劑可以是氨基酸、羥酸或其銨鹽。
該溶液中所含的鈷源可以是硫酸鈷、氯化鈷或氫氧化鈷。鎢源可以是鎢酸、氧化鎢、鎢酸銨或磷鎢酸。
在該實(shí)施方案中，溶液可以不含堿金屬，可以不含四甲基氫氧化銨，并且可以用于在基材上形成鈷-鎢層，而不必首先使基材與催化劑如鈀鹽接觸。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案中，化學(xué)鍍?nèi)芤嚎梢园€原劑、pH-調(diào)節(jié)劑、鈷源和鎢源。在該實(shí)施方案中，還原劑可以是次磷酸或次磷酸銨。另外，該化學(xué)鍍?nèi)芤阂部梢圆缓瑝A金屬，并且可以不含四甲基氫氧化銨。
在該實(shí)施方案中，鈷-鎢合金層可以在鈀活化或不在鈀活化的情況下形成。為了消除鈀催化劑的使用，該化學(xué)鍍?nèi)芤哼€可以包含第二還原劑，該第二還原劑包括硼烷-二甲胺絡(luò)合物。
除了形成鈷-鎢合金層之外，還可以形成鎳-鎢合金層、鈷-錸合金層和鎳-錸合金層。例如，可以在形成鎳-鎢合金層時(shí)用鎳源代替上述的鈷源。鎳源的實(shí)例包括氫氧化鎳和各種可溶性鎳鹽如硫酸鎳、氯化鎳等。
當(dāng)形成鈷-錸合金層時(shí)，可以用錸源代替上述的鎢源。錸源的實(shí)例包括氧化錸(VII)、高錸酸、高錸酸銨等。
在本發(fā)明的又一實(shí)施方案中，可以使用上述的鎳源和錸源以形成鎳-錸合金層。
上述合金層可以形成在各種基材上，如形成于銅上或者形成于低K的介電材料上。
下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的其它特點(diǎn)和方面。
具體實(shí)施例方式
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，下面的描述僅是對示例性實(shí)施方案的說明，目的不是限制本發(fā)明的范圍。
化學(xué)鍍提供一種在不施以電流情況下，于至少部分基材表面上形成鍍層的方法。本發(fā)明提供能夠經(jīng)濟(jì)地并且在不含已知污染物和雜質(zhì)的情況下形成合金薄膜的化學(xué)鍍方法和化學(xué)鍍?nèi)芤?。例如，根?jù)本發(fā)明的用于形成合金層的化學(xué)鍍?nèi)芤嚎梢耘渲瞥刹缓瑝A金屬。而且，該化學(xué)鍍?nèi)芤嚎梢栽诓槐亟柚诎嘿F的堿性材料如四甲基氫氧化銨的情況下，制成不含堿金屬的溶液。
在本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方案中，可以在不必使用催化劑如鈀催化劑的情況下，配制能夠在金屬(如銅)表面或者在低K電介質(zhì)表面形成鈷-鎢合金層、鎳-鎢合金層、鎳-錸合金層和鈷-錸合金層的化學(xué)鍍?nèi)芤骸Ｓ捎谙吮仨毷褂玫拇呋瘎?，所以形成合金層的方法變得簡單，而且還降低了成本和復(fù)雜性。
歸根結(jié)底，本發(fā)明的方法能夠以較低的成本形成合金薄膜，如鈷-鎢-磷薄膜，鈷-鎢-磷-硼薄膜、鈷-鎢-硼薄膜、鎳-鎢-磷薄膜、鎳-鎢-硼薄膜、鎳-鎢-磷-硼薄膜、鈷-錸-磷薄膜、鈷-錸-硼薄膜、鈷-錸-磷-硼薄膜、鎳-錸-磷薄膜、鎳-錸-磷-硼薄膜和鎳-錸-硼薄膜。而且，所形成的薄膜因?yàn)椴淮嬖诤芏喱F(xiàn)有工藝中需要的各種物質(zhì)而具有改進(jìn)的冶金特性。
