专利名称：微电子设备内钴和镍的化学镀覆的制作方法
技术领域：
本发明涉及微电子设备的钴、镍及其合金的化学镀覆。
背景技术：
钴、镍及其合金的化学镀覆在微电子设备制造中有多种应用。例如，已经知道在交互连接的镀金属上淀积一个钴基镀覆层。尤其在嵌入式工艺中，镀金属用于通过具有交互连接部的金属填缝，如形成在基层内的通孔和沟槽，在集成电路基层内形成电交互连接部。
如果淀积在集成电路基层上的金属是铜，它就能够迅速扩散到硅基层内，以及比如二氧化硅或低k介电物的介电膜内。铜还能够扩散到设置在多层设备基层顶部上的设备层内。这种扩散对设备有害，因为会引起基层漏电，或在两个交互连接件之间形成无意的电连接而导致短路。此外，铜从交互连接部扩散出来会干扰通过的电流。
在使用中，当电流通过交互连接部时，淀积在集成电路基层上的金属还有迁移的趋势。电子流从交互连接部的一个位置推动金属原子，形成空隙，并将它们推到不同的位置，形成小丘。这种迁移会损坏相邻的交互连接线，干扰金属迁移部件的电流。
在交互连接部的金属填缝之后，要采用化学机械抛光来平整和平滑淀积在交互连接部内的金属镀层。例如见Dubin等的US5,891,513。(描述CMP)因此，集成电路设备制造商所面临的挑战是最小化金属从金属填缝的交互连接部向外扩散或电迁移。这个挑战变的更加严峻，因为设备更加小型化，交互连接部更加小型化和高密度。
对金属交互连接部的另一个挑战是保护其不受腐蚀。某些交互连接的金属，特别是铜，非常易受腐蚀。
铜是非常活性的金属，在环境条件下迅速氧化。该反应能破环对介电体和薄膜的附着，导致空隙和分层。另一个挑战是与抗氧化，加强镀覆层和铜之间以及结构层之间的附着性。
为了迎接这些挑战，工业上已经采用了多种扩散阻挡层作为铜和其它金属交互连接部的镀覆层。例如，在美国专利US2003/0207560中已经探讨了采用化学镀钴和镍作为电交互连接线上的保护层。
一种特殊的钴基金属覆盖层用于减少铜迁移，提供腐蚀保护，强化介电体和铜之间的附着性，这种钴基金属覆盖层是由三重合金构成，包括钴、钨和磷。见Dubin等的US5695810(其中钴—钨—磷作为半导体晶片上的阻挡材料)。除加入磷之外，另一种耐腐蚀金属可以替代和使用。除了磷之外，硼常常可以替代和使用。三重合金的每种成分给保护层赋予了优点。
与扩散阻挡层有关的一个特别的问题是层表面的粗糙。粗糙在湿处理过程中能够俘获污染物，引起缺陷和空隙，从而促使电迁移失效，影响信号在电路上的传播，促进在阻挡层、铜界面上化学镀层的节结状和树状生长，能够显著减少覆盖层的选择性，增加电流泄漏，在极端的情况下，甚至导致短路。
〔0012〕通常，化学镀液淀积在覆盖层上，加大了下层铜交互连接部分的粗糙性，在覆盖层中给出一个粗糙的、节结状的淀积。尽管CMP通常形成在铜交互连接部上，但是一些粗糙之处常存于铜表面，并由于镀覆层而加大了。
因此，在铜交互连接部上需要更光滑的化学镀覆层。还特别需要一种能够改善化学镀覆的表面和形态，以及能够形成更光滑的化学镀层的化学镀覆方法以及溶液。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于形成均化钴和/或镍化学镀覆，的方法和组合物；并且提供一种适用于微电子设备表面的钴和/或镍化学镀覆的方法和组合物。
因此，简要地说，本发明旨在提供一种金属镀覆组合物，此组合物包括选自钴离子和镍离子组的淀积离子源，还原剂，以及肼基均化剂。
本发明还旨在提供一种在制造微电子设备时将钴、镍或其合金化学镀覆在金属基层上的方法。该方法包括步骤用包括肼基均化剂和选自钴离子和镍离子的淀积离子源的化学淀积组合物接触金属基基层。
本发明的其它目的和特性将更加清楚，并将在下面指出。
