[发明专利]用于硅基材的活化方法

说明书

本发明涉及一种用于活化硅基材的活化组合物，其为包含钯离子源、氟离子源和至少两种芳族酸的水溶液。本发明进一步涉及其使用和任选用于这种经处理的基材的随后金属化的方法。所述方法可用于半导体和太阳能电池制造中。

技术领域

本发明涉及太阳能电池和电子器件的制造，特别地涉及在无电金属化和硅化物互连体(interconnect)的形成之前硅基材的活化方法，所述互连体可用于晶体管(MOS、CMOS)、记忆棒、MS和SD卡中。

背景技术

一般而言，通过如下方式形成硅化物互连体：将诸如镍的金属无电沉积于适当硅基材上，随后热处理以形成金属硅化物。此热处理通常称为快速热退火(RTA)。通常，此热处理需要基材经受300℃至750℃范围内的高温，由此在金属硅化物形成之后金属扩散至硅基材中。对于待沉积于硅基材上的金属，所述硅基材需要被活化。此情形尤其针对p型掺杂的多晶硅。n型掺杂的基材可直接使用强碱性无电镍镀浴来镀敷。然而，强碱性介质可损坏半导体制造中所用的基材，例如焊接掩模。因此，本领域中不期望使用强碱性镀浴。因此，使用包含钯离子和氢氟酸或如GB 976,656中所揭示的其它氟离子源的组合物来活化硅基材为常用技术。此类型的活化的可能机制公开于US 4,297,393中。

US 6,406,743 B1涉及多晶硅互连体上的镍硅化物形成。其中所公开的方法教导使用含有钯盐和高浓度的氢氟酸和乙酸的溶液作为在镍或镍合金沉积之前多晶硅的活化组合物。不管与使用这种浓氢氟酸溶液相关的高毒性如何，这种组合物的使用导致获得极粗糙的钯晶种。为了在这种粗糙的钯晶种上提供均匀镍硅化物覆盖层，需要在其上提供厚镍沉积物，这进而导致结构太大而不能用于现代半导体技术中(参见实例1和2)。

US 5,753,304报导了特别地用于铝表面的活化溶液。所述活化溶液尤其包含钯盐、碱金属氟化物或氟化氢和作为络合剂的羧酸。所述羧酸为以约10ml/l活化溶液至约100ml/l活化溶液的量使用。

US 2005/0161338 A1公开了使用包含钯源和至少一种酸的水溶液来活化硅表面的方法。本公开内容中可用的酸有多种，例如无机酸，如硫酸、硝酸和盐酸；或有机硫酸，例如甲烷硫酸；或芳族磺酸，例如对甲苯磺酸。然而，使用一种脂族或芳族酸导致所处理表面的覆盖极不均匀(参见实例2至4)。

WO 2014/128420公开了包含阴离子或非离子表面活性剂、金离子和氟离子的组合物用于活化半导体基材的用途。表面活性剂的采用改良了结果且使得形成较薄镍层。根据此公开内容，含有钯和氟离子的组合物导致不均匀沉积且随后镍层扩散于基材上和基材中(第2、14和15页和表1，条目1)。由于多种原因(例如成本)，在电子器件的制造中使用金离子为不期望的。

尽管这些方法能够提供用于活化硅基材和随后形成镍硅化物的方法，但其不能满足现代半导体制造的需要。所采用的贵金属的晶种层太粗糙且单独的晶种在硅基材表面上的分布不够均匀，导致必须在基材上沉积极厚的镍层。此外，如果贵金属分布太粗糙，则单独的贵金属粒子也较大，从而因贵金属的价格通常较高而导致成本增加。甚至更重要地，需要硅基材上的金属或金属层极薄且具有均匀高度。因此，需要其平坦并光滑。因此，其前提条件为下面的钯晶种层极均匀且实质上不含大团聚粒子。如果钯晶种与待在其上形成的期望的金属或金属合金层一样大(或甚至更大)，则这尤其不利。在其上形成的金属或金属合金层将另外在那些大粒子上形成，且将形成需要抛光步骤的极粗糙(产生如山谷和丘陵的结构)表面，在待形成在5nm、10nm、20nm或50nm范围内的金属或金属合金层的情形下尤其如此。这与半导体制造工业中的持续小型化以及成本和环境意识不兼容。

发明目的

因此，本发明的目的为克服如上文所提及的缺点并且提供活化组合物和其使用方法，所述方法尤其使得在硅基材上形成其具有优良表面覆盖的极薄钯晶种层。

因此，本发明的另一目的为提供上面均匀覆盖有钯晶种层的硅基材，其可用于无电金属化。