本發(fā)明的化學(xué)鍍?nèi)芤嚎梢杂糜诟鞣N應(yīng)用，如用于在半導(dǎo)體晶片上形成粘附層、阻擋層和封頂層。舉例來說，合金層可以鍍敷在預(yù)先形成于基材上的銅層的頂面上，以防止銅的氧化，合金層也可以形成在低K的介電材料上。作為選擇，該合金層可以是阻擋層，以防止離子從一層(如隨后形成的層)向下擴(kuò)散到阻擋層下面的層中。本發(fā)明的合金層還可以有效地提高銅層與上面的電介質(zhì)層之間的粘附性。
本發(fā)明的化學(xué)鍍?nèi)芤喊ǖ谝唤饘僭?、第二金屬源和至少一種還原劑。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，第一金屬源可以是鈷金屬源，且第二金屬源可以是鎢金屬源或錸金屬源。作為選擇，第一金屬源可以是鎳金屬源，且第二金屬源可以是鎢金屬源或錸金屬源。通過這種方式，可以形成鈷-鎢合金層、鎳-鎢合金層、鎳-錸合金層和鈷-錸合金層。除了上述成分之外，該化學(xué)鍍?nèi)芤哼€可以包含pH調(diào)節(jié)劑、絡(luò)合劑、緩沖劑、表面活性劑和/或穩(wěn)定劑。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明形成鈷-鎢合金時(shí)，在鍍液中可以使用任何合適的鈷源或鎢源。鈷源的實(shí)例包括各種鈷鹽，如硫酸鈷、氯化鈷和/或氫氧化鈷。適宜的鎢源包括鎢酸、氧化鎢、鎢酸銨和/或磷鎢酸。
當(dāng)形成含鎳的合金層時(shí)，用在鍍液中的鎳源可以是氫氧化鎳和可溶性鎳鹽，如硫酸鎳和氯化鎳。
當(dāng)形成含錸的合金層時(shí)，鍍液中所含的錸源可以是氧化錸(VII)、高錸酸、高錸酸銨等。
根據(jù)本發(fā)明，選擇與上述金屬源一起使用的還原劑可以依據(jù)具體的應(yīng)用及所需要的結(jié)果而變化。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，例如，本發(fā)明所用的還原劑是硼烷-二甲胺絡(luò)合物(DMAB)。當(dāng)使用DMAB作為還原劑時(shí)，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)各種利益和優(yōu)點(diǎn)。例如，特別重要的利益和優(yōu)點(diǎn)是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)利用DMAB作為還原劑時(shí)，可以在不需要催化劑(如鈀催化劑)的情況下，即可在基材如敷銅的基材上沉積鈷-鎢合金層。
具體地，無電金屬沉積是一種自催化成核和生長的過程，通常需要催化劑引發(fā)反應(yīng)。例如，人們不認(rèn)為銅是無電沉積的催化性基材。因此，過去在沉積合金層(如鈷-鎢合金層)之前，通常用鈀催化劑對銅表面進(jìn)行催化處理。
過去使用的鈀催化劑通常是鈀鹽，如硫酸鈀或氯化鈀。一般是將敷銅的基材浸在包含鈀鹽的溶液中，以引起下面的反應(yīng)
一旦發(fā)生上述置換反應(yīng)，則存在于基材上的鈀就允許鈷成核作用發(fā)生。當(dāng)鈷成核作用開始時(shí)，鎢就共沉積在表面上，因?yàn)殁捯渤洚?dāng)催化金屬。
然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用DMAB作為還原劑時(shí)，就不需要鈀活化了。盡管尚不清楚，但是據(jù)信DMAB降低了在銅上沉積鈷或其它材料所需要的活化能。該結(jié)果提供各種優(yōu)點(diǎn)和利益。
例如，由于不需要鈀催化劑，所以在基材上沉積合金層的工藝變得簡單了。可以完全消除沉積合金層工藝中的至少一個(gè)步驟。而且，據(jù)信，由于在不需要鈀活化的情況下于基材上沉積合金層，可以提高所形成的合金層的可靠性和性能。例如，據(jù)信，鈀會增加銅的電阻，并且可視為所得器件中的雜質(zhì)。
