無電沉積溶液和工藝控制的制作方法

專利名稱：無電沉積溶液和工藝控制的制作方法
無電沉積溶液和工藝控制
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及電子設備如集成電路的制造，更具體地，本發(fā)明涉及無電電鍍液裝置的方法和無電電鍍液的方法。工藝控制是制造諸如電子設備之類復雜設備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于如集成電路等設備，其工藝規(guī)范和工藝結(jié)果必需符合嚴格的規(guī)范，以便確保集成電路所需性能。不僅在獲得所需工藝規(guī)范和工藝結(jié)果存在挑戰(zhàn)，保持這些規(guī)范和過程以便在優(yōu)選的經(jīng)濟條件下加工大量基板也是一個挑戰(zhàn)。為了符合電子設備的要求，諸如無電沉積之類工藝已經(jīng)應用于如沉積銅電介質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)的覆蓋層。無電沉積過程提供了覆蓋層的選擇性沉積，如基于鈷的覆蓋層以及如基于鎳的覆蓋層。一些更優(yōu)選的覆蓋層是多元素合金如鈷合金，鈷鎢合金，鈷鎢磷硼合金，鈷鎳合金，以及鎳合金。一些覆蓋層所需成分的復雜性需要復雜的化學反應以生產(chǎn)這些層， 并且在工藝設備，如無電沉積設備和相關(guān)的無電沉積浴液的工藝控制中存在相應的復雜問題。無電沉積設備成功的工藝控制包括在所需規(guī)范內(nèi)保持無電沉積浴液，以獲得所需工藝結(jié)果。一般而言，操作無電沉積浴液有一個可接受的規(guī)范范圍。在無電沉積實行期間保持的重要參數(shù)是沉積速率，浴液穩(wěn)定性，薄膜成分，薄膜覆蓋范圍，以及薄膜粗糙度。這些參數(shù)通常通過控制無電沉積溶液的成分來保持，尤其是通過控制諸如金屬離子源，還原劑， 以及PH調(diào)節(jié)劑等反應物的量來保持。當相比于消耗的浴液成分的濃度，沉積溶液中裝載的料濃度高時，并且電鍍液用于再循環(huán)模式或批處理模式中時，副產(chǎn)物的濃度在電鍍浴液中快速地增大。無電浴液成分中這種的變化能改變沉積工藝，以及，因此改變沉積速率和薄膜的一些特征屬性。已經(jīng)有公知的監(jiān)測和保持無電沉積浴液操作的方法。大多數(shù)情況下，除了浴液溫度，還監(jiān)測還原劑濃度，金屬離子濃度，以及電鍍浴液的PH。為了保持預定工藝窗口中的浴液，如果還原劑濃度，金屬離子濃度，和/或PH不在規(guī)范內(nèi)，那么不得不在浴液中加入化學物質(zhì)?？赏ㄟ^添加所需的PH調(diào)節(jié)劑，還原劑，和金屬離子來保持浴液。除了濃度調(diào)整，可以將新鮮的溶液不時地添加到電鍍液中，因為當電鍍基板從電鍍室移出時的帶出 (drag-out)，可能會失去部分溶液。盡管無電沉積溶液配置(management)的方法和無電沉積溶液是公知的，本發(fā)明人認識到需要新的和/或改進的管理無電沉積溶液的方法以及新的和/或改進的覆蓋層的無電沉積的無電沉積溶液，該覆蓋層用于制造電子設備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及加工基板，如用于電子設備制造的基板。本發(fā)明的一個方面是加工基板的方法。本發(fā)明的一個實施方式是通過無電沉積沉積覆蓋層的方法和保持無電沉積浴液的方法。本發(fā)明的另一方面包括用于加工基板的溶液和成分。本發(fā)明的一實施方式包括用于覆蓋層的無電沉積溶液。本發(fā)明的另一實施方式是配置為添補用于沉積覆蓋層的無電沉積浴液的成分。應了解，本發(fā)明并不局限于詳細結(jié)構(gòu)的應用以及下面所描述的成分配置的應用。 本發(fā)明能用于其他實施方式并且能以不同方式實行和實施。另外，應了解，此處使用的措辭和術(shù)語僅是為了描述的目的，不應視為限制。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應了解，本發(fā)明所基于的構(gòu)思可作為用于實施本發(fā)明各方面所設計的其他結(jié)構(gòu)，方法和系統(tǒng)的基礎(chǔ)。這一點很重要，所以，權(quán)利要求視為包括這種等同的結(jié)構(gòu)范圍，因為其沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍。
