[发明专利]微电子装置中的钴化学镀

说明书

技术领域：

本发明涉及微电子装置应用中Co和Co合金的化学镀。

背景技术：

可在微电子装置制造的多种应用中进行钴化学沉积。例如，钴可用于覆盖(capping)在集成电路基材中形成电互连所用的用波形花纹装饰的铜金属化。铜可迅速地扩散到硅基材和诸如SiO₂或低k电介质的电介薄膜中。在多层式装置应用中，铜也可扩散到组建在基材上的装置层内。此种扩散对于装置是有害的，因为其可能引起基材内漏电或在两个互连之间形成非预期的电连接而导致电短路。而且，Cu扩散出互连部件之外可能阻断电流。当电流通过使用中的部件时，铜还具有迁移出互连部件的倾向。这种迁移可破坏毗邻的互联路线，引起接点渗漏，形成非预期的电连接，并且阻断迁移出金属的部件中的电流。钴覆盖是用来抑制此种Cu扩散和迁移。

相应地，在集成电路装置制造商面临的多项挑战中，是最小化从金属填充的互连部件中扩散及电迁移出来的金属。随着部件进一步微型化和密集化，此种挑战变得更为迫切。

金属互连部件范畴中的另一项挑战为抗腐蚀。某些互连金属，尤其是Cu，较易于腐蚀。铜是一种具有相当活性的金属，在环境条件下易于氧化。这种活性可破坏对电介质和薄膜的黏着性，导致空隙和脱层。因此，另一挑战为对抗氧化及增强覆盖层Cu之间及结构层之间的黏着。

如在公开号为2003/0207560的美国专利和序号为10/867,346的美国专利申请中所记载的，工业上是在Cu和其它金属互连部件上沉积Co基盖层。

使用一种特别的Co基金属覆盖层，其是一种包含Co、W和P的三元合金，用于降低铜迁移，提供腐蚀防护以及增强电介质与Cu之间的黏着。可用另一种耐热金属替换W或与W共同使用，且B经常可以用于替换P或与P共同使用。三元合金的每一种成分各自赋予保护层优点。

与无电Co相关的问题为从沉积合金的结节状生长及在欲镀覆的基本表面以外的表面上非预期地沉积。在屏障层/Co界面的化学沉积物的结节状、树枝状生长(5至30纳米)可在互连/覆盖层之间形成桥联，增加电流漏泄，且在极端情况下可能甚至导致电短路。电介质表面上非预期沉积的小且分离的合金粒子同样可导致电流漏泄，甚至电短路。

无电Co也曾被认为是一种金属互连下的屏障层，在互连和电介质(在其中形成互连)之间形成屏障。

因此，需要一种化学沉积方法及电镀溶液，以获得一种实质上无结节生长的无电层及一种实质上无粒子的电介质。

发明内容：

本发明是为了提供一种用于Co化学镀的方法和组合物，其可产生平坦的沉积物；及提供一种用于Co化学镀的方法和组合物，其适于微电子装置的覆盖应用；等等。

简言之，因此本发明涉及一种用于金属镀覆的组合物，其包含一种Co离子来源，一种还原剂，及一种选自多种肟基化合物中的稳定剂。

本发明还涉及一种在微电子装置制造中在以金属基的基材上化学沉积Co或Co合金的方法。该方法包括将该金属基的基材与一种化学沉积组合物相接触，该组合物包含一种肟基化合物稳定剂和一种Co离子源。

本发明其他目的和特征部分是显而易见的，其它部分将在下文中指出。

附图说明：

图1A和1B为非本发明的Co合金防扩散层的SEM照片。图1A放大80,000x。图1B放大40,000x。

图2A和2B为本发明Co合金防扩散层的SEM照片。图2A放大80,000x。图2B放大40,000x。

具体实施方式：

根据本发明，使用可在电介质上产生实质无结节生长与分离合金粒子的沉积物的方法与组合物沉积Co和Co合金。例如，可在微电子装置的互连部件上化学沉积一种平滑的化学镀覆层。本发明在此描述的是一种Co基覆层，不过其也可以应用于微电子工业中的其它化学镀Co应用。

本发明化学沉积方法和组合物用于获得一种表面粗糙度约10埃或更少的沉积物，以形成厚度约50-200埃的沉积层。