图1是放大80000x的不具有本发明的钴—钨—镍扩散保护层的SEM照片。
图2是放大80000x的具有本发明的钴—钨—镍扩散保护层的SEM照片。
具体实施例方式根据本发明，钴和/或镍利用那些能够产生更加光滑和更加平坦的淀积的方法和组合物来镀覆。例如，在微电子设备中，可以在交互连接部上采用化学镀覆形成光滑的化学扩散阻挡层。例如这种交互连接部可以用铜填缝进行金属化。本发明的化学镀覆方法和组合物已经证明能够在厚约150埃的淀积物内获得表面粗糙度约为5埃的淀积。
本发明源于该发现，即在制造微电子设备的金属基层上镀覆时，游离肼作为钴和镍基化学镀浴中的均化剂和稳定剂。因此，本发明采用一种肼基均化剂，即一种肼或肼衍生物源，其在扩散时将游离肼引入钴或镍基化学镀浴，并且镀覆在微电子设备生产中的金属基层上。优选肼源的例子包括肼、水合肼、硫酸肼、盐酸肼、溴化肼、二盐酸肼、二氢溴化肼和酒石酸肼。在本发明的某些实施例中优选这些源，因为在扩散时它们直接提供肼。其它适当的肼源包括二肼嘧啶、水合苯、苯基肼、肼-N、N二醋酸、1，2二乙醛肼、单甲基肼、1，1-，1，2二甲肼、4-肼苯硫磺基酸、肼羟基酸、2-肼乙醇、氨基脲、碳酰肼、氨基胍氢氯化物、1，3二氨基胍盐酸化合物和三氨基胍盐酸化合物。这些源提供作为一种反应产物的肼。
已经讨论过肼在化学镀浴中作为一种还原剂。见Mallory，Glenn O.and Hajdu，Juan B.，等的化学镀覆基本原理和应用，pp.4-26。作为还原剂的肼浓度要高，例如大约在1M到2M之间，大约为32g/l到64g/l。该镀浴还要保持为强碱性pH，镀覆发生在高温下。见Mallory，Hajdu，pp.482-483(1M肼，在pH12和90℃下镀覆)，Makowski(U.S.3416955)(2.0-4.0M肼，优选在pH10-11和80℃-90℃下镀覆)，以及Zarnoch等(U.S.4695489)(2M肼，在pH10-13和优选93℃-97℃下镀覆)。
根据本发明，肼的主要作用不是还原剂。在本发明的镀浴中，肼的浓度保持较低，镀浴保持在较温和的pH值和温度条件下。在这种条件下，肼作为淀积的均化剂和稳定剂。该结果令人吃惊，与直觉相反，因为在高浓度和一定的镀覆条件下，肼是一种有效的还原剂。期望增加肼能够提高镀覆速度。实际上，已经发现本发明在该组合物内，在适当的pH范围和温度范围内，肼浓度太高会抑制镀覆速度和增加淀积起始的时间。
因此，根据本发明的镀浴，加入槽中的肼或其衍生物的浓度相对较低，0.01-10000ppm(w/w)，优选为约1-100ppm，更优选为约5-500ppm。在本发明的一个最佳实施例中，肼的浓度保持在约1ppm-200ppm。在另一个实施例中，肼的浓度保持在约1-100ppm，例如在约10-20ppm。对于肼，1摩尔是32g/l；0.01摩尔是320mg/l，或320ppm(w/w)；100ppm肼约等于0.0031摩尔。在这些低浓度下，肼单独不能以任何可以想象的程度将钴离子还原为金属钴。此外，镀浴保持在适当的碱性，在pH为7.5-10的范围内，通常在约8.2到10的范围内。在一个优选镀浴中，pH约为8.7-9.3。在pH低于约7.5时，钴还原失效或只能缓慢开始，在酸性pH下，钴离子根本不还原。在更为碱性、pH大于10的条件下，镀覆速度太高，镀浴变得不稳定。镀覆通常发生在大约65℃和90℃的镀浴温度下。在一个实施例中，镀覆发生在80℃。如果镀覆温度太低，即低于60℃，还原速度非常缓慢，并且在足够低的温度下钴还原根本就不开始。在太高的温度下，镀覆速度提高，镀浴变得太活跃。例如，钴还原变得少有可选择性，钴镀覆可能不仅发生在晶片基层的铜交互连接部上，而且可能发生在介电材料上。此外，在非常高的温度下，钴还原同时发生在大部分溶液内和发生在镀覆槽的侧壁上。