具體實施例方式本發(fā)明涉及加工諸如用于電子設備制造的基板之類的基板。本發(fā)明實施方式的操作將在下面討論，主要在加工諸如用于制造集成電路的硅晶片之類的半導體晶片方面。集成電路的金屬化層包括形成嵌入式或雙嵌入式電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的金屬線的銅。可選地，電介質(zhì)是低k電介質(zhì)材料，如摻雜氧化硅的碳(SiOC:H)。下面所披露的是針對在銅上包含至少鈷的覆蓋層的無電沉積的優(yōu)選工藝和溶液。然而，應了解，根據(jù)本發(fā)明的實施方式可用于其他半導體設備，銅以外的金屬，鈷以外的覆蓋層，半導體晶片以外的晶片。下述定義將用于討論本發(fā)明優(yōu)選的實施方式。副產(chǎn)物是因?qū)嵤┗瘜W反應以在基板上形成覆蓋層從而在無電沉積溶液中形成的成分。反應物是在反應形成覆蓋層期間消耗的無電沉積溶液中的成分。反應物包括例如，金屬離子源和還原劑。補充物是不直接產(chǎn)生副產(chǎn)物的無電沉積溶液中的成分。補充物的示例包括但不局限于，絡合劑，穩(wěn)定劑，表面活性劑及其類似物。添補組分是添加到無電沉積浴液中以保持無電沉積浴液性能符合規(guī)范的任一種或一種以上的反應物、任一種或一種以上的副產(chǎn)物、和/或任一種或一種以上的補充物的混合物。下面給出的是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施方式所示的無電沉積溶液。該無電沉積溶液包括反應物，副產(chǎn)物，以及可能包括補充物。在一個實施方式中，無電沉積溶液包括金屬離子源，一種或一種以上的還原劑，源自金屬離子源和還原劑之間反應的一種或一種以上的副產(chǎn)物，以及可能包括一種或一種以上的PH調(diào)節(jié)劑，一種或一種以上的絡合劑，一種或一種以上的第二元素源，以及如果需要，還包括一種或一種以上的緩沖劑。金屬離子源通常構(gòu)成覆蓋層的最大成分。對于本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，該金屬離子源是鈷或鈷合金覆蓋層的鈷源。該鈷源實際上是任何可溶的鈷(II)鹽。一些示例性的鈷鹽為硫酸鈷和氯化鈷。高純度氫氧化鈷(II)的使用更為可取。這種化合物少量可溶于水但是在絡合劑或酸存在下易溶解。隨著金屬氫氧化物取代通用可溶的金屬鹽的應用，能進一步最小化無電沉積層中的污染水平，該通用可溶的金屬鹽如金屬硫酸鹽，金屬氯化物鹽， 或金屬硝酸鹽。對于本發(fā)明的一些實施方式，作為鈷的替代，可使用鎳源生產(chǎn)基于鎳的覆蓋層。還原劑還原溶液中的金屬離子以便在基板表面形成覆蓋層。優(yōu)選的還原劑為次磷酸鹽，其以如次磷酸，無堿-金屬次磷酸鹽，以及次磷酸的絡合物等化合物的形式引入到浴液中。次磷酸鹽也用作沉積層中的磷源。另一使用的還原劑為二甲胺硼烷(DMAB)，其也可用作覆蓋層的硼源。其他適合用作沉積溶液中的還原劑的硼烷包括但不局限于烷基胺硼烷、二烷基胺硼烷、三烷基胺硼烷。無電沉積溶液中另一可用的還原劑為胼。
一種或一種以上的源自金屬離子源和還原劑之間反應的副產(chǎn)物將取決于用于完成無電沉積的工藝化學過程。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，該還原劑包括次磷酸鹽，其產(chǎn)生作為金屬離子源和還原劑之間反應的副產(chǎn)物的亞磷酸鹽。這意味著本發(fā)明優(yōu)選的實施方式的無電沉積溶液中包括適量的亞磷酸鹽。類似地，本發(fā)明使用胺硼烷作為還原劑的優(yōu)選的實施方式中將有作為副產(chǎn)物的胺類。這意味著本發(fā)明優(yōu)選的實施方式的無電沉積溶液中包括適量的胺類。更具體地，本發(fā)明使用二甲胺硼烷作為還原劑的實施方式中將產(chǎn)生作為金屬離子和還原劑之間反應的副產(chǎn)物的二甲胺。所以，本發(fā)明使用二甲胺硼烷作為反應物的實施方式同樣也包括在本發(fā)明優(yōu)選實施方式的無電沉積溶液中的反應副產(chǎn)物二甲胺?？赡馨诒景l(fā)明優(yōu)選的實施方式中的其他可能的副產(chǎn)物可能是由中和在無電沉積期間生成的酸而形成的鹽。