[發明專利]在離子型液體中電化學沉積鉭和/或銅

無效

• 申請號: 200580042516.1
• 申請日: 2005-11-15
• 公開（公告）號: CN101076617A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: U·維爾茲－比爾曼;F·恩德雷斯;S·澤因埃阿貝丁
• 申請（專利權）人: 默克專利股份公司
• 主分類號: C25D3/66
• 分類號: C25D3/66;C25D3/38;C25D3/54;C25D5/10;C25D7/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 周鐵;李連濤

本發明涉及在離子型液體中在基材上電化學沉積鉭和/或銅的方法，所述離子型液體含有至少一種四烷基銨陽離子、四烷基陽離子、1，1-二烷基吡咯烷陽離子、1-羥基烷基-1-烷基吡咯烷陽離子、1-羥基烷基-3-烷基咪唑陽離子或者1，3-雙(羥基烷基)咪唑陽離子，其中羥基烷基中的烷基或者亞烷基鏈均可彼此獨立地含有1-10個碳原子。

鉭是一種鉑灰色、硬質、非常堅韌、有彈性、可拉伸、可拋光的可以進行軋制和鍛造的金屬。其在空氣中覆蓋有保護性氧化層或者由于水自發氧化。鉭的薄層可以應用于許多應用中，例如作為阻隔層、保護層或者密封層，它們還可以是中間層，用于容器襯里、(微)電子構件或者裝置，例如鉭電解質電容器裝置，在生產燈絲或者金連接線時、磁記錄介質或者用于噴墨打印機的熱打印頭。

在外科學中鉭用作用于骨釘、骨替代件、關節植入件、壓板、夾頭螺絲和其它裝置的材料，這是因為這種高原子序數的金屬是良好生物相容的，并具有優良的血相容性(這與鈦類似)。植入件通常由植入件材料制成，所述植入件材料隨后被鉭的薄層進行涂覆(DresdnerTransferbrief，2001年4月出版，第9期年刊，Hrsg.TU?Dresden，BTI-Beratungsgesellschaft?für?Technolokgietransfer?und?InnovationsfrderungmbH，TechnologieZentrumDresden：Ionenbehandlung?von?Gefβstentserhhen?Blutkompatibilitt?und?Rntgenkontrast?oder?rzte-Zeitung，17.04.2002，Ein?Prothesentyp?für?alle-das?ist?Schnee?von?gestern)。

銅是一種耐腐蝕的貴金屬，其具有優異的導電性和導熱性以及表現出非常低的電遷移行為。近年來，在芯片技術中銅的薄層替代原先使用的鋁作為半導體結構的接觸材料。

為了在基材上施加薄層，本領域技術人員已知一些物理和化學的氣相沉積方法，例如濺射方法或者真空氣相沉積方法。從含水介質中電化學沉積銅同樣是已知的(A.Thies，Galvanotechnik，11(2002)2837-2843)。在含水介質中在鉭上電化學沉積銅時，和在所謂嵌入式工藝中期望的一樣，其中硅芯片通過氣相沉積被覆蓋以20-70nm厚的薄鉭層，在含水介質中于其上施加銅觸點，這出現了下面的問題，即在進行銅沉積之前，鉭由于水而自發氧化。由此在銅和在表面氧化的鉭之間產生了不能容忍的接觸電阻。

由于鉭的反應性，與銅相反的是不能在含水介質中沉積鉭。由于爆炸風險和制備成無水形式的困難，有機溶劑也被排除在外。

已知用于在高溫鹽熔體(例如LiF/NaF/CaF₂熔體)中于500℃(Mehmood等人，Materials?Transactions，44(2003)，1659-1662)，或者在鐵上于600-900℃溫度由例如在共晶混合物(LiF/NaF/KF(50/30/20)中的K₂TaF₇的混合物(JP?H06-57479)沉積鉭的電化學方法。所述高溫鹽熔體的極高溫度和腐蝕性使得所述方法對于某些應用(例如芯片技術應用)不適用或者由于在進行沉積時的安全方面和高的費用而不經濟。

JP?2001279486記載了一種用于沉積鉭的電化學方法，其中所述沉積在熔融鹽中進行，所述熔融鹽由五氯化鉭、烷基氯化咪唑和堿金屬或者堿土金屬的氟化物組成。優選地，由比率為30mol∶60mol∶10mol的TaCl₅、LiF和1-乙基-3-甲基氯化咪唑的體系于大約100℃的溫度進行沉積。在重復該工序時發現沒有沉積出純的元素，而是總存在大量的氯化物。

本發明的任務在于發現一種用于在無水條件下電化學沉積鉭和/或銅的備選方法。

本發明的任務通過本發明的方法得以解決。

本發明的主題是在離子型液體中在基材上電化學沉積鉭和/或銅的方法，所述離子型液體含有至少一種四烷基銨陽離子、四烷基陽離子、1，1-二烷基吡咯烷陽離子、1-羥基烷基-1-烷基吡咯烷陽離子、1-羥基烷基-3-烷基咪唑陽離子或者1，3-雙(羥基烷基)咪唑陽離子，其中羥基烷基中的烷基或者亞烷基鏈均可各自獨立地含有1-10個碳原子。