用于电介质层上的无电镀覆的活化溶液的制作方法
【专利说明】用于电介质层上的无电镀覆的活化溶液
本申请是申请号为200880127388.4、申请日为2008年12月20日、发明名称为“用于电介质层上的无电镀覆的活化溶液”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0001 ] 本申请主张享有申请序列号为61/016，439，档案号XCR-010，名称为“ACTIVAT1NSOLUT1N FOR ELECTROLESS PLATING ON DIELECTRIC LAYERS”，Artur KOLICS等人的，提交日为2007年12月21日的美国专利申请的权益。申请序列号为61/016，439，提交日为2007年12月21日的美国专利申请通过参考将其内容全部并入此处。
【背景技术】
[0002]本发明涉及电子器件比如集成电路的制造，更准确地说，本发明涉及用于电子器件的无电镀覆的电介质氧化表面的活化的方法和溶液。
[0003]无电沉积是电子器件制造中频繁使用的一种工艺。该工艺对于需要在电介质衬底上沉积金属层的应用尤为重要。无电沉积工艺能够很容易的在某些催化表面上进行。通常，这些催化表面是金属或金属活化(activated)的电介质。已经开发出了多种用于在电介质表面上产生催化活性以进行无电沉积的工艺。在许多方面，已知的工艺提供了令人满意的结果。然而，一些已知工艺很复杂，对于制造操作是不切实际的。一些已知工艺的另一个问题是很慢，并且工艺实践对于实际的制造操作来说太长。
【发明内容】
[0004]本发明设计电子器件，尤其涉及需要金属的无电沉积的电子器件的金属化。本发明对用于制造电子器件的溶液和制造电子器件的方法(比如用于制造使用集成电路的半导体器件)提供了一个或多个让人意想不到的改进。已经发现，本发明的一个或更多个实施方式减少了活化用于无电沉积的氧化表面的处理时间。在实现处理时间的改进的同时，保持了满意的属性，比如无电沉积到该衬底上的金属的粘着性。
[0005]本发明的一个方面是一种活化氧化表面以进行金属层的无电沉积的溶液。依照本发明的一个实施方式，该溶液包含一定量的粘合剂。该粘合剂具有至少一个能够与该氧化物表面形成化学键的官能团并具有至少一个能够与该催化剂形成化学键的官能团。
[0006]本发明的另一个方面是一种制造电子器件的方法。依照本发明的一个实施方式，该方法包括提供氧化表面、将该氧化表面暴露于溶液中以为金属的无电沉积而活化该氧化表面以及在活化后的氧化表面上方无电沉积金属层。用于活化该氧化表面的溶液包含一定量的粘合剂。该粘合剂具有至少一个能够与该氧化物表面形成化学键的官能团并具有至少一个能够与该催化剂形成化学键的官能团。
[0007]本发明的第三方面是电子器件。依照本发明的一个实施方式，该电子器件包含具有氧化表面的电介质氧化物、用于无电沉积的催化剂、与该电介质氧化表面化学键合以及与该催化剂化学键合的粘合物以及由该催化剂无电沉积的金属层。
[0008]应当理解，本发明在其应用方面不限于下面的说明书阐述的和附图中描绘的各元件的结构和布置。本发明能够有其它实施方式并且可以用多种方式实现和执行。另外，应当理解，本文使用的措辞和术语是为了说明的目的，不应当被认为是限制性的。
[0009]如此，精通本领域的人员将会理解，本披露所依据的思想很容易用作其它结构、方法和系统的设计基础而执行本发明的各方面。重要的是，因此，各权利要求被认为是包括这些不脱离本发明的精神和范围的等同结构。
【附图说明】
图1是本发明的一个实施方式的图示。
[0010]技术人员可以理解，图中的各元件是为了简单清楚而描绘的，并不一定是按比例描绘的。例如，该图中一些元件的尺寸相对于其它元件被放大了，以帮助改善对本发明的实施方式的理解。