對于本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，PH調(diào)節(jié)劑包括季銨堿以調(diào)節(jié)溶液的PH。此處描述的用于無電沉積溶液中調(diào)節(jié)溶液PH的季銨堿可選自多種化合物。示例性的PH調(diào)節(jié)劑包括但不局限于四氫氧化銨、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、甲基三乙基氫氧化銨、乙基三甲基氫氧化銨、芐基三甲基氫氧化銨，以及其他適合保持溶液PH的更長的烷基鏈氫氧化銨。優(yōu)選地，一種或一種以上的絡合劑保留溶液中甚至PH值下的金屬離子，否則該金屬離子將形成不溶的金屬氫氧化物。通常適用的絡合離子包括但不局限于檸檬酸鹽、酒石酸鹽、甘氨酸、焦磷酸鹽，以及乙烯四乙酸(EDTA)。該絡合劑作為酸引入到浴液中。具體地， 檸檬酸鹽作為檸檬酸引入，酒石酸鹽作為酒石酸引入，或者焦磷酸鹽作為焦磷酸引入。本發(fā)明優(yōu)選的實施方式使用檸檬酸作為絡合劑，但是也可使用其他絡合劑或其組合?？赡馨ǖ诙饘匐x子源以便改進覆蓋層的耐腐蝕性。對于鈷鎢合金，這種離子優(yōu)選地是鎢(VI)化合物，如鎢(VI)的氧化物(WO3)或磷酸鎢H3 [P (W3Oltl)4],然而也可使用其他氧化形式的鎢，如V或IV。上述的第二金屬可選自周期表的第4周期，周期表的第5周期，以及周期表的第6周期。優(yōu)選的選自元素表的第4周期的第二金屬為Cr和Ni。優(yōu)選的選自元素表的第5周期的第二金屬為Mo、RU、I h和Pd。優(yōu)選的選自元素表的第6周期的第二金屬為W、Re、Os、Ir和Pt。本發(fā)明優(yōu)選的實施方式使用鎢作為鎢源。如上所述，本發(fā)明的一些實施方式可能不需要緩沖劑。緩沖劑的需求取決于用于形成覆蓋層的工藝化學過程。本發(fā)明實施方式優(yōu)選的緩沖劑包括硼酸鹽，其可以作為硼酸并入到溶液中。更具體地，在PH為8到10的范圍內(nèi)用于緩沖溶液的最常見的化合物是硼酸。作為選擇，硼酸鹽/硼酸以外的緩沖劑也可用于本發(fā)明的實施方式中。如果需要，也可在浴液中加入其他非必要的成分，以便達到如改變沉積薄膜的屬性，沉積速率，溶液穩(wěn)定性，以及提高耐腐蝕性等目的。這些輔助成分及其功能對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的；詳見例如Kolics等人的美國專利6，911，067。Kolics等人的美國專利6，911，067在此作為參考完全并入本發(fā)明中。本發(fā)明的一個實施方式是覆蓋層無電沉積的溶液。更具體地，配置該溶液以便支持無電沉積反應進而形成覆蓋層。該溶液包括確定為無電沉積反應副產(chǎn)物的適量胺類和/ 或確定為無電沉積反應副產(chǎn)物的適量亞磷酸鹽。對于本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，該胺類包括二甲胺。對于一具體應用的本發(fā)明實施方式使用濃度約0.01摩爾每升的二甲胺。對于本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，該亞磷酸鹽濃度約0.01摩爾每升。在另一實施方式中，該胺類包括濃度約0. 01摩爾每升的二甲胺并且亞磷酸鹽的濃度約為0. 01摩爾每升。在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，覆蓋層包括鈷以便形成鈷覆蓋層。作為本發(fā)明其他實施方式的選擇，覆蓋層可包括金屬，如鎳。根據(jù)本發(fā)明更優(yōu)選的實施方式，配置無電沉積溶液以沉積包含鈷，鎢，磷和硼的覆蓋層。該無電沉積溶液包括適量鈷，適量硼烷，適量次磷酸鹽，適量鎢，適量檸檬酸鹽，適量硼酸鹽，適量胺類，以及適量亞磷酸鹽。對于無電沉積溶液中的每種成分，其量相當于完成沉積的有效量。根據(jù)一個實施方式，無電沉積溶液包括約0. 012摩爾每升的鈷濃度，約 0. 015摩爾每升的硼烷濃度，約0. 083摩爾每升的次磷酸鹽濃度，約0. 023摩爾每升的鎢濃度，約0. 123摩爾每升的檸檬酸鹽濃度，約0. 077摩爾每升的硼酸鹽濃度，濃度約0. 01摩爾每升的二甲胺，以及濃度約0. 01摩爾每升的亞磷酸鹽。本發(fā)明另一方面包括添補沉積包含金屬的覆蓋層的無電沉積浴液的組分。作為選擇，該無電沉積浴液可包含上述的本發(fā)明實施方式中的無電沉積溶液。