[发明专利]连续铂层的无电沉积

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体晶片上形成半导体器件的方法。更具体地说，本发明涉及沉积含铂层以形成半导体器件。

背景技术

在形成半导体器件的过程中，可沉积薄的铂层。这种沉积可以通过电镀来提供。

发明内容

为了实现上面所述并根据本发明的目的，提供了一种用于提供含铂层的无电镀敷(electroless plating)的方法。提供Ti³⁺稳定溶液。提供Pt⁴⁺稳定溶液。将所述Ti³⁺稳定溶液的流与所述Pt⁴⁺稳定溶液的流以及水混合以提供所述Ti³⁺稳定溶液与所述Pt⁴⁺稳定溶液的稀释的混合物。将衬底暴露于所述Ti³⁺稳定溶液与所述Pt⁴⁺稳定溶液的所述稀释的混合物。

在本发明的另一种表现形式中，提供了一种用于铂的无电沉积(electroless deposition)的溶液。该溶液包括Ti³⁺离子、Pt⁴⁺离子、NH₄⁺离子、柠檬酸盐离子、葡糖酸盐离子或酒石酸盐离子。Ti³⁺与Pt⁴⁺离子的比例介于100:1至2:1之间。

在本发明的另一种表现形式中，提供了一种用于提供铂层的无电镀敷的方法。提供铂的无电沉积的溶液，该溶液包括：Ti³⁺离子、Pt⁴⁺离子、NH₄⁺离子、柠檬酸盐离子和葡糖酸盐离子或酒石酸盐离子，其中Ti³⁺与Pt⁴⁺离子的比例介于100:1至2:1之间。将衬底暴露于用于所述铂的无电沉积的溶液。

本发明的这些和其它特征将在下文的本发明的具体实施方式中并结合附图进行更详细的描述。

附图说明

在附图的图中，本发明通过示例的方式而不是通过限制的方式示出，并且其中相似的附图标记指代类似的元件，其中：

图1是本发明的一个实施方式的流程图。

图2是可在本发明的一个实施方式中使用的系统的示意图。

具体实施方式

现在参照如附图所示的本发明的一些优选实施方式来详细描述本发明。在以下描述中阐述了诸多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员会明白，本发明在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下也可以实施。在其他情况下没有详细描述公知的工艺步骤和/或结构，以免不必要地使本发明难以理解。

已使用肼和其它含氢化合物作为还原剂来实现铂的无电沉积。除了与这些含氢还原剂相关联的环境问题外，这些物质的氧化反应还涉及N₂气的产生，N₂气可以包含在沉积物中。这影响所沉积的膜的纯度以及涂层的质量。另外，对于实际的应用，要求肼-铂电解液在升高的温度和高PH值下使用。这样的要求对于半导体互连的后端金属化是不合乎需要的，因为电介质材料在高pH值或高温下是容易损坏的。

本发明的一个实施方式提供了含有用于沉积Pt⁴⁺的Ti³⁺的无电镀浴，其中Pt⁴⁺从溶液中还原，而Ti³⁺氧化为更高的更稳定的氧化态的Ti⁴⁺。相比于肼和其它含氢还原剂，Ti³⁺具有显著的益处。用Ti³⁺金属离子还原剂替代肼就消除了肼固有的毒性和挥发性，使镀浴更环保友好。此外，在电极没有观察到气体(即N₂)逸出以及副反应。这样导致平滑、连续、纯的Pt膜。含Ti³⁺金属离子镀浴也可在很宽的温度和pH范围内操作。在室温和相对低的pH值下选择性地沉积纯的铂膜的能力使得其在后端互连金属化中的应用特别有吸引力，因为传统的电解液在高pH和高温下操作，从而导致图案塌陷。

在本发明的实施方式中使用的含Ti³⁺金属离子还原剂浴能在室温以下和低的pH值下操作。这对于含肼和其它还原剂的电解液是不可能的。扩大的操作窗口使得这种浴对于铜覆盖层在互连金属化中的应用是有吸引力的，其中低的pH值和低的温度对于防止图案塌陷是理想的。