專利名稱：：堆疊存儲單元的鈷自啟動化學(xué)鍍通道填充的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及堆疊存儲單元制品，具體地，本發(fā)明涉及堆疊存儲單元互連部件諸如通道、溝槽、連接開口和通孔的金屬基材填充。
背景技術(shù)：
：-存儲電路如動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)裝置通常包括存儲數(shù)據(jù)的存儲單元。數(shù)據(jù)存儲在電容器中，電容器將數(shù)據(jù)保存為電荷。存儲單元通常呈陣列設(shè)置。DRAM裝置通常分為兩種類型溝槽電容器型和堆疊電容器型。溝槽型單元是通過在由半導(dǎo)體基材制成的溝槽的側(cè)壁內(nèi)形成電容器。而堆疊類電容器類單元是通過在基材上堆疊電極層以形成電容器。堆疊電容器具有一定高度以存儲足夠的電荷。當(dāng)器件幾何構(gòu)造最小化時，接觸縱橫比，即通道接觸深度與通道接觸直徑的比率，會隨著堆疊電容器高度的增長而增加。堆疊電容器單元是本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的堆疊存儲單元|、-、|_t*w，或裝置。堆疊存儲裝置通常對邏輯運算即集成電路的導(dǎo)電水平不作要求。因此，可使用較低導(dǎo)電性的插栓金屬化代替較高導(dǎo)電性材料如銅填充堆疊存儲通道。鎢是一種代表性的栓塞金屬化，因為其導(dǎo)電性沒有銅好，但對于存儲裝置卻己足夠了。而且，由于其耐火性，鎢不會擴(kuò)散到硅晶片或低鉀電介質(zhì)層。因此，無需在硅或電介質(zhì)材料和鎢金屬化之間設(shè)有防擴(kuò)散屏障層。通過化學(xué)汽相沉積法(CVD)或物理汽相沉積法(PVD)可將鎢金屬填充到通道和溝槽。通常，由于覆蓋汽相沉積法包括多個處理步驟，所以用該方法進(jìn)行金屬填充成本高且耗時多。金屬沉積加重了互連部件的負(fù)載，因此需圖樣和蝕刻，然后移除光阻。平版圖案化允許有一定程度的誤差。而且，汽相沉積法可填充金屬到高縱橫比通道或溝槽的頂部并且夾緊該頂部，導(dǎo)致在堆疊存儲互連內(nèi)產(chǎn)生空隙。化學(xué)機械拋光法(CMP)可移除負(fù)載過重。在通道形成后，即在基材上進(jìn)行化學(xué)機械拋光，例如移除沉積過程中沉積的多余鎢負(fù)載，從而使其表面平坦。該CMP法可把痕量的鎢嵌入或涂敷到電介質(zhì)材料上。這些痕量的鎢如果不被移除就會污染電介質(zhì)。因此，在預(yù)處理組合物中使用一種蝕刻劑從而除去這些痕量的鎢或者底切有鎢存在的電介質(zhì)，或者完成上述二項工作。在堆疊存儲裝置中用鈷替代鎢作為栓塞金屬化是很有吸引力的。在堆疊存儲裝置中，鈷的導(dǎo)電性比鎢好。而且，鈷的耐火性足以阻止其向電介質(zhì)層擴(kuò)散。鈷可用于CVD之外的其它方法中。催化劑啟動的化學(xué)鍍鈷沉積已在例如第6，232，227號美國專利中記載。用催化劑啟動的化學(xué)鍍鈷沉積進(jìn)行高縱橫比互連部件的金屬化的缺點在于鈷會在有催化劑存在的所有表面上生長。在硅或電介質(zhì)表面會非選擇性地發(fā)生催化劑接種，如鈀接種。因此，Pd種子將會在互連部件底部以及其側(cè)壁和晶片表面產(chǎn)生。將金屬應(yīng)用到位于通道底部的擴(kuò)散層表面而不并行地將金屬實施到通道的側(cè)壁或晶片表面，是很難實現(xiàn)的。因此，在鈷溶液中浸泡晶片基材，會導(dǎo)致鈷在通道的側(cè)壁和晶片表面生長。這會產(chǎn)生二個缺點。首先，必須隨后用一種平坦化或蝕刻步驟除去裝置表面的鈷。其次，通道側(cè)壁的鈷生長可導(dǎo)致在通道夾緊關(guān)閉，從而在互連結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生空隙。因此，就需要一種工藝，能夠填充堆疊電容器裝置的高縱橫比的互連部件，而不產(chǎn)生金屬化而夾緊該部件的開口并導(dǎo)致互連部件中產(chǎn)生空隙。進(jìn)一步，需要一種工藝和組合物，選擇性地沉積鈷金屬化到堆疊電容器的高縱橫比互連部件的底部上，并且從底部到頂部填充該部件，而不在該互連部件側(cè)壁或該裝置的表面并行產(chǎn)生鈷。最后，需要一種組合物，自動催化該導(dǎo)電性鈷和鈷合金沉積到堆疊存儲裝置的高縱橫比互連部件的源/汲區(qū)。