在本發(fā)明的一個實施方式中，添補沉積覆蓋層的無電沉積浴液的組分包括從無電沉積浴液的數(shù)學模型中得出的金屬濃度。作為選擇，該金屬濃度從無電沉積浴液操作的物質(zhì)平衡中得出。在本發(fā)明的一個實施方式中，金屬的濃度高于無電沉積浴液中金屬反應物濃度的約3倍到約10倍。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，金屬的濃度高于無電沉積浴液中金屬反應物濃度的約5倍到約 10倍。在本發(fā)明的另一實施方式中，金屬的濃度高于無電沉積浴液中金屬反應物濃度的約 5. 1 倍。本發(fā)明優(yōu)選的實施方式使用鈷作為金屬。具體應用的優(yōu)選的實施方式使用鈷作為金屬以及組分包含有約0.0612摩爾每升的鈷濃度。當然，本發(fā)明的其他實施方式可使用鈷以外的金屬。其他優(yōu)選的實施方式使用鎳以形成鎳層。根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選的實施方式，添補無電沉積浴液的組分進一步包括確定為無電沉積反應副產(chǎn)物的適量胺類和/或確定為無電沉積反應副產(chǎn)物的適量亞磷酸鹽。優(yōu)選的胺是二甲胺，其作為在溶液中的金屬離子和諸如二甲胺硼烷之類還原劑之間的無電沉積反應的副產(chǎn)物出現(xiàn)。因為亞磷酸鹽作為通過包含在由無電沉積溶液中的次磷酸鹽還原的在無電沉積溶液中的金屬離子之間反應的副產(chǎn)物出現(xiàn)，所以亞磷酸鹽包含在組分中。作為選擇， 二甲胺的濃度約為0. 038摩爾每升，以及亞磷酸鹽濃度約為0. 037摩爾每升。本發(fā)明更優(yōu)選的實施方式包括添補沉積具有鈷，鎢，磷，以及硼的覆蓋層的無電沉積浴液的組分。添補無電沉積浴液的組分包括適量鈷，適量次磷酸鹽，適量鎢，適量檸檬酸鹽，適量硼酸鹽，適量二甲胺，以及適量亞磷酸鹽。對于添補無電沉積溶液的組分中的每一成分，其量相當于完成浴液添補的有效量，以便基本上保持無電沉積浴液的性能。組分的一些具體屬性可取決于操作浴液的環(huán)境?？赡苤匾沫h(huán)境包括但不局限于無電電鍍浴液的組分，浴液中溶液的量，每個基板帶出的量，以及每個基板帶入的量。對于如在300mm直徑基板上(如硅晶片)的鈷鎢磷硼覆蓋層沉積的應用，每基板有20毫升的帶入并且每基板有100毫升的浴液帶出，以及10升體積的無電沉積溶液，添補無電沉積浴液的組分的優(yōu)選的實施方式包含有對于金屬而言約0. 0612摩爾每升的鈷濃度，約0. 325摩爾每升的次磷酸鹽濃度，約0. 09摩爾每升的鎢濃度，約0. 481摩爾每升的檸檬酸鹽濃度，約 0. 287摩爾每升的硼酸鹽濃度，約0. 038摩爾每升的二甲胺濃度，以及約0. 037摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。類似地，對于60毫升每基板的物質(zhì)帶出的應用，本發(fā)明優(yōu)選實施方式的組分包含有對于金屬而言約0. 061摩爾每升的鈷濃度，約0. 32摩爾每升的次磷酸鹽濃度，約 0. 077摩爾每升的鎢濃度，約0. 414摩爾每升的檸檬酸鹽濃度，約0. 240摩爾每升的硼酸鹽濃度，約0. 032摩爾每升的二甲胺濃度，以及約0. 031摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。本發(fā)明的另一方面是加工基板的方法，如加工用于制造電子設備的基板。該方法涉及無電沉積，無電沉積溶液，以及無電沉積浴液的保持。在一個實施方式中，該方法是在具有銅和電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的基板上的含有金屬的覆蓋層無電沉積的方法。該方法包括(i)提供具有用于無電沉積反應以便沉積覆蓋層的反應物以及用于無電沉積反應的副產(chǎn)物的無電沉積浴液，以及(ii)使用該無電沉積浴液在基板上沉積覆蓋層。該無電沉積浴液可能是之前沒有使用過的起始浴液，或者是已經(jīng)使用過并翻新到與起始浴液屬性實質(zhì)相同的浴液。 該方法進一步包括(iii)通過添加計算出的一種或一種以上反應物的有效量與計算出的一種或一種以上副產(chǎn)物的有效量來添補無電沉積溶液。優(yōu)選地，實施添補無電沉積浴液，使得能用該無電沉積浴液在附加基板上沉積覆蓋層，該無電沉積浴液具有與(i)中的無電沉積浴液實質(zhì)相同的屬性。