專利名稱：用于在底材上形成沉積金屬的底層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種底材金屬化方法，并且更具體地，涉及一種用于形成能夠使 金屬隨后沉積的種子層的方法。
背景技術(shù)：
形成在集成電路中的器件通常利用在底材的表面處形成的、諸如由銅構(gòu)成的金屬 導(dǎo)線來互接。對于形成這樣的導(dǎo)線，有很多方法。一種方法是在底材上進行銅的無電鍍沉積。 “無電鍍”沉積是一種在不使用電極的情況下進行的自催化沉積。在進行無電鍍沉積之前，必需在待金屬化的底材上形成種子層，這個種子層允許 底材上的良好接合并形成用于自催化反應(yīng)的種子。用于形成這種類型的種子層的已知方法 需要執(zhí)行昂貴的操作，例如，諸如物理氣相沉積(PVD)的物理沉積和諸如等離子蝕刻的蝕 刻操作等系列操作。此外，通常必需幾個步驟來一方面形成確保對底材的粘著的材料層，另 一方面形成使金屬能夠自催化沉積的材料的種子。通常，確保與底材接合的材料是基于氮 化鉭(TaN)或者氮化鈦(TiN)的材料，而使金屬能夠自催化反應(yīng)的材料是基于鈀(Pd)、錫 (Sn)和/或釕(Ru)的材料。還應(yīng)該注意物理沉積方法的缺點在于它們中很多需要一個底 材一個底材的處理。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要一種在底材上形成用于無電鍍沉積的、對底材具有良好粘著的種子層 的方法。還需要提供一種能夠一起處理幾個底材的方法。此外，需要一種能夠在具有強形狀變化的底材上，例如在孔中共形沉積的方法。本發(fā)明提供了一種通過在一種浴液中浸入一種或多種底材而形成催化粘著層的 方法，所述浴液包括銅化合物或鎳化合物與能夠與底材粘著的化合物的混合物。因此，實施方案提供了一種用于在底材上形成種子層的方法，所述種子層能夠使 金屬層隨后沉積，所述方法包括在包含來自乙氧基硅烷類或硅氧烷類和銅脒化物或鎳脒化 物的材料的浴液中浸入底材的步驟。根據(jù)所述實施方案，所述隨后沉積是無電鍍沉積。根據(jù)所述實施方案，所述浴液保持在范圍在80°C和130°C之間的溫度，優(yōu)選地 110°C，并且在所述浴液上方保持氫環(huán)境，以便具有范圍在2000百帕和4000百帕之間的總 壓強，優(yōu)選地3000百帕的總壓強，所述底材被浸入幾個小時，優(yōu)選地大約8小時。根據(jù)所述實施方案，所述材料是四乙氧基硅烷(TEOS)。根據(jù)所述實施方案，所述TEOS中銅脒化物或者鎳脒化物濃度范圍在15克/升和 TEOS中脒化物的飽和濃度之間。根據(jù)所述實施方案，所述底材(5)由來自包括以下物質(zhì)的組的材料制成或者涂 敷二氧化硅、硅、玻璃、苯并環(huán)丁烯(BCB)和傳導(dǎo)材料。
根據(jù)所述實施方案，所述浸入步驟之后是通風(fēng)，接著是退火步驟，所述退火步驟在 氫和氬氣流下，在范圍在250°C和350°C之間的溫度優(yōu)選地大約300°C，持續(xù)幾小時，優(yōu)選地 大約3小時。根據(jù)所述實施方案，所述底材包括溝槽和/或孔。根據(jù)所述實施方案，所述浴液還包括感光化合物。另一實施方案提供了一種向待覆蓋有金屬層的底材施用預(yù)處理劑，所述預(yù)處理劑 由來自乙氧基硅烷類或硅氧烷類和銅脒化物或鎳脒化物的作用劑構(gòu)成。在下面的具體實施方案的非限制性描述中，將結(jié)合附圖對本發(fā)明的前述目的、特 征和優(yōu)點進行詳細討論。


圖1圖示了用于根據(jù)本發(fā)明的實施方案的無電鍍沉積的種子層的形成步驟；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的方法的流程圖；圖3A到3C是圖示應(yīng)用所述方法以在集成電路上形成金屬導(dǎo)線的例子的截面圖； 以及圖4A到4D是圖示應(yīng)用所述方法的實施方案以在集成電路的互連堆疊中形成傳導(dǎo) 線和孔的例子的截面圖。
具體實施例方式像正常在集成電路的圖形中一樣，圖示制造步驟的各個附圖，尤其是截面圖不是 按照比例的。圖1圖示了用于根據(jù)實施方案的無電鍍沉積的種子層的形成步驟。舟皿3浸在容 器1中，具有待金屬化的表面或者表面部分的幾個底材4布置在舟皿3中。容器1填充有 浴液(bath) 7，該浴液包括銅化合物和能夠與底材粘著的化合物的混合物。粘著化合物是一種乙氧基硅烷類或者硅氧烷類的化合物，例如，具有下面的半結(jié) 構(gòu)式的四乙氧基硅烷(TEOS)。
權(quán)利要求
一種用于在底材(5)上形成種子層(23)的方法，所述種子層能夠使金屬層隨后沉積，所述方法包括在包含來自乙氧基硅烷類或硅氧烷類和銅脒化物或鎳脒化物的材料的浴液(7)中浸入底材的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述隨后沉積是無電鍍沉積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述浴液(7)保持在80°C和130°C之間范圍 的溫度，優(yōu)選地110°C的溫度，并且在所述浴液上方保持氫環(huán)境，以便具有范圍在2000百帕 和4000百帕之間，優(yōu)選地3000百帕的總壓強，所述底材被浸入幾個小時，優(yōu)選地大約8小 時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3任一項的方法，其中所述材料是四乙氧基硅烷(TEOS)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述TEOS中銅脒化物或者鎳脒化物濃度范圍在 15克/升和TEOS中脒化物的飽和濃度之間。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述底材(5)由來自包括以下物質(zhì)的 組的材料制成或者涂敷二氧化硅、硅、玻璃、苯并環(huán)丁烯(BCB)和傳導(dǎo)材料。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述浸入步驟之后是通風(fēng)，接著是退 火步驟，所述退火步驟在氫和氬氣流下，在范圍在250°C和350°C之間的溫度，優(yōu)選地大約 300°C的溫度，持續(xù)幾小時，優(yōu)選地大約3小時。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述底材(5)包括溝槽和/或孔。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述浴液(7)還包括感光化合物。
10.一種向待涂敷有金屬層的底材(5)施用的預(yù)處理劑，所述預(yù)處理劑由來自乙氧基 硅烷類或硅氧烷類和銅脒化物或鎳脒化物的作用劑構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在底材(5)上形成底層的方法，所述底層能夠使金屬層隨后沉積，所述方法包括在包含來自乙氧基硅烷類或硅氧烷類和銅脒化物或鎳脒化物的材料的浴液(7)中浸入底材。
文檔編號C23C18/38GK101981663SQ200980111161
公開日2011年2月23日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者克萊蒙特·巴里爾, 奧利維爾·瑪吉特, 布魯諾·肖德雷, 皮埃爾·法烏 申請人:意法半導(dǎo)體(圖爾)公司;國家科學(xué)研究中心