發(fā)明內(nèi)容因此，簡要地說，本發(fā)明涉及一種用于化學(xué)鍍填充堆疊存儲單元互連部件的方法，該方法包括將該堆疊存儲單元互連部件與一種包含鈷離子源和還原劑的化學(xué)沉積組合物相接觸，其中，該堆疊存儲互連部件具有一導(dǎo)電底部、帶有電介質(zhì)表面的側(cè)壁、且高-寬縱橫比至少約為2，由此一部分鈷離子在該導(dǎo)電底部上被還原為鈷金屬，并且通過持續(xù)還原鈷離子對該堆疊存儲互連部件進(jìn)行自底而上的填充。其次，本發(fā)明涉及一種用于在高縱橫比的堆疊存儲單元互連部件中化學(xué)沉積鈷的化學(xué)沉積組合物。該組合物包括水，鈷離子源，絡(luò)合劑，緩沖劑，硼垸基還原劑組分及次磷酸鹽還原劑組分。所述硼烷基還原劑組分選自堿金屬硼氫鹽、二甲胺硼烷、二乙胺硼垸、嗎啉硼垸或各自的混合物。所述次磷酸鹽還原劑組分選自次磷酸堿金屬鹽、次磷酸銨、次磷酸或各自的混合物。所述硼烷基還原劑組分的濃度和次磷酸鹽還原劑組分濃度優(yōu)選地為硼垸基還原劑組份的濃度(g/L)與次磷酸鹽還原劑組分濃度(g/L)的濃度比約小于0.5。圖1為一種堆疊存儲單元的片段的示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明填充的測試通道的顯微照片。具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明，金屬化是填充到一種堆疊存儲裝置的互連部件中；例如，將鈷或其合金填充到堆疊存儲單元的高縱橫比通道或溝槽中。該互連部件包括底部、側(cè)壁及頂部開口。該側(cè)壁的高度和開口的直徑使得該通道具有高縱橫比。作為常規(guī)比例，該側(cè)壁高度與開口直徑之比大于5。在另一實施例中，該縱橫比至少為10。在另一本發(fā)明的實施例中，該縱橫比至少約為18。圖1是本發(fā)明一種具有通道的堆疊存儲單元的片段的示意圖。此處所示的該堆疊存儲單元片段10的橫截面中，有電介質(zhì)材料12，其為標(biāo)準(zhǔn)的電介質(zhì)材料如Si02、氟硅玻璃、BPSG或其它低鉀電介質(zhì)。通道14給該裝置片段頂部和源區(qū)18之間提供電連接。通道14和源區(qū)18之間的觸頭16是由W、分層W-WN或分層WSir多晶硅制成。晶體管閘極20為源區(qū)18和汲區(qū)22之間提供電連接。源區(qū)18和汲區(qū)22存在于半導(dǎo)體單晶Si體內(nèi)，并且含有半導(dǎo)體單晶Si的雜質(zhì)，例如P,As或其它標(biāo)準(zhǔn)摻雜材料。通道24為通常帶有平板26和28的電容器提供電連接，該平板26和28含有如圖所示由電介質(zhì)隔離的金屬如Cu或Al。通道14的底部是導(dǎo)電材料，因為其是由W、分層W-WN或分層WSir多晶硅制成的觸頭。通道24的底部是導(dǎo)電材料，因為其是由例如含雜質(zhì)的Si.制成的汲區(qū)。在另一實施例中，該裝置汲區(qū)由TiN或Ru制成。用于填充互連的金屬是Co基金屬，如Co金屬或其合金，包括但不限于Co-B-P，Co-W-B-P，Co-W-B和Co-B。如下面本
發(fā)明內(nèi)容所述，通道14和24底部的導(dǎo)電材料為自底向上、化學(xué)鍍和自啟動超填充提供導(dǎo)電性。互連填充包括在互連底部的沉積的啟動，然后從互連的底部到頂部進(jìn)行自底而上的填充。該填充是"自底而上"的，是因為其主要從互連底部到頂部的方向進(jìn)行的，而且沒有實質(zhì)的側(cè)壁沉積。填充首先通過硼烷-化學(xué)反應(yīng)化學(xué)沉積工藝沉積Co基材料，該工藝使用一種垸基胺硼烷化合物如二甲胺硼垸(DMAB)、二乙胺硼烷(DEAB)或嗎啉硼烷作為還原劑。這些硼垸基還原劑將W催化還原為Co沉積。因此，該工藝是在W通道底部自啟動，因而排除了Co、Pd或其它接種操作。這與基于非硼烷化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)鍍工藝是相反的，該基于非硼烷化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)鍍工藝是諸如使用次磷酸鹽或其它非硼烷還原劑，它們不能將W催化為Co沉積。