JPH0883796A - 半導体装置の配線形成に用いる無電解めっき浴及び半導体装置の配線形成方法 - Google Patents
半導体装置の配線形成に用いる無電解めっき浴及び半導体装置の配線形成方法Info
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- JPH0883796A JPH0883796A JP7149873A JP14987395A JPH0883796A JP H0883796 A JPH0883796 A JP H0883796A JP 7149873 A JP7149873 A JP 7149873A JP 14987395 A JP14987395 A JP 14987395A JP H0883796 A JPH0883796 A JP H0883796A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置の金属配線層を無電解めっき浴を
用いて形成しても、金属配線層に金属不純物がほとんど
含まれないようにする。 【構成】 半導体基板１１上に形成された絶縁膜１２に
コンタクトホール１３及び配線用の溝１４を形成する。
銀イオンを含む硝酸銀、銀イオンの還元剤である酒石
酸、銀イオンの錯化剤であるエチレンジアミン、及びｐ
Ｈ調整剤であるテトラメチルアンモニウムハイドロオキ
サイド金属イオンを有する無電解めっき浴により、コン
タクトホール１３及び配線用の溝１４の内部及び絶縁膜
１２の上に銀膜１８を形成する。その後、絶縁膜１２の
上の銀膜１８を化学機械研磨法により除去して、コンタ
クトホール１３及び配線用の溝１４の内部に埋め込み配
線１９を形成する。
用いて形成しても、金属配線層に金属不純物がほとんど
含まれないようにする。 【構成】 半導体基板１１上に形成された絶縁膜１２に
コンタクトホール１３及び配線用の溝１４を形成する。
銀イオンを含む硝酸銀、銀イオンの還元剤である酒石
酸、銀イオンの錯化剤であるエチレンジアミン、及びｐ
Ｈ調整剤であるテトラメチルアンモニウムハイドロオキ
サイド金属イオンを有する無電解めっき浴により、コン
タクトホール１３及び配線用の溝１４の内部及び絶縁膜
１２の上に銀膜１８を形成する。その後、絶縁膜１２の
上の銀膜１８を化学機械研磨法により除去して、コンタ
クトホール１３及び配線用の溝１４の内部に埋め込み配
線１９を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の配線形成
に用いる新規な無電解めっき浴、及び該無電解めっき浴
を用いる半導体装置の配線形成方法に関する。
に用いる新規な無電解めっき浴、及び該無電解めっき浴
を用いる半導体装置の配線形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置の配線となる金属膜の
堆積には、アルミニウムのスパッタ法や、タングステン
のＣＶＤ法等が用いられてきた。
堆積には、アルミニウムのスパッタ法や、タングステン
のＣＶＤ法等が用いられてきた。
【０００３】しかしながら、スパッタ法やＣＶＤ法によ
ると、十分なカバーレッジがとれないという問題、及
び、金属化合物に多大なエネルギーを与えて金属を遊離
させたり、対応する金属化合物を分離したりして、半導
体基板の表面に金属を堆積させるため、膨大なコストが
掛かると共にプロセス的にも複雑であるという問題があ
る。
ると、十分なカバーレッジがとれないという問題、及
び、金属化合物に多大なエネルギーを与えて金属を遊離
させたり、対応する金属化合物を分離したりして、半導
体基板の表面に金属を堆積させるため、膨大なコストが
掛かると共にプロセス的にも複雑であるという問題があ
る。
【０００４】そこで、これらの問題を解決する方法とし
て、最近、特開平４−３０７７３６号公報に示されるよ
うに、無電解めっき法による金属膜の堆積が注目される
ようになってきた。
て、最近、特開平４−３０７７３６号公報に示されるよ
うに、無電解めっき法による金属膜の堆積が注目される
ようになってきた。
【０００５】そして、無電解めっき浴としては、“ＥＬ
ＥＣＴＲＯＬＥＳＳ ＰＬＡＴＩＮＧ （１９８５）
Ｃｈａｐｔｅｒ １７ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ Ｐｌ
