專利名稱：用于金屬化的方法、器件和材料的制作方法
用于金屬化的方法、器件和材料
背景技術(shù)：
本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式涉及如集成電路等電子器件的制造；更具體地，本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式涉及包括焊料接觸的用于結(jié)構(gòu)的材料和金屬化層。用于電連接的焊料接觸已在電子器件中使用了很長(zhǎng)一段時(shí)間。許多確立的工藝存在著并且用于制造這些電子器件。許多這樣的工藝提供了令人滿意的結(jié)果，且對(duì)這些確立的工藝如果有改進(jìn)的話，也幾乎沒(méi)有做出一些重大的改進(jìn)。本發(fā)明者已經(jīng)做出了涉及例如用于電子器件的焊料接觸技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)明。該一個(gè)或更多發(fā)明可具有提供涉及或使用焊料接觸技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)方法、材料、和/或電子裝置的潛力
發(fā)明內(nèi)容
·本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面涉及電子器件的制造。本發(fā)明的一個(gè)方面是一種制備電子器件的方法。根據(jù)一種實(shí)施方式，該方法包括提供襯底，在該襯底的至少一部分上無(wú)電沉積阻擋金屬，并使用如無(wú)電沉積等濕化學(xué)法將具有焊料浸潤(rùn)性的基本上無(wú)金的浸潤(rùn)層沉積在該阻擋金屬上。本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種電子器件。根據(jù)一種實(shí)施方式，該電子器件包括金屬化疊層。該金屬化疊層包括無(wú)電沉積的阻擋金屬和沉積在該阻擋金屬上的基本無(wú)金的浸潤(rùn)層，且該浸潤(rùn)層對(duì)焊料是可浸潤(rùn)的。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限制其申請(qǐng)于構(gòu)造的細(xì)節(jié)和在以下的說(shuō)明中所述的組件的配置。本發(fā)明能夠具有其它實(shí)施方式，并且能以各種方式實(shí)踐和實(shí)施。此外，可以理解的是，這里所采用的措辭和術(shù)語(yǔ)是為了說(shuō)明的目的，不應(yīng)被視為限制。


圖I是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的工藝流程圖。圖2是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的示意圖。圖3是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的示意圖。圖4是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的示意圖。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在圖中的部件是為了簡(jiǎn)單和清楚而示出，而不一定是按比例繪制的。例如，附圖中的一些部件的尺寸相對(duì)于其他部件可能被放大，以幫助更好地理解本發(fā)明的實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式對(duì)于以下限定的術(shù)語(yǔ)，除非在權(quán)利要求中或者在本說(shuō)明書中的其他地方給出了不同的定義，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用以下這些定義。無(wú)論是否明確表示，本文中所有的數(shù)值被定義為由術(shù)語(yǔ)“約”修飾。術(shù)語(yǔ)“約”通常是指本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)考慮的與所述值等同的以產(chǎn)生基本相同的性能、功能、結(jié)果等的值的范圍。由低值和高值表示的數(shù)值范圍被定義為包括歸入該數(shù)值范圍內(nèi)的所有的數(shù)字和歸入該數(shù)值范圍內(nèi)的所有子范圍。舉例而言，范圍10至15包括但不限于10,10. 1，10. 47，11，11. 75 至 12. 2，12. 5，13 至 13. 8，14，14. 025，和 15。本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式涉及方法、器件、材料和/或用于包括焊料的結(jié)構(gòu)的金屬化層。更具體地，本發(fā)明直接涉及包括焊料的用于電子器件的材料和金屬化層。以下將主要在處理例如用于制造電子器件的硅晶片之類半導(dǎo)體晶片的背景下討論本發(fā)明的實(shí)施方式。該電子器件包括銅和/或另一種導(dǎo)電體。