发明名称 镀层之方法与装置,及镀层结构
摘要 本发明提出一种镀层方法及装置,其中在一半导体积体电路装置之细微尺度的一个接触孔和一个互连渠沟内进行化学淀积铜镀,本发明亦提出一种镀层结构。源自之前步骤所携行有机气体之有机材料由一盲孔的内表面除去,随后屏障层的表面遭受预定之预处理,这些预处理包括一羟基化处理、一耦合处理、一钯胶体溶液处理等,在这些预处理之后,铜之化学镀在超音波的影响下如所欲地作用。因此,在该孔之内侧和外侧上形成一均匀良质镀层且在此镀层作用之后之化学机械研磨处理(CMP)能轻易进行。
申请公布号 TW526280 申请公布日期 2003.04.01
申请号 TW089100540 申请日期 2000.01.14
申请人 新力股份有限公司 发明人 由尾 启;濑川 雄司
分类号 C23C18/16 主分类号 C23C18/16
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种镀层方法,其中对至少一孔镀上一金属,该方法包含以下步骤:第一步骤为去除在一镀层区内之原在有机物质;第二步骤为在该第一步骤之后使该镀层区之一表面亲水化;第三步骤为使一耦合剂与该第二步骤亲水化处理后表面结合;第四步骤为在该第三步骤之后使一催化金属与该表面之耦合剂结合;第五步骤为在该第四步骤之后让该催化金属曝光以使其活化;及第六步骤为在该第五步骤之后于该活化表面上进行化学镀。2.如申请专利范围第1项之镀层方法,其中:在该至少一孔之一表面上形成一屏障层,然后使该表面氧化以去除该有机物质;在去除有机物质之后,该表面藉由一氧化剂之处理而羟基化;在该羟基化处理之后,制备一矽烷耦合剂或钛酸盐耦合剂以与该羟基化表面反应,其中该矽烷耦合剂或钛酸盐耦合剂含有易于与一催化金属胶体用防护剂内之一金属组成形成一配价键之一原子或一原子团;在该羟基化处理之后,该表面受该催化金属之胶体溶液处理,藉此使该催化金属胶体所用防护剂内之金属组成与该矽烷耦合剂或钛酸盐耦合剂反应形成一配价键;在经胶体溶液处理后,去除并未形成配价键之过量防护剂以进行一活化处理,其中使该催化金属曝光;及在该活化处理之后,已受到该活化处理之该表面受一包含一螯合剂和一不含硷金属之还原剂的化学镀液体处理,藉此在该表面上产生铜或镍之化学镀层。3.如申请专利范围第2项之镀层方法,其中作为钯胶体防护剂之氯化锡的一锡原子与该矽烷耦合剂或钛酸盐耦合剂内之一氨基团和一硫醇团反应以形成一配价键,并使钯胶体与该表面藉由受氯化锡防护之一钯胶体溶液的处理而结合。4.如申请专利范围第2项之镀层方法,其中使用含有以下化合物之化学镀液体:一铜或镍之盐类;一两性离子型螯合剂如氨基醋酸;一铵盐形式螯合剂如琥珀酸铵;一还原剂如次磷酸铵;及一非离子型表面活性剂、一阳离子表面活性剂、及一铵盐形式阴离子表面活性剂。5.如申请专利范围第4项之镀层方法,其中使用加入10ppm或更多催化金属盐之化学镀液体,该催化金属盐例如为镍、钴、钯或金之盐类,其作为一镀层反应加速剂。6.如申请专利范围第1项之镀层方法,其中所有步骤中至少是在一湿状态进行之处理系在超音波影响下进行。7.如申请专利范围第1项之镀层方法,其中该镀层区表面上之有机物质系以利用一氧化剂之乾式及/或湿式氧化处理去除。8.如申请专利范围第7项之镀层方法,其中该乾式氧化处理包括在紫外线辐照下之臭氧处理,等离子灰化处理及其他;而该湿式氧化处理包括以一臭氧/水混合物及其他进行之氧化处理。9.