TWI400245B

TWI400245B - 化學接枝的奈米金屬

Info

Publication number: TWI400245B
Application number: TW100107960A
Authority: TW
Inventors: Wei Ping Dow; Yiuhsiang Chang
Original assignee: Univ Nat Chunghsing
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2013-07-01
Also published as: TW201237044A

Description

化學接枝的奈米金屬

本發明是有關於一種化學接枝方法，且特別是有關於一種奈米金屬的化學接枝方法。

奈米金屬薄膜是將奈米金屬以物理或化學的方式，附加至固體基板上，通常是以在基板上形成單層或多層分子薄膜的奈米金屬層為主。

例如，自組裝單分子薄膜(Self-Assembled Monolayers,SAMs)的發展源自1946年，Zisman發現長鏈狀的胺類可吸附在鉑的表面，形成單層分子薄膜，之後又有Kuhn等人發現三氯矽烷的衍生物，可吸附在親水性的玻璃表面上。1983年，貝爾(Bell)實驗室的Nuzzo和Allara，發表了使用雙烷基硫化物(Di-n-alkyl Disulfides)，在金的表面形成自我組裝單層分子膜的方法。除此之外，像是有機矽烷化合物亦可吸附在氧化物的表面(如三氧化二鋁、二氧化矽或玻璃)。

半導體的金屬內連線製程(銅製程)可追朔自1998美國IBM公司所提出的大馬士革金屬鑲嵌製程(Damascene process)。在大馬士革金屬鑲嵌製程製程中，除了利用銅取代傳統的鋁來當作線路的材料之外，也顛覆了傳統先製作導電層(線路)再沉積介電層(絕緣層)的方式，而改以先沉積介電層再鑽洞挖孔製作導電層，並搭配傳統應用在印刷電路板的電鍍技術製作內接線路。

傳統的製程中，以濺鍍、化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition;CVD)或物理氣相沉積(Physical vapor deposition；PVD)等物理方式(乾式製程)來形成金屬內連線，包括絕緣層(Isolation Layer)、阻障層(Barrier Layer)及晶種層(seed layer)。導電金屬層的電化學沉積法可分為電鍍法(electroplating)與無電鍍法(electroless plating)。其中銅電鍍法具有低成本和低阻值之優勢，無電鍍的鍍膜技術則具有低成本、低溫製程、可在非導體材料及形狀複雜器件表面鍍製出均勻金屬膜層的特性。

在以電鍍法形成薄膜前，基材都必需要先經過無電鍍法，以在基材表面預先形成一層連續且階梯覆蓋性良好之晶種層以供催化，提供銅的成核層使後續之電鍍金屬在其上成長。此一具催化能力之金屬層可以有利於後續的電鍍製程。

目前，已有以無電電鍍成長銅晶種層於阻障層的研究。但尚未有真正能利用全濕式製程(化學電鍍或無電電鍍)做出半導體金屬內連線結構之技術。

因此，本發明是在提供一種化學接枝的奈米金屬，包含與基材接枝的第一接枝單元，及直接或間接接枝於第一接枝單元末端官能基的含奈米金屬粒子的接枝單元。其中，第一接枝單元具有如下之組成：

－Y－R－X₁ －；

含奈米金屬粒子的接枝單元具有如下之組成：

－X₂ －R－S－M

其中，Y可為矽烷類化合物(Silane)、矽醇類化合物(Silanol)或有機酸類化合物(-COOH)，R為碳數1-10的烷基，X₁ 為含氮的胺基化合物，X₂ 為帶負電荷之有機官能基。

矽烷類化合物例如可分為含一個氮的化合物，如：3-胺丙基三甲基氧矽烷((3-Aminopropyl)trimethoxysilane；(H₂ N(CH₂ )₃ Si(OCH₃ )₃ ))、3-胺丙基三乙氧基矽烷(3-Triethoxysilylpropylamine；(H₂ N(CH₂ )₃ Si(OC₂ H₅ )₃ ))、3-胺丙基三羥三甲基氧矽烷((3-Aminopropyl)tris(trimethylsiloxy)silane；C₁₂ H₃₅ NO₃ Si₄ )、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基矽烷(Trimethoxy[3-(methylamino)propyl]silane；(CH₃ O)₃ Si(CH₂ )₃ NHCH₃ ))、異氰酸丙基三乙氧基矽烷(3-(Triethoxysilyl)propyl isocyanate；(C₂ H₅ O)₃ Si(CH₂ )₃ NCO)、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基矽烷(N-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]aniline(C₆ H₅ NH(CH₂ )₃ Si(OCH₃ )₃ ))或N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基矽烷([3-(Diethylamino)propyl]trimethoxysilane；(C₂ H₅ )₂ N(CH₂ )₃ Si(OCH₃ )₃ )。