【具体实施方式】
[0011 ] 本发明涉及电子器件，尤其是，涉及电子器件的金属化(metalIizat1n)。本发明需求克服电子器件制造(比如使用集成电路的半导体器件的制造)中的一个或更多问题。
[0012]下面会讨论本发明的各实施方式以及本发明的各实施方式的操作，主要是以用于制造集成电路的半导体晶圆(比如硅晶圆)的处理为背景。下面的讨论主要是针对硅电子器件的，其中该硅电子器件使用有金属层形成于其上或者在氧化的电介质结构中的金属化层。然而，应当理解，依照本发明的各实施方式可以用于其它半导体器件、各种金属层以及除了硅以外的半导体晶圆。
[0013]本发明的一个方面是一种活化氧化表面以进行金属层的无电沉积的溶液。对于本披露，该金属层被限定为导电层，其可以是金属元件(比如铜)、金属合金(比如镍钴合金)或金属复合物(比如含磷钴钨复合物)。依照本发明的一个实施方式，该溶液包含一定量的粘合剂。通常，该粘合剂有至少一个能够与该氧化表面形成化学键的官能团并有至少一个能够与催化剂形成化学键的官能团。在本发明的一个优选实施方式中，该溶液包含一定量的水溶性溶剂、一定量的催化剂、一定量的粘合剂和一定量的水。
[0014]根据本发明的优选实施方式，活化该氧化表面的溶液被配置为活化与硅集成电路技术兼容的氧化表面。对于本发明的优选实施方式，氧化物的实例包括但不限于二氧化硅(S12)、碳掺杂二氧化硅(S1C)、以氧化硅为基础的低k电介质和硅的氧化物，比如S1CH、Si0N、Si0CN和S1CHN。对于本发明的实施方式，其它的优选氧化物包括但不限于五氧化二钽(Ta2O5)和二氧化钛(Ti02)。对于本发明的一个优选实施方式，该溶液被用于活化氧化物，其中该氧化物已经为镶嵌或双镶嵌(dual damascene)金属化层而被图案化。然而，本发明的各实施方式适于在未图案化的氧化物上和集成电路制造中常用的基本上任何类型的电介质氧化物上使用。
[0015]活化该氧化物表面的溶液可包括各种水溶性溶剂。对于【具体实施方式】，水溶性溶剂的类型和量被选择为该溶液能够对溶解在该溶剂中的成分提供令人满意的可溶性。换句话说，本发明的实施方式使用有效量的水溶性溶剂。作为一个选项，可以使用单一的水溶性溶剂或者可以使用不相似的水溶性溶剂的混合物。对于本发明的一些实施方式，合适的水溶性溶剂的列表包括但不限于二甲亚砜、甲酰胺、乙腈、乙醇或其混合物。适用于本发明的实施方式的其它水溶性溶剂对于本领域的普通技术人员来说，在看过本披露之后，是清楚的。
[0016]有许多适于执行无电沉积的催化剂。本发明的各优选实施方式使用已知适于无电沉积的催化剂的化合物和溶解在该溶液中的催化源。活化用于金属的无电沉积的氧化表面的溶液的优选实施方式包括催化源，比如钯化合物、铂化合物、钌化合物、铜化合物、银化合物、铼化合物或其混合物。对于具体的实施方式，水溶性溶剂的类型和量被选择为该溶液能够向该氧化表面提供有效量的催化剂以完成无电沉积。
[0017]用于本发明的实施方式的粘合剂可以有许多化学成分。对于该至少一个能与该氧化表面形成化学键的官能团和对于该至少一个能与该催化剂形成化学键的官能团，有许多的选择。本发明的一些实施方式可包括具有两个或三个或更多能够与该氧化表面形成化学键的官能团的粘合剂。类似地，本发明的一些实施方式可包括具有两个或三个或更多能够与该催化剂形成化学键的官能团的粘合剂。可选地，粘合剂可以被选择为包括能够与该氧化表面形成化学键的不同类型的官能团。粘合剂可以被选择为包括能够与该催化剂形成化学键的不同类型的官能团。本发明的实施方式还可以使用不同类型的粘合剂的混合物。
[0018]根据本发明的一个优选实施方式，该粘合剂包