更具體地，配置該添補無電沉積浴液以保持無電沉積浴液的性能， 從而延長無電沉積浴液的使用。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，該計算出的一種或一種以上反應物的有效量與計算出的一種或一種以上副產(chǎn)物的有效量都是從無電沉積浴液的數(shù)學模型得出。作為選擇，該計算出的一種或一種以上反應物的有效量與計算出的一種或一種以上副產(chǎn)物的有效量都是從無電沉積浴液操作的物料平衡(mass balance)得出的。對于本發(fā)明的一個實施方式， 該計算出的一種或一種以上反應物的有效量包括金屬反應物的濃度，其高于無電沉積浴液中金屬反應物濃度的約3倍到約10倍。在本發(fā)明的另一實施方式中，該計算出的一種或一種以上反應物的有效量包括金屬反應物的濃度，其高于無電沉積浴液中金屬反應物濃度的約5倍到約10倍。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，該計算出的一種或一種以上反應物的有效量包括金屬反應物的濃度，其高于無電沉積浴液中金屬反應物濃度的約5. 1倍。對于本發(fā)明的一些實施方式，優(yōu)選地通過具有不同組分的至少兩個儲液器將反應物和副產(chǎn)物添加到沉積浴液中來完成添補無電沉積浴液。對于使用鈷作為所述金屬的本發(fā)明的實施方式，該添補無電電鍍浴液包括從第一儲液器添加鈷到浴液中以及從第二儲液器添加其他反應物和副產(chǎn)物。包括使用無電沉積浴液沉積的鈷，鎢，磷和硼的覆蓋層能使用本發(fā)明實施方式通過從第一儲液器添加鈷到浴液中以及從第二儲液器添加鎢，磷，硼和副產(chǎn)物來翻新。本發(fā)明使用兩個儲液器提供組分以翻新無電沉積浴液的實施方式提供了調(diào)整金屬量與其他反應物和副產(chǎn)物比例的更多選擇，該金屬如鈷。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，該方法包括使用添補組分，其包含有對于金屬而言高于無電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度，適量無電沉積反應的胺類副產(chǎn)物，以及適量無電沉積反應的亞磷酸鹽副產(chǎn)物。本發(fā)明優(yōu)選的實施方式使用胺類副產(chǎn)物如二甲胺。作為本發(fā)明的一些實施方式的選擇，該方法包括使用添補組分，其包含有對于金屬而言高于無電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度，0. 038摩爾每升的二甲胺濃度，以及0. 037摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的方法包括使用添補組分，其包含有對于金屬而言高于無電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度，適量次磷酸鹽；適量鎢；適量檸檬酸鹽；適量硼
10酸鹽；適量二甲胺；以及適量亞磷酸鹽。對于如在300mm直徑基板(如硅晶片)上的鈷鎢磷硼覆蓋層沉積的應用，每基板具有20毫升的帶入和每基板100毫升的浴液帶出，以及10升體積的無電沉積溶液，該方法優(yōu)選的實施方式包括使用添補組分，其包含有對于金屬而言約0. 0612摩爾每升的鈷濃度， 約0. 325摩爾每升的次磷酸鹽濃度，約0. 09摩爾每升的鎢濃度，約0. 481摩爾每升的檸檬酸鹽濃度，約0. 287摩爾每升的硼酸鹽濃度，約0. 038摩爾每升的二甲胺濃度，以及約0. 037 摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。類似地，對于60毫升每基板的浴液帶出的應用，本方法包括使用添補組分，其包含有對于金屬而言約0. 061摩爾每升的鈷濃度，約0. 32摩爾每升的次磷酸鹽濃度，約0. 077摩爾每升的鎢濃度，約0. 414摩爾每升的檸檬酸鹽濃度，約0. 240摩爾每升的硼酸鹽濃度，約0. 032摩爾每升的二甲胺濃度，以及約0. 031摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。在上述說明中，本發(fā)明通過參考的具體實施方式
