一种在二氧化硅上化学镀Ni-Mo-P的方法技术

本发明专利技术涉及一种在二氧化硅（ＳｉＯ↓［２］）上化学镀Ｎｉ－Ｍｏ－Ｐ的方法，属于化学镀应用领域。本方法首先对基板（ＳｉＯ↓［２］／Ｓｉ）进行清洗、偶联、活化等前期处理，然后将基板置于水浴加热的化学镀液中，镀液中发生氧化还原反应，在二氧化硅（ＳｉＯ↓［２］）表面快速沉积得到Ｎｉ－Ｍｏ－Ｐ膜。采用此工艺制备的Ｎｉ－Ｍｏ－Ｐ膜，表面光亮、致密、平整，与基板结合力强，具有优异的阻挡性能。此方法溶液配制方便，生产步骤简单，成本低廉，是未来集成电路铜互连线阻挡层的较佳选择之一。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学镀应用领域，特别涉及一种在二氧化硅(Si02)上化学镀三元合金薄膜的方法，主要应用于超大规模集成电路铜互连线的阻挡层制备。技术背景由于铝线在RC延迟和电迁移方面对集成电路性能的限制，铜线逐渐取代铝线成为集成电 路中的互连材料。与传统的金属互联材料铝相比，铜的电阻率低，并且具有比铝高2个数量 级的抗电迁移能力和更高的热传导系数，即采用铜作为互连材料可大大提高电路和运算速度 的可靠性。但是，铜在二氧化硅(Si02)和硅(Si)中扩散相当快，而且铜一旦进入其中即 形成深能级杂质，对器件中的载流子具有很强的陷阱效应，使器件性能退化甚至失效。为了 阻止铜向二氧化硅(Si02)和硅(Si)中的扩散，集成电路工业目前多使用氮化钛、氮化钽 等氮化物作为防止铜扩散的阻挡层，而这些阻挡材料都是通过溅射的方法沉积上去的。伴随 集成电路集成度的不断提高，溅射技术在实现对沟槽填充高覆盖率沉积的过程中遇到越来越 大的困难。化学气相沉积法虽然可以实现高覆盖率填充，但是成本很高。在这种情况下，化学镀阻挡层的方法受到越来越多的关注。阻挡层既能阻止铜的扩散， 又能有效改善铜膜与衬底的结合强度。和传统的溅射方法相比，化学镀法具有操作简单和成 本低的优势。更为重要的是，化学镀沉积具有覆盖率高的特点。目前，为了通过化学镀法制 备阻挡层，很多学者首先在二氧化硅上面通过溅射的方法沉积一层很薄的种子层，然后再通 过化学镀法沉积Ni-Mo-P、 Ni-W-P、 Co-W-P、 Co-Mo-P、 Ni_B等合金作为阻挡层。而本专利技术是 通过对二氧化硅表面活化以后，直接在二氧化硅上面化学镀沉积Ni-Mo-P，在此之前，没有 在二氧化硅上面通过溅射法提供种子层。本专利技术涉及到的化学镀法可以在二氧化硅上面快速 沉积Ni-Mo-P膜，而且Ni-Mo-P膜表面光亮、致密、平整，与基板结合力强，具有优异的阻 挡性能。由于高熔点元素Mo的加入，镀层的热稳定性较好。从沉积原理来讲，虽然Mo、 P不 能单独从水溶液中沉积出来，但在铁族元素(Fe、 Co、 Ni)存在的情况下可以发生诱导共沉积，从而实现Ni-Mo-P膜沉积。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种在二氧化硅(Si02)表面化学镀Ni-Mo-P的方法，实现直接在 二氧化硅(Si02)表面上化学镀Ni-Mo-P，为后续镀铜提供性能优异的阻挡层。采用此方法制 备的Ni-Mo-P薄膜表面光亮、致密、平整，与基板结合力强，具有优异的阻挡性能，是集成 电路铜互联线阻挡层的较佳选择。本专利技术提出的一种在二氧化硅(Si02)表面上化学镀Ni-Mo-P 的方法，其特征在于，对基板(Si(VSi)进行前期处理，首先对其分别进行丙酮、10wt。/。盐 酸、去离子水的超声波清洗，超声波的超声频率为40KHz，功率100W，每次清洗时间为5分 钟；然后将清洗好的基板放入50 60'C的KD-550乙醇溶液中偶联10分钟，KD-550的浓度为 lwt%;接下来将基板放入50 6(TC的氯化钯和盐酸的混合溶液中活化5分钟，氯化钯和盐酸 的浓度分别为为0. lg/L和3. 65g/L，该混合溶液的pH值通过氢氧化钠溶液调整为5. 0 6. 5。 本专利技术的特点及效果本专利技术中采用的化学镀溶液中含有的柠檬酸根离子和氨根离子对镍离 子具有络合作用，不仅可以防止沉淀析出，还可以使电极电位较正的金属平衡电位向负的方 向移动，促进镍和钼的共同沉积；溶液中含有的十二垸基硫酸钠的数量较少，但是它的存在， 可以使沉积的薄膜表面光滑。