尽管肼的均化机理不能够完全知道，但是已经知道高浓度的均化剂会降低化学镀膜的总体淀积速度。不一定要有一个特殊的理论，因此，据推测均化剂优先吸收到从铜表面伸出的与次磷酸盐竞争的伸出部上，或者吸收到硼氢化物还原的地点，从而禁止化学淀积在伸出部上生长。
用于例如在金属覆盖层中将钴和/或镍化学镀覆到金属填缝的交互连接部上的化学镀浴，通常包括淀积离子源，还原剂，配位剂和表面活性剂。该镀浴在一定的pH范围内可以缓冲。优选地，该镀浴还可以包括难熔金属离子源。
对于钴基合金的淀积，该镀浴包括钴离子源。钴基化学镀覆合金有多种应用。在有关电交互连接镀覆的环境中，它们具有几个优点。它们不会显著改变铜的导电特性。钴为铜提供了很好的阻挡和电迁移保护。选择钴是因为它的一个重要特性是不与铜混合，在组装和超时使用时不会与铜形成合金。钴离子引入该溶液作为一种无机钴化合物，如氢氧化物、氯化物、硫酸盐、或其它适当的无机盐，或与一种有机羟基酸的络合物，如钴醋酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐、琥珀酸盐、丙酸盐、羟基醋酸盐、EDTA或其它盐。氢氧化钴可以用于需要避免过度浓缩氯离子或其它阴离子的场合。在一个实施例中，加入钴盐或络合物，提供每升约1-20克的二价钴离子，例如每升约3-10克。在其它实施例中，提供更高浓度的钴离子，例如约每升20-30克。在一些应用中，化学镀浴中的钴含量非常低，例如低至每升1克二价钴离子。
该镀浴可以替代或额外包括镍离子源，镍离子引入溶液中作为一种无机镍盐，例如氯化物、硫酸盐、或其它适当的无机盐，或镍与有机羟基酸的络合物，如镍醋酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐、琥珀酸盐、丙酸盐、羟基醋酸盐、EDTA或其它盐。在一个实施例中，该无机镍盐是氢氧化镍。加入镍盐或其络合物，提供每升约1-20克的二价镍离子。
根据淀积机理和所需的合金，还原剂选磷基还原剂或硼烷基还原剂。下面将充分描述该还原剂。
该镀浴还含有一种或多种络合物及缓冲剂。该镀浴通常含有一种pH缓冲剂，将pH值稳定在需要的范围内。在一个实施例中，需要的pH值范围是约7.5-10.0。在一个实施例中，它是8.2-10，例如是8.7-9.3。典型的缓冲剂包括，如硼酸盐、四磷酸和五溴化物盐、磷酸盐、醋酸盐、乙醇酸盐、乳酸盐、氨、和焦磷酸盐。PH缓冲剂量大约为每升10-50克。
在槽中还有络合剂，用于将钴离子保持在溶液中。因为槽通常是在适度的碱性状态下pH值约为7.5-10.0下工作，二价钴离子有形成羟基化物盐的倾向，并从溶液中沉淀出来。镀浴中用的络合剂选自柠檬酸、苹果酸、氨基乙酸、丙酸、琥珀酸、乳酸、DEA、TEA、和氨盐，如氯化铵、硫化氨、羟化氨、焦磷酸盐，以及它们的混合物。有些络合剂如氰化物要避免，因为它们与钴离子发生太强的络合，不允许发生淀积。络合剂的浓度通常选择为络合剂与钴的摩尔比约为2∶1-4∶1。根据络合剂分子量，络合剂标准可以约为每升20-120克。
可以加入表面活性剂来促进金属交互连接表面湿润，加强镀覆层的淀积。表面活性剂用作淀积抑制剂，能够在一定程度上抑制三维生长，从而改善膜的表面状况和形态。还可以帮助精炼细粒尺寸，产生更均匀的镀覆，其中细粒边界很少渗透而导致铜迁移。阴离子表面活性剂是膜的形成者，避免用于本发明的组合物中。典型的阴离子表面活性剂包括烷基膦酸盐、烷基醚磷酸盐、烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基醚磺酸盐、羟基酸醚、羟基酸酯、烷基芳基磺酸盐、和磺基丁二酸酯。典型的非离子表面活性剂包括烷基化酒精、乙氧基、丙氧基化物(EO/PO)块共聚物、烷氧基化脂肪酸、乙二醇和丙三醇酯，目前最优选的是聚乙烯、聚丙烯乙二醇/聚乙烯乙二醇。表面活性剂的标准约为每升0.01-5克。