ａｔｉｎｇ Ｏｆ Ｓｉｌｖｅｒ Ｎ．Ｋｏｕｒａ”に
おいて、下記の組成を有するものが提案されている。
ＥＣＴＲＯＬＥＳＳ ＰＬＡＴＩＮＧ （１９８５）
Ｃｈａｐｔｅｒ １７ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ Ｐｌ
ａｔｉｎｇ Ｏｆ Ｓｉｌｖｅｒ Ｎ．Ｋｏｕｒａ”に
おいて、下記の組成を有するものが提案されている。
【０００６】 硝酸銀（銀イオン供給源） 8.8X10-3mol/l ロッセル塩（還元剤） 3.5X10-2mol/l エチレンジアミン（錯化剤） 5.4X10-2mol/l ３、５―ジヨードチロシン（安定剤） 4.0X10-5mol/l ＮａＯＨ又はＫＯＨ（ｐＨ調整剤） ｐＨ 10.0 浴温度 35℃
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、本件発明者
らが前記の無電解めっき浴を用いて半導体装置の金属配
線層を形成したところ、半導体装置の特性が劣化すると
いうことを見つけた。
らが前記の無電解めっき浴を用いて半導体装置の金属配
線層を形成したところ、半導体装置の特性が劣化すると
いうことを見つけた。
【０００８】そこで、種々検討した結果、前記の無電解
めっき浴にＮａやＫなどの金属不純物（アルカリ金属、
アルカリ土金属など）が含まれており、該金属不純物が
配線金属としてのめっき膜に含有された後、半導体装置
中に拡散して半導体装置の特性を劣化させることを見出
した。
めっき浴にＮａやＫなどの金属不純物（アルカリ金属、
アルカリ土金属など）が含まれており、該金属不純物が
配線金属としてのめっき膜に含有された後、半導体装置
中に拡散して半導体装置の特性を劣化させることを見出
した。
【０００９】本件発明者らが、前記の無電解銀めっき浴
中のＮａ量及びＫ量を原子発光分析（ＩＣＰ）により求
めたところ、それぞれ７４１１ｐｐｍ及び６９９３ｐｐ
ｍという大きい値を示した。また、堆積した銀めっき膜
中にもＮａやＫが含まれており、半導体基板上に堆積し
た０．５μｍの膜厚を有する銀膜中のＮａ量及びＫ量を
測定したところ、それぞれ８４２ｐｐｍ及び４１１ｐｐ
ｍであった。これらの値は、半導体装置の配線金属に含
まれる金属不純物の許容値をはるかに上回るものであ
り、このように金属不純物の量の多い銀膜を半導体装置
の配線に用いることはできなかった。
中のＮａ量及びＫ量を原子発光分析（ＩＣＰ）により求
めたところ、それぞれ７４１１ｐｐｍ及び６９９３ｐｐ
ｍという大きい値を示した。また、堆積した銀めっき膜
中にもＮａやＫが含まれており、半導体基板上に堆積し
た０．５μｍの膜厚を有する銀膜中のＮａ量及びＫ量を
測定したところ、それぞれ８４２ｐｐｍ及び４１１ｐｐ
ｍであった。これらの値は、半導体装置の配線金属に含
まれる金属不純物の許容値をはるかに上回るものであ
り、このように金属不純物の量の多い銀膜を半導体装置
の配線に用いることはできなかった。
【００１０】前記に鑑み、本発明は、半導体装置の金属
配線層を無電解めっき浴を用いて形成しても、金属配線
層に金属不純物がほとんど含まれないようにすることを
目的とする。
配線層を無電解めっき浴を用いて形成しても、金属配線
層に金属不純物がほとんど含まれないようにすることを
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属配線層に
金属不純物が含まれるのは、無電解めっき浴中の金属イ
オンの還元剤及びｐＨ調整剤に含まれている金属に原因
があることを見い出し、該知見に基づいて成されたもの
であって、化学式中に金属を含まない、金属イオンの還
元剤及びｐＨ調整剤を有する無電解めっき浴を用いるも
のである。
金属不純物が含まれるのは、無電解めっき浴中の金属イ
オンの還元剤及びｐＨ調整剤に含まれている金属に原因
があることを見い出し、該知見に基づいて成されたもの
であって、化学式中に金属を含まない、金属イオンの還
元剤及びｐＨ調整剤を有する無電解めっき浴を用いるも
のである。
【００１２】具体的に請求項１の発明が講じた解決手段
は、半導体装置の配線形成に用いる無電解めっき浴を、
金属イオンを含む金属材料、化学式中に金属を含まない
前記金属イオンの還元剤、化学式中に金属を含まない前
記金属イオンの錯化剤、及び、化学式中に金属を含まな
いｐＨ調整剤を有する構成とするものである。