如果使用該非硼烷工藝將Co直接沉積在W通道上，就需要Co接種或其它活化機制。由硼垸化學(xué)反應(yīng)催化的其它材料包括Cu，Co，Pt,Mo,Au，及Pd,但是Au優(yōu)選使用聯(lián)氨催化。選用前述材料的優(yōu)點是Co基生長是從該通道的底部幵始的。使用本發(fā)明方法，從該互連部件的底部向上到開口進(jìn)行金屬化填充。該填充方法可以避免產(chǎn)生兩個問題，一是可能會夾緊關(guān)閉通道開口的側(cè)面沉積，二是需要平坦化步驟如CMP的表面沉積。根據(jù)本發(fā)明的用于化學(xué)鍍電鍍Co及其合金的化學(xué)鍍電鍍浴，包括沉積離子源、還原劑、絡(luò)合劑及表面活性劑。該電鍍浴緩沖為某一pH值范圍內(nèi)。任選地，該電鍍浴還可包括多種表面活性劑、耐火離子源及多種穩(wěn)定劑。配制該電鍍浴以使其在汲區(qū)基材如W上自啟動。在銅基材上自啟動的電鍍浴，如在蓋層裝置中，可能會也可能不啟動Co沉積到W上。該電鍍浴與Co蓋層裝置不同，因為很難沉積導(dǎo)電性很強的合金，特別是高(導(dǎo)電性的)Co，因為互連的目的是負(fù)載電流，這與蓋層裝置中Co沉積的目的是相反的。為沉積一種Co基合金，該電鍍浴包括一Co離子源，該Co離子源在該溶液中是作為一種無機Co鹽如氯化物、硫酸鹽或其它適宜的無機鹽或一種帶有有機羧酸的Co絡(luò)合物，如醋酸Co鹽、檸檬酸Co鹽、乳酸Co鹽、琥珀酸、丙酸Co鹽、羥基乙酸Co鹽、EDTACo鹽或其它Co鹽。在一個具體實施例中，該無機Co鹽為Co(OH)2,該氫氧基比典型Co鹽的其它陰離子的分子量小。由于水溶液中已有氫氧離子，所以該Co(OH)2鹽產(chǎn)生一種很簡單的電鍍浴。因此，在該化學(xué)鍍電鍍浴中沒有多余的陰離子如鹵化物，從而避免了被該類陰離子污染的風(fēng)險。在一個具體實施例中，添加Co鹽或絡(luò)合物以提供約0.5g/L-60g/L的Co2+，以得到高Co金屬含量的Co基合金。所用的還原劑為單獨的硼烷基還原劑組分或者與次磷酸鹽還原劑組分的組合。在CoB系統(tǒng)中，單獨使用硼烷基還原劑，該Co合金的Co含量較高。使用還原劑組合時，則電鍍浴的穩(wěn)定性和通道或溝槽組件的填充都得到了改善。下面將對還原劑進(jìn)行更詳細(xì)地描述。該鍍液還包括一種或多種絡(luò)合劑和緩沖劑。該鍍液通常包括一種pH緩沖液以將pH值穩(wěn)定在要求的范圍內(nèi)。在一個具體實施例中，期望的pH值范圍約為7.5-10.0。在一個具體實施例中，該值約為8.8-10。該pH范圍提供了一種弱堿性化學(xué)鍍電鍍液。如果該pH不穩(wěn)定，沉積率和沉積化學(xué)反應(yīng)就會發(fā)生無意的、不符合要求的、不可預(yù)料的變化。代表性的緩沖劑包括，例如，硼酸鹽、四和五硼酸鹽、磷酸鹽、醋酸鹽、羥乙酸鹽、乳酸鹽、氨和焦磷酸鹽。堿性pH調(diào)節(jié)使用的是銨、TMAH、NaOH、KOH或其混合物。硫酸、鹽酸和檸檬酸用于進(jìn)行酸性調(diào)節(jié)，酸的選擇是與Co源的陰離子相對應(yīng)的。在一個具體實施例中，該pH緩沖液濃度約為0g/L-50g/L。該鍍液中的絡(luò)合劑有助于保持溶液中的Co離子和調(diào)節(jié)啟動沉積所需鍍液的電鍍電勢。該鍍液所用的絡(luò)合物選自檸檬酸，蘋果酸，乙二胺，甘氨酸，丙酸，琥珀酸，及乳酸，二乙胺(DEA)，四乙基氫氧化銨(TEAH)，及銨鹽如氯化銨、硫酸銨、氫氧化銨，焦磷酸鹽或其混合物。在一個具體實施例中，所選的絡(luò)合劑的濃度通常是絡(luò)合劑與Co的摩爾比約為2:1-4:1。在另一具體實施例中，該比率約為9:1-10:1。根據(jù)絡(luò)合劑的分子量，絡(luò)合劑的濃度約為5g/L-250g/L?？梢蕴砑颖砻婊钚詣┮源龠M(jìn)金屬互連表面的潤濕并強化沉積。該表面活性劑通過提高互連填充的均勻性和密集性，進(jìn)而改善沉積物的形態(tài)和分布狀況，來減少缺損。表面活性劑也有助于細(xì)化粒徑以產(chǎn)生更均勻的沉積物。