如果必要，镀浴还可以包括难熔金属离子，如钨、钼、铼，它们的作用是提高热稳定性，耐腐蚀性和防扩散。典型的钨离子源是三氧化钨、钨酸、钨酸氨、四甲基氨和碱金属、磷钨酸、硅钨酸盐、其他钨杂多酸以及它们的混合物。例如，一种最佳的淀积镀浴包含约每升5-50克的钨酸钠。其它难熔金属源包括钼或三氧化铼、钼或铼酸、钼或铼酸氨、四甲基氨和碱金属、异聚酸钼或铼，或它们的混合物。
还可以加入其它添加剂，如本领域公知的稳定剂、速度助剂和增白剂。在低浓度下，还可以加入铅、锡、砷、锑、硒、硫、镉作为淀积稳定剂。但是高浓度下，这些离子应当避免，因为它们充当催化剂毒物。
在一些应用中，镀浴必须基本没有碱金属离子。例如，在微电子设备领域，例如在铜交互连接部上镀覆一个钴镀覆层，镀浴就必须没有碱金属离子如钠和钾，因为这些金属离子会导致硅设备恶化。
淀积机理和所需的合金确定了还原剂的选择。如果所需的合金包含磷，那么就选择次磷酸盐。如果所需的合金包含硼，那么就选择硼烷基还原剂，例如硼氢化物和二甲基胺硼烷(DMAB)。此外，磷和硼烷基还原剂都可以加入镀浴内。
在磷基还原剂中，次磷酸盐在化学镀覆膜中是最优选的还原剂，因为与其它还原剂相比其成本低、性能温顺。当选择次磷酸盐作为还原剂时，获得的合金包含磷。已经提出的反应机理解释了该现象Ni2++4H2PO2-+H2O＝Ni0+3H2PO3-+H++P0+3/2H2根据该反应机理，镀覆溶液需要用四摩尔H2PO2-将一摩尔Ni2+还原成镍合金。见Mallory and Hajdu，pp.62-68，镀覆溶液中钴或镍离子与次磷酸盐离子的摩尔比为0.25-0.60，例如优选为0.30-0.45。为了保证在镀浴中有足够浓度的次磷酸盐，以初始浓度约为每升2-30克加入次磷酸盐，例如约为每升21克。
次磷酸盐旨在有限数量的基层上同时还原金属离子，包括钴、镍、铑、钯、铂。不包括铜，铜是一种特别重要的金属，其用在填缝交互连接部内，例如微电子设备的通孔和沟槽。对于铜基层上次磷酸盐的还原，铜表面必须首先被活化，例如通过播种待淀积金属(钴或镍)，或通过催化剂如钯，或通过用强还原剂如DMAB处理表面。
其它优选的还原剂包括硼烷基还原剂，如硼氧化物、二甲基胺硼烷(DMAB)、二乙基胺硼烷(DEAB)、嘧啶硼烷和吗林硼烷。为了保证镀浴中有足够浓度的还原剂，二甲基胺硼烷以初始浓度约为每升0.5-10克加入，例如约为每升4克。
当选择硼烷基还原剂时，元素硼变成镀覆合金的一部分。关于二甲基胺硼烷的解释该现象的反应机理如下所示2〔(CH3)2NHBH3〕+4Ni2++3H2O＝Ni2B+2Ni0+2〔(CH3)2NH2+〕+H3BO3+6H++1/2H2解释有关硼氧化物现象的反应机理如下所示2Ni2++2BH4-+4H2O＝2Ni0+B0+3B(OH)4-+3H++9/2H2根据该反应机理，镀覆溶液需要用两摩尔的BH4-将2摩尔的Ni2+还原成镍合金。
不像次磷酸盐那样，具有硼烷基还原剂的镀覆溶液不需要铜表面激活步骤。替代地，该还原剂自动催化铜表面上的金属离子还原。
作为还原剂氧化的结果，磷或硼与钴或镍共同淀积。在淀积中这些元素的作用是减小颗粒尺寸，抑制结晶结构形成，增加非晶质，能够补偿微结构更不渗透到铜的迁移。例如，钨含量高的钴—钨—硼有接近全部非晶质的状态。不限于特定的理论，可以认为具有硼和磷的难熔金属的存在改善了淀积非晶体结构颗粒边界的填缝阻挡性能。