は、半導体装置の配線形成に用いる無電解めっき浴を、
金属イオンを含む金属材料、化学式中に金属を含まない
前記金属イオンの還元剤、化学式中に金属を含まない前
記金属イオンの錯化剤、及び、化学式中に金属を含まな
いｐＨ調整剤を有する構成とするものである。
【００１３】請求項２の発明は、請求項１の金属材料に
含まれる金属イオンを、銀イオン、銅イオン、金イオ
ン、ニッケルイオン、コバルトイオン又はパラジウムイ
オンに限定するものである。
含まれる金属イオンを、銀イオン、銅イオン、金イオ
ン、ニッケルイオン、コバルトイオン又はパラジウムイ
オンに限定するものである。
【００１４】銀イオンは硝酸銀より、銅イオンは硫酸銅
より、金イオンはシアン化金アンモニウム又は塩化金よ
り、ニッケルイオンは硫酸ニッケル又は塩化ニッケルよ
り、コバルトイオンは硫酸コバルト又は塩化コバルトよ
り、パラジウムイオンは硫酸パラジウム又は塩化パラジ
ウムよりそれぞれ供給されるが、金属材料としてはこれ
らに限られるものではない。
より、金イオンはシアン化金アンモニウム又は塩化金よ
り、ニッケルイオンは硫酸ニッケル又は塩化ニッケルよ
り、コバルトイオンは硫酸コバルト又は塩化コバルトよ
り、パラジウムイオンは硫酸パラジウム又は塩化パラジ
ウムよりそれぞれ供給されるが、金属材料としてはこれ
らに限られるものではない。
【００１５】請求項３の発明は、請求項１の金属材料に
含まれる金属イオンを、銀イオン、銅イオン、金イオン
又はパラジウムイオンに限定すると共に、還元剤を、酒
石酸、化学式中に金属を含まない酒石酸塩、単糖類、二
糖類、多糖類、ヒドラジン、ヒドラジン誘導体、アルデ
ヒド及び多価アルコールのうちの少なくとも１つを含有
しているものに限定するものである。
含まれる金属イオンを、銀イオン、銅イオン、金イオン
又はパラジウムイオンに限定すると共に、還元剤を、酒
石酸、化学式中に金属を含まない酒石酸塩、単糖類、二
糖類、多糖類、ヒドラジン、ヒドラジン誘導体、アルデ
ヒド及び多価アルコールのうちの少なくとも１つを含有
しているものに限定するものである。
【００１６】化学式中に金属を含まない酒石酸塩として
は酒石酸アンモニウムが挙げられ、単糖類としてはグル
コース、デキストロース、グルコラクトン、グルコピラ
ノース、フルクトース又はこれらの混合物が挙げられ、
二糖類としてはサッカロース、ラクトース、マルトース
又はこれらの混合物が挙げられ、多糖類としてはアルギ
ン酸、セルロース、デンプン、グリコゲン、プルラン又
はこれらの混合物が挙げられ、ヒドラジン誘導体として
は硫酸ヒドラジン、塩酸ヒドラジン、抱水ヒドラジン又
はこれらの混合物が挙げられ、アルデヒドとしてはホル
マリン、グリオキサール又はこれらの混合物が挙げら
れ、多価アルコールとしてはグリセリンが挙げられる
が、化学式中に金属を含まない還元剤はこれらに限らな
い。
は酒石酸アンモニウムが挙げられ、単糖類としてはグル
コース、デキストロース、グルコラクトン、グルコピラ
ノース、フルクトース又はこれらの混合物が挙げられ、
二糖類としてはサッカロース、ラクトース、マルトース
又はこれらの混合物が挙げられ、多糖類としてはアルギ
ン酸、セルロース、デンプン、グリコゲン、プルラン又
はこれらの混合物が挙げられ、ヒドラジン誘導体として
は硫酸ヒドラジン、塩酸ヒドラジン、抱水ヒドラジン又
はこれらの混合物が挙げられ、アルデヒドとしてはホル
マリン、グリオキサール又はこれらの混合物が挙げら
れ、多価アルコールとしてはグリセリンが挙げられる
が、化学式中に金属を含まない還元剤はこれらに限らな
い。
【００１７】請求項４の発明は、請求項１の金属材料に
含まれる金属イオンを、ニッケルイオン又はコバルトイ
オンに限定すると共に、還元剤を、次亜リン酸、化学式
中に金属を含まない次亜リン酸塩、化学式中に金属を含
まない水素化ホウ素化合物、ヒドラジン及びヒドラジン
誘導体のうちの少なくとも１つを含有しているものに限
定するものである。
含まれる金属イオンを、ニッケルイオン又はコバルトイ
オンに限定すると共に、還元剤を、次亜リン酸、化学式
中に金属を含まない次亜リン酸塩、化学式中に金属を含
まない水素化ホウ素化合物、ヒドラジン及びヒドラジン
誘導体のうちの少なくとも１つを含有しているものに限
定するものである。
【００１８】化学式中に金属を含まない次亜リン酸塩と