代表性的陰離子型表面活性劑包括垸基磷酸酯、磷酸烷基醚酯鹽、烷基硫酸酯、烷基醚硫酸酯、垸基磺酸酯、垸基醚磺酸酯、羧酸醚、羧酸酯、烷基芳基磺酸酯、磺基琥珀酸酯。代表性的非離子表面活性劑包括烷氧基化醇、乙氧基/丙氧基(EO/PO)嵌段共聚物、垸氧基化脂肪酸、乙二醇酯和丙三醇酯，目前優(yōu)選的為聚乙二醇和聚丙二醇/聚乙二醇。在一個具體實施例中，表面活性劑約為0.01g/L-5g/L。如果需要，該電鍍浴還可以包括一種難熔金屬離子如鎢和/或鉬。代表性的W離子源為四甲基鉤酸銨、磷鎢酸鹽、硅鎢酸鹽、鎢酸、氧化鴇及其混合物。例如，優(yōu)選的沉積鍍液包括約lg/L-15g/L的鎢酸。其它難熔金屬源包括鉬酸銨和/或氧化鉬。在一個實施例中，難熔離子源基本是不含堿金屬的，因為堿金屬的存在會污染沉積物。該化學(xué)鍍Co沉積溶液中也可以加入穩(wěn)定劑。使用穩(wěn)定劑有助于防止鍍液自然分解。代表性的穩(wěn)定劑包括，例如Pb，Bi,Sn,Sb，I03,Mo03，As03，吡咯如咪唑及衍生物。該穩(wěn)定劑的量約為0-500ppm.。例如，約5-20ppm的Pb+2就已顯示有效。約10-300ppm的Mo04—2也顯示有效。在某些應(yīng)用中馬來酸特別有效，因為其中沒有向該沉積鍍液中加入其它可能污染沉積物的金屬離子。也可以加入本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它添加劑，如加速劑及拋光劑。在某些具體實施例中，特別是半導(dǎo)體應(yīng)用中，該鍍液基本沒有Na和其它堿金屬離子。該還原劑包括一種硼烷基組分，如硼氫化堿金屬鹽、二甲胺基硼烷(DMAB)、二乙胺基硼烷(DEAB)及嗎啉硼烷。來自硼垸基還原劑組分的硼元素成為電鍍合金的一部分。解釋該有關(guān)硼氫化物現(xiàn)象的反應(yīng)機理為2Co2++2BH/+4H20=2Co0+B0+3B(OHV++(9/2)H2根據(jù)該反應(yīng)機理，電鍍浴需要2摩爾BH4'將2摩爾Co2+還原為Co合金。在某一具體實施例中，為確保在該電鍍浴中有足夠濃度的還原劑，所加的二甲胺基硼垸的起始濃度約為0.5g/L-16g/L，如約為3g/L。一優(yōu)選的具體實施例中使用約為3g/L-9g/L的DMAB。在本發(fā)明的一個具體實施例中，該還原劑還包括一種磷基還原劑組分，如次磷酸鹽。當(dāng)有次磷酸鹽時，沉積的合金含有磷。解釋該現(xiàn)象的反應(yīng)機理為Co2++4H2P02-+H20=Co0+3H2P03-+f+P0+(3/2)H2根據(jù)該反應(yīng)機理，該電鍍浴要求摩爾H2PCV還原1摩爾Co2+為Co合金。電鍍浴中Co離子與次磷酸鹽離子的摩爾比約為0.1-1。為確保電鍍浴中有足夠濃度的次磷酸鹽，在一個具體實施例中，該次磷酸鹽可為堿金屬次磷酸鹽、次磷酸銨或次磷酸，加入的起始濃度約為20g/L-30g/L。在一個具體實施例中，加入的次磷酸銨約為23g/L-26g/L。自然，次磷酸鹽只能在有限的基材包括Co，Ni,Rh,Pd和Pt上還原Co離子。上述清單中不包括W，因為W是一種特殊的金屬而在堆疊存儲器高縱橫比互連部件用作一種汲/源。為了次磷酸鹽在W基材上還原Co離子，可用PVD或CVDCu或Co，或Pd接種活化W的表面。根據(jù)本發(fā)明，用一種強還原劑如DMAB處理W表面，活化該表面以進(jìn)行次磷酸還原反應(yīng)。在本發(fā)明的一個具體實施例中，還原劑中具有硼垸基和次磷酸鹽二種組分，在該互連部件與化學(xué)沉積鍍液起始接觸時，硼垸基還原劑的濃度(以g/L為單位)與次磷酸還原劑的濃度(以g/L為單位)的濃度比小于約0.5。在一個具體實施例中，在該互連部件與化學(xué)沉積鍍液起始接觸時，該濃度比小于約0.2。比率的選擇影響啟動和生長率、電鍍電勢和電鍍合金的性能。例如，選用的比率使得自動催化Co沉積在堆疊存儲裝置的源/汲區(qū)的表面。而且，由于傳導(dǎo)性是Co栓塞的理想特征，選擇還原劑的比率以最小化B或的共同沉積物。.在一個具體實施例中，還原劑系統(tǒng)所用的是約9g/LDMAB還原劑及與23g/L次磷酸鹽還原劑的混合物。該硼垸其還原劑啟動在W或其它金屬基汲區(qū)表面上化學(xué)沉積Co2+離子為Co金屬。