用于電介質(zhì)層上的無(wú)電鍍覆的活化溶液的制作方法
【專利說(shuō)明】用于電介質(zhì)層上的無(wú)電鍍覆的活化溶液
本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00880127388.4、申請(qǐng)日為2008年12月20日、發(fā)明名稱為“用于電介質(zhì)層上的無(wú)電鍍覆的活化溶液”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本申請(qǐng)主張享有申請(qǐng)序列號(hào)為61/016，439，檔案號(hào)XCR-010，名稱為“ACTIVAT1NSOLUT1N FOR ELECTROLESS PLATING ON DIELECTRIC LAYERS”，Artur KOLICS等人的，提交日為2007年12月21日的美國(guó)專利申請(qǐng)的權(quán)益。申請(qǐng)序列號(hào)為61/016，439，提交日為2007年12月21日的美國(guó)專利申請(qǐng)通過(guò)參考將其內(nèi)容全部并入此處。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明涉及電子器件比如集成電路的制造，更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于電子器件的無(wú)電鍍覆的電介質(zhì)氧化表面的活化的方法和溶液。
[0003]無(wú)電沉積是電子器件制造中頻繁使用的一種工藝。該工藝對(duì)于需要在電介質(zhì)襯底上沉積金屬層的應(yīng)用尤為重要。無(wú)電沉積工藝能夠很容易的在某些催化表面上進(jìn)行。通常，這些催化表面是金屬或金屬活化(activated)的電介質(zhì)。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多種用于在電介質(zhì)表面上產(chǎn)生催化活性以進(jìn)行無(wú)電沉積的工藝。在許多方面，已知的工藝提供了令人滿意的結(jié)果。然而，一些已知工藝很復(fù)雜，對(duì)于制造操作是不切實(shí)際的。一些已知工藝的另一個(gè)問(wèn)題是很慢，并且工藝實(shí)踐對(duì)于實(shí)際的制造操作來(lái)說(shuō)太長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明設(shè)計(jì)電子器件，尤其涉及需要金屬的無(wú)電沉積的電子器件的金屬化。本發(fā)明對(duì)用于制造電子器件的溶液和制造電子器件的方法(比如用于制造使用集成電路的半導(dǎo)體器件)提供了一個(gè)或多個(gè)讓人意想不到的改進(jìn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式減少了活化用于無(wú)電沉積的氧化表面的處理時(shí)間。在實(shí)現(xiàn)處理時(shí)間的改進(jìn)的同時(shí)，保持了滿意的屬性，比如無(wú)電沉積到該襯底上的金屬的粘著性。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)方面是一種活化氧化表面以進(jìn)行金屬層的無(wú)電沉積的溶液。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，該溶液包含一定量的粘合劑。該粘合劑具有至少一個(gè)能夠與該氧化物表面形成化學(xué)鍵的官能團(tuán)并具有至少一個(gè)能夠與該催化劑形成化學(xué)鍵的官能團(tuán)。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種制造電子器件的方法。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，該方法包括提供氧化表面、將該氧化表面暴露于溶液中以為金屬的無(wú)電沉積而活化該氧化表面以及在活化后的氧化表面上方無(wú)電沉積金屬層。用于活化該氧化表面的溶液包含一定量的粘合劑。該粘合劑具有至少一個(gè)能夠與該氧化物表面形成化學(xué)鍵的官能團(tuán)并具有至少一個(gè)能夠與該催化劑形成化學(xué)鍵的官能團(tuán)。
[0007]本發(fā)明的第三方面是電子器件。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，該電子器件包含具有氧化表面的電介質(zhì)氧化物、用于無(wú)電沉積的催化劑、與該電介質(zhì)氧化表面化學(xué)鍵合以及與該催化劑化學(xué)鍵合的粘合物以及由該催化劑無(wú)電沉積的金屬層。
[0008]應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明在其應(yīng)用方面不限于下面的說(shuō)明書(shū)闡述的和附圖中描繪的各元件的結(jié)構(gòu)和布置。本發(fā)明能夠有其它實(shí)施方式并且可以用多種方式實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行。另外，應(yīng)當(dāng)理解，本文使用的措辭和術(shù)語(yǔ)是為了說(shuō)明的目的，不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是限制性的。
[0009]如此，精通本領(lǐng)域的人員將會(huì)理解，本披露所依據(jù)的思想很容易用作其它結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)而執(zhí)行本發(fā)明的各方面。重要的是，因此，各權(quán)利要求被認(rèn)為是包括這些不脫離本發(fā)明的精神和范圍的等同結(jié)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的圖示。