來描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應了解，在不脫離本發(fā)明下述權(quán)利要求范圍的前提下能進行不同的修改及變化。因此，說明書和附圖
是說明性的而不是限制性的，并且所有的這種修改包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。優(yōu)點，其他優(yōu)勢，和解決方案已經(jīng)通過上述的具體實施方式
描述。然而，該優(yōu)點，其他優(yōu)勢，解決方案，以及可能引起任何優(yōu)點，優(yōu)勢，或解決方案發(fā)生或變得更加明顯的任何元素不應理解為是任一或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的，需要的，或必要的特征或元素。本文使用的術(shù)語“包括”，“包含”，“包含有”，“有”，“具有”，“含有”，“至少一個”，或這些的其他變化旨在涵蓋無排他性的包含。例如，包括一系列元素的工藝，方法，物品，或儀器并不局限于這些元素，其可能包括其他沒有特別列舉的元素或這種工藝，方法，物品，或儀器固有的其他元素。進一步的，除非有相反的明確的陳述，“或”指的是包含在內(nèi)的或而不是排除在外的或。例如，條件A或B為滿足以下的任何一項A是真的(或存在的)以及 B是假的(或不存在的)，A是假的(或不存在的)以及B是真的(或存在的)，以及A和B 都是真的(或存在的)。
權(quán)利要求
1.在具有銅和電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的基板上的包含金屬的覆蓋層無電沉積的方法，所述方法包括(i)提供具有用于無電沉積反應以便沉積覆蓋層的反應物，并具有用于無電沉積反應的副產(chǎn)物的無電沉積浴液；( )使用所述無電沉積浴液在基板上沉積所述覆蓋層；以及(iii)通過添加計算出的一種或一種以上反應物的有效量與計算出的一種或一種以上副產(chǎn)物的有效量來添補所述無電沉積溶液，使得能用與(i)中的所述無電沉積浴液具有實質(zhì)相同屬性的無電沉積浴液在附加基板上沉積覆蓋層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計算出的一種或一種以上反應物的有效量與所述計算出的一種或一種以上副產(chǎn)物的有效量都是從所述無電沉積浴液的數(shù)學模型得出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計算出的一種或一種以上反應物的有效量與所述計算出的一種或一種以上副產(chǎn)物的有效量都是從所述無電沉積浴液的物料平衡得出的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計算出的一種或一種以上反應物的有效量包含有高于所述無電沉積浴液中所述金屬反應物濃度的約3倍到約10倍的金屬反應物濃度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計算出的一種或一種以上反應物的有效量包含有高于所述無電沉積浴液中所述金屬反應物濃度的約5倍到約10倍的金屬反應物濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計算出的一種或一種以上反應物的有效量包含有高于所述無電沉積浴液中所述金屬反應物濃度的約5. 1倍的金屬反應物濃度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過具有不同組分的至少兩個儲液器將所述反應物添加到所述沉積浴液中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無電電鍍浴液包括用于鈷覆蓋層的鈷；所述添補無電電鍍浴液包括從第一儲液器添加鈷到浴液中以及從第二儲液器添加其他反應物和所述副產(chǎn)物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無電電鍍浴液包括鈷，鎢，磷和硼；所述添補無電電鍍浴液包括從第一儲液器添加鈷到浴液中，以及從第二儲液器添加鎢，磷，硼和所述副產(chǎn)物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，(iii)包括使用添補組分，該組分包含有 對于金屬而言高于所述無電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度；適量所述無電沉積反應的胺類副產(chǎn)物；以及適量所述無電沉積反應的亞磷酸鹽副產(chǎn)物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，(iii)包括使用添補組分， 該組分包括對于金屬而言高于所述無電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度； 適量二甲胺；以及適量亞磷酸鹽。