該電子器件具有一個(gè)或多個(gè)包括焊料的電連接。然而，應(yīng)該理解，根 據(jù)本發(fā)明所述的實(shí)施方式可用于其它類型的半導(dǎo)體器件以及除了半導(dǎo)體晶片以外的晶片?，F(xiàn)在參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式示出工藝流程圖40。工藝流程圖40包括提供襯底50?？蛇x地，該襯底可以是諸如半導(dǎo)體晶片(如硅晶片)之類的襯底，或適合用于制造電子器件的其他材料的襯底。工藝流程圖40包括在襯底的至少一部分上無(wú)電沉積(ELD)阻擋金屬60。工藝流程圖40還包括濕無(wú)電沉積，如無(wú)電沉積浸潤(rùn)層70。浸潤(rùn)層是具有焊料浸潤(rùn)性的基本不含金的浸潤(rùn)層。該浸潤(rùn)層沉積在該阻擋金屬上?？蛇x地，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的工藝流程圖可包括工藝流程圖40，該工藝流程圖40進(jìn)一步包括與浸潤(rùn)層形成焊料接觸。在工藝流程圖40中，提供襯底50可通過(guò)使用各種襯底實(shí)現(xiàn)。換言之，可以在用于本發(fā)明的另外的實(shí)施方式的工藝流程圖40中使用各種襯底。作為工藝流程圖40的選項(xiàng)，提供襯底50包括提供包括一個(gè)或多個(gè)電接觸焊盤的襯底，以及無(wú)電沉積阻擋金屬60包括無(wú)電沉積阻擋金屬到該一個(gè)或多個(gè)電接觸焊盤。作為工藝流程圖40的另一選項(xiàng)，提供襯底50包括提供包括一個(gè)或多個(gè)貫穿襯底過(guò)孔導(dǎo)體的襯底，以及無(wú)電沉積阻擋金屬60包括無(wú)電沉積阻擋金屬到該一個(gè)或多個(gè)貫穿襯底過(guò)孔導(dǎo)體上。作為工藝流程圖40的另一選項(xiàng)，提供襯底50包括提供包括一個(gè)或多個(gè)過(guò)孔的襯底，以及無(wú)電沉積阻擋金屬60包括無(wú)電沉積阻擋金屬到該一個(gè)或多個(gè)過(guò)孔的壁上。用于工藝流程圖40的合適的阻擋金屬的示例包括但不限于無(wú)電沉積的鎳、無(wú)電沉積的鎳合金、無(wú)電沉積的鈷、和無(wú)電沉積的鈷合金。根據(jù)本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式，工藝流程圖40包括沉積阻擋金屬達(dá)到0. 2微米至I微米和歸入該0. 2微米至I微米之內(nèi)的所有的值和范圍的厚度。對(duì)于本發(fā)明的一些實(shí)施方式，無(wú)電沉積阻擋金屬不使用金屬鈀或其它貴金屬作為活化金屬以開(kāi)始沉積過(guò)程。本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式不使用用于表面活化的鈀或其它貴金屬而使用無(wú)電沉積浴，該無(wú)電沉積浴包括用于無(wú)電沉積工藝的如甲硼烷等還原劑。根據(jù)本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式，作為在無(wú)電沉積浴中的還原劑中的至少一種，甲硼烷的使用可避免黑焊盤的形成，該黑焊盤通常與帶有含金的浸潤(rùn)層的鎳磷阻擋層相關(guān)。對(duì)于包含使用用于無(wú)電沉積浸潤(rùn)層70的一個(gè)或多個(gè)選項(xiàng)的本發(fā)明的各種實(shí)施方式，工藝流程圖40可以進(jìn)行修改。用于無(wú)電沉積浸潤(rùn)層70的工藝流程圖40的選項(xiàng)包括，但不限于無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層，其包含無(wú)電沉積錫或錫合金；無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層，其包含無(wú)電沉積銀或銀合金；無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層，其包含無(wú)電沉積具有3-4原子％鎢的銀鎢合金；無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層，其包含無(wú)電沉積鈷錫合金、鈷銅合金、鈷銀合金、鈷銅錫合金、鈷銅銀合金、鈷銀錫合金、或鈷銅銀錫合金；無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層，其包含無(wú)電沉積鎳銅合金、鎳銀合金、鎳銅銀合金、鎳銅錫合金、鎳銀錫合金、或鎳銅銀錫合金；無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層，其包含無(wú)電沉積鐵錫合金、鐵銅合金、鐵銀合金、鐵銅錫合金、鐵銅銀合金、鐵銀錫合金、或鐵銅銀錫合金；無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層，其包含無(wú)電沉積具有第一組成物的鎳合金的厚度層和具有第二組成物的鎳合金的厚度層；無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層，其包含具有第一組成物的鈷合金的厚度層和具有第二組成物的鈷合金的厚度層；無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層，其包括無(wú)電沉積具有第一組成物的鐵合金的厚度層和具有第二組成物的鐵合金的厚度層。