[0010]技術(shù)人員可以理解，圖中的各元件是為了簡(jiǎn)單清楚而描繪的，并不一定是按比例描繪的。例如，該圖中一些元件的尺寸相對(duì)于其它元件被放大了，以幫助改善對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的理解。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ] 本發(fā)明涉及電子器件，尤其是，涉及電子器件的金屬化(metalIizat1n)。本發(fā)明需求克服電子器件制造(比如使用集成電路的半導(dǎo)體器件的制造)中的一個(gè)或更多問(wèn)題。
[0012]下面會(huì)討論本發(fā)明的各實(shí)施方式以及本發(fā)明的各實(shí)施方式的操作，主要是以用于制造集成電路的半導(dǎo)體晶圓(比如硅晶圓)的處理為背景。下面的討論主要是針對(duì)硅電子器件的，其中該硅電子器件使用有金屬層形成于其上或者在氧化的電介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的金屬化層。然而，應(yīng)當(dāng)理解，依照本發(fā)明的各實(shí)施方式可以用于其它半導(dǎo)體器件、各種金屬層以及除了硅以外的半導(dǎo)體晶圓。
[0013]本發(fā)明的一個(gè)方面是一種活化氧化表面以進(jìn)行金屬層的無(wú)電沉積的溶液。對(duì)于本披露，該金屬層被限定為導(dǎo)電層，其可以是金屬元件(比如銅)、金屬合金(比如鎳鈷合金)或金屬?gòu)?fù)合物(比如含磷鈷鎢復(fù)合物)。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，該溶液包含一定量的粘合劑。通常，該粘合劑有至少一個(gè)能夠與該氧化表面形成化學(xué)鍵的官能團(tuán)并有至少一個(gè)能夠與催化劑形成化學(xué)鍵的官能團(tuán)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，該溶液包含一定量的水溶性溶劑、一定量的催化劑、一定量的粘合劑和一定量的水。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，活化該氧化表面的溶液被配置為活化與硅集成電路技術(shù)兼容的氧化表面。對(duì)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，氧化物的實(shí)例包括但不限于二氧化硅(S12)、碳摻雜二氧化硅(S1C)、以氧化硅為基礎(chǔ)的低k電介質(zhì)和硅的氧化物，比如S1CH、Si0N、Si0CN和S1CHN。對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式，其它的優(yōu)選氧化物包括但不限于五氧化二鉭(Ta2O5)和二氧化鈦(Ti02)。對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，該溶液被用于活化氧化物，其中該氧化物已經(jīng)為鑲嵌或雙鑲嵌(dual damascene)金屬化層而被圖案化。然而，本發(fā)明的各實(shí)施方式適于在未圖案化的氧化物上和集成電路制造中常用的基本上任何類型的電介質(zhì)氧化物上使用。
[0015]活化該氧化物表面的溶液可包括各種水溶性溶劑。對(duì)于【具體實(shí)施方式】，水溶性溶劑的類型和量被選擇為該溶液能夠?qū)θ芙庠谠撊軇┲械某煞痔峁┝钊藵M意的可溶性。換句話說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施方式使用有效量的水溶性溶劑。作為一個(gè)選項(xiàng)，可以使用單一的水溶性溶劑或者可以使用不相似的水溶性溶劑的混合物。對(duì)于本發(fā)明的一些實(shí)施方式，合適的水溶性溶劑的列表包括但不限于二甲亞砜、甲酰胺、乙腈、乙醇或其混合物。適用于本發(fā)明的實(shí)施方式的其它水溶性溶劑對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在看過(guò)本披露之后，是清楚的。
[0016]有許多適于執(zhí)行無(wú)電沉積的催化劑。本發(fā)明的各優(yōu)選實(shí)施方式使用已知適于無(wú)電沉積的催化劑的化合物和溶解在該溶液中的催化源。活化用于金屬的無(wú)電沉積的氧化表面的溶液的優(yōu)選實(shí)施方式包括催化源，比如鈀化合物、鉑化合物、釕化合物、銅化合物、銀化合物、錸化合物或其混合物。對(duì)于具體的實(shí)施方式，水溶性溶劑的類型和量被選擇為該溶液能夠向該氧化表面提供有效量的催化劑以完成無(wú)電沉積。
[0017]用于本發(fā)明的實(shí)施方式的粘合劑可以有許多化學(xué)成分。對(duì)于該至少一個(gè)能與該氧化表面形成化學(xué)鍵的官能團(tuán)和對(duì)于該至少一個(gè)能與該催化劑形成化學(xué)鍵的官能團(tuán)，有許多的選擇。本發(fā)明的一些實(shí)施方式可包括具有兩個(gè)或三個(gè)或更多能夠與該氧化表面形成化學(xué)鍵的官能團(tuán)的粘合劑。類似地，本發(fā)明的一些實(shí)施方式可包括具有兩個(gè)或三個(gè)或更多能夠與該催化劑形成化學(xué)鍵的官能團(tuán)的粘合劑?？蛇x地，粘合劑可以被選擇為包括能夠與該氧化表面形成化學(xué)鍵的不同類型的官能團(tuán)。粘合劑可以被選擇為包括能夠與該催化劑形成化學(xué)鍵的不同類型的官能團(tuán)。本發(fā)明的實(shí)施方式還可以使用不同類型的粘合劑的混合物。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，該粘合劑包