[发明专利]将基于镍或钴的金属层沉积在半导体固体衬底上的方法以及用来应用该方法的试剂盒

权利要求书

1.对导电衬底或半导电衬底、例如硅衬底进行无电涂覆的方法，所述衬底覆盖有电绝缘材料层并具有一系列空腔，所述空腔尤其旨在形成用于制造三维集成电路的硅通孔，所述方法由如下步骤构成：用形成铜扩散阻挡层的金属层对所述空腔的绝缘表面进行涂覆，所述金属层包含基于镍或钴的材料；

其中，所述方法包括在50℃至90℃、优选60℃至80℃的温度下，将所述空腔的绝缘表面与水溶液接触30s至30min、优选2min至20min，从而在所述空腔的底部形成具有至少6nm厚度的金属层，所述水溶液包含：

-镍离子或钴离子的至少一种金属盐，优选所述金属盐的浓度为10^-3M至1M；

-镍离子或钴离子的至少一种还原剂，优选所述还原剂的量为10^-4M至1M；

-任选地，镍离子或钴离子的至少一种稳定剂，优选所述稳定剂的量为10^-3M至1M；以及

-至少一种具有胺官能团的聚合物，优选所述聚合物的浓度为5mg/L至250mg/L。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述金属盐选自于由硫酸镍、硫酸钴、氯化镍、氯化钴、乙酸镍、乙酸钴、氨基磺酸镍和氨基磺酸钴所组成的组。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述还原剂选自于由磷衍生物、硼烷衍生物、葡萄糖、甲醛和肼所组成的组。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述具有胺官能团的聚合物选自于由衍生自下列物质的聚合物和共聚物所组成的组：壳聚糖、聚(烯丙基胺)、聚(乙烯基胺)、聚(乙烯基吡啶)、聚(氨基苯乙烯)、聚(乙烯亚胺)、聚(L-赖氨酸)、以及这些聚合物的酸形式。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述稳定剂选自于由乙二胺、乙酸盐、琥珀酸盐、丙二酸盐、氨基乙酸盐、苹果酸盐和柠檬酸盐所组成的组。

6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述绝缘层包含：选自于由SiO₂、SiOC、SiN、SiOCH、SiC所组成的组中的化合物；以及具有一个或多个下述基团的聚合物，所述基团选自于由伯胺基团、仲胺基团、烯胺基团、醇基团、硫醇基团、芳香族杂环基团和非芳香族杂环基团所组成的组，所述芳香族杂环例如尤其是吡啶、吡咯、噻吩。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述水溶液进一步含有用于将pH调节为8至12的试剂。

8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，在沉积基于镍或钴的层之前，对绝缘层进行用钯化合物活化所述绝缘层表面的预备步骤。

9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述空腔在其开口处具有1μm至75μm的直径，并具有2:1至30:1的纵横比。

10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，所述方法包括在形成所述阻挡层的步骤之后进行的、由下述过程组成的步骤：用铜对所述空腔进行填充，而无需首先在所述阻挡层的表面上形成铜种子层。

11.如权利要求10中所述的方法，其中，通过电沉积用铜对所述空腔进行填充，并且电沉积浴以溶液形式在溶剂中含有：

-铜离子，浓度为45mM至1500mM；

-铜的络合剂，由选自具有2-4个氨基基团的脂肪族多胺中的至少一种化合物组成，浓度为45mM至3000mM；

-铜和所述络合剂之间的摩尔比为0.1至5；以及

-任选的促进剂、例如硫代二乙醇酸，浓度为1mg/L至500mg/L。

12.旨在用于涂覆导电衬底或半导电衬底、例如硅衬底的试剂盒，所述衬底覆盖有电绝缘材料层并具有一系列空腔，所述空腔尤其旨在形成用于制造三维集成电路的硅通孔；

其中，所述试剂盒含有：

-镍离子或钴离子的至少一种金属盐，所述金属盐的浓度为10^-3M至1M；

-镍离子或钴离子的至少一种还原剂，所述还原剂的量为10^-4M至1M；

-任选地，镍离子或钴离子的至少一种稳定剂，所述稳定剂的量为10^-3M至1M；

-至少一种具有胺官能团的聚合物，所述聚合物的浓度为5mg/L至250mg/L；

并且，所述聚合物和所述还原剂分开包装。