本专利技术采用化学镀的方法，镀液温度和pH值的变化，将引起薄 膜成分、厚度、表面形貌的相应变化。在其它沉积条件不变的情况下，可以通过调整沉积时 间来有效控制薄膜的厚度。采用此种方法沉积的Ni-Mo-P薄膜表面光亮、致密、平整，与基 板结合力强，具有优异的阻挡性能。该方法的溶液配制及薄膜制备工艺简单易行，成本低廉。 本专利技术可以直接在二氧化硅(Si02)上化学镀Ni-Mo-P，该薄膜作为阻挡层对于未来集成电路 集成度的进一步提高具有重要意义。具体实施方式本专利技术在二氧化硅(Si02)表面上化学镀Ni-Mo-P，首先对基板(Si02/Si)进行清洗、 偶联、活化等前期处理，然后将基板置于水浴加热的化学镀液中，镀液中发生氧化还原反应， 在二氧化硅(Si02)表面快速沉积得到Ni-Mo-P膜。采用此工艺制备的Ni-Mo-P膜，表面光 亮、致密、平整，与基板结合力强，具有优异的阻挡性能。本专利技术的化学镀液可由20 30g/L 的硫酸镍，0. 1 0. 5g/L钼酸钠，20 30g/L次亚磷酸钠，20 30g/L柠檬酸钠，1 3g/L冰醋酸，0.004 0.006g/L氟化铵，0.02 0.06g/L十二垸基硫酸钠组成，并滴加氢氧化钠溶液 和去离子水调整pH值为10.0 12.0，溶液温度为75 85°C。本专利技术的实施例如下实施例一对基板(SiCySi)进行前期处理，首先对其分别进行丙酮、10wt。/。盐酸、去 离子水的超声波清洗，超声波的超声频率为40KHz，功率100W，每次清洗时间为5分钟；然 后将清洗好的基板放入50 60。C的KD-550乙醇溶液中偶联10分钟，KD-550的浓度为lwt%; 接下来将基板放入50 6(TC的氯化钯和盐酸的混合溶液中活化5分钟，氯化钯和盐酸的浓度 分别为为0. lg/L和3. 65g/L，该混合溶液的pH值通过氢氧化钠溶液调整为5. 0 6. 5。溶液为20g/L的硫酸镍，0. lg/L钼酸钠，20g/L次亚磷酸钠，20g/L柠檬酸钠，lg/L冰 醋酸，0.005g/L氟化铵，0.02g/L十二垸基硫酸钠组成，滴加氢氧化钠溶液和去离子水调整 pH为11，溶液温度为80'C。实施例二对基板(Si(VSi)进行前期处理同上。溶液为25g/L的硫酸镍，0.2g/L钼酸钠，25g/L次亚磷酸钠，25g/L柠檬酸钠，3g/L冰 醋酸，0.004g/L氟化铵，0.03g/L十二烷基硫酸钠组成，滴加氢氧化钠溶液和去离子水调整 pH为11，溶液温度为85'C。实施例三对基板(Si02/Si)进行前期处理同上。溶液为30g/L的硫酸镍，0.5g/L钼酸钠，30g/L次亚磷酸钠，30g/L柠檬酸钠，2g/L冰 醋酸，0.006g/L氟化铵，0.04g/L十二烷基硫酸钠组成，滴加氢氧化钠溶液和去离子水调整 pH为12，溶液温度为80°C。实施例四对基板(sicysi)进行前期处理同上。溶液为25g/L的硫酸镍，0.3g/L钼酸钠，25g/L次亚磷酸钠，20g/L柠檬酸钠，lg/L冰 醋酸，0.004g/L氟化铵，0.05g/L十二烷基硫酸钠组成，滴加氢氧化钠溶液和去离子水调整 pH为11.5，溶液温度为75°C。实施例五对基板(Si02/Si)进行前期处理同上。溶液为25g/L的硫酸镍，0.4g/L钼酸钠，20g/L次亚磷酸钠，30g/L柠檬酸钠，1. 5g/L冰醋酸，0.005g/L氟化铵，0.06g/L十二烷基硫酸钠组成，滴加氢氧化钠溶液和去离子水调 整pH为11，溶液温度为8(TC。 实施例六对基板(Si(VSi)进行前期处理同上。溶液为20g/L的硫酸镍，0. 3g/L钼酸钠，30g/L次亚磷酸钠，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在二氧化硅上化学镀Ｎｉ－Ｍｏ－Ｐ的方法，其特征在于，首先对基板（ＳｉＯ↓［２］／Ｓｉ）进行清洗、偶联、活化前期处理，然后将基板置于水浴加热的化学镀液中，镀液中发生氧化还原反应，在二氧化硅表面快速沉积得到Ｎｉ－Ｍｏ－Ｐ膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志刚，刘殿龙，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]