含兩個氮的化合物，例如可為：3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基矽烷((3-(2-Aminoethylamino)propyl dimethoxymethylsilane；C₃ H₉ O₂ )Si(CH₂ )₃ NHCH₂ CH₂ NH₂ )、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基矽烷([3-(2-Aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane；CH₃ O)₃ Si(CH₂ )₃ NHCH₂ CH₂ NH₂ )。

含三個氮的化合物，如：二乙烯三胺基丙基三甲氧基矽烷((N¹ -(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylenetriamine；(CH₃ O)₃ Si(CH₂ )₃ NHCH₂ CH₂ NHCH₂ CH₂ NH₂ )。

矽醇類的化合物可為：三(4-二甲氨基)苯基)矽醇(Tris(4-(Dimethylamino)Phenyl)Silanol；C₂₄ H₃₁ N₃ OSi)。有機酸類物質可為：4-氨基丁酸甲酯鹽酸鹽(4-aminobutanoic acid hydrochloride；C₄ H₁₀ ClNO₂ )、琥珀醯胺酸(4-amino-4-oxobutanoic acid；C₄ H₇ NO₃ )、氨己烯酸((4S)-4-amino-5-hexenoic acid；C₆ H₁₁ NO₂ )、N-甲基-D-谷氨酸((2S)-2-(methylamino)pentanedioic acid；C₆ H₁₁ NO₄ )、(R)-3-羧基-2-羥基-N,N,N-三甲基丙銨氫氧化物鹽酸鹽((2R)-3-carboxy-2-hydroxy-N,N,N-trimethyl-1-propanaminium chloride；C₇ H₁₅ NO₃ ‧HCl)。

根據本發明之一實施方式，含奈米金屬粒子的接枝單元，其奈米金屬粒子的製備係選擇以非均相的化學還原法製備的奈米金屬粒子。

根據本發明之一實施方式，化學接枝的奈米金屬可以下列方式接枝：

Y－R－X₁ －(鍵結A)－X₂ －R－S－M

其中鍵結A可以是離子鍵或共價鍵；共價鍵例如可為肽鍵。

根據本實施方式之一實施例，化學接枝的奈米金屬催化組成為式I所示：

依據本實施方式之另一實施例，化學接枝的奈米金屬催化組成為式II所示：

根據本發明之另一實施方式，更包含第二接枝單元，接枝於第一接枝單元與含奈米金屬粒子的接枝單元之間，具有如下之組成：

X₃ －R－Z－

其中，R為碳數1-10的烷基，X₃ 為帶正電荷的有機官能基，Z為末端官能基為胺基或羧酸基的化合物。化學接枝的奈米金屬可以下列方式接枝：

Y－R－X₁ －(鍵結B)－X₃ －R－Z－(鍵結C)－

X₂ －R－S－M

其中鍵結B可以是肽鍵或N=N鍵，鍵結C可以是離子鍵。

根據本實施方式之一實施例，化學接枝的奈米金屬催化組成為式III所示：

依據本實施方式之一另實施例，化學接枝的奈米金屬催化組成為式IV所示：

根據上述，可知本發明實施例之化學接枝的奈米金屬，利用化學接枝方式固定在基材上，提供無電電鍍晶種層的催化，可應用於半導體金屬內連線結構的濕式製程，達到以全濕式製程的搭配電鍍技術做出半導體金屬內連線結構的目的。

本發明實施方式係選擇以非均相的化學還原法製備出奈米金屬粒子，以合成含奈米金屬粒子的接枝單元。在本實施方式中，奈米金屬(銅)粒子係扮演觸媒的角色，依照觸媒粒徑大小與表面積成正比與催化效果成反比的觀念，粒徑小、分布均一的奈米銅粒子催化效果應較佳。