當(dāng)使用DMAB作為還原劑時(shí)，所得的合金層將會至少包含痕量的硼。因而，當(dāng)使用DMAB時(shí)，可以在基材上制得并沉積鈷-鎢-硼層、鎳-鎢-硼層、鎳-錸-硼層或鈷-錸-硼層。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，代替使用DMAB作為還原劑，可以使用次磷酸或次磷酸銨作為還原劑。次磷酸或次磷酸銨可以在本發(fā)明的化學(xué)鍍?nèi)芤翰缓瑝A金屬的實(shí)施方案中用作還原劑。具體地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，次磷酸或次磷酸銨可與不含堿金屬的特定pH穩(wěn)定劑一起良好地工作。在該實(shí)施方案中，鈀催化劑可以用于構(gòu)建合金層。
當(dāng)使用次磷酸或次磷酸銨作為還原劑，所得的合金層一般會包含磷。因而，次磷酸或次磷酸銨可以用于形成鈷-鎢-磷薄膜、鎳-鎢-磷薄膜、鎳-錸-磷薄膜或鈷-錸-磷薄膜。在某些特殊的應(yīng)用中可能需要這種薄膜。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案中，化學(xué)鍍?nèi)芤嚎梢园ㄟ€原劑的組合。具體地，DMAB可以與次磷酸或次磷酸銨組合起來。在該實(shí)施方案中，可以制備鈷-鎢-磷-硼層、鎳-鎢-磷-硼層、鎳-錸-磷-硼層或鈷-錸-磷-硼層。通過選擇特定的pH穩(wěn)定劑，可以將化學(xué)鍍?nèi)芤号渲瞥刹缓瑝A金屬。而且，由于DMAB的存在，可以在不使用化學(xué)鍍催化劑的情況下形成合金層。
如上所述，除了金屬源和一種或多種還原劑之外，本發(fā)明的化學(xué)鍍?nèi)芤哼€可以包含pH調(diào)節(jié)劑、絡(luò)合劑、緩沖劑、表面活性劑和穩(wěn)定劑。對于許多應(yīng)用，優(yōu)選的pH穩(wěn)定劑應(yīng)當(dāng)不含堿金屬離子，或者不向電鍍液提供任何堿金屬離子。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的特別適用于本發(fā)明的特定pH調(diào)節(jié)劑包括氫氧化銨、胺、羥胺或其混合物。例如，可以用于本發(fā)明的特定羥胺包括單乙醇胺或乙二胺。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上述pH-調(diào)節(jié)劑可與DMAB、次磷酸或次磷酸銨一起很好地工作。特別有利的是，所有上述pH-調(diào)節(jié)劑都比較便宜。而且，不必借助于更昂貴的組分如四甲基氫氧化銨，即可使用上述pH-調(diào)節(jié)劑。
一般地，相溶液中加入pH-調(diào)節(jié)劑的目的是提高溶液的pH值。通?？梢韵蛉芤褐屑尤雙H-調(diào)節(jié)劑，以使溶液具有約7.5～11.0的pH值。
絡(luò)合劑是指化學(xué)鍍?nèi)芤褐兴哪軌蚺c溶液中的其它物質(zhì)形成絡(luò)合物的物質(zhì)。當(dāng)存在于本發(fā)明的化學(xué)鍍?nèi)芤褐袝r(shí)，絡(luò)合劑與金屬離子絡(luò)合，使溶液更穩(wěn)定。