可選地，本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式可以進(jìn)一步包含在基本不含金的浸潤(rùn)層中弓I入硼和/或磷。對(duì)于本發(fā)明的一些實(shí)施方式，用于無(wú)電沉積浸潤(rùn)層70的一個(gè)或多個(gè)選項(xiàng)可以進(jìn)行組合。對(duì)于本發(fā)明的一些實(shí)施方式，工藝流程圖40可進(jìn)一步包含在浸潤(rùn)層的表面上使用一個(gè)或多個(gè)防腐蝕過(guò)程，以保持該表面適合于制備焊料接觸。適合本發(fā)明的實(shí)施方式的防腐蝕過(guò)程的示例可以包括，但不限于在浸潤(rùn)層上沉積防腐蝕膜；形成有機(jī)可焊接的防腐層；用含有腐蝕抑制劑的溶液清洗浸潤(rùn)層；以及調(diào)整該浸潤(rùn)層的表面的組成物，以便使得該表面不容易發(fā)生腐蝕。如上面所指出的，本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式包含使用浸潤(rùn)層，其中在整個(gè)浸·潤(rùn)層的厚度上浸潤(rùn)層的組成物是不恒定的。對(duì)于包括無(wú)電沉積具有第一組成物的鎳合金的厚度層和具有第二組成物的鎳合金的厚度層的本發(fā)明的實(shí)施方式，組成物的改變可以通過(guò)改變一個(gè)或者多個(gè)沉積條件而實(shí)現(xiàn)，該沉積條件諸如用于沉積工藝的溫度和諸如電鍍配方的組成物。包含無(wú)電沉積具有第一組成物的鈷合金的厚度層和具有第二組成物的鈷合金的厚度層的本發(fā)明的實(shí)施方式，也可以使用一個(gè)或多個(gè)沉積條件的變化以實(shí)現(xiàn)浸潤(rùn)層的組成物的變化。包含無(wú)電沉積具有第一組成物的鐵合金的厚度層和具有第二組成物的鐵合金的厚度層的本發(fā)明的實(shí)施方式，也可以使用一個(gè)或多個(gè)沉積條件的變化以實(shí)現(xiàn)浸潤(rùn)層的組成物的變化。本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式包括根據(jù)工藝流程圖40所述的方法，在工藝流程圖40中無(wú)電沉積在襯底60的至少一部分上的阻擋金屬和無(wú)電沉積具有焊料浸潤(rùn)性的基本不含金的浸潤(rùn)層70是通過(guò)在溫度T1使用無(wú)電沉積浴組成物以沉積該阻擋金屬，并在另一溫度T2使用無(wú)電沉積浴組成物以沉積該浸潤(rùn)層而實(shí)現(xiàn)的，其中T1不等于T2。換句話說(shuō)，T1和丁2充分地不同以從相同的無(wú)電沉積浴組成物產(chǎn)生具有不同組成物的材料的無(wú)電沉積。可替代地，無(wú)電沉積在襯底60的至少一部分上的阻擋金屬和無(wú)電沉積具有焊料浸潤(rùn)性的基本不含金的浸潤(rùn)層70是通過(guò)在溫度范圍TRl中使用無(wú)電沉積浴組成物以沉積該阻擋金屬并通過(guò)在另一個(gè)溫度范圍TR2中使用無(wú)電沉積浴組成物以沉積該浸潤(rùn)層，其中TRl和TR2是不相同的。換句話說(shuō)，TRl和TR2充分不同以從相同的無(wú)電沉積浴組成物產(chǎn)生具有不同組成物的材料的無(wú)電沉積。對(duì)于一種或多種實(shí)施方式，該阻擋金屬的厚度組成輪廓由于在TRl內(nèi)的溫度變化會(huì)發(fā)生改變，和/或該浸潤(rùn)層的厚度組成輪廓由于在TR2內(nèi)的溫度變化會(huì)發(fā)生變化。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式包括制備電子器件的方法。該方法包含提供襯底50，提供襯底50包含提供包含一個(gè)或多個(gè)電接觸焊盤和/或一個(gè)或多個(gè)貫穿襯底過(guò)孔導(dǎo)體的襯底。該方法還包含無(wú)電沉積阻擋金屬60，無(wú)電沉積阻擋金屬60包含無(wú)電沉積包括元素鎳和鈷中的至少一種的阻擋金屬。該阻擋層具有0. 2微米至I微米和歸入該0. 2微米至I微米之內(nèi)的所有的值和范圍的厚度，該阻擋層覆蓋該一個(gè)或多個(gè)貫穿襯底過(guò)孔導(dǎo)體和/或該一個(gè)或多個(gè)電接觸焊盤的至少一部分。對(duì)于無(wú)電沉積浸潤(rùn)層70，該方法包括無(wú)電沉積以下項(xiàng)中的至少一種錫或錫合金；具有3-4原子％鎢的銀鎢合金；銅或銅合金；鈷錫合金；鈷銅合金；鈷銀合金，鈷銅錫合金；鈷銅銀合金；鈷銀錫合金；鈷銅銀錫合金；鎳銅合金；鎳銀合金；鎳銅銀合金；鎳銅錫合金；鎳銀錫合金；鎳銅銀錫合金；鐵錫合金；鐵銅合金；鐵銀合金；鐵銅錫合金；鐵銅銀合金；鐵銀錫合金；鐵銅銀錫合金；具有第一組成物的鎳合金的厚度層和具有第二組成物的鎳合金的厚度層；具有第一組成物的鈷合金的厚度層和具有第二組成物的鈷合金的厚度層；以及具有第一組成物的鐵合金的厚度層和具有第二組成物的鐵合金的厚度層以接觸阻擋金屬，從而形成具有焊料浸潤(rùn)性的基本不含金的浸潤(rùn)層。