采用上述镀浴，可以淀积各种合金；例如扩散阻挡层包括钴—钨—磷，钴—钨—硼，钴—钨—硼—磷，钴—硼—磷，钴—硼，钴—钼—硼，钴—钨—钼—硼，钴—钨—钼—硼—磷，和钴—钼—磷等。
根据化学淀积的实践，钴和/或镍淀积层可以通过暴露化学镀覆组合物于如有通孔和沟槽的图案化硅晶基层上，其中金属层如铜已经填入通孔和沟槽内。该暴露可以包括浸渍、浸没、喷雾或其它将基层暴露于淀积镀浴的方式，其中提供的暴露方式可以恰当地达到淀积所需厚度和完整性的金属层的目的。
根据本发明的化学镀覆组合物可以用于传统的连续模式淀积工艺中。在连续模式中，使用相同的镀浴容积处理大量的基层。在该模式中，反应物必须定期得到补充，反应产物堆积，需要从镀浴中周期性地挪走。换言之，本发明的化学镀覆组合物适用于所谓的使用和处理淀积工艺。在使用和处理模式中，镀浴容积受废流控制。尽管后面的方法更昂贵，但是使用和处理模式不需要计量，即，不需要测量和调整溶液成分以便维持镀浴稳定性。
对于化学淀积的自动催化，硼烷基还原剂可以采用如吗林硼烷还原剂，例如DMAB，DEAB，烷氨基硼烷，及其混合物，或它们与次磷酸盐的混合物。涉及硼烷基还原剂和钴和/或镍淀积离子的氧化/还原反应由铜催化。尤其是，在一定的镀覆条件下，例如pH和温度，还原剂在出现铜时氧化，从而将钴或镍离子还原成淀积在铜上的金属。该工艺基本是自动找准的，金属主要只淀积在铜交互连接部。但是，传统的化学镀浴淀积钴和/或镍合金，放大了下层铜交互连接部的粗糙。如果肼加入镀覆溶液中，像在本发明中的那样，那么化学镀浴淀积出一个光滑和平整的钴和/或镍镀覆层。
换言之，本发明的某些实施例采用不用还原剂的化学镀覆工艺，补偿铜催化进行金属淀积。对于这种工艺，采用表面激活操作帮助后续的化学淀积。目前最优选的表面激活工艺采用钯浸没反应。其它已知的催化剂也是适当的，包括铑、钌、铂、铱和锇。另外，可以通过例如播种，制备用于化学淀积的表面，如通过化学淀积播种钴，PVD，CVD或本领域公知的其它技术。
下面的实例进一步描述了本发明。
实例1根据本发明，制备一个包括下述组分的第一化学镀浴CoSO4.7H2O 23g/LNaH2PO2H2O21g/LH3BO331g/LNa3C6H4O7.2H2O 100g/LNa2WO4.2H2O 30g/LRHODAFAC RE610 0.05g/L(由Rhone-Poulenc制造)肼0.01g/LDI水，平衡到1L该槽在室温下制备。这些成分根据下述步骤加入1.将23克CoSO4.7H2O溶解在水中。
2.将100克Na3C6H4O7.2H2O加入二价钴离子络合物中。
3.加入除肼之外的剩余成分，没有特定的顺序。
用TMAH将pH值调整为约9.0。
加入肼。
过滤溶液，去除固体。
作为对照，按照相同的步骤和顺序制备第二化学镀浴，除肼基均化剂外具有相同的组分。该槽含有下述组分CoSO4.7H2O 23g/LNaH2PO2H2O 21g/LH3BO331g/LNa3C6H4O7.2H2O100g/LNa2WO4.2H2O30g/LRHODAFAC RE610 0.05g/L(由Rhone-Poulenc制造)DI水，平衡到1L该槽在室温下制备，用TMAH将pH值调整为约9.0。
实例2根据本发明，由钴—钨—磷构成的三重合金从实例1的化学镀浴中化学镀覆到样品铜硅基层上。
起始基层由硅制成。该基层由嵌入Ta/TaN叠层栅栏中的铜线构成图形，该叠层栅栏被由二氧化硅基材料制成的夹层电介质(ILD)围绕。在ILD上形成大约33埃突起的铜具有5埃的粗糙度。
该图形化铜硅基层暴露于预清洗溶液中，例如可以是10％的硫酸溶液，从ILD中去除后CMP抑制剂残余物，铜(II)氧化层，和后CMP泥浆粒子。接着在去离子化(DI)水中漂洗，然后用钯激活。