本發(fā)明可以使用的絡(luò)合劑包括氨基酸、羥酸或其銨鹽?？梢允褂玫钠渌j(luò)合劑包括焦磷酸鹽、焦磷酸及焦磷酸的銨鹽。具體實(shí)例包括丁二酸、蘋果酸、甘氨酸、酒石酸、檸檬酸或其銨鹽。與pH-調(diào)節(jié)劑相似，當(dāng)溶液中包含絡(luò)合劑時(shí)，優(yōu)選的絡(luò)合劑不提供任何堿金屬離子。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，化學(xué)鍍?nèi)芤褐邪瑱幟仕?氫氧化銨絡(luò)合劑。
如本發(fā)明中所使用的，可以將緩沖劑加到化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，以使溶液的pH值保持在所需的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明可以使用的緩沖劑包括硼酸、銨鹽及其混合物。緩沖劑的具體實(shí)例包括硫酸銨、氯化銨及乙酸銨。在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)包括檸檬酸和氫氧化銨組合的絡(luò)合劑存在于鍍液中時(shí)，可以使用銨鹽作為緩沖劑。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該特定的組合提供良好的表面結(jié)構(gòu)和恰當(dāng)?shù)谋∧そM成。此外，銨鹽不僅充當(dāng)緩沖劑，而且還具有一定的絡(luò)合功能。
除了上述成分之外，本發(fā)明的化學(xué)鍍?nèi)芤哼€可以包含一種或多種表面活性劑及一種或多種穩(wěn)定劑?？梢赃x擇任何適宜的表面活性劑用于本發(fā)明，只要該表面活性劑不對鍍敷過程產(chǎn)生不利的影響。在許多應(yīng)用中，可能不需要表面活性劑。然而，在一個(gè)實(shí)施方案中，可以根據(jù)本發(fā)明使用的特定表面活性劑之一是得自Rhodia公司的RE-610表面活性劑。
用于本發(fā)明的穩(wěn)定劑也是任選的?？捎糜诒景l(fā)明的穩(wěn)定劑包括有機(jī)含硫化合物。穩(wěn)定劑的具體實(shí)例包括硫脲和鄰磺酰苯甲酰亞胺。
存在于化學(xué)鍍?nèi)芤褐械拿糠N成分的量可隨具體應(yīng)用而定。僅僅為了示例性目的而不是限制本發(fā)明，下面是可以存在于化學(xué)鍍?nèi)芤褐械母鞣N成分的相對量

根據(jù)本發(fā)明，為了形成合金薄膜，一般可以使用常規(guī)的設(shè)備和工藝進(jìn)行沉積。例如在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)不采用鈀催化劑形成鈷-鎢合金層時(shí)，該方法首先包括利用任何適宜的清洗劑清洗基材的步驟。所述清洗劑可以是例如適宜的氧化劑。清洗之后，將基材在蒸餾水中漂洗，然后再次利用例如弱酸進(jìn)行清洗。酸洗之后，可以將基材在蒸餾水中再次漂洗并與本發(fā)明的化學(xué)鍍?nèi)芤合嘟佑|。該化學(xué)鍍?nèi)芤嚎梢跃哂屑s7.5～11.0的pH值和約50～95℃的溫度。
在鍍敷過程完成之后，可以將鍍敷的基材在蒸餾水中漂洗并干燥，以備后續(xù)處理。
在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，當(dāng)需要使用鈀催化劑時(shí)，基材可以在酸洗之后與含有鈀鹽的溶液接觸。只要在基材上沉積適量的鈀，就可以將基材在蒸餾水中漂洗，與清洗溶液接觸，接著再次在蒸餾水中漂洗。
僅僅是為了舉例說明而已，下面是根據(jù)本發(fā)明制備的六種不同的化學(xué)鍍?nèi)芤?