任選地，該方法可進(jìn)一步包含將硼和/或磷引入基本不含金的浸潤(rùn)層。該方法還包含與基本不含金的浸潤(rùn)層形成焊料接觸。現(xiàn)在參考圖2，其中示出根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式所述的電子器件100的一部分的橫截面視圖。電子器件100包含具有基座106的襯底102、支撐在基座106上的 接觸焊盤110、以及覆蓋在基座106上的鈍化層112。電子器件100還包含金屬化疊層，該金屬化疊層包含在電接觸焊盤110上無(wú)電沉積的阻擋金屬114和在阻擋金屬114上無(wú)電沉積的基本不含金的浸潤(rùn)層118。浸潤(rùn)層118對(duì)焊料可浸潤(rùn)。電子器件100還包括與浸潤(rùn)層118接觸的焊料122。圖2示出了作為可用于制備其他的電接觸的焊料球的焊料122。圖2還示出具有可選的鈍化層124的電子器件100。對(duì)于電子器件100的一些實(shí)施方式，襯底102可包含完成的或部分完成的集成電路器件?？蛇x地，基座106可以是如硅等半導(dǎo)體，或者可以是適合用于電子器件的制造的另一種材料?？蛇x地，接觸焊盤110可包含諸如用于電子器件的最終接觸焊盤之類接觸焊盤，諸如鋁接觸焊盤和諸如銅接觸焊盤。本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式包含具有由阻擋金屬114至少部分地覆蓋的電接觸焊盤110。本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式包括包含元素鎳和鈷中的至少一種的阻擋金屬114。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，電子器件100具有阻擋金屬114的厚度是約0. 2微米至I微米和歸入該0. 2微米至I微米之內(nèi)的所有的值和范圍。對(duì)于本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式，阻擋金屬114包含元素鎳和鈷中的至少一種，并且阻擋金屬114的厚度為約0.2微米至I微米以及歸入該0. 2微米至I微米之內(nèi)的所有的值和范圍。本發(fā)明的另外的實(shí)施方式可具有包含多種材料系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)的浸潤(rùn)層118。適合用作浸潤(rùn)層118的材料系統(tǒng)的示例包括，但不限于包含錫或錫合金的浸潤(rùn)層118 ;包含銀或銀合金的浸潤(rùn)層118 ;包含具有3-4原子％鎢的銀鎢合金的浸潤(rùn)層118 ;包含銅或銅合金的浸潤(rùn)層118 ;包含鈷錫合金、鈷銅合金、鈷銀合金、鈷銅錫合金、鈷銅銀合金、鈷銀錫合金、或鈷銅銀錫合金的浸潤(rùn)層118 ;包含鎳銅合金、鎳銀合金、鎳銅銀合金、鎳銅錫合金、鎳銀錫合金、或鎳銅銀錫合金的浸潤(rùn)層118 ;包含鐵錫合金、鐵銅合金、鐵銀合金、鐵銅錫合金，鐵銅銀合金、鐵銀錫合金、或鐵銅銀錫合金的浸潤(rùn)層118 ;包含具有第一組成物的鎳合金的厚度層和具有第二組成物的鎳合金的厚度層的浸潤(rùn)層118 ;包含具有第一組成物的鈷合金的厚度層和具有第二組成物的鈷合金的厚度層的浸潤(rùn)層118 ;包含具有第一組成物的鐵合金的厚度層和具有第二組成物的鐵合金的厚度層的浸潤(rùn)層118 ;進(jìn)一步包含硼和/或磷的浸潤(rùn)層118。
現(xiàn)在參考圖3示出的根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式所述的電子器件200的一部分的橫截面?zhèn)纫晥D。電子器件200包含具有貫穿襯底過(guò)孔210的襯底202和貫穿襯底過(guò)孔的導(dǎo)電體212。電子器件200還包括覆蓋襯底202的鈍化層224。電子器件200還包含金屬化疊層，該金屬化疊層包含在導(dǎo)電體212上無(wú)電沉積的阻擋金屬214以及在阻擋金屬214上的基本不含金的浸潤(rùn)層218。作為選項(xiàng)，基本不含金的浸潤(rùn)層218被無(wú)電沉積在阻擋金屬214上。浸潤(rùn)層218對(duì)焊料可浸潤(rùn)。電子器件200進(jìn)一步包括與浸潤(rùn)層218接觸的焊料222。對(duì)于電子器件200的一些實(shí)施方式，襯底202可以包含完成的或部分完成的集成電路器件?？蛇x地，襯底202可以是如硅等半導(dǎo)體，或者襯底202可以是適合用于制造電子器件的另一種材料?？蛇x地，貫穿襯底過(guò)孔導(dǎo)電體212可包含例如(但不限于)鋁、銅、多晶硅、焊料、和鎢等導(dǎo)電體。