啟動發(fā)生氧化還原化學(xué)反應(yīng)之后，兩還原劑持續(xù)還原0)2+離子到Co表面上，以填充該堆疊存儲裝置的高縱橫比部件。在實施本發(fā)明方法的過程中，進(jìn)行表面預(yù)處理是使用一種有機酸或無機酸或堿清潔劑以移除金屬互連部件的氧化鎢。該清潔劑優(yōu)選移除所有的氧化物如氧化鎢，而不會移除該互連中大量的金屬化。如果不移除這些氧化物，它們不僅會干擾啟動，而且會干擾金屬化粘附到在基材上，并且降低導(dǎo)電性。這類清潔劑通常包括一種蝕刻劑，如一種酸的稀溶液，酸在水中小于10wt%，該酸為一種強無機酸如HF,HN03,或H2S04，或一種弱有機酸或羧酸如檸檬酸或丙二酸。這種清潔劑還包括一種表面活性劑，如RhodafacRE620(羅納普朗克Rhone-Poulenc)，以潤濕表面。典型的堿性清潔劑包括TMAH并添加羥胺，MEA，TEAH，乙二胺(EDA)，二乙撐三胺(DTA)或NH40H，pH范圍為9-12。優(yōu)選使用堿性清潔劑，因為其不蝕刻側(cè)壁并能有效清潔氧化物。在新鮮W表面，該預(yù)處理步驟是任選的，因為在工作pH條件下，該渡液溶液能夠清潔薄的氧化鎢層。任選地，可在該預(yù)處理溶液中加入陽離子有機化合物以防止在電鍍過程中側(cè)壁被蝕刻。如上所述，通過硼烷化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)沉積進(jìn)行Co基互連的沉積。這種暴露可包括浸漬、用水浸泡、噴霧或其它將該堆疊存儲單元暴露于沉積鍍液的方式，并要求暴露的方式足以達(dá)到在互連中沉積Co基金屬化到期望深度和完整度的目標(biāo)。當(dāng)硼烷基還原劑接觸該傳導(dǎo)表面，可以實現(xiàn)自啟動化學(xué)鍍Co沉積。具體地，在其沉積條件如pH和溫度下，視情況而定，該硼烷基還原劑在該催化W表面或摻雜質(zhì)的Si表面被氧化從而釋放電子到該表面上。所釋放的電子隨即被0)2+離子結(jié)合而將0)2+離子還原為Co金屬。起始的氧化/還原反應(yīng)僅能在該通道底部的充分傳導(dǎo)性表面如W表面進(jìn)行。W之外其它基材的選用取決于與該裝置或該汲區(qū)自身相關(guān)的因素，而該裝置或汲區(qū)本身并不與本發(fā)明的通道填充過程別相關(guān)，但這些基材是與之相配伍的。如果該汲區(qū)材料至少具有如W—樣的惰性，本發(fā)明是可實施的。Co基沉積不會在該通道側(cè)壁上啟動，因為該側(cè)壁由一種電介質(zhì)材料制成；更確切地，該沉積僅發(fā)生在該通道底部。一旦在該通道底部形成起始Co沉積，該次磷酸鹽還原劑和硼烷基還原劑與Co沉積物相作用，釋放電子以進(jìn)一步還原C(^+離子為Co金屬。該氧化/還原反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行并且Co沉積物從通道底部進(jìn)行填充。由于Co實質(zhì)上沉積到該通道底部，所以該工藝過程是自調(diào)節(jié)的，因此由于無需掩蓋除互連之外的其它區(qū)域，所以該工藝是無掩模的。而且，之后無須移除電介質(zhì)上大量的雜散(stmy)Co沉積物。由于通道的側(cè)壁是如圖1中12所示主體電介質(zhì)的內(nèi)腔(bore)，且沒有被接種或催化或用導(dǎo)電材料如Pd，Co或類似材料處理，所以該通道的側(cè)壁具有電介質(zhì)表面。在這個意義上說，實施該方法無需處理該通道側(cè)壁，該通道側(cè)壁包括無覆蓋的或光的介質(zhì)表面。在進(jìn)行本發(fā)明中，選擇化學(xué)沉積組合物的標(biāo)準(zhǔn)之一是期望獲得具有高傳導(dǎo)性的Co基填充。該期望傳導(dǎo)性的特征是電阻系數(shù)為，例如優(yōu)選低于約50微歐姆-厘米。這不同于Co基Cu-覆蓋層裝置，其可接受的電阻系數(shù)為60-80微歐姆-厘米。使用一種方法，通過選擇鍍液化學(xué)沉積一種Co基填充以得到期望的傳導(dǎo)性，這種填充至少約為90原子百分比(atomic%)的Co。達(dá)到鍍液中來自還原劑的組分如B和/或P削弱Co基填充的程度，傳導(dǎo)性就會被減弱。相應(yīng)地，就要在足夠高的還原劑濃度以獲得可接受的沉積率和足夠低的還原劑濃度以在沉積物中獲得期望的Co濃度之間進(jìn)行平衡。