しては次亜リン酸アンモニウムが挙げられ、化学式中に
金属を含まない水素化ホウ素化合物としてはボラン、ボ
ラザン、ボラゼン、ボラジン、ボランの誘導体、ボラザ
ンの誘導体、ボラゼンの誘導体、ボラジンの誘導体又は
これらの混合物が挙げられ、ボランの誘導体としてはジ
ボラン、メチルジボラン又はこれらの混合物、ボラザン
の誘導体としてはジボラザン、ジエチルアミンボラザ
ン、ジメチルアミンボラザン、トリメチルアミンボラザ
ン又はこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定さ
れない。
しては次亜リン酸アンモニウムが挙げられ、化学式中に
金属を含まない水素化ホウ素化合物としてはボラン、ボ
ラザン、ボラゼン、ボラジン、ボランの誘導体、ボラザ
ンの誘導体、ボラゼンの誘導体、ボラジンの誘導体又は
これらの混合物が挙げられ、ボランの誘導体としてはジ
ボラン、メチルジボラン又はこれらの混合物、ボラザン
の誘導体としてはジボラザン、ジエチルアミンボラザ
ン、ジメチルアミンボラザン、トリメチルアミンボラザ
ン又はこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定さ
れない。
【００１９】請求項５の発明は、請求項１の金属材料に
含まれる金属イオンを、銀イオン又は銅イオンに限定す
ると共に、錯化剤を、エチレンジアミン、エチレンジア
ミン誘導体、アンモニア及びトリエタノールアミンのう
ちの少なくとも１つを含有しているものに限定するもの
である。
含まれる金属イオンを、銀イオン又は銅イオンに限定す
ると共に、錯化剤を、エチレンジアミン、エチレンジア
ミン誘導体、アンモニア及びトリエタノールアミンのう
ちの少なくとも１つを含有しているものに限定するもの
である。
【００２０】エチレンジアミン誘導体としては、N,N-ビ
ス（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン、N,N'-
ビス（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミンエチレ
ンジアミン、N,N,N',N'-テトラキス（２−ヒドロキシエ
チル）エチレンジアミン、エチレンジアミンテトラ酢酸
又はこれらの混合物が挙げられるが、これらに限らな
い。
ス（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン、N,N'-
ビス（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミンエチレ
ンジアミン、N,N,N',N'-テトラキス（２−ヒドロキシエ
チル）エチレンジアミン、エチレンジアミンテトラ酢酸
又はこれらの混合物が挙げられるが、これらに限らな
い。
【００２１】請求項６の発明は、請求項１の金属材料に
含まれる金属イオンを、金イオン、ニッケルイオン、コ
バルトイオン又はパラジウムイオンに限定すると共に、
錯化剤をカルボン酸基を含む化合物に限定するものであ
る。
含まれる金属イオンを、金イオン、ニッケルイオン、コ
バルトイオン又はパラジウムイオンに限定すると共に、
錯化剤をカルボン酸基を含む化合物に限定するものであ
る。
【００２２】カルボン酸基を含む化合物としては、クエ
ン酸、酢酸、乳酸、オルソ−ヒドロキシ安息香酸、シュ
ウ酸、マロン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、オルソ
−フタル酸、ジグリコール酸、チオグリコール酸、チオ
ジグリコール酸、グリシン、メチルグリジン、ジメチル
グリジン、アントラニル酸、ピコリン酸、キノリン酸又
はこれらの混合物が挙げられるが、これらに限らない。
ン酸、酢酸、乳酸、オルソ−ヒドロキシ安息香酸、シュ
ウ酸、マロン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、オルソ
−フタル酸、ジグリコール酸、チオグリコール酸、チオ
ジグリコール酸、グリシン、メチルグリジン、ジメチル
グリジン、アントラニル酸、ピコリン酸、キノリン酸又
はこれらの混合物が挙げられるが、これらに限らない。
【００２３】請求項７の発明は、ｐＨ調整剤を、アンモ
ニウム塩、アンモニア、硝酸及びホウ酸のうちの少なく
とも１つを含有しているものに限定するものである。