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，(iii)包括使用添補組分， 該組分包含有對于金屬而言高于所述無電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度；. 038摩爾每升的二甲胺濃度；以及 0. 037摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，(iii)包括使用添補組分， 該組分包含有對于金屬而言高于所述無電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度；適量次磷酸鹽；適量鎢；適量檸檬酸鹽；適量硼酸鹽；適量二甲胺；以及適量亞磷酸鹽。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述浴液帶出為100毫升每基板，以及(iii)包括使用添補組分，所述組分包含有對于金屬而言約0. 0612摩爾每升的鈷濃度； 約0. 325摩爾每升的次磷酸鹽濃度； 約0. 09摩爾每升的鎢濃度； 約0. 481摩爾每升的檸檬酸鹽濃度； 約0. 287摩爾每升的硼酸鹽濃度； 約0. 038摩爾每升的二甲胺濃度；以及約0. 037摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中浴液帶出為60毫升每基板， 以及(iii)包括使用添補組分，所述組分包含有對于金屬而言高于所述無電沉積浴液中鈷濃度約5. 1倍的鈷濃度； 約0. 061摩爾每升的鈷濃度； 約0. 32摩爾每升的次磷酸鹽濃度； 約0. 077摩爾每升的鎢濃度； 約0. 414摩爾每升的檸檬酸鹽濃度； 約0. 240摩爾每升的硼酸鹽濃度； 約0. 032摩爾每升的二甲胺濃度；以及約0. 031摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。
16.用于覆蓋層無電沉積的溶液，其包括 確定為無電沉積反應副產(chǎn)物的適量胺類；和/或確定為無電沉積反應副產(chǎn)物的適量亞磷酸鹽。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述胺類包括二甲胺。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述胺類包括濃度約為0.01摩爾每升的二甲胺。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述亞磷酸鹽的濃度約為0.01摩爾每升。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中該胺類包括濃度約0.01摩爾每升的二甲胺；以及所述亞磷酸鹽的濃度約為0. 01摩爾每升。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述覆蓋層包括鈷。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述覆蓋層包括鎳。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述覆蓋層包括鈷，鎢， 磷和硼；所述無電沉積溶液進一步包括適量鈷； 適量硼烷； 適量次磷酸鹽； 適量鎢；適量檸檬酸鹽；以及適量硼酸鹽。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述覆蓋層包括鈷，鎢， 磷和硼；所述無電沉積溶液進一步包含有約0.012摩爾每升的鈷濃度；約0. 015摩爾每升的硼烷濃度；約0. 083摩爾每升的次磷酸鹽濃度；約0. 023摩爾每升的鎢濃度；約0. 123摩爾每升的檸檬酸鹽濃度；約0. 077摩爾每升的硼酸鹽濃度；濃度約0. 01摩爾每升的二甲胺的所述胺類；以及濃度約0. 01摩爾每升的所述亞磷酸鹽。