如申请专利范围第1项之镀层方法,其中以钛、钽及其化合物制成之一屏障层的一个表面以一氧化剂作羟基化处理以在该表面上形成一羟基团。10.如申请专利范围第9项之镀层方法,其中该氧化剂包括一硫酸/过氧化氢混合物之水溶液、一氨水溶液、高锰酸铵、一臭氧/水混合物等。11.如申请专利范围第1项之镀层方法,其中在所有步骤之后使用含有1%或更少溶解氧之清洗用水或循环用水作清洗。12.如申请专利范围第1项之镀层方法,其中在该化学镀之后作一烘烤处理。13.如申请专利范围第1项之镀层方法,其中所有步骤系在一隔室内发生。14.如申请专利范围第1项之镀层方法,其中一处理液在一镀层物件旋转之同时散布于该物件整体上,或是该物件为浸渍于该处理液内。15.如申请专利范围第14项之镀层方法,其中对该物件以一预定温度加热。16.如申请专利范围第1项之镀层方法,其中该孔之直径为0.25微米或更小且该孔之纵横比为5或更大。17.一种镀层装置,其中对至少一孔镀上一金属,该装置包含:一预处理段,在其内进行第一步骤之去除一镀层区内的原在有机物质,第二步骤之在第一步骤之后使该镀层区之一表面亲水化,第三步骤之使一耦合剂与第二步骤亲水化处理表面结合,第四步骤之在第三步骤之后使一催化金属与该表面处之耦合剂结合,第五步骤之在第四步骤之后让该催化金属曝光以使其活化;及一化学镀段,在其内进行第六步骤之在第五步骤之后于该活化表面上进行化学镀。18.如申请专利范围第17项之镀层装置,其中:在该第一步骤内,形成于该至少一孔之一表面上的一个屏障层的一个表面经氧化以去除有机物质;在该第二步骤内,该屏障层表面以一氧化剂作羟基化处理;在该第三步骤内,一矽烷耦合剂或钛酸盐耦合剂与该羟基化表面反应,其中该矽烷耦合剂或钛酸盐耦合剂含有易于与一催化金属胶体用防护剂内之一金属组成形成一配价键之一原子或一原子团;在该第四步骤内,藉由该催化金属之胶体溶液处理,该催化金属胶体所用防护剂内之金属组成与该矽烷耦合剂或钛酸盐耦合剂之一作用团反应以形成一配价键;在该第五步骤内,去除并未形成配价键之过量防护剂以进行一活化处理,其中使该催化金属曝光;及在该第六步骤内,已受到该活化处理之该表面受一包含一整合剂和一不含硷金属之还原剂的化学镀液体处理,藉此在该表面上产生铜或镍之化学镀层。19.如申请专利范围第18项之镀层装置,其中作为钯胶体防护剂之氯化锡的一锡原子与该矽烷耦合剂或钛酸盐耦合剂内之一氨基团和一硫醇团反应以形成一配价键,并使钯胶体与该表面藉由受氯化锡防护之一钯胶体溶液的处理而结合。20.如申请专利范围第18项之镀层装置,其中使用含有以下化合物之化学镀液体:一铜或镍之盐类;一两性离子型螯合剂如氨基醋酸;一铵盐形式整合剂如琥珀酸铵;一还原剂如次磷酸铵;及一非离子型表面活性剂、一阳离子表面活性剂、及一铵盐形式阴离子表面活性剂。21.如申请专利范围第17项之镀层装置,其中使用加入10ppm或更多催化金属盐之化学镀液体,该催化金属盐例如为镍、钴、钯或金之盐类,其作为一镀层反应加速剂。22.如申请专利范围第17项之镀层装置,其中所有步骤中至少是在一湿状态进行之处理系在超音波影响下进行。23.如申请专利范围第17项之镀层装置,其中该镀层区表面上之有机物质系以利用一氧化剂之乾式及/或湿式氧化处理去除。24.如申请专利范围第23项之镀层装置,其中该乾式氧化处理包括在紫外线辐照下之臭氧处理,等离子灰化处理及其他;而该湿式氧化处理包括以一臭氧/水混合物及其他进行之氧化处理。25.