ニウム塩、アンモニア、硝酸及びホウ酸のうちの少なく
とも１つを含有しているものに限定するものである。
【００２４】アンモニウム塩としては、テトラメチルア
ンモニウムハイドロオキサイド、トリメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド、コリン、炭酸アンモニウム又は
これらの混合物が挙げられるが、これらに限らない。
ンモニウムハイドロオキサイド、トリメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド、コリン、炭酸アンモニウム又は
これらの混合物が挙げられるが、これらに限らない。
【００２５】請求項８の発明は、金属材料を硝酸銀に、
還元剤を酒石酸に、錯化剤をエチレンジアミンに、ｐＨ
調整剤をテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド
にそれぞれ限定するものである。
還元剤を酒石酸に、錯化剤をエチレンジアミンに、ｐＨ
調整剤をテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド
にそれぞれ限定するものである。
【００２６】請求項９の発明は、請求項１の金属材料を
２種以上の金属イオンを含有しているものに限定するも
のである。
２種以上の金属イオンを含有しているものに限定するも
のである。
【００２７】組み合わせる金属イオンとしては、ニッケ
ルイオンとコバルトイオン、ニッケルイオンとタングス
テンイオン、コバルトイオンとタングステンイオン等が
挙げられるが、これらに限定されない。タングステンイ
オンは、例えばタングステン酸アンモニウムなどから供
給される。
ルイオンとコバルトイオン、ニッケルイオンとタングス
テンイオン、コバルトイオンとタングステンイオン等が
挙げられるが、これらに限定されない。タングステンイ
オンは、例えばタングステン酸アンモニウムなどから供
給される。
【００２８】請求項１０の発明は、請求項１の構成に、
めっき液のｐＨ低下を抑制する化学式中に金属を含まな
いｐＨ緩衝剤、めっき速度の低下を抑制する化学式中に
金属を含まない促進剤、めっき液の分解を防止する化学
式中に金属を含まない安定剤、及びめっき膜の膜質を緻
密にする化学式中に金属を含まない界面活性剤のうちの
少なくとも１つをさらに含んでいる構成を付加するもの
である。
めっき液のｐＨ低下を抑制する化学式中に金属を含まな
いｐＨ緩衝剤、めっき速度の低下を抑制する化学式中に
金属を含まない促進剤、めっき液の分解を防止する化学
式中に金属を含まない安定剤、及びめっき膜の膜質を緻
密にする化学式中に金属を含まない界面活性剤のうちの
少なくとも１つをさらに含んでいる構成を付加するもの
である。
【００２９】ｐＨ緩衝剤としては、モノカルボン酸、ジ
カルボン酸、オキシカルボン酸、無機酸又はこれらの混
合物が挙げられ、促進剤としては、ジカルボン酸、オキ
シカルボン酸又はこれらの混合物が挙げられるが、これ
らに限定されない。
カルボン酸、オキシカルボン酸、無機酸又はこれらの混
合物が挙げられ、促進剤としては、ジカルボン酸、オキ
シカルボン酸又はこれらの混合物が挙げられるが、これ
らに限定されない。
【００３０】モノカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プ
ロピオン酸、酪酸、吉草酸、アクリル酸、トリメチル酢
酸、安息香酸、クロル酢酸又はこれらの混合物が挙げら
れ、ジカルボン酸としては、シュウ酸、コハク酸、マロ
ン酸、マレイン酸、イタコン酸、パラフタル酸又はこれ
らの混合物が挙げられ、オキシカルボン酸としては、グ
リコール酸、乳酸、サリチル酸、酒石酸、クエン酸又は
これらの混合物が挙げられ、無機酸としては、ホウ酸、
炭酸、亜硫酸又はこれらの混合物が挙げられるが、これ
らに限定されない。
ロピオン酸、酪酸、吉草酸、アクリル酸、トリメチル酢
酸、安息香酸、クロル酢酸又はこれらの混合物が挙げら
れ、ジカルボン酸としては、シュウ酸、コハク酸、マロ
ン酸、マレイン酸、イタコン酸、パラフタル酸又はこれ
らの混合物が挙げられ、オキシカルボン酸としては、グ
リコール酸、乳酸、サリチル酸、酒石酸、クエン酸又は
これらの混合物が挙げられ、無機酸としては、ホウ酸、
炭酸、亜硫酸又はこれらの混合物が挙げられるが、これ
らに限定されない。