化學(xué)鍍?nèi)芤?Co(OH)20.05～0.1mol/LH2WO40.01～0.05mol/LC6H8O70.1～0.6mol/LH3BO30.1～0.5mol/LNH4OH(25％)10～100mLDMAB0.01～0.1mol/L(NH4)H2PO20.1～0.4mol/LRE-610表面活性劑0.05g/LpH＝7.5～11.0結(jié)果CoWP和痕量B合金。
化學(xué)鍍?nèi)芤?Co(OH)20.05～0.1mol/LH2WO40.01～0.05mol/LC6H8O70.1～0.6mol/LNH4OH(25％)10～100mL(NH4)2SO40.1～0.5mol/LDMAB0.01～0.1mol/L(NH4)H2PO20.1～0.4mol/LRE-610表面活性劑0.05g/LpH＝7.5～11.0結(jié)果CoWP和痕量B合金。
化學(xué)鍍?nèi)芤?Co(OH)20.05～0.1mol/LH2WO40.01～0.05mol/LC6H8O70.1～0.6mol/LH3BO30.1～0.5mol/LNH4OH(25％)10～100mL(NH4)H2PO20.1～0.4mol/L
RE-610表面活性劑0.05g/LpH＝7.5～11.0結(jié)果CoWP合金。
化學(xué)鍍?nèi)芤?Co(OH)20.05～0.1mol/LH2WO40.01～0.05mol/LC6H8O70.1～0.6mol/LNH4OH(25％)10～100mL(NH4)H2PO20.1～0.4mol/L(NH4)2SO40.1～0.5mol/LRE-610表面活性劑0.05g/LpH＝7.5～11.0結(jié)果CoWP合金。
化學(xué)鍍?nèi)芤?Co(OH)20.05～0.1mol/LH2WO40.01～0.05mol/LC6H8O70.1～0.6mol/LH3BO30.1～0.5mol/LNH4OH(25％)10～100mLDMAB0.01～0.1mol/LRE-610表面活性劑0.05g/LpH＝7.5～11.0結(jié)果CoWB合金。
化學(xué)鍍?nèi)芤?Co(OH)20.05～0.1mol/LH2WO40.01～0.05mol/LC6H8O70.1～0.6mol/L(NH4)2SO40.1～0.5mol/L
NH4OH(25％)10～100mLDMAB0.01～0.1mol/LRE-610表面活性劑0.05g/LpH＝7.5～11.0結(jié)果CoWB合金。
如上所述，所有示例性的化學(xué)鍍?nèi)芤壕缓瑝A金屬。而且，對于上述任何包含DMAB的鍍液而言，均不需要鈀催化劑。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行其它的修改和變更，而不脫離在所附的權(quán)利要求書中更具體地闡述的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。另外，應(yīng)該理解各個(gè)實(shí)施方案的方面可以整體或部分相互交換。而且，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會理解上述說明僅作為實(shí)施例，它不意味著限制在所附權(quán)利要求書中進(jìn)一步描述的本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于在微電子器件中形成鍍層的化學(xué)鍍方法，該方法包括提供化學(xué)鍍?nèi)芤海摶瘜W(xué)鍍?nèi)芤喊€原劑、第一金屬源和第二金屬源，所述還原劑包括硼烷-二甲胺絡(luò)合物；及使基材與所述化學(xué)鍍?nèi)芤航佑|，以通過無電沉積在該基材上形成包含第一金屬-第二金屬合金的鍍層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述合金包括鈷-鎢-硼合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述合金包括鈷-鎢-磷-硼合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述合金包括鎳-鎢-硼合金，鎳-鎢-磷-硼合金，鈷-錸-硼合金，鈷-錸-磷-硼合金，鎳-錸-硼合金，或鎳-錸-磷-硼合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述化學(xué)鍍?nèi)芤哼€包含第二還原劑，該第二還原劑包括次磷酸或次磷酸銨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述化學(xué)鍍?nèi)芤哼€包含pH調(diào)節(jié)劑和緩沖劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述化學(xué)鍍?nèi)芤哼€包含絡(luò)合劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述pH-調(diào)節(jié)劑包括胺、氫氧化銨或羥胺。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述pH-調(diào)節(jié)劑包括單乙醇胺或乙二胺。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述緩沖劑包括硼酸或銨鹽。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述緩沖劑包括硫酸銨、氯化銨或乙酸銨。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述絡(luò)合劑包括氨基酸、羥酸、焦磷酸或其銨鹽。