为了镀覆该合金，将基层浸没在实例1的钴—钨—磷化学镀覆溶液中。为了说明本发明肼基均化剂的优点，将该基层浸没在含有肼基均化剂的化学镀浴中。该镀浴保持在75-85℃，pH值为8.5-10，镀覆发生1分钟。
在实验条件下，该镀浴将厚125埃的钴—钨—磷合金层镀覆在表面粗糙度为6埃的铜基层上。这对应于一个表面粗糙度，钴—钨—磷合金层总厚度的4.8％。显然可以理解，加入肼使镀浴镀覆的合金层表面粗糙度几乎等于下层铜基层的表面粗糙度，该粗糙度为5埃。但是，钴—钨—磷合金层厚125埃，大约是下层铜基层厚度的五倍。因此，含有肼的镀浴淀积钴—钨—磷层几乎保持了下层铜层的绝对粗糙度，但是层厚是下层铜层厚度的四倍。
作为对照，在对照物中，基层浸没在实例1的无肼钴—钨—磷化学镀覆溶液中。
在该镀浴中镀覆之后，171埃厚的钴—钨—磷合金层淀积在表面粗糙度19埃的铜基层上。这对对应于一个表面粗糙度，即钴—钨—磷合金层总厚度的11％。在该实例中，化学镀浴淀积一个合金层，该合金层的形态放大了下层图案化铜硅基层的表面粗糙度。该下层铜基层的表面粗糙度只有5埃。传统的淀积镀浴淀积一个表面粗糙度为19埃的钴—钨—磷合金层。因此，传统的镀浴将下层铜层的粗糙度放大了几乎四倍。
实例3从本发明的含肼基均化剂的化学镀浴中淀积的钴—钨—磷层获得的表面粗糙度，与没有肼的镀浴淀积获得的钴—钨—磷层表面粗糙度的对比参见图1和2。图1和2是放大8000X的钴—钨—磷镀覆层的SEM照片。图2的光滑表面显示出本发明淀积的钴—钨—磷层，即镀浴中含有肼。图1表示利用不含肼的镀浴淀积的钴—钨—磷层。
图2中展示的表面光滑和平整的钴—钨—磷镀覆层足够光滑，起到了在铜交互连接部上作为扩散阻挡层的作用，不管是在淀积之后还是在交互连接部使用期间都基本上减少了短路的危险。
图1的钴—钨—磷镀覆层具有较为粗糙的形态，在淀积之后具有节结生长引起交互连接结构短路的更大危险，缩短了交互连接部的使用寿命。
实例4参见表1，其中表示了几种浸没。合金1表示下层图案化晶片中铜填缝的交互连接部表面粗糙度大约为5埃。
表1。作为镀浴成分的钴—钨—磷合金层的表面粗糙度。
合金2到11表明钴—钨—磷合金层从没有肼基均化剂的镀浴中镀覆。在每种情况下，这些镀浴镀覆的合金层表面粗糙度至少将下层铜的粗糙度放大了三到六倍。21.3埃的平均表面粗糙度是下层铜硅基层表面粗糙度5埃的4倍还多。
合金12到15是利用含有10ppm肼基均化剂的镀浴镀覆的。在这些合金中，铜层的表面粗糙度几乎被钴—钨—磷合金保持了。这可以从钴—钨—磷合金层平均表面粗糙度7.2埃与铜表面粗糙度5埃的对照看出。但是这些钴—钨—磷合金层比下层铜层平均厚4.7倍。
如上所述，显然本发明的几个目的和其它优点都已经获得了。
当引入本发明或其最佳实施例的元素时，冠词“一个”、“一种”、“该”、“所述的”指有一个或多个元素。例如，上述描述和下述权利要求书提到“一种”交互连接部指有一种或多种这样的交互连接部。术语“包括”、“包含”和“具有”目的在于包括和指可能具有除所列元素之外的其它元素。
在不脱离本发明的范围内可以有各种变化，所有包含在上述说明书和附图中的所有事项都进行了说明和解释，但是没有限制的意义。
权利要求
1.一种将金属镀覆层镀覆在微电子设备中金属填缝交互连接部上的化学镀覆溶液，该溶液包括一种选自钴离子源和镍离子源构成的离子源组中的淀积离子源；一种还原剂；以及一定浓度的肼基均化剂，在化学淀积组合物中获得的肼浓度为约0.01-1000ppm。
2.一种将金属镀覆层镀覆在微电子设备中金属填缝交互连接部上的化学镀覆溶液，该溶液包括一种选自钴离子源和镍离子源构成的离子源组中的淀积离子源；一种还原剂；以及一定浓度的肼基均化剂；其中该溶液的pH值约为7.5-10。