【００３１】安定剤としては、イオウ化合物、窒素化合
物、ヨー化物又はこれらの化合物が挙げられるが、これ
らに限定されない。
物、ヨー化物又はこれらの化合物が挙げられるが、これ
らに限定されない。
【００３２】イオウ化合物としては、チオ尿素、チオ硫
酸塩、ジエチルジチオカルバミン酸塩、ロダニン又はこ
れらの混合物が挙げられ、窒素化合物としては、2,2'-
ジピリジル、オルソフェナントロリン、2,2'- ビキノリ
ン又はこれらの混合物が挙げられ、ヨー化物としては、
3-ヨードチロシン、3,5-ジヨードチロシン又はこれらの
混合物が挙げられるが、これらに限らない。
酸塩、ジエチルジチオカルバミン酸塩、ロダニン又はこ
れらの混合物が挙げられ、窒素化合物としては、2,2'-
ジピリジル、オルソフェナントロリン、2,2'- ビキノリ
ン又はこれらの混合物が挙げられ、ヨー化物としては、
3-ヨードチロシン、3,5-ジヨードチロシン又はこれらの
混合物が挙げられるが、これらに限らない。
【００３３】界面活性剤としては、例えば、非イオン性
のフッ素系界面活性剤が挙げられるが、これに限らな
い。
のフッ素系界面活性剤が挙げられるが、これに限らな
い。
【００３４】請求項１１の発明が講じた解決手段は、半
導体装置の配線形成方法を、半導体基板上に形成された
レジストパターン又は絶縁膜におけるコンタクト領域又
は配線領域に凹部を形成する第１の工程と、金属イオン
を含む金属材料、化学式中に金属を含まない前記金属イ
オンの還元剤、化学式中に金属を含まない前記金属イオ
ンの錯化剤、及び、化学式中に金属を含まないｐＨ調整
剤を有する無電解めっき浴により前記凹部内に埋め込み
金属層を形成する第２の工程とを備えている構成とする
ものである。
導体装置の配線形成方法を、半導体基板上に形成された
レジストパターン又は絶縁膜におけるコンタクト領域又
は配線領域に凹部を形成する第１の工程と、金属イオン
を含む金属材料、化学式中に金属を含まない前記金属イ
オンの還元剤、化学式中に金属を含まない前記金属イオ
ンの錯化剤、及び、化学式中に金属を含まないｐＨ調整
剤を有する無電解めっき浴により前記凹部内に埋め込み
金属層を形成する第２の工程とを備えている構成とする
ものである。
【００３５】請求項１２の発明は、請求項１１の構成
に、前記第１の工程と前記第２の工程との間に、前記凹
部の底部に、前記埋め込み金属層のコンタクト抵抗を低
減する抵抗低減層、前記埋め込み金属層の反応を防止す
るバリア層、及び前記金属イオンの反応を促進する触媒
層を順次形成する中間層形成工程をさらに備えている構
成を付加するものである。尚、触媒層とバリア層とは同
一の層であってもよい。この場合には、触媒層とバリア
層とを兼用できるので、製造工程を短縮することができ
る。触媒層とバリア層とを同一の層により構成する場合
には、パラジウム層、パラジウムを含むＴｉＮ層、Ｔｉ
Ｎ層若しくはＷ層又はこれらの混合層等を用いることが
できるが、これらに限らない。
に、前記第１の工程と前記第２の工程との間に、前記凹
部の底部に、前記埋め込み金属層のコンタクト抵抗を低
減する抵抗低減層、前記埋め込み金属層の反応を防止す
るバリア層、及び前記金属イオンの反応を促進する触媒
層を順次形成する中間層形成工程をさらに備えている構
成を付加するものである。尚、触媒層とバリア層とは同
一の層であってもよい。この場合には、触媒層とバリア
層とを兼用できるので、製造工程を短縮することができ
る。触媒層とバリア層とを同一の層により構成する場合
には、パラジウム層、パラジウムを含むＴｉＮ層、Ｔｉ
Ｎ層若しくはＷ層又はこれらの混合層等を用いることが
できるが、これらに限らない。
【００３６】請求項１３の発明は、請求項１２の触媒層
を、Ｐｄ層又はＴｉ層に限定するものである。
を、Ｐｄ層又はＴｉ層に限定するものである。
【００３７】請求項１４の発明は、請求項１２のバリア
層を、ＴｉＮ層、ＴｉＷ層又はＷ層に限定するものであ
る。
層を、ＴｉＮ層、ＴｉＷ層又はＷ層に限定するものであ
る。
【００３８】請求項１５の発明は、請求項１２の抵抗低
減層をＴｉ層に限定するものである。
減層をＴｉ層に限定するものである。
【００３９】請求項１６の発明は、請求項１１又は１２
の構成に、前記中間層形成工程は、前記凹部の内部及び
前記レジストパターン又は絶縁膜の上に、前記抵抗低減