25.添補用于包括金屬的覆蓋層沉積的無電沉積浴液的組分，所述組分包含有從所述無電沉積浴液的數(shù)學模型中得出的所述金屬的濃度。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬的濃度從所述無電沉積浴液的物料平衡中得出。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬的濃度高于所述無電沉積浴液中所述金屬反應物濃度的約3倍到約10倍。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬的濃度高于所述無電沉積浴液中所述金屬反應物濃度的約5倍到約10倍。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬的濃度高于所述無電沉積浴液中所述金屬反應物濃度的約5. 1倍。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬包括鈷。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬的濃度包含有約0.0612摩爾每升的鈷濃度。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其中所述金屬包括鎳。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其進一步包括確定為所述無電沉積反應副產(chǎn)物的適量胺類；和/或確定為所述無電沉積反應副產(chǎn)物的適量亞磷酸鹽。
34.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其進一步包括適量二甲胺。
35.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其進一步包括適量二甲胺和/或適量亞磷酸鹽。
36.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其進一步包含有約0.038摩爾每升的二甲胺濃度和 /或約0. 037摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。
37.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，其進一步包括 對于金屬而言的適量鈷；適量次磷酸鹽； 適量鎢； 適量檸檬酸鹽； 適量硼酸鹽； 適量二甲胺；以及適量亞磷酸鹽。
38.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，對于具有100毫升每基板浴液帶出的鈷鎢磷硼覆蓋層沉積，所述組分包含有對于金屬而言約0. 0612摩爾每升的鈷濃度； 約0. 325摩爾每升的次磷酸鹽濃度； 約0. 09摩爾每升的鎢濃度； 約0. 481摩爾每升的檸檬酸鹽濃度； 約0. 287摩爾每升的硼酸鹽濃度； 約0. 038摩爾每升的二甲胺濃度；以及約0. 037摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。
39.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組分，對于具有60毫升每基板浴液帶出的鈷鎢磷硼覆蓋層沉積，所述組分包含有對于金屬而言約0. 061摩爾每升的鈷濃度； 約0. 32摩爾每升的次磷酸鹽濃度； 約0. 077摩爾每升的鎢濃度； 約0. 414摩爾每升的檸檬酸鹽濃度； 約0. 240摩爾每升的硼酸鹽濃度； 約0. 032摩爾每升的二甲胺濃度；以及約0. 031摩爾每升的亞磷酸鹽濃度。
全文摘要
本發(fā)明的一個實施方式是制造集成電路的覆蓋層無電沉積的方法。該方法包括控制無電沉積浴液組分以便實質(zhì)上保持浴液的無電沉積屬性。本發(fā)明的其他實施方式包括無電沉積溶液。本發(fā)明的另一實施方式是用于翻新無電沉積浴液的組分。
文檔編號C25D21/12GK102471918SQ200980160458
公開日2012年5月23日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者阿爾圖爾·科利奇 申請人:朗姆研究公司