以合成奈米銅粒子為例，本發明實施方式使用非均相的化學還原法，僅須使用2-硫基乙烷磺酸鈉(MES)作為添加劑，即可達到穩定奈米銅粒子之效果，相較於先前技術需使用多種添加劑來說，以非均相的化學還原法合成的奈米銅粒子不僅粒徑小(2 nm~9 nm)且粒徑分布均一，此外維持穩定的時間可約4個月而不易氧化，更是遠遠超過以均相合成方法合成之奈米銅粒子可放置的時間。

請參照第1圖，為本發明實施例之以非均相的化學還原法製備出的奈米金屬粒子在不同放置時間的紫外線-可見光光譜圖(UV-Vis)，可發現在575 nm處有因為奈米銅粒子表面電漿共振現象(SPR)所造成的吸收峰，其吸收峰因為時間的會隨著時間而消耗，但並未呈現明顯的平移(shift)，這代表奈米銅粒子未被氧化。如果奈米銅粒子被氧化，其吸收峰會向右平移，也就是向高波長方向移動，可發現在117天後，奈米銅粒子才被氧化完全而消失，其中吸光度可代表奈米銅粒子的濃度。

本發明實施例之化學接枝的奈米金屬，其第一接枝單元的奈米金屬包含接枝於基材的第一接枝單元，及直接或間接接枝於第一接枝單元末端官能基的含奈米金屬粒子的接枝單元。

具體而言，第一接枝單元與含奈米金屬粒子的接枝單元可分別具有如下式(a)及式(b)所示之結構：

依照本發明實施例之接枝方式，所使用的下列關鍵化學物質不同，可具有下列實施例所示之不同結構。

實施例1：

使用具有帶正電荷之化合物，例如帶有銅離子(Cu²⁺ )，使第一接枝單元與含奈米金屬粒子的接枝單元形成離子鍵，組成之結構如下式所示：

實施例2：

使用具有羧基官能基及奈米金屬粒子之化合物，例如含有奈米銅粒子的硫基乙酸(Mercaptoacetic Acid；MAA)(MAA with copper nanoparticles；CNPs)，提供羧基官能基，使第一接枝單元與含奈米金屬粒子的接枝單元形成肽鍵；

實施例3：

使用(2-氨基乙基)三甲基氯化銨鹽酸鹽(2-Aminoethyl trimethylammonium chloride hydrochloride；ATCH；Cas. 3399-67-5)作為第二接枝單元，提供胺基官能基，與第一接枝單元形成N=N鍵，並與含奈米金屬粒子的接枝單元形成離子鍵；

實施例4：

使用(3-羧丙基)三甲基氯化銨((3-carboxypropyl)trimethylammonium chloride；CATC；Cas. 6249-56-5)作為第二接枝單元，提供胺基官能基，與第一接枝單元形成肽鍵(C-N)，並與含奈米金屬粒子的接枝單元形成離子鍵；

實驗例：

本發明之實施例以將奈米金屬粒子製備成無電電鍍晶種層為例，開發出以全濕式製程搭配電鍍技術做出之半導體金屬內連線。具體而言是利用將接枝的奈米金屬粒子作為無電電鍍晶種層的催化觸媒，做出晶種層提供後續金屬離子沉積之位置。

參照第2圖，為依照本發明一實施例之化學接枝的奈米金屬製備方法的步驟流程圖。

步驟110為將第一接枝單元，即式(a)所示的化合物APTMS((3-aminopropyl)trimethoxysilane)接枝到基材上。

本實驗例使用之基材為矽晶圓(Silicon Wafer)，可為使用物理氣相沉積蒸鍍一層厚度約50-60奈米的二氧化鈦(TiO₂ )阻障層，用來阻障銅擴散，由工研院南分院微系統技術中心提供。另外，也可以使用沒有阻障層的矽晶圓材料，由工研院南分院微系統技術中心提供。再經由無電鍍方法，鍍上一層厚度約120-130奈米的鈷鎢磷(Co-W-P)阻障層，用來阻障銅擴散。