本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式包含具有由阻擋金屬214至少部分地覆蓋的貫穿襯底過(guò)孔導(dǎo)電體212。 本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式包括包含元素鎳和鈷中的至少一種的阻擋金屬214。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，電子器件200具有厚度是約0. 2微米到I微米以及歸入該0. 2微米至I微米之內(nèi)的所有的值和范圍的阻擋金屬214。對(duì)于本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式，阻擋金屬214包含元素鎳和鈷中的至少一種，并且阻擋金屬214的厚度為約0. 2微米至I微米和歸入該0. 2微米至I微米之內(nèi)的所有的值和范圍。本發(fā)明的另外的實(shí)施方式可以具有包含多種材料系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)的浸潤(rùn)層218。適合用作浸潤(rùn)層218的材料系統(tǒng)的示例包括，但不限于包含錫或錫合金的浸潤(rùn)層218 ;包含銀或銀合金的浸潤(rùn)層218 ;包含具有3-4原子％鎢的銀鎢合金的浸潤(rùn)層218 ;包含銅或銅合金的浸潤(rùn)層218 ;包含鈷錫合金、鈷銅合金、鈷銀合金、鈷銅錫合金、鈷銅銀合金、鈷銀錫合金、或鈷銅銀錫合金的浸潤(rùn)層218 ;包含鎳銅合金、鎳銀合金、鎳銅銀合金、鎳銅錫合金、鎳銀錫合金、或鎳銅銀錫合金的浸潤(rùn)層218 ;包含鐵錫合金、鐵銅合金、鐵銀合金、鐵銅錫合金，鐵銅銀合金、鐵銀錫合金、或鐵銅銀錫合金的浸潤(rùn)層218 ;包含具有第一組成物的鎳合金的厚度層和具有第二組成物的鎳合金的厚度層的浸潤(rùn)層218 ;包含具有第一組成物的鈷合金的厚度層和具有第二組成物的鈷合金的厚度層的浸潤(rùn)層218 ;包含具有第一組成物的鐵合金的厚度層和具有第二組成物的鐵合金的厚度層的浸潤(rùn)層218 ;進(jìn)一步包含硼和/或磷的浸潤(rùn)層218。本發(fā)明的另一種實(shí)施方式包括包含金屬化疊層的電子器件。該金屬化疊層包含無(wú)電沉積的阻擋金屬和在該阻擋金屬上無(wú)電沉積的基本不含金的浸潤(rùn)層。該阻擋金屬與該浸潤(rùn)層電接觸，且該浸潤(rùn)層對(duì)焊錫是可浸潤(rùn)的。該阻擋金屬具有0. 2微米至I微米和歸入該
0.2微米至I微米之內(nèi)的所有的值和范圍的厚度。該阻擋金屬包括元素鎳和鈷中的至少一種。該浸潤(rùn)層包含錫或錫合金；銀或銀合金；具有3-4原子％鎢的銀鎢合金；銅或銅合金；鈷錫合金；包括硼和/或磷的鈷錫合金；鎳錫合金；包括硼和/或磷的鎳錫合金；具有第一組成物的鎳錫合金的厚度層和具有第二組成物的鎳錫合金的厚度層；或具有第一組成物的鈷錫合金的厚度層和具有第二組成物的鈷錫合金的厚度層。該電子器件還包括一個(gè)或多個(gè)由阻擋金屬至少部分地覆蓋的電接觸焊盤，和/或一個(gè)或多個(gè)由阻擋金屬至少部分地覆蓋的貫穿襯底過(guò)孔導(dǎo)體。該實(shí)施方式還包含與浸潤(rùn)層接觸的焊料。現(xiàn)在參考圖4，其中示出的根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式所述的電子器件300的一部分的橫截面?zhèn)纫晥D。電子器件300包含具有貫穿襯底過(guò)孔301的襯底302。電子器件300進(jìn)一步包含貫通襯底導(dǎo)電體，其包含無(wú)電沉積的阻擋金屬314以基本覆蓋貫通襯底過(guò)孔310的壁和在阻擋金屬314上的基本不含金的浸潤(rùn)層318。作為選項(xiàng)，將基本不含金的浸潤(rùn)層318化學(xué)沉積在阻擋金屬314上。浸潤(rùn)層318對(duì)焊料可浸潤(rùn)。電子器件300進(jìn)一步包括與浸潤(rùn)層318接觸的焊料322，以基本填充由浸潤(rùn)層318包圍的芯部。圖4示出包含阻擋金屬326的電子器件300,阻擋金屬326可選地具有 與阻擋金屬314相似的屬性,或者可以是不相似的材料。此外，圖4示出包含浸潤(rùn)層330的電子器件300，浸潤(rùn)層330可選地具有與浸潤(rùn)層318相似的屬性，或者可以是不相似的材料。對(duì)于電子器件300的一些實(shí)施方式，襯底302可包含完成的或部分完成的集成電路器件?？蛇x地，襯底302可以是如硅等半導(dǎo)體，或者襯底302可以是適合用于電子器件的制造的另一種材料。本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式包含具有對(duì)由阻擋金屬314至少部分地覆蓋的貫穿襯底過(guò)孔310進(jìn)行限定的壁。本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式包括包含元素鎳和鈷中的至少一種的阻擋金屬314。