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述絡(luò)合劑包括丁二酸、蘋果酸、甘氨酸、酒石酸、檸檬酸或其銨鹽。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一金屬源包括硫酸鈷、氯化鈷、或氫氧化鈷，第二金屬源包括鎢酸、氧化鎢、鎢酸銨或磷鎢酸。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一金屬源包括硫酸鈷、氯化鈷或氫氧化鈷，第二金屬源包括氧化錸(VII)、高錸酸或高錸酸銨。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一金屬源包括氫氧化鎳或可溶性鎳鹽，第二金屬源包括鎢酸、氧化鎢、鎢酸銨或磷鎢酸。
17.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述化學(xué)鍍?nèi)芤哼€包含表面活性劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述化學(xué)鍍?nèi)芤哼€包含穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑包括有機(jī)含硫化合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述化學(xué)鍍?nèi)芤翰缓募谆鶜溲趸@。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述化學(xué)鍍?nèi)芤壕哂屑s7.5～11.0的pH值，并且在其與基材接觸時(shí)具有約50～95℃的溫度。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述鍍層形成在基材上，而沒有首先使該基材與催化劑接觸。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述鍍層形成在基材上，而沒有首先使該基材與鈀催化劑接觸。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述合金形成在基材上的銅層上。
24.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述第一金屬源以約0.05～0.1mol/L的量存在于化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，所述第二金屬源以約0.01～0.05mol/L的量存在于化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，所述還原劑以約0.01～0.1mol/L的量存在于化學(xué)鍍?nèi)芤褐小?br> 25.一種用于在微電子器件中形成鍍層的化學(xué)鍍方法，該方法包括提供化學(xué)鍍?nèi)芤?，該化學(xué)鍍?nèi)芤喊€原劑、pH調(diào)節(jié)劑、第一金屬源和第二金屬源，所述還原劑包括次磷酸或次磷酸銨，所述化學(xué)鍍?nèi)芤翰缓瑝A金屬，而且不含四甲基氫氧化銨；及使基材與所述化學(xué)鍍?nèi)芤航佑|，以通過無電沉積在該基材上形成包含第一金屬-第二金屬合金的鍍層。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述合金包括鈷-鎢-磷合金，鈷-鎢-磷-硼合金，鎳-鎢-磷合金，鎳-鎢-磷-硼合金，鈷-錸-磷合金，鈷-錸-磷-硼合金，鎳-錸-磷合金，或鎳-錸-磷-硼合金。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述基材在與化學(xué)鍍?nèi)芤航佑|之前，已經(jīng)用鈀催化劑處理過。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述化學(xué)鍍?nèi)芤哼€包含緩沖劑。
29.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述化學(xué)鍍?nèi)芤哼€包含絡(luò)合劑。
30.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述pH-調(diào)節(jié)劑包括胺、氫氧化銨或羥胺。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述pH-調(diào)節(jié)劑包括單乙醇胺或乙二胺。
32.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述緩沖劑包括硼酸或銨鹽。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中所述緩沖劑包括硫酸銨、氯化銨或乙酸銨。
34.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中所述絡(luò)合劑包括氨基酸、羥酸、焦磷酸或其銨鹽。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中所述絡(luò)合劑包括丁二酸、蘋果酸、甘氨酸、酒石酸、檸檬酸或其銨鹽。
36.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述第一金屬源包括硫酸鈷、氯化鈷或氫氧化鈷，第二金屬源包括鎢酸、氧化鎢、鎢酸銨或磷鎢酸。