3.如权利要求1的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂有一定的浓度，能够在化学淀积组合物中获得的肼浓度为约1-200ppm。
4.如权利要求1的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂有一定的浓度，能够在化学淀积组合物中获得的肼浓度为约10-20ppm。
5.如权利要求1的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂选自肼和肼衍生物，其中在扩散时将肼和肼衍生物引入化学镀覆组合物。
6.如权利要求1的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂选自水合肼、硫酸肼、盐酸肼、溴化肼、二盐酸肼、二氢溴化肼和酒石酸肼。
7.如权利要求1的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂是肼衍生物，其中肼衍生物形成肼，在化学镀覆组合物中作为反应产物。
8.如权利要求1的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂选自二肼嘧啶、水合苯、苯基肼、肼-N、N二醋酸、1，2二乙醛肼、单甲基肼、1，1二甲肼、1，2二甲肼、4-肼苯硫磺基酸、肼羟基酸、2-肼乙醇、氨基尿、碳酰肼、氨基胍氢氯化物、1，3二氨基胍盐酸化合物和三氨基胍盐酸化合物。
9.如权利要求2的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂选自肼和肼衍生物，其中肼和肼衍生物在分解时将游离肼引入化学镀覆组合物中。
10.如权利要求2的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂选自水合肼、硫酸肼、盐酸肼、溴化肼、二盐酸肼、二氢溴化肼和酒石酸肼。
11.如权利要求2的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂是肼衍生物，其中肼衍生物形成肼，在化学镀覆组合物中作为反应产物。
12.如权利要求2的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂选自二肼嘧啶、水合苯、苯基肼、肼-N、N二醋酸、1，2二乙醛肼、单甲基肼、1，1二甲肼、1，2二甲肼、4-肼苯硫磺基酸、肼羟基酸、2-肼乙醇、氨基尿、碳酰肼、氨基胍氢氯化物、1，3二氨基胍盐酸化合物和三氨基胍盐酸化合物。
13.如权利要求3的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂选自肼和肼衍生物，其中肼和肼衍生物在分解时将游离肼引入化学镀覆组合物中。
14.如权利要求3的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂选自水合肼、硫酸肼、盐酸肼、溴化肼、二盐酸肼、二氢溴化肼和酒石酸肼。
15.如权利要求3的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂是肼衍生物，其中肼衍生物形成肼，在化学镀覆组合物中作为反应产物。
16.如权利要求3的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂选自二肼嘧啶、水合苯、苯基肼、肼-N、N二醋酸、1，2二乙醛肼、单甲基肼、1，1二甲肼、1，2二甲肼、4-肼苯硫磺基酸、肼羟基酸、2-肼乙醇、氨基尿、碳酰肼、氨基胍氢氯化物、1，3二氨基胍盐酸化合物和三氨基胍盐酸化合物。
