用于金属特征的无光致抗蚀剂形成的电流体动力喷射打印和电镀的制作方法

技术特征：
1.一种在衬底上沉积金属的方法，所述方法包含：a)接收包含晶种层的衬底，其中所述晶种层为导电的且在所述衬底的表面上暴露；b)经由电流体动力喷射打印将墨水以图案打印至所述晶种层上，其中所述墨水包含溶解于溶剂中的电镀添加物，其中所述电镀添加物包含加速剂或抑制剂，其中所述电镀添加物吸附至所述晶种层上；以及c)经由优先沉积将金属电镀至所述衬底上，所述优先沉积在来自所述墨水的所述电镀添加物存在的位置处提供第一沉积速率并在来自所述墨水的所述电镀添加物不存在的位置处提供第二沉积速率，其中所述第一沉积速率不同于所述第二沉积速率。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电镀添加物包含加速剂，且其中所述第一沉积速率大于所述第二沉积速率，使得所述金属优先沉积在来自所述墨水的所述加速剂存在的位置处。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述加速剂包含具有至少一个巯基和一个磺酸基的烷链、或酸盐。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述加速剂包含巯基丙烷磺酸或巯基乙烷磺酸。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述墨水中的所述溶剂包含选自由下列项所组成的群组中的至少一种材料：水、松油醇、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、二甲基亚砜(dmso)、乙二醇和丙二醇。6.根据权利要求2所述的方法，其还包含化学蚀刻所述衬底以移除在(c)中沉积的所述金属的一部分和所述晶种层的一部分，由此在来自所述墨水的所述加速剂存在的位置处形成金属特征，所述金属特征彼此空间隔离。7.根据权利要求6所述的方法，其中在(c)中于电解液中电镀所述衬底，所述电解液包含：介于约10-1000ppm之间的电镀抑制剂添加物；介于约10-60g/l之间的铜离子；介于约5-180g/l之间的酸；以及介于约30-80ppm之间的卤素离子。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述电解液不具有加速剂或仅具有微量的加速剂。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述电镀添加物包含抑制剂，其中所述第一沉积速率低于所述第二沉积速率使得所述金属优先沉积在来自所述墨水的所述抑制剂不存在的位置处。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述抑制剂包含选自由下列材料所组成的群组中的至少一种材料：6-巯基己醇和苯并三唑。11.根据权利要求9所述的方法，其还包含化学蚀刻所述衬底以移除在(c)中沉积的所述金属的一部分、在(b)中打印的所述墨水、以及所述晶种层的一部分，由此在来自所述墨水的所述抑制剂不存在的位置处形成金属特征，所述金属特征彼此空间隔离。12.根据权利要求9所述的方法，其中在(c)中于电解液中电镀所述衬底，所述电解液包含：介于约0-1000ppm之间的加速剂；介于约10-60g/l之间的铜离子；以及
介于约5-180g/l之间的酸。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述电解液不具有所述抑制剂或仅具有微量的所述抑制剂。14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中所述衬底还包含位于所述晶种层下方的粘附阻挡层，所述方法还包含：d)化学蚀刻所述衬底以移除在(c)中沉积的所述金属的一部分以及所述晶种层的一部分，由此形成金属特征，所述金属特征彼此空间隔离；以及e)将第二金属电镀至所述衬底上，其中所述第二金属选择性地沉积至在(d)中所形成的所述金属特征上但基本上不形成在所述粘附阻挡层上。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二金属形成扩散阻挡层，所述方法还包含：f)将焊接材料电镀至所述扩散阻挡层上，其中所述焊接材料选择性地沉积在(e)中所形成的所述扩散阻挡层上但基本上不形成在所述粘附阻挡层上。