將第一接枝單元APTMS接枝到基材上的方法包括將含有阻障層的矽基材用去離子水清洗，並以氮氣吹乾，放入第一溶液中，再用去離子水清洗並以氮氣吹乾。

步驟120為將奈米銅粒子接枝到基材上。將上述含有APTMS的基材放入含有不同末端官能基的奈米銅粒子溶液的第二溶液中，浸置一段時間再用去離子水清洗並以氮氣吹乾。第二溶液為具有奈米金屬粒子的化合物，例如可為含有奈米銅粒子的硫基乙酸或含奈米金屬粒子的2-硫基乙烷磺酸鈉(2-Sodium 2-mercaptoethanesulfonate；MES)。奈米金屬粒子可為奈米銅(Cu)、奈米金(Au)、奈米銀(Ag)、奈米鉑(Pt)、奈米鈷(Co)、奈米鐵(Fe)、奈米鎳(Ni)、奈米鈀(Pt)、奈米鈀(Pt)、奈米銣(Ru)或奈米銥(Ir)。

步驟130為利用無電電鍍反應，在基材上鍍上一層銅晶種層(seed layer)。將經過奈米銅粒子接枝的基材放入無電電鍍銅液(25℃)電鍍5分鐘。用去離子水清洗並以氮氣吹乾。無電電鍍銅液使用時取適量的前置液(0.8g/100 ml之五水硫酸銅(CuSO₄ ‧5H₂ O)；2.4 g/100 ml之酒石酸鉀鈉(potassium sodium tartrate)；0.002 g/100 ml之2,2'-二聯吡啶(2,2'-Dipyridyl)；1.4 g/100 ml之氫氧化鈉)與相等量的37%甲醛(1.2 ml/100 ml)混合，配製完之酸鹼值為13，使用溫度為25℃，沈積時間為5分鐘。

本發明實驗例依第一溶液區分為不含接枝添加劑者及含接枝添加劑者，包括四種不同配比。

(一)不含接枝添加劑 實驗例1

不含接枝添加劑者為50℃之APTMS水溶液，直接浸置基材5分鐘，可將第一接枝單元接上基材表面。

將上述含有第一接枝單元的基材放入奈米銅粒子的末端官能基為含有羧酸根的第二溶液中(1 wt%硫基乙酸，thioglycoic acid，25℃)，浸置5分鐘再用去離子水清洗並以氮氣吹乾，將奈米銅粒子接枝到基材上，形成奈米金屬。

再利用無電電鍍反應，將經過奈米銅粒子接枝的基材放入無電電鍍銅液(25℃)電鍍5分鐘，在基材上鍍上一層銅晶種層。

附件為本實施例之奈米銅粒子(CNPs)的穿透式電子顯微鏡照片分析數據，包含晶格繞射圖(Diffraction Pattern)、化學成分能譜分析圖(EDS)、映射分析圖譜(Mapping)、及紫外光-可見光光譜圖(UV-vis)，可證明晶種層確實為奈米銅粒子。

(二)含接枝添加劑

使用之添加劑可為硫酸銅(CuSO₄ )或(3-羧丙基)三甲基氯化銨，依照所使用之關鍵添加劑不同，可產生不同接枝反應。

實驗例2

50℃之APTMS水溶液，含20 ppm硫酸銅以提供帶正電荷之銅離子(Cu²⁺ )，浸置基材5分鐘，與第一接枝單元與銅離子形成離子鍵。

將上述含有第一接枝單元的基材放入奈米銅粒子的末端官能基為含有羧酸根的第二溶液中(1 wt%之2-硫基-1-丙磺酸鈉，sodium-2-mercapto-1-propanesulfonate，25℃)，浸置5分鐘再用去離子水清洗並以氮氣吹乾，將奈米銅粒子接枝到基材上，形成奈米金屬。

實驗例3

50℃之APTMS水溶液，含(2-氨基乙基)三甲基氯化銨鹽酸鹽(2-Aminoethyl trimethylammonium chloride hydrochloride；ATCH；Cas. 3399-67-5)以提供胺基官能基，浸置基材5分鐘，與第一接枝單元形成N=N鍵。

將上述含有第一接枝單元的基材放入奈米銅粒子的末端官能基為含有羧酸根的第二溶液中(1 wt%之2-硫基-1-丙磺酸鈉，sodium-2-mercapto-1-propanesulfonate，25℃)，浸置5分鐘再用去離子水清洗並以氮氣吹乾，將奈米銅粒子接枝到基材上，形成奈米金屬。再利用無電電鍍反應，將經過奈米銅粒子接枝的基材放入無電電鍍銅液(25℃)電鍍5分鐘，在基材上鍍上一層銅晶種層。