如果一種鍍液的沉積率相對高，并且沉積產(chǎn)物中的電阻系數(shù)高于約50微歐姆-厘米，可以通過熱處理或后退火將電阻系統(tǒng)降低到可接受的水平。通過下面的實例進(jìn)一步描述本發(fā)明。例1-12根據(jù)上述指導(dǎo)原則，配制下述具有用于自啟動Co沉積的組合物的化學(xué)鍍鍍液。例1(Co-B-P互連)CoCl26H2025g/L檸檬酸50g/LNH4Cl15g/LDMAB9g/L次磷酸銨26g/L在室溫下配制該鍍液。根據(jù)下述步驟添加成分1.配制溶液A:a.將25g的CoCl26H20溶解于少于0.5L的水中。b.向Co2+離子絡(luò)合物加入50g檸檬酸。c.加入TMAH調(diào)節(jié)溶液的pH。d.定容到0.5L。e.過濾除去金屬雜質(zhì)。2.配制溶液B:a.將26g次磷酸銨溶解于少于0.5L水。b.溶解i5g的NH4Cl。c.加入TMAH中和溶液的pH。d.溶解9gDMAB。e.加入TMAH調(diào)節(jié)溶液的pH。f.定容到0.5L。g.過濾。3.混合溶液A和B，并稀釋定容為IL。4.過濾移除固體物質(zhì)。根據(jù)下面成分的清單配制鍍液以制得其它Co合金。在每一例子中，根據(jù)上面列出的步驟配制鍍液，在溶液A和B中還有其它加入緩沖液(如硼酸)的步驟。例2(Co-B-P互連)CoCl26H2043g/L檸檬酸43g/L硼酸14g/LDMAB9g/L次磷酸銨26g/L例3(Co-B-P互連)CoCl26H2021g/L蘋果酸64g/L硼酸14g/LDMAB16g/L次磷酸26g/L例4(Co-W-B-P互連)CoCl26H2022g/L檸檬酸22g/L硼酸8g/L鎢酸4g/LDMAB3g/L次磷酸23g/L例5(Co-W-B-P互連)CoCl26H2045g/L檸檬酸45g/L硼酸15g/L鎢酸4g/LDMAB3g/L次磷酸銨23g/L例6(Co-W-B-P互連)CoCl26H2045g/L檸檬酸45g/L硼酸15g/L鎢酸4g/LDMAB9g/L次磷酸26g/L例7(Co-B互連)CoCl26H2025g/L擰檬酸70g/LNH4CI45g/LDMAB10g/L例8(Co-B互連)CoS047H2029g/L檸檬酸76g/LNH4CI48g/LDMAB5g/L例9(Co-W-B互連)CoCl26H2030g/L檸檬酸25g/L硼酸lOg/L鴇酸lg/LDMAB2g/L例10(Co-W-B互連)CoCl26H2023g/L檸檬酸45g/LNH4C115g/L鎢酸4g/LDMAB9g/L例11(Co--W-B-P互連)Co(OH)25g/L檸檬酸20g/LNH4Cl2g/L鎢酸0.4g/LDMAB0.6g/L次磷酸例12(Co--W-B-P互連)Co(OH)23g/L擰檬酸20g/L焦亞磷酸10g/L鎢酸0.4g/L硼酸5g/LDMAB0.4g/L次磷酸4g/L例13根據(jù)本發(fā)明，互連基材包括一W底部和Si02側(cè)壁，使用5%TMAH進(jìn)行預(yù)清潔，以移除該通道互連部件傳導(dǎo)性表面的氧化鎢。然后，在60-95'C時，在Co合金化學(xué)鍍鍍液中沖洗和浸沒該基材10分鐘至2小時。填充以約為100埃/分鐘—3000埃/分鐘的速度進(jìn)行。填充后的通道沒有空隙。例14參照下表，用不同Co合金填充幾種基材。圖示每一次填充合金組合物和大約的填充率。該合金電阻系數(shù)約為26-80微歐姆-厘米。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>例5-8、11和12得到的可接受的電阻系數(shù)約為50微歐姆-厘米或更少。例2、4、5和6具有可接受的沉積率，原因是與例9、11和12相比，其Co含量相對較高；并且其具有相對低的絡(luò)合劑與金屬濃度比及高濃度的還原劑。例15在pH為9.8、溫度為75-C條件下，將互連基材在例6的化學(xué)鍍鍍液中浸沒10分鐘。圖2為放大35,000倍的Co合金填充通道的SEM照片。該照片顯示Co合金對該縱橫比通道的均衡啟動和填充，致使互連部件中的Co合金致密且無空隙。側(cè)壁蝕刻是最少的。根據(jù)上述內(nèi)容，可實現(xiàn)本發(fā)明的多個目的及其它有益效果。