如申请专利范围第17项之镀层装置,其中以钛、钽及其化合物制成之一屏障层的一个表面以一氧化剂作羟基化处理以在该表面上形成一羟基团。26.如申请专利范围第25项之镀层装置,其中该氧化剂包括一硫酸/过氧化氢混合物之水溶液、一氨水溶液、高锰酸铵、一臭氧/水混合物等。27.如申请专利范围第17项之镀层装置,其中在所有步骤之后使用含有1%或更少溶解氧之清洗用水或循环用水作清洗。28.如申请专利范围第17项之镀层装置,其中在该化学镀之后作一烘烤处理。29.如申请专利范围第17项之镀层装置,其中所有步骤系在一隔室内发生。30.如申请专利范围第17项之镀层装置,其中一处理液在一镀层物件旋转之同时散布于该物件整体上,或是该物件为浸渍于该处理液内。31.如申请专利范围第30项之镀层装置,其中对该物件以一预定温度加热。32.如申请专利范围第17项之镀层装置,其中该孔之直径为0.25微米或更小且该孔之纵横比为5或更大。33.一种镀层结构,其为对至少一孔镀上一金属而形成,其中一耦合剂与一镀层区之一羟基化表面结合,一催化金属与该耦合剂结合且一化学镀层形成于该表面上以该催化金属夹在其间。34.如申请专利范围第33项之镀层结构,其中:在该至少一孔之一表面上形成一屏障层;一矽烷耦合剂或钛酸盐耦合剂与该屏障层之一羟基化表面反应,其中该矽烷耦合剂或钛酸盐耦合剂含有易于与一催化金属胶体用防护剂内之一金属组成形成一配价键之一原子或一原子团;该催化金属胶体所用防护剂内之金属组成与该矽烷耦合剂或钛酸盐耦合剂之一作用团反应以形成一配价键;及在已接受活化处理且催化金属已曝光之该屏障层表面上形成由铜或镍构成之一化学镀层。35.如申请专利范围第34项之镀层结构,其中作为钯胶体防护剂之氯化锡的一锡原子与该矽烷耦合剂或钛酸盐耦合剂内之一氨基团和一硫醇团反应以形成一配价键,并使钯胶体与该屏障层表面结合。36.如申请专利范围第34项之镀层结构,其中该化学镀层以一包含以下化合物之化学镀液体构成:一铜或镍之盐类;一两性离子型螯合剂如氨基醋酸;一铵盐形式螯合剂如琥珀酸铵;一还原剂如次磷酸铵;及一非离子型表面活性剂、一阳离子表面活性剂、及一铵盐形式阴离子表面活性剂。37.如申请专利范围第36项之镀层结构,其中使用加入10ppm或更多催化金属盐之化学镀液体,该催化金属盐例如为镍、钴、钯或金之盐类,其作为一镀层反应加速剂。38.如申请专利范围第34项之镀层结构,其中该孔之直径为0.25微米或更小且该孔之纵横比为5或更大。图式简单说明:图1为一剖面图,其简略绘出依据一习知实例之一镀层步骤。图2为一剖面图,其简略绘出依据该习知实例之另一镀层步骤。图3为一剖面图,其简略绘出依据该习知实例之另一镀层步骤。图4为一剖面图,其简略绘出依据该习知实例之另一镀层步骤。图5为一剖面图,其简略绘出依据本发明之一实施例之一化学镀步骤。图6为一剖面图,其简略绘出依据本发明该实施例之另一化学镀步骤。图7为一剖面图,其简略绘出依据本发明该实施例之另一化学镀步骤。图8为一剖面图,其简略绘出依据本发明该实施例之另一化学镀步骤。图9为一剖面图,其简略绘出依据本发明该实施例之另一化学镀步骤。图10为一剖面图,其简略绘出依据本发明之一实施例之一化学镀装置实例。图11为一剖面图,其简略绘出依据本发明该实施例之另一化学镀装置实例。图12为一剖面图,其简略绘出依据本发明该实施例之另一化学镀装置实例。
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