層、バリア層及び触媒層を順次形成する工程と、前記レ
ジストパターン又は絶縁膜の上の前記抵抗低減層、バリ
ア層及び触媒層を化学機械研磨法により除去することに
より、前記凹部の底部にのみ前記抵抗低減層、バリア層
及び触媒層を形成する工程とを含み、前記第２の工程
は、前記凹部の底部にのみ形成された前記触媒層の上に
選択的に前記埋め込み金属層を形成する工程を含む構成
を付加するものである。
の構成に、前記中間層形成工程は、前記凹部の内部及び
前記レジストパターン又は絶縁膜の上に、前記抵抗低減
層、バリア層及び触媒層を順次形成する工程と、前記レ
ジストパターン又は絶縁膜の上の前記抵抗低減層、バリ
ア層及び触媒層を化学機械研磨法により除去することに
より、前記凹部の底部にのみ前記抵抗低減層、バリア層
及び触媒層を形成する工程とを含み、前記第２の工程
は、前記凹部の底部にのみ形成された前記触媒層の上に
選択的に前記埋め込み金属層を形成する工程を含む構成
を付加するものである。
【００４０】請求項１７の発明は、請求項１１又は１２
の構成に、前記第２の工程は、前記凹部の内部及び前記
レジストパターン又は絶縁膜の上に前記無電解めっき浴
により全面的に金属層を形成する工程と、前記レジスト
パターン又は絶縁膜の上の金属層を除去することによ
り、前記凹部内に前記埋め込み金属層を形成する工程と
を含む構成を付加するものである。
の構成に、前記第２の工程は、前記凹部の内部及び前記
レジストパターン又は絶縁膜の上に前記無電解めっき浴
により全面的に金属層を形成する工程と、前記レジスト
パターン又は絶縁膜の上の金属層を除去することによ
り、前記凹部内に前記埋め込み金属層を形成する工程と
を含む構成を付加するものである。
【００４１】請求項１８の発明は、前記第２の工程は、
前記凹部の内部及び前記絶縁膜の上に前記無電解めっき
浴により全面的に金属層を形成する工程と、前記絶縁膜
の上の金属層を化学機械研磨法により除去して、前記凹
部内に表面が前記絶縁膜の表面と面一である前記埋め込
み金属層を形成する工程とを含む構成を付加するもので
ある。
前記凹部の内部及び前記絶縁膜の上に前記無電解めっき
浴により全面的に金属層を形成する工程と、前記絶縁膜
の上の金属層を化学機械研磨法により除去して、前記凹
部内に表面が前記絶縁膜の表面と面一である前記埋め込
み金属層を形成する工程とを含む構成を付加するもので
ある。
【００４２】請求項１９の発明は、請求項１１又は１２
の構成に、前記第１の工程よりも前に、前記半導体基板
の上に、埋め込みプラグを有する下層絶縁膜を形成する
下層絶縁膜形成工程をさらに備え、前記第１の工程は、
前記下層絶縁膜の上に前記絶縁膜を形成する工程と、前
記絶縁膜の上に、前記埋め込みプラグと対応する部位に
開口部を有する配線領域形成用レジストパターンを形成
する工程と、前記配線領域形成用レジストパターンをマ
スクとして前記絶縁膜に対してエッチングを行なうこと
により、前記絶縁膜に配線領域となる前記凹部を形成す
る工程とを含む構成を付加するものである。
の構成に、前記第１の工程よりも前に、前記半導体基板
の上に、埋め込みプラグを有する下層絶縁膜を形成する
下層絶縁膜形成工程をさらに備え、前記第１の工程は、
前記下層絶縁膜の上に前記絶縁膜を形成する工程と、前
記絶縁膜の上に、前記埋め込みプラグと対応する部位に
開口部を有する配線領域形成用レジストパターンを形成
する工程と、前記配線領域形成用レジストパターンをマ
スクとして前記絶縁膜に対してエッチングを行なうこと
により、前記絶縁膜に配線領域となる前記凹部を形成す
る工程とを含む構成を付加するものである。
【００４３】請求項２０の発明は、請求項１１又は１２
の構成に、前記第１の工程よりも前に、前記半導体基板
の上に、埋め込みプラグを有する下層絶縁膜を形成する
下層絶縁膜形成工程をさらに備え、前記第１の工程は、
前記下層絶縁膜の上に、前記埋め込みプラグと対応する
部位に前記凹部となる開口部を有する前記レジストパタ
ーンを形成する工程を含む構成を付加するものである。
の構成に、前記第１の工程よりも前に、前記半導体基板
の上に、埋め込みプラグを有する下層絶縁膜を形成する
下層絶縁膜形成工程をさらに備え、前記第１の工程は、
前記下層絶縁膜の上に、前記埋め込みプラグと対応する
部位に前記凹部となる開口部を有する前記レジストパタ
ーンを形成する工程を含む構成を付加するものである。
