[发明专利]经由种子印刷和镀覆进行的接触金属和互连金属的印刷

说明书

相关申请

本申请要求享有2007年7月17日递交的美国临时申请No.60/959,977(代理卷号No.IDR1051)的权利。

技术领域

本发明一般地涉及半导体器件及其制造方法的领域。更具体而言，本发明的实施方式涉及利用金属墨水形成电接触(并可选地，局部互连)的方法，包括这样的接触和(可选的)局部互连的诸如二极管和/或晶体管之类的电器件，以及用于形成这样的器件的方法。

发明内容

本发明的方面涉及利用金属墨水在电子器件中形成对掺杂或未掺杂的硅层的接触以及可选地形成互连的方法。其他方面涉及包括这种接触和(可选的)局部互连的电器件(例如，二极管、晶体管等)，并涉及制造这种器件的方法。通常，包含硅化物形成金属的墨水(例如，金属前驱体墨水)可以印刷、涂覆或选择性地沉积在(掺杂或未掺杂的)硅表面或衬底(例如，在过孔或边缘接触开口中暴露)上，以及其中可以形成互连的区域上。墨水接着被干燥以去除一种或多种溶剂和/或添加剂，从而形成硅化物形成金属前驱体。随后在还原或惰性气氛(例如，氮气或形成气体，例如Ar/H₂混合物)中的退火使墨水固化，并允许金属前驱体与硅之间的反应以形成硅化物，同时在其他区域留下金属(例如，除了金属硅化物接触以外的金属)以形成局部互连。在这种处理中，未硅化的硅(例如，在晶体管沟道中)可以在硅化期间被有利地氢化。

更具体而言，在一个方面，可以通过将包含形成硅化物的金属的墨水(此后，“金属前驱体墨水”)选择性地沉积到暴露的硅表面上，来形成硅接触和/或金属(或金属硅化物)互连。可选地，硅表面可以还包括其上的原生氧化物。在其他选择中，也可以将金属前驱体墨水选择性地沉积到与暴露的硅表面相邻的电介质(或其他)层上，以形成金属互连。或者，金属硅化物互连可以形成在图案化的硅表面上。接着将金属前驱体墨水沉积(可选地，选择性地沉积)在图案化的硅上并退火以形成硅化物互连。当沉积墨水以形成图案时，该图案可以与被构造为或适于将各种器件的预定端子彼此连接的局部或金属互连层的图案相对应。电介质层可以包括(掺杂的)玻璃配制物，其中掺杂剂可以包括B、P、As或其他掺杂剂，其浓度足以使掺杂剂扩散到下层的硅中。使金属前驱体墨水干燥以形成硅化物形成金属前驱体，并且将金属前驱体和硅表面加热到预定温度达足以形成硅接触(例如，金属硅化物)的时间长度。可选地，金属前驱体的金属留在电介质区域上，并且可以将导电金属选择性地沉积(例如，通过镀覆)在金属前驱体的金属上。通常，由金属前驱体形成金属发生在导电金属的选择性沉积之前，但是在此处理中硅化物形成可以在任意时间进行(即，在由金属前驱体形成金属之前，在形成金属之后但在导电金属的选择性沉积之前，或者在导电金属的选择性沉积之后)。

在一些实施方式中，可以通过印刷墨水来沉积硅化物形成金属，墨水包含在溶剂中的硅化物形成金属的前驱体。在传统处理中，通过溅射沉积或电子束蒸镀在尖锐台阶上沉积金属可以引起金属中的中断或不连续。但是，在印刷处理中，额外的墨水可以布置在边缘或角部处，或者其他可能使下层变薄的位置，使得存在足够的材料以防止下层的中断或变薄。可以通过在一个或多个期望的位置布置额外的墨滴或更大的滴体积，来在喷墨印刷中供应额外的墨水。在凹版印刷中，可以利用鼓上更大的单元容积来供应额外的墨水。此外，为了避免潜在的电迁移失效，可以对于意在用于高电流密度流的特定特征(例如，电力总线、键合盘、时钟信号线等)印刷额外的墨水。

可以通过本领域公知的各种涂覆或印刷方法来沉积金属前驱体墨水。在美国专利号7,152,804和7,314,513中描述了用于印刷液体金属(前驱体)墨水的技术。在各种实施方式中，通过喷墨印刷来沉积硅化物形成金属的墨水。在特定实施方式中，由选择性地沉积的金属前驱体墨水形成的图案在暴露硅表面上方具有足以在其上形成金属硅化物和保留在金属硅化物上的非硅化金属层两者的厚度。在各种实施方式中，金属前驱体墨水的金属选自由Pd、Pt、Ni、Cr、Mo、W、Ru、Rh、Ti及其合金/混合物组成的组。优选地，该金属是Pd。