16.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中所述墨水中的所述电镀添加物与所述衬底上的所述晶种层反应并化学结合至所述晶种层。17.一种用于处理衬底的系统，所述系统包含：电流体动力喷射打印装置，其包含：喷嘴，其具有直径介于约50-5000nm之间的开口；墨水储存器，其与所述喷嘴流体连接；衬底支撑件，其用于在打印期间支撑所述衬底；以及电源，其被配置成在所述喷嘴与所述衬底支撑件之间或在所述喷嘴与所述衬底之间施加电位；电镀装置，其包含：腔室，其用于容纳电解液；衬底保持器，其被配置成在电镀期间保持所述衬底；阳极；以及电源，其被配置成在电镀期间于所述阳极与所述衬底之间施加电位；以及控制器，其被配置成致使：利用所述电流体动力喷射打印装置将墨水以图案形式打印至所述衬底上，其中所述墨水包含溶解于溶剂中的电镀添加物，其中所述电镀添加物包含加速剂或抑制剂；以及在将所述墨水打印至所述衬底上之后，利用所述电镀装置将金属电镀至所述衬底上，其中所述电镀经由优先沉积进行，所述优先沉积在来自所述墨水的所述电镀添加物存在的位置处提供第一沉积速率并且在来自所述墨水的所述电镀添加物不存在的位置处提供第二沉积速率，其中所述第一沉积速率不同于所述第二沉积速率。18.根据权利要求17所述的系统，其还包含被配置成在所述衬底上沉积晶种层的装置，其中所述控制器被配置成在所述墨水打印至所述衬底上之前使所述晶种层沉积在所述衬底上。19.根据权利要求18所述的系统，其还包含被配置成从所述衬底移除所述金属的化学蚀刻装置，其中所述控制器被配置成移除电镀至所述衬底上的所述金属的一部分以及移除
所述衬底上的所述晶种层的一部分。20.根据权利要求17-19中任一项所述的系统，其中所述电流体动力喷射打印装置和所述电镀装置一起设置于单一工具中。21.一种用于电流体动力喷射打印的墨水，所述墨水包含：a)电镀添加物，其包含加速剂或抑制剂，其中所述电镀添加物以介于约0.1-10g/l之间的浓度存在；以及b)溶剂，其具有：i.蒸气压，其在25℃时等于或小于约24托；以及ii.介电常数，其介于约40-90之间；其中所述墨水具有介于约0.7-20cp之间的粘度，且其中所述电镀添加物被完全溶解于所述溶剂中。22.根据权利要求21所述的墨水，其中所述墨水中的氧的浓度为约1ppm或更低。23.根据权利要求21所述的墨水，其还包含能与氧反应且消耗氧的物质，其中能与氧反应且消耗氧的所述物质以足以将所述墨水中的氧的浓度维持在约1ppm或更低的浓度存在。24.根据权利要求23所述的墨水，其中能与氧反应且消耗氧的所述物质包含亚硫酸盐化合物。25.根据权利要求21所述的墨水，其中所述电镀添加物包含所述加速剂。26.根据权利要求21所述的墨水，其中所述电镀添加物包含所述抑制剂。27.根据权利要求26所述的墨水，其还包含卤素离子，所述卤素离子的浓度介于约30-80ppm之间。28.根据权利要求21-27中任一项所述的墨水，其中所述溶剂包含选自由下列材料所组成的群组中的至少一种材料：水、松油醇、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、二甲基亚砜(dmso)、乙二醇和丙二醇。29.根据权利要求28所述的墨水，其中所述溶剂是有机的。30.根据权利要求21-27中任一项所述的墨水，其中所述溶剂具有介于约95-275℃之间的自然沸点。31.根据权利要求21-27中任一项所述的墨水，其中所述溶剂包含第一共溶剂和第二共溶剂。32.根据权利要求21-27中任一项所述的墨水，其中所述墨水包含润湿剂。33.根据权利要求21-27中任一项所述的墨水，其中所述墨水包含盐。

技术总结
本文中提供了用于在半导体衬底上形成金属特征的方法、墨水、装置以及系统。有利地，本文中的技术不需要使用光致抗蚀剂且可在不需要使用传统处理流程中所用的许多处理及装置的情况下完成。而是使用电流体动力喷射打印沉积包含电镀添加物如加速剂或抑制剂的墨水。接着可在优先沉积处理中电镀经打印的衬底，优先沉积处理在存在墨水的衬底区域上实现第一沉积速率并在不存在墨水的衬底区域上实现第二沉积速率，第一和第二沉积速率彼此不同。在电镀之后，可使用化学蚀刻使优先成长的金属特征彼此空间隔离。彼此空间隔离。彼此空间隔离。


技术研发人员：史蒂文
受保护的技术使用者：朗姆研究公司
技术研发日：2021.01.27
技术公布日：2022/9/13