[发明专利]用于在底材上形成沉积金属的底层的方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及一种底材金属化方法，并且更具体地，涉及一种用于形成能够使金属随后沉积的种子层的方法。

背景技术

形成在集成电路中的器件通常利用在底材的表面处形成的、诸如由铜构成的金属导线来互接。

对于形成这样的导线，有很多方法。一种方法是在底材上进行铜的无电镀沉积。“无电镀”沉积是一种在不使用电极的情况下进行的自催化沉积。

在进行无电镀沉积之前，必需在待金属化的底材上形成种子层，这个种子层允许底材上的良好接合并形成用于自催化反应的种子。用于形成这种类型的种子层的已知方法需要执行昂贵的操作，例如，诸如物理气相沉积(PVD)的物理沉积和诸如等离子蚀刻的蚀刻操作等系列操作。此外，通常必需几个步骤来一方面形成确保对底材的粘着的材料层，另一方面形成使金属能够自催化沉积的材料的种子。通常，确保与底材接合的材料是基于氮化钽(TaN)或者氮化钛(TiN)的材料，而使金属能够自催化反应的材料是基于钯(Pd)、锡(Sn)和/或钌(Ru)的材料。还应该注意物理沉积方法的缺点在于它们中很多需要一个底材一个底材的处理。

发明内容

因此，需要一种在底材上形成用于无电镀沉积的、对底材具有良好粘着的种子层的方法。还需要提供一种能够一起处理几个底材的方法。

此外，需要一种能够在具有强形状变化的底材上，例如在孔中共形沉积的方法。

本发明提供了一种通过在一种浴液中浸入一种或多种底材而形成催化粘着层的方法，所述浴液包括铜化合物或镍化合物与能够与底材粘着的化合物的混合物。

因此，实施方案提供了一种用于在底材上形成种子层的方法，所述种子层能够使金属层随后沉积，所述方法包括在包含来自乙氧基硅烷类或硅氧烷类和铜脒化物或镍脒化物的材料的浴液中浸入底材的步骤。

根据所述实施方案，所述随后沉积是无电镀沉积。

根据所述实施方案，所述浴液保持在范围在80℃和130℃之间的温度，优选地110℃，并且在所述浴液上方保持氢环境，以便具有范围在2000百帕和4000百帕之间的总压强，优选地3000百帕的总压强，所述底材被浸入几个小时，优选地大约8小时。

根据所述实施方案，所述材料是四乙氧基硅烷(TEOS)。

根据所述实施方案，所述TEOS中铜脒化物或者镍脒化物浓度范围在15克/升和TEOS中脒化物的饱和浓度之间。

根据所述实施方案，所述底材(5)由来自包括以下物质的组的材料制成或者涂敷：二氧化硅、硅、玻璃、苯并环丁烯(BCB)和传导材料。

根据所述实施方案，所述浸入步骤之后是通风，接着是退火步骤，所述退火步骤在氢和氩气流下，在范围在250℃和350℃之间的温度优选地大约300℃，持续几小时，优选地大约3小时。

根据所述实施方案，所述底材包括沟槽和/或孔。

根据所述实施方案，所述浴液还包括感光化合物。

另一实施方案提供了一种向待覆盖有金属层的底材施用预处理剂，所述预处理剂由来自乙氧基硅烷类或硅氧烷类和铜脒化物或镍脒化物的作用剂构成。

在下面的具体实施方案的非限制性描述中，将结合附图对本发明的前述目的、特征和优点进行详细讨论。

附图说明

图1图示了用于根据本发明的实施方案的无电镀沉积的种子层的形成步骤；

图2示出了根据本发明的实施方案的方法的流程图；

图3A到3C是图示应用所述方法以在集成电路上形成金属导线的例子的截面图；以及

图4A到4D是图示应用所述方法的实施方案以在集成电路的互连堆叠中形成传导线和孔的例子的截面图。

具体实施方式

像正常在集成电路的图形中一样，图示制造步骤的各个附图，尤其是截面图不是按照比例的。

图1图示了用于根据实施方案的无电镀沉积的种子层的形成步骤。舟皿3浸在容器1中，具有待金属化的表面或者表面部分的几个底材4布置在舟皿3中。容器1填充有浴液(bath)7，该浴液包括铜化合物和能够与底材粘着的化合物的混合物。

粘着化合物是一种乙氧基硅烷类或者硅氧烷类的化合物，例如，具有下面的半结构式的四乙氧基硅烷(TEOS)。

其中，Et表示乙基。

用作溶剂的TEOS形成与底材粘着的粗作用剂。

铜化合物是铜脒化物(copper amidinate)。例如，该铜脒化物可以是分子式[Cu(iPr-amd)]₂并具有下面的半结构式的铜(N，N’-二异丙基-乙脒化物(acetamidinate))：