實驗例4

50℃之APTMS水溶液，含1 wt%(3-羧丙基)三甲基氯化銨(CATC)以提供胺基官能基，浸置基材5分鐘，與第一接枝單元形成肽鍵。

參照第3圖(A)-(C)，為本發明一實施例之基材，以含接枝添加劑CuSO₄ 之APTMS水溶液浸置後，將第一接枝單元接上基材，並經奈米銅粒子接枝(CNPs)的基材電子顯微照片。其中，(A)為奈米銅接枝到基材上之俯視表面電子顯微照片；(B)為無電電鍍後銅的晶種層被鍍在基材上之俯視表面電子顯微照片；(C)為(B)的部分剖面電子顯微照片，由(C)可量測出晶種層厚度約為480 nm。

第4圖(A)-(C)，為本發明一實施例之基材，以含接枝添加劑(2-氨基乙基)三甲基氯化銨鹽酸鹽之APTMS水溶液浸置後，將第一接枝單元接上基材，與第一接枝單元形成N=N鍵並於含有羧酸根的第二溶液中將經奈米銅粒子接枝到基材。其中，(A)為奈米銅接枝到基材上之俯視表面電子顯微照片；(B)無電電鍍後銅的晶種層被鍍在基材上之俯視表面電子顯微照片，可得到十分連續之鍍層；(C)為(B)的部分剖面電子顯微照片，由(C)可量測出晶種層厚度約為160 nm。

第5圖(A)-(C)，為本發明一實施例之基材，以含接枝添加劑1 wt%(3-羧丙基)三甲基氯化銨(CATC)之APTMS水溶液浸置後，將第一接枝單元接上基材，與第一接枝單元形成肽鍵，於含有羧酸根的第二溶液中將經奈米銅粒子接枝到基材。其中，(A)為奈米銅接枝到基材上之俯視表面電子顯微照片；(B)無電電鍍後銅的晶種層被鍍在基材上之俯視表面電子顯微照片，可得到十分連續之鍍層；(C)為(B)的部分剖面電子顯微照片，由(C)可量測出晶種層厚度約為130 nm。

第6圖(A)-(C)，為本發明一實施例之基材，以含接枝添加劑(3-羧丙基)三甲基氯化銨(CATC)之APTMS水溶液浸置後，將第一接枝單元接上基材，與第一接枝單元形成肽鍵，於含有羧酸根的第二溶液中將經奈米銅粒子接枝到基材。其中，(A)為奈米銅接枝到基材上之俯視表面電子顯微照片；(B)無電電鍍後銅的晶種層被鍍在基材上之俯視表面電子顯微照片，可得到十分連續之鍍層；(C)為(B)的部分剖面電子顯微照片，由(C)可量測出晶種層厚度約為160 nm。

由實驗結果可知，未經奈米銅粒子(CNPs)接枝的基材無法被催化長出晶種層，且比較沒有經過化學接枝與有經過化學接枝者，雖然都可以催化長出晶種層，但是奈米銅粒子在阻障層上的覆蓋率有明顯的差別奈米銅粒子。雖然沒有接過化學接枝處理的奈米銅粒子也可以附著到基材上去，但可以接枝上去的原因可能是因為奈米銅粒子本身的粒徑太小，會卡在阻障層上，所以才會催化長出晶種層，但很明顯的由電子顯微鏡影像可得知，經過化學接枝的奈米銅粒子其覆蓋率相較於沒有經過化學接枝上的奈米銅粒子來說大的多也均勻很多，因此可由以上實驗證明此化學接枝奈米銅粒子的確對於利用無電電鍍催化晶種層在具有阻障層的基材上有明顯的催化效果，並且可以長出晶種層。因此，本發明實施例利用濕製程來製作晶種層的可行性是相當高的。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖為以非均相的化學還原法製備出的奈米金屬粒子在不同放置時間的紫外線-可見光光譜圖。

第2圖為依照本發明一實施例之化學接枝的奈米金屬製備方法的步驟流程圖。

第3圖為依照本發明之一實施例，基材經奈米銅粒子接枝(CNPs)的基材電子顯微照片，其中(A)為奈米銅接枝到基材上之俯視照片；(B)為無電電鍍後銅的晶種層被鍍在基材上之俯視照片；(C)為(B)的部分剖面照片。