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，電子器件300具有厚度是約0. 2微米至I微米以及歸入該0. 2微米至I微米之內(nèi)的所有的值和范圍的阻擋金屬314。對(duì)于本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式，阻擋金屬314包括元素鎳和鈷中的至少一種，并且阻擋金屬314的厚度是約0. 2微米至I微米和歸入該0. 2微米至I微米之內(nèi)的所有的值和范圍。本發(fā)明的另外的實(shí)施方式可具有包含多種材料系統(tǒng)中的一種或多種的浸潤(rùn)層318。適合用作浸潤(rùn)層318的材料系統(tǒng)的示例包括，但不限于包含錫或錫合金的浸潤(rùn)層318 ;包含銀或銀合金的浸潤(rùn)層318 ;包含具有3-4原子％鎢的銀鎢合金的浸潤(rùn)層318 ;包含銅或銅合金的浸潤(rùn)層318 ;包含鈷錫合金、鈷銅合金、鈷銀合金、鈷銅錫合金、鈷銅銀合金、鈷銀錫合金、或鈷銅銀錫合金的浸潤(rùn)層318 ;包含鎳銅合金、鎳銀合金、鎳銅銀合金、鎳銅錫合金、鎳銀錫合金、或鎳銅銀錫合金的浸潤(rùn)層318 ;包含鐵錫合金、鐵銅合金、鐵銀合金、鐵銅錫合金，鐵銅銀合金、鐵銀錫合金、或鐵銅銀錫合金的浸潤(rùn)層318 ;包含具有第一組成物的鎳合金的厚度層和具有第二組成物的鎳合金的厚度層的浸潤(rùn)層318 ;包含具有第一組成物的鈷合金的厚度層和具有第二組成物的鈷合金的厚度層的浸潤(rùn)層318 ;包含具有第一組成物的鐵合金的厚度層和具有第二組成物的鐵合金的厚度層的浸潤(rùn)層318 ;進(jìn)一步包含硼和/或磷的浸潤(rùn)層318。已參照特定的實(shí)施方式在上述的說(shuō)明書中對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)理解，可以在不脫離如在隨附的權(quán)利要求中主張的本發(fā)明的范圍的情況下，做出各種修改和改變。因此，本說(shuō)明書應(yīng)被視為是說(shuō)明性的，而不是限制性的，并且旨在將所有這樣的修改納入本發(fā)明的范圍內(nèi)。在上文中參照特定的實(shí)施方式已經(jīng)描述了益處、其他的優(yōu)點(diǎn)、以及問(wèn)題的解決方法。然而，導(dǎo)致任何的益處、優(yōu)點(diǎn)、或解決方法出現(xiàn)或變得更顯著的益處、其他的優(yōu)點(diǎn)、問(wèn)題的解決方案、以及任何要素，不應(yīng)被解釋為任何或者所有的權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必需的、或必要的特征或要素。如本文所用的，術(shù)語(yǔ)“包含”、“包含有”、“包括”、“包括有”、“具有”、“含有”、“至少
一種”、或者其任何其他變化形式意在涵蓋非排他的包容性。例如，包含系列元素的工藝、方法、物品、或裝置，不一定只限于這些元素，也可包括沒(méi)有明確列出或在該工藝、方法、物品或裝置中固有的其他元素。此外，除非明確有相反的說(shuō)明，否則“或”是指包容性的或和非排他性的或。例如，條件A或B滿足以下任何一種A為真(或存在)且B為假(或不存在)，A為假(或不存在)且B為真(或存在)，以及A和B都為真(或存在)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種制備電子器件的方法，所述方法包括 提供襯底； 無(wú)電沉積阻擋金屬在所述襯底的至少一部分上；以及 無(wú)電沉積具有焊料浸潤(rùn)性的基本不含金的浸潤(rùn)層到所述阻擋金屬上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層是通過(guò)使用包含甲硼烷的無(wú)電沉積制劑實(shí)現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述提供襯底包括提供包括一個(gè)或多個(gè)電接觸焊盤的襯底，并且其中所述無(wú)電沉積阻擋金屬在所述襯底的至少一部分上包括沉積所述阻擋金屬在所述一個(gè)或多個(gè)電接觸焊盤上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述提供襯底包括提供包括一個(gè)或多個(gè)貫穿襯底過(guò)孔導(dǎo)體的襯底，并且其中所述無(wú)電沉積阻擋金屬在所述襯底的至少一部分上包括沉積所述阻擋金屬到所述一個(gè)或多個(gè)貫穿襯底過(guò)孔導(dǎo)體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述提供襯底包括提供具有一個(gè)或多個(gè)過(guò)孔的襯底，并且其中所述無(wú)電沉積阻擋金屬在所述襯底的至少一部分上包括沉積所述阻擋金屬到所述一個(gè)或多個(gè)過(guò)孔的壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述無(wú)電沉積阻擋金屬在所述襯底的至少一部分上包括沉積包括鈷的阻擋金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述無(wú)電沉積阻擋金屬在所述襯底的至少一部分上包括沉積所述阻擋金屬達(dá)到0. 