[发明专利]无外部电压偏置的水溶液中的选择性无电电化学电原子层沉积

权利要求书

1.一种进行无电电化学原子层沉积的方法，其包括：

提供包括暴露的上金属层的衬底；

将所述衬底暴露于第一前体溶液中以经由欠电位沉积在所述暴露的上金属层上形成牺牲金属单层，其中所述第一前体溶液是包含还原剂的水溶液，并且其中所述还原剂改变所述暴露的上金属层的电压电位以将所述电压电位保持在第二预定范围内，以进行所述欠电位沉积；

在形成所述牺牲金属单层之后，漂洗所述衬底；

在漂洗所述衬底之后，将所述衬底暴露于第二前体溶液中，以用第一沉积层置换所述牺牲金属单层；以及

在用所述第一沉积层置换所述牺牲金属单层之后，漂洗所述衬底，

其中将所述衬底暴露于所述第一前体溶液和将所述衬底暴露于所述第二前体溶液是无电工艺。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一前体溶液包含硫酸锌。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一前体溶液包含金属盐、羧酸、所述还原剂和pH调节剂。

4.根据权利要求3所述的方法，其中：

所述金属盐包括硫酸锌，并且

所述pH调节剂包括氢氧化铵。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述第一前体溶液包括金属盐、羧酸、所述还原剂和pH调节剂，

所述金属盐包括硫酸锌；

所述还原剂包括钛；以及

所述pH调节剂包括氢氧化铵。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一前体溶液包含：

硫酸锌和氢氧化铵的第一预定量的第一混合物；

氯化钛和柠檬酸铵的第二预定量的第二混合物；和

除了包括在所述第一混合物中的氢氧化铵之外的第三预定量的氢氧化铵。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述牺牲金属单层包含锌。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原剂包含钛。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二前体溶液包含盐和金属离子的水溶液。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二前体溶液包含硫酸铜。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二前体溶液包含亚硝酰硫酸钌或亚硝酰氯钌。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二前体溶液包含氯铂酸。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二前体溶液包含金属盐。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述金属盐包含铜、钌或铂。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二前体溶液包含表面受限的氧化还原置换电解质。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述表面受限的氧化还原置换电解质包括硫酸铜、柠檬酸和硫酸。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一沉积层包含铜、钴、钌或铂。

18.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

通过探针检测所述暴露的上金属层的表面处的电流水平或所述电压电位中的至少一者；以及

基于所述电流水平或所述电压电位中的所述至少一者，调节pH水平、所述第一前体溶液的浓度、或温度中的至少一者，以保持在第一预定范围内的所述电流水平或在所述第二预定范围内的所述电压电位中的所述至少一者以用于所述牺牲金属单层的无电电化学原子层沉积。