37.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述化學(xué)鍍?nèi)芤壕哂屑s7.5～11.0的pH值，并且在與基材接觸時(shí)具有約50～95℃的溫度。
38.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述合金形成在基材上的銅層上。
39.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述第一金屬源以約0.05～0.1mol/L的量存在于化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，所述第二金屬源以約0.01～0.05mol/L的量存在于化學(xué)鍍?nèi)芤褐校鲞€原劑以約0.1～0.4mol/L的量存在于化學(xué)鍍?nèi)芤褐小?br> 40.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述化學(xué)鍍?nèi)芤哼€包含第二還原劑，該第二還原劑包括硼烷-二甲胺絡(luò)合物。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中所述鍍層形成在基材上，而沒有首先使該基材與鈀催化劑接觸。
42.一種化學(xué)鍍槽，其包含第一金屬源、第二金屬源、pH調(diào)節(jié)劑、緩沖劑、絡(luò)合劑和還原劑，其中該還原劑包括硼烷-二甲胺絡(luò)合物，該鍍槽不含堿金屬，該第一金屬源以約0.05～0.1mol/L的量存在于鍍槽中，該第二金屬源以約0.01～0.05mol/L的量存在于鍍槽中，該還原劑以約0.01～0.1mol/L的量存在于鍍槽中。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的化學(xué)鍍槽，其中所述pH-調(diào)節(jié)劑包括胺、氫氧化銨或羥胺。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的化學(xué)鍍槽，其中所述緩沖劑包括硼酸或銨鹽。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的化學(xué)鍍槽，其中所述絡(luò)合劑包括氨基酸、羥酸、焦磷酸或其銨鹽。
46.根據(jù)權(quán)利要求42的化學(xué)鍍槽，其中所述第一金屬源包括鈷源，且所述第二金屬源包括鎢源。
47.根據(jù)權(quán)利要求42的化學(xué)鍍槽，還包含第二還原劑，該第二還原劑包括次磷酸或次磷酸銨。
48.根據(jù)權(quán)利要求42的化學(xué)鍍槽，其中所述鍍槽具有約7.5～11.0的pH值。
49.根據(jù)權(quán)利要求42的化學(xué)鍍槽，其中所述第一金屬源包括鎳源，且所述第二金屬源包括鎢源。
50.根據(jù)權(quán)利要求42的化學(xué)鍍槽，其中所述第一金屬源包括鈷源，且所述第二金屬源包括錸源。
51.根據(jù)權(quán)利要求42的化學(xué)鍍槽，其中所述第一金屬源包括鎳源，且所述第二金屬源包括錸源。
52.一種化學(xué)鍍槽，其包含第一金屬源、第二金屬源、pH調(diào)節(jié)劑、緩沖劑、絡(luò)合劑和還原劑，該還原劑包括次磷酸或次磷酸銨，該鍍槽不含堿金屬并且不含四甲基氫氧化銨，該鍍槽具有約7.5～11.0的pH值，該第一金屬源以約0.05～0.1mol/L的量存在于鍍槽中，該第二金屬源以約0.01～0.05mol/L的量存在于鍍槽中，該還原劑以約0.1～0.4mol/L的量存在于鍍槽中。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的化學(xué)鍍槽，其中所述pH-調(diào)節(jié)劑包括胺、氫氧化銨或羥胺。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的化學(xué)鍍槽，其中所述緩沖劑包括硼酸或銨鹽。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的化學(xué)鍍槽，其中所述絡(luò)合劑包括氨基酸、羥酸、焦磷酸或其銨鹽。
56.根據(jù)權(quán)利要求52的化學(xué)鍍槽，其中所述第一金屬源包括鈷源，且所述第二金屬源包括鎢源。
57.根據(jù)權(quán)利要求52的化學(xué)鍍槽，還包含第二還原劑，該第二還原劑包括硼烷-二甲胺絡(luò)合物。
58.根據(jù)權(quán)利要求52的化學(xué)鍍槽，其中所述第一金屬源包括鎳源，且所述第二金屬源包括鎢源。
59.根據(jù)權(quán)利要求52的化學(xué)鍍槽，其中所述第一金屬源包括鈷源，且所述第二金屬源包括錸源。
60.根據(jù)權(quán)利要求52的化學(xué)鍍槽，其中所述第一金屬源包括鎳源，且所述第二金屬源包括錸源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化學(xué)鍍?nèi)芤?，其用于形成金屬合金如鈷－鎢合金。根據(jù)本發(fā)明，可以配制所述化學(xué)鍍?nèi)芤?，以便不包含任何堿金屬。而且，可以不使用四甲基氫氧化銨配制該溶液。在又一個(gè)實(shí)施方案中，可以在沉積金屬合金于基材上之前，在不需要使用催化劑如鈀催化劑的情況下，配制電鍍液。
文檔編號B05D3/10GK1761534SQ03826196
公開日2006年4月19日 申請日期2003年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月21日
發(fā)明者鮑勃·康, 李南海 申請人:馬特森技術(shù)公司