17.如权利要求4的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂选自肼和肼衍生物，其中肼和肼衍生物在分解时将游离肼引入化学镀覆组合物中。
18.如权利要求4的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂选自水合肼、硫酸肼、盐酸肼、溴化肼、二盐酸肼、二氢溴化肼和酒石酸肼。
19.如权利要求4的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂是肼衍生物，其中肼衍生物形成肼，在化学镀覆组合物中作为反应产物。
20.如权利要求4的化学镀覆溶液，其中肼基均化剂选自二肼嘧啶、水合苯、苯基肼、肼-N、N二醋酸、1，2二乙醛肼、单甲基肼、1，1二甲肼、1，2二甲肼、4-肼苯硫磺基酸、肼羟基酸、2-肼乙醇、氨基尿、碳酰肼、氨基胍氢氯化物、1，3二氨基胍盐酸化合物和三氨基胍盐酸化合物。
21.如权利要求1-20中任何一个所述的化学镀覆溶液，其中化学镀覆溶液的pH值约为8.7-9.3。
22.如权利要求21所述的化学镀覆溶液，其中还原剂是一种次磷酸盐。
23.如权利要求21所述的化学镀覆溶液，其中还原剂是一种硼烷基还原剂。
24.如权利要求1-20中任何一个所述的化学镀覆溶液，其中还原剂是一种次磷酸盐。
25.如权利要求1-20中任何一个所述的化学镀覆溶液，其中还原剂是一种硼烷基还原剂。
26.如权利要求1-20中任何一个所述的化学镀覆溶液，其中淀积离子是钴离子，浓度约为每升1-20克。
27.如权利要求1-20中任何一个所述的化学镀覆溶液，其中淀积离子是钴离子，浓度约为每升20-30克。
28.一种将金属镀覆层镀覆在微电子设备中金属填缝交互连接部上的化学镀覆溶液，该溶液包括一种钴离子源；一种次磷酸盐基还原剂；以及一定浓度的肼基均化剂，肼浓度为约1-200ppm。
29.如权利要求28的化学镀覆溶液，其中钴离子浓度约为每升1-20克，次磷酸盐基还原剂浓度约为每升2-30克。
30.一种将金属镀覆层镀覆在微电子设备中金属填缝交互连接部上的化学镀覆溶液，该溶液包括一种钴离子源；一种硼烷基还原剂；以及一定浓度的肼基均化剂，肼浓度为约1-200ppm。
31.如权利要求30的化学镀覆溶液，其中钴离子浓度约为每升1-20克，硼烷基还原剂浓度约为每升0.5-10克。
32.一种在微电子设备制造中将钴、镍或其合金化学镀覆在金属基层上的方法，包括步骤用权利要求1-20、22、23、28-31中任何一个所述的化学镀覆溶液接触金属基层。
33.如权利要求32的方法，其中化学镀覆溶液的pH值约为8.7-9.3。
34.一种在微电子设备制造中将钴基镀覆层化学镀覆在金属交互连接部上的方法，包括步骤用权利要求26所述的化学镀覆溶液接触金属基交互连接部。
35.一种在微电子设备制造中将钴基镀覆层化学镀覆在金属交互连接部上的方法，包括步骤用权利要求27所述的化学镀覆溶液接触金属基交互连接部。
全文摘要
一种在微电子设备制造中金属基层上镀覆钴、镍及其合金的化学镀覆方法和组合物，包含一种选自钴离子和镍例子的淀积离子源，和一种在基层上将淀积离子还原为金属的还原剂，以及一种肼基均化剂。
文档编号B05D5/12GK101080280SQ200580043443
公开日2007年11月28日 申请日期2005年10月18日 优先权日2004年10月18日
发明者查尔斯·瓦尔维德, 尼科莱·彼得罗夫, 埃里克·亚克比森, 陈青云, 文森特·小·派纳卡西奥, 理查德·荷特比斯, 克里司汀·威特 申请人:恩索恩公司