[发明专利]电镀纯钴用电镀液及其应用

说明书

本发明提供一种电镀纯钴用电镀液及其应用，其中，电镀纯钴用电镀液包含：基础溶液，所述基础溶液为可溶性钴盐的水溶液；络合剂，所述络合剂含有共轭的肟基团。根据本发明实施例的电镀纯钴用电镀液，由于使用了共轭肟基团的络合剂，对钴离子电化学沉积有强烈的阴极极化作用，能够控制钴的沉积速率，使得钴能够均匀地成核生长，获得高质量的纯钴镀层，从而实现电气互联。

技术领域

本发明涉及应用电化学技术领域，具体涉及一种电镀纯钴用电镀液及其应用。

背景技术

对于电子设备而言，尺寸减小的同时性能提高的愿望推动了互联工艺的发展，朝着互联的特征尺寸变小的方向发展，因此更多的组件可以集成在更有限的电子领域。随着特征尺寸的缩小，引发越来越多问题，如电迁移，互扩散等等。

目前，主要是以电镀铜来实现互联。然而，由于铜存在不容忽视的电迁移，且随着互联尺寸越来越小，问题变得越来越突出，亟待开发出代替电镀铜实现互联的材料。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够芯片互联材料，能够实现7nm以下的互联尺寸。

本发明人等经过反复研究发现，如果以钴作为互连材料，相比于铜而言，存在以下优点：

(1)钴比铜在硅片中扩散困难，从而减少电迁移，钴金属化提供了一个完整的间隙填充，无需高阻的薄势垒层(或者称阻挡层，通常是氮化钽、氮化钛等，对于铜来说，需要这种阻挡层来降低铜往硅里面扩散)；

(2)钴在芯片封装可以具有更低的电阻，因为无需高阻阻挡层，随着芯片封装尺寸降低，则高阻薄层对电阻贡献越来越大。所以总体而言，随着芯片封装尺寸降低，金属钴反而比铜在封装中可以获得更低的电阻；(3)全金属钴实现电镀填充，无空隙、无缝、无填料，所以制造的芯片硅与金属热匹配或导热率更好。

因此，用钴材料代替铜材料，作为芯片互联材料，将会是一次重大革命性更新。

然而，电镀纯钴存在的急需解决的问题是如何控制钴的沉积速率的问题。经发明人等反复研究发现，通过添加适当的络合剂，能够很好地控制钴的沉积速率，实现芯片的封装，并在此基础上完成了本发明。

本发明一方面提供了一种电镀纯钴用电镀液。

本发明另一方面还提供了电镀纯钴用电镀也在芯片封装领域的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明第一方面，提供了一种电镀纯钴用电镀液，包含：

基础溶液，所述基础溶液为可溶性钴盐的水溶液；

络合剂，所述络合剂含有共轭的肟基团。

进一步地，所述可溶性钴盐包括水合硫酸钴、水合氯化钴、水合硝酸钴中的一种或多种，且所述可溶性钴盐在所述基础溶液中的浓度为0.02～0.4M。

进一步地，所述电镀纯钴用电镀液中还含有0.1～0.6M的硼酸，且所述电镀纯钴用电镀液的pH值为3.0-5.0。

进一步地，所述络合剂为丁二酮肟、1,2-环己二酮二肟、环己酮肟中的一种或多种。

更进一步地，所述络合剂的浓度为500-40000ppm。

进一步地，所述电镀纯钴用电镀液中还含有添加剂，所述添加剂包括湿润剂、光亮剂、加速剂中的一种或多种。

进一步地，所述湿润剂为十二烷基硫酸钠，所述湿润剂的浓度为0.08～0.12g/L。

进一步地，所述光亮剂为糖精钠、硫酸钠、或其混合物，所述光亮剂的浓度为0.05～0.2M。