2微米至I微米和歸入該0. 2微米至I微米之內(nèi)的所有的值和范圍的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層包括無(wú)電沉積錫。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層包括無(wú)電沉積銀或銀合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層包括無(wú)電沉積具有3-4原子％鎢的銀鎢合金。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層包括無(wú)電沉積鈷錫合金、鈷銅合金、鈷銀合金、鈷銅錫合金、鈷銅銀合金、鈷銀錫合金或鈷銅銀錫合金。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括將硼和/或磷引入所述基本不含金的浸潤(rùn)層。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層包括無(wú)電沉積鎳銅合金、鎳銀合金、鎳銅銀合金、鎳銅錫合金、鎳銀錫合金或鎳銅銀錫合金。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括將硼和/或磷引入所述基本不含金的浸潤(rùn)層。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層包括無(wú)電沉積鐵錫合金、鐵銅合金、鐵銀合金、鐵銅錫合金、鐵銅銀合金、鐵銀錫合金或鐵銅銀錫合金。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括將硼和/或磷引入所述基本不含金的浸潤(rùn)層。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層包括無(wú)電沉積具有第一組成物的鎳合金的厚度層和具有第二組成物的鎳合金的厚度層。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述無(wú)電沉積基本不含金的浸潤(rùn)層包括無(wú)電沉積具有第一組成物的鈷錫合金的厚度層和具有第二組成物的鈷錫合金的厚度層。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述無(wú)電沉積阻擋金屬在所述襯底的至少一部分上；以及所述無(wú)電沉積具有焊料浸潤(rùn)性的基本不含金的浸潤(rùn)層是通過(guò)在一溫度范圍內(nèi)使用無(wú)電沉積浴組成物以沉積所述阻擋金屬且通過(guò)在另一溫度范圍內(nèi)使用所述無(wú)電沉積浴組成物以沉積所述浸潤(rùn)層而實(shí)現(xiàn)的。
20.一種制備電子器件的方法，所述方法包括 提供包括一個(gè)或多個(gè)電接觸焊盤和/或一個(gè)或多個(gè)貫穿襯底過(guò)孔導(dǎo)體的襯底； 在所述一個(gè)或多個(gè)貫穿襯底過(guò)孔導(dǎo)體和/或在所述一個(gè)或多個(gè)電接觸焊盤的至少一部分上無(wú)電沉積阻擋金屬達(dá)到0. 2微米至I微米和歸入該0. 2微米至I微米之內(nèi)的所有的值和范圍的厚度，該阻擋金屬包括元素鎳和鈷中的至少一種； 無(wú)電沉積以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng) 1.錫或錫合金； 2.具有3-4原子％鎢的銀鎢合金； 3.鈷錫合金、鈷銅合金、鈷銀合金、鈷銅錫合金、鈷銅銀合金、鈷銀錫合金、或鈷銅銀錫合金； 4.鎳銅合金、鎳銀合金、鎳銅銀合金、鎳銅錫合金、鎳銀錫合金、或鎳銅銀錫合金； 5.鐵錫合金、鐵銅合金、鐵銀合金、鐵銅錫合金、鐵銅銀合金、鐵銀錫合金、或鐵銅銀錫合金； 6.具有第一組成物的鎳合金的厚度層和具有第二組成物的鎳合金的厚度層； 7.具有第一組成物的鈷合金的厚度層和具有第二組成物的鈷合金的厚度層； 8.具有第一組成物的鐵合金的厚度層和具有第二組成物的鐵合金的厚度層； 以與所述阻擋金屬接觸，以便形成具有焊料浸潤(rùn)性的基本不含金的浸潤(rùn)層；以及 與所述基本不含金的浸潤(rùn)層形成焊料接觸。