在描述本發(fā)明的要素或其優(yōu)選實施例時，用語"一"、"一""這個"、"該"用于表示具有一個或多個要素。例如，說明書及后附權(quán)利要求所指的"一"互連意思是指有一或多個互連。術(shù)語"包括"、"含有"、"具有"意在表示包含的，且意思是可能會有所列要素之外的其它要素。由于對本發(fā)明可以進(jìn)行許多改變而不超出本發(fā)明的范圍，說明書所包括的內(nèi)容及附圖所示的內(nèi)容到是對本發(fā)明的說明而不是限制。權(quán)利要求1.一種用于化學(xué)鍍填充堆疊存儲單元互連部件的方法，該方法包括將該堆疊存儲單元互連部件與一種包含鈷離子源和還原劑的化學(xué)沉積組合物相接觸，其中，該堆疊存儲互連部件具有一導(dǎo)電底部、帶有電介質(zhì)表面的側(cè)壁、且高-寬縱橫比至少約為2，由此一部分鈷離子在該導(dǎo)電底部上被還原為鈷金屬，并且通過持續(xù)還原鈷離子對該堆疊存儲互連部件進(jìn)行自底而上的填充。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該還原劑包括硼垸基還原劑組分。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，該硼垸基還原劑組分選自堿金屬硼氫鹽、二甲胺硼垸、二乙胺硼垸、嗎啉硼垸或各自的混合物。4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，該還原劑還包括一種次磷酸鹽還原劑組分。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，該次磷酸還原劑組分選自堿金屬次磷酸鹽、次磷酸銨、次磷酸或各自的混合物。6.如權(quán)利要求3、4或5所述的方法，其中，該還原劑還包括一種次磷酸還原劑組分。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，該次磷酸還原劑組分選自堿金屬次磷酸鹽、次磷酸銨、次磷酸或各自的混合物。8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，該硼烷基還原劑組分具有一硼垸基還原劑組分濃度，且該次磷酸還原劑組分有一個次磷酸還原劑組分濃度，且該硼烷基還原劑組分的濃度和該次磷酸還原劑的濃度應(yīng)當(dāng)能產(chǎn)生一個以g/L為單位的硼烷基還原劑濃度與以g/L為單位的次磷酸還原劑濃度之間的濃度比，該濃度比在該互連部件與化學(xué)沉積組合物初次接觸時約小于0.5。9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，該硼烷基還原劑組分具有一硼垸基還原劑組分濃度，且該次磷酸還原劑組分有一個次磷酸還原劑組分濃度，且該硼烷基還原劑組分的濃度和該次磷酸還原劑的濃度應(yīng)當(dāng)能產(chǎn)生一個以g/L為單位的硼垸基還原劑濃度與以g/L為單位的次磷酸還原劑濃度之間的濃度比，該濃度在該互連部件與化學(xué)沉積組合物初次接觸時約小于0.2。10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該硼垸基還原劑選自堿金屬硼氫鹽、二甲胺硼烷、二乙胺硼垸、嗎啉硼垸或各自的混合物；并且該次磷酸還原劑選自堿金屬次磷酸鹽、次磷酸銨、次磷酸或各自的混合物。11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該硼烷基還原劑選自堿金屬硼氫鹽、二甲胺硼垸、二乙胺硼烷、嗎啉硼烷或各自的混合物；并且該次磷酸還原劑選自堿金屬次磷酸鹽、次磷酸銨、次磷酸或各自的混合物。12.如權(quán)利要求1-11中任一項所述的方法，其中，對該堆疊存儲互連部件自底而上的填充獲得的Co基填充互連部件含有原子百分比至少為90X的Co。13.如權(quán)利要求1-12中任一項所述的方法，其中，該自底而上的填充獲得的Co基填充互連部件的電阻系數(shù)約為50微歐姆-厘米或更低。14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該堆疊存儲互連部件自底而上的填充獲得的Co基填充互連部件含有原子百分比至少為90%的Co且電阻系數(shù)約為50微歐姆-厘米或更低。