第4圖為依照本發明之一實施例，基材以含接枝添加劑(2-氨基乙基)三甲基氯化銨鹽酸鹽之APTMS水溶液浸置後，經奈米銅粒子接枝(CNPs)的基材電子顯微照片，其中(A)為奈米銅接枝到基材上之俯視照片；(B)為無電電鍍後銅的晶種層被鍍在基材上之俯視照片；(C)為(B)的部分剖面照片。

第5圖為依照本發明之一實施例，基材以含接枝添加劑(3-羧丙基)三甲基氯化銨(CATC)之APTMS水溶液浸置後，經奈米銅粒子接枝(CNPs)的基材電子顯微照片，其中(A)為奈米銅接枝到基材上之俯視照片；(B)為無電電鍍後銅的晶種層被鍍在基材上之俯視照片；(C)為(B)的部分剖面照片。

第6圖為依照本發明之一實施例，基材以含接枝添加劑(3-羧丙基)三甲基氯化銨(CATC)之APTMS水溶液浸置後，經奈米銅粒子接枝(CNPs)的基材電子顯微照片，其中(A)為奈米銅接枝到基材上之俯視照片；(B)為無電電鍍後銅的晶種層被鍍在基材上之俯視照片；(C)為(B)的部分剖面照片。

Claims

一種化學接枝的奈米金屬，包含：一第一接枝單元，化學接枝於一基材，該第一接枝單元之組成為：Y-R-X₁ ；一含奈米金屬粒子之接枝單元，間接接枝於該第一接枝單元之末端官能基，該含奈米金屬粒子之接枝單元組成為：X₂ -R-S-M；以及一第二接枝單元，與該第一接枝單元的X₁ 形成共價鍵，該第二接枝單元與該含奈米金屬粒子之接枝單元的X₂ 形成離子鍵，該第二接枝單元組成為：X₃ -R-Z；其中該Y為矽烷類化合物、矽醇類化合物或-COOH，R為碳數1-10的烷基，X₁ 為含氮的胺基化合物，X₂ 為有機官能基，S為硫原子，M為奈米金屬粒子，X₃ 為帶正電荷的有機官能基，Z為末端官能基為胺基或羧酸基的化合物。
如請求項1所述之化學接枝的奈米金屬，其中該矽烷類化合物包含3-胺丙基三甲基氧矽烷、3-胺丙基三乙氧基矽烷、3-胺丙基三羥三甲基氧矽烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基矽烷、異氰酸丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基矽烷、N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基矽烷、3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基矽烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基矽烷。
如請求項1所述之化學接枝的奈米金屬，其中該矽醇類化合物為三叔戊氧基矽醇或三(異丙氧基)矽烷醇。
如請求項1所述之化學接枝的奈米金屬，其中該帶正電荷的有機官能基X₃ 為-NH₃ ⁺ 。
如請求項1所述之化學接枝的奈米金屬，其中該第二接枝單元與該第一接枝單元之X₁ 形成的共價鍵為肽鍵或N=N鍵。
如請求項1所述之化學接枝的奈米金屬，其中該奈米金屬之組成為式III所示：
如請求項1所述之化學接枝的奈米金屬，其中該奈米金屬之組成為式IV所示：式IV。
如請求項1所述之化學接枝的奈米金屬，其中該基材為含鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鈷-鎢-磷、鎳合金或鈷合金之阻障層。
如請求項1所述之化學接枝的奈米金屬，其中該基材為金屬氧化物或含矽元素之化合物。
如請求項1所述之化學接枝的奈米金屬，其中該硫醇化合物之X₂ 為帶負電荷的有機官能基。
如請求項1所述之化學接枝的奈米金屬，其中該X₂ 為含磷酸、硫酸、有機酸、有機鹼或有機醇基團的有機官能基。
如請求項1所述之化學接枝的奈米金屬，其中該X₂ 為含(-PO₄ ^3- )、(-PO₄ ^- )、(-SO₃ ^2- )、(-SO₂ ^2- )、(-SO₄ ^2- )、(-S₂ O₃ ^2- )、(-SO₅ ^2- )、(-COOH)、(-SO₃ Na)、(-NH₂ )或(-OH)基團的有機官能基。
如請求項1所述之化學接枝的奈米金屬，其中該奈米金屬粒子M為奈米銅、奈米金、奈米銀、奈米鉑、奈米鈷、奈米鐵、奈米鎳、奈米鈀、奈米鈀、奈米銣或奈米銥。