21.一種包括金屬化疊層的電子器件，所述金屬化疊層包括無(wú)電沉積的阻擋金屬和無(wú)電沉積的基本不含金的浸潤(rùn)層，所述阻擋金屬與所述浸潤(rùn)層接觸，且所述浸潤(rùn)層對(duì)焊料可浸潤(rùn)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子器件，還包括由所述阻擋金屬至少部分地覆蓋的電接觸焊盤。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子器件，還包括由所述阻擋金屬至少部分地覆蓋的貫穿襯底過(guò)孔導(dǎo)體。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子器件，其中，所述襯底具有一個(gè)或多個(gè)貫穿襯底過(guò)孔，形成所述一個(gè)或多個(gè)過(guò)孔的所述襯底的所述壁由所述阻擋金屬至少部分地覆蓋，且進(jìn)一步包括與所述浸潤(rùn)層接觸以基本填充所述一個(gè)或多個(gè)過(guò)孔的焊料。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子器件，其中，所述阻擋金屬具有0.2微米至I微米的厚度和歸入該0. 2微米至I微米之內(nèi)的所有的值和范圍的厚度。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子器件，其中，所述阻擋金屬包含鈷。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子器件，其中，所述浸潤(rùn)層包含錫或錫合金。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子器件，其中，所述浸潤(rùn)層包含具有3-4原子％鎢的銀鎢I=I -Wl o
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子器件，其中，所述浸潤(rùn)層包含鈷錫合金、鈷銅合金、鈷銀合金、鈷銅錫合金、鈷銅銀合金、鈷銀錫合金、或鈷銅銀錫合金。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的電子器件，其中，所述浸潤(rùn)層還包含硼和/或磷。
31.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子器件，其中，所述浸潤(rùn)層包含鎳銅合金、鎳銀合金、鎳銅銀合金、鎳銅錫合金、鎳銀錫合金、或鎳銅銀錫合金。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電子器件，其中，所述浸潤(rùn)層還包含硼和/或磷。
33.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子器件，其中，所述浸潤(rùn)層包含鐵錫合金、鐵銅合金、鐵銀合金、鐵銅錫合金、鐵銅銀合金、鐵銀錫合金、或鐵銅銀錫合金。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電子器件，其中，所述浸潤(rùn)層還包含硼和/或磷。
35.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子器件，其中，所述浸潤(rùn)層包括具有第一組成物的鎳錫合金的厚度層和具有第二組成物的鎳錫合金的厚度層。
36.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子器件，其中，所述浸潤(rùn)層包括具有第一組成物的鈷錫合金的厚度層和具有第二組成物的鈷錫合金的厚度層。
37.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電子器件，其中，所述阻擋金屬具有0.2微米至I微米的厚度和歸入該0. 2微米至I微米之內(nèi)的所有的值和范圍的厚度，所述阻擋金屬包括元素鎳和鈷中的至少一種； 其中，所述浸潤(rùn)層包含 .1.錫或錫合金； .2.具有3-4原子％鎢的銀鎢合金； .3.鈷錫合金、鈷銅合金、鈷銀合金、鈷銅錫合金、鈷銅銀合金、鈷銀錫合金、或鈷銅銀錫合金； .4.鎳銅合金、鎳銀合金、鎳銅銀合金、鎳銅錫合金、鎳銀錫合金、或鎳銅銀錫合金； .5.鐵錫合金、鐵銅合金、鐵銀合金、鐵銅錫合金、鐵銅銀合金、鐵銀錫合金、或鐵銅銀錫合金； .6.具有第一組成物的鎳合金的厚度層和具有第二組成物的鎳合金的厚度層； .7.具有第一組成物的鈷合金的厚度層和具有第二組成物的鈷合金的厚度層； .8.具有第一組成物的鐵合金的厚度層和具有第二組成物的鐵合金的厚度層； 進(jìn)一步包括由所述阻擋金屬至少部分地覆蓋的一個(gè)或多個(gè)電接觸焊盤和/或由所述阻擋金屬至少部分地覆蓋的一個(gè)或多個(gè)貫穿襯底過(guò)孔導(dǎo)體；以及與所述浸潤(rùn)層接觸的焊料。
全文摘要
一種制備電子器件的方法，在一種實(shí)施方式中該方法包括提供襯底，在襯底的至少一部分上無(wú)電沉積阻擋金屬，并使用如無(wú)電沉積等濕法化學(xué)過(guò)程以在該阻擋金屬上沉積具有焊料浸潤(rùn)性的基本不含金的浸潤(rùn)層。一種電子器件，在一種實(shí)施方式中，該電子器件包括金屬化疊層。該金屬化疊層包括無(wú)電沉積的阻擋金屬以及沉積在該阻擋金屬層上的基本不含金的浸潤(rùn)層，并且該浸潤(rùn)層對(duì)焊料是可浸潤(rùn)的。
文檔編號(hào)H01L21/60GK102971840SQ201180032025
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者阿爾圖爾·科利奇, 威廉·T·李, 弗里茨·雷德克 申請(qǐng)人:朗姆研究公司