15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該化學(xué)沉積組合物包括水；鈷離子源；絡(luò)合劑；緩沖劑；硼烷基還原劑組分；以及次磷酸鹽還原劑組分。16.—種用于化學(xué)鍍填充堆疊存儲單元互連部件的方法，該方法包括將該堆疊存儲單元互連部件與一種含有鈷離子源和還原劑的化學(xué)沉積組合物相接觸，其中，該堆疊存儲互連部件具有一導(dǎo)電底部、帶有電介質(zhì)表面的側(cè)壁、且高-寬縱橫比至少約為10，由此一部分鈷離子在該導(dǎo)電底部上被還原為鈷金屬，并且通過持續(xù)還原鈷離子對該堆疊存儲互連部件進(jìn)行自底而上的填充，其中，該化學(xué)沉積組合物包括水；鈷離子源；絡(luò)合劑；緩沖劑；硼垸基還原劑組分，選自堿金屬硼氫鹽、二甲胺硼烷、二乙胺硼烷、嗎啉硼烷或其混合物；以及次磷酸鹽還原劑組分，選自堿金屬次磷酸鹽、次磷酸銨、次磷酸及其混合物；并且其中，該硼烷基還原劑組分具有一硼'烷基還原劑組分濃度，且該次磷酸還原劑組分有一個次磷酸還原劑組分濃度，且該硼烷基還原劑組分的濃度和該次磷酸還原劑的濃度應(yīng)當(dāng)能產(chǎn)生一個以g/L為單位的硼烷基還原劑濃度與以g/L為單位的次磷酸還原劑濃度之間的濃度比，該濃度比在該互連部件與化學(xué)沉積組合物初次接觸時約小于0.5。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中Co離子的濃度約為1g/L-20g/L;絡(luò)合劑的濃度約為20g/L-80g/L;緩沖劑的濃度約為0g/L-20g/L;硼垸基還原劑組分的濃度約為0.5g/L-16g/L;并且次磷酸還原劑組分的濃度約為20g/L-32g/L。18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中以g/L為單位的硼烷基還原劑濃度與以g/L為單位的次磷酸還原劑濃度之間的濃度比約小于0.2。19.一種用于在高縱橫比的堆疊存儲單元互連部件中化學(xué)沉積鈷的化學(xué)沉積組合物，該組合物包括水；鈷離子源；絡(luò)合劑；緩沖劑；硼垸基還原劑組分；以及次磷酸鹽還原劑組分；其中，該硼烷基還原劑組分選自堿金屬硼氫鹽、二甲胺硼烷、二乙胺硼烷、嗎啉硼烷或各自的混合物；其中，該次磷酸還原劑組分選自堿金屬次磷酸鹽、次磷酸銨、次磷酸或各自的混合物；并且其中，該硼垸基還原劑組分具有一硼烷基還原劑組分濃度，且該次磷酸還原劑組分有一個次磷酸還原劑組分濃度，且該硼烷基還原劑組分的濃度和該次磷酸還原劑的濃度應(yīng)當(dāng)能產(chǎn)生一個以g/L為單位的硼烷基還原劑濃度與以g/L為單位的次磷酸還原劑濃度之間的濃度比，該濃度比在該互連部件與化學(xué)沉積組合物初次接觸時約小于0.5。20.如權(quán)利要求19所述的化學(xué)沉積組合物，其中Co離子的濃度約為1g/L-20g/L;絡(luò)合劑的濃度約為20g/L-80g/L;緩沖劑的濃度約為0g/L-20g/L;硼烷基還原劑組分的濃度約為0.5g/L-16g/L;以及次磷酸還原劑組分的濃度約為20g/L-32g/L。21.如權(quán)利要求19所述的化學(xué)沉積組合物，其中以g/L為單位的硼垸基還原劑濃度與以g/L為單位的次磷酸還原劑濃度之間的濃度比約小于0.2。全文摘要一種用于化學(xué)鍍填充堆疊存儲單元互連部件的方法，包括通過在該部件的導(dǎo)電底部將包括鈷離子和還原劑的組合物中的鈷離子還原為鈷金屬從而啟動自底而上填充的化學(xué)沉積。一種用于在高縱橫比的堆疊存儲單元互連部件中進(jìn)行鈷化學(xué)沉積的化學(xué)沉積組合物，該組合物包括水、鈷離子、絡(luò)合劑、緩沖劑、硼烷基還原劑組分以及次磷酸鹽還原劑組分。硼烷基還原劑與次磷酸還原劑的濃度比約小于0.5。文檔編號B05D1/18GK101163557SQ200680012996公開日2008年4月16日申請日期2006年2月17日優(yōu)先權(quán)日2005年2月23日發(fā)明者丹尼爾·斯屈奇,克里斯蒂安·懷特,查爾斯·瓦維德,理查德·哈士比瑟,約瑟夫·A·阿比斯,陳青云申請人:恩索恩公司