【００４４】請求項２１の発明は、請求項１１〜２０の
無電解めっき浴の金属イオンを、銀イオン、銅イオン、
金イオン、ニッケルイオン、コバルトイオン又はパラジ
ウムイオンに限定するものである。
無電解めっき浴の金属イオンを、銀イオン、銅イオン、
金イオン、ニッケルイオン、コバルトイオン又はパラジ
ウムイオンに限定するものである。
【００４５】請求項２２の発明は、請求項１１〜２０の
無電解めっき浴の金属イオンを、銀イオン、銅イオン、
金イオン又はパラジウムイオンに限定し、無電解めっき
浴の還元剤を、酒石酸、化学式中に金属を含まない酒石
酸塩、単糖類、二糖類、多糖類、ヒドラジン、ヒドラジ
ン誘導体、アルデヒド及び多価アルコールのうちの少な
くとも１つを含有しているものに限定するものである。
無電解めっき浴の金属イオンを、銀イオン、銅イオン、
金イオン又はパラジウムイオンに限定し、無電解めっき
浴の還元剤を、酒石酸、化学式中に金属を含まない酒石
酸塩、単糖類、二糖類、多糖類、ヒドラジン、ヒドラジ
ン誘導体、アルデヒド及び多価アルコールのうちの少な
くとも１つを含有しているものに限定するものである。
【００４６】請求項２３の発明は、請求項１１〜２０の
無電解めっき浴の金属イオンを、ニッケルイオン又はコ
バルトイオンに限定し、無電解めっき浴の還元剤を、次
亜リン酸、化学式中に金属を含まない次亜リン酸塩、化
学式中に金属を含まない水素化ホウ素化合物、ヒドラジ
ン及びヒドラジン誘導体のうちの少なくとも１つを含有
しているものに限定するものである。
無電解めっき浴の金属イオンを、ニッケルイオン又はコ
バルトイオンに限定し、無電解めっき浴の還元剤を、次
亜リン酸、化学式中に金属を含まない次亜リン酸塩、化
学式中に金属を含まない水素化ホウ素化合物、ヒドラジ
ン及びヒドラジン誘導体のうちの少なくとも１つを含有
しているものに限定するものである。
【００４７】請求項２４の発明は、請求項１１〜２０の
無電解めっき浴の金属イオンを、銀イオン又は銅イオン
に限定し、無電解めっき浴の錯化剤を、エチレンジアミ
ン、エチレンジアミン誘導体、アンモニア及びトリエタ
ノールアミンのうちの少なくとも１つを含有してものに
限定するものである。
無電解めっき浴の金属イオンを、銀イオン又は銅イオン
に限定し、無電解めっき浴の錯化剤を、エチレンジアミ
ン、エチレンジアミン誘導体、アンモニア及びトリエタ
ノールアミンのうちの少なくとも１つを含有してものに
限定するものである。
【００４８】請求項２５の発明は、請求項１１〜２０の
無電解めっき浴の金属イオンを、金イオン、ニッケルイ
オン、コバルトイオン又はパラジウムイオンに限定し、
無電解めっき浴の錯化剤をカルボン酸基を含む化合物に
限定するものである。
無電解めっき浴の金属イオンを、金イオン、ニッケルイ
オン、コバルトイオン又はパラジウムイオンに限定し、
無電解めっき浴の錯化剤をカルボン酸基を含む化合物に
限定するものである。
【００４９】請求項２６の発明は、請求項１１〜２０の
無電解めっき浴のｐＨ調整剤を、アンモニウム塩、アン
モニア、硝酸及びホウ酸のうちの少なくとも１つを含有
しているものに限定するものである。
無電解めっき浴のｐＨ調整剤を、アンモニウム塩、アン
モニア、硝酸及びホウ酸のうちの少なくとも１つを含有
しているものに限定するものである。
【００５０】請求項２７の発明は、請求項１１〜２０の
無電解めっき浴の金属材料を硝酸銀に、還元剤を酒石酸
に、錯化剤をエチレンジアミンに、ｐＨ調整剤をテトラ
メチルアンモニウムハイドロオキサイドにそれぞれ限定
するものである。
無電解めっき浴の金属材料を硝酸銀に、還元剤を酒石酸
に、錯化剤をエチレンジアミンに、ｐＨ調整剤をテトラ
メチルアンモニウムハイドロオキサイドにそれぞれ限定
するものである。
【００５１】請求項２８の発明は、請求項１１〜２０の
無電解めっき浴の金属材料を２種以上の金属イオンを含
有しているものに限定するものである。
無電解めっき浴の金属材料を２種以上の金属イオンを含
有しているものに限定するものである。
【００５２】請求項２９の発明は、請求項１１〜２０の
無電解めっき浴は、めっき液のｐＨ低下を抑制する化学
式中に金属を含まないｐＨ緩衝剤、めっき速度の低下を
抑制する化学式中に金属を含まない促進剤、めっき液の
分解を防止する化学式中に金属を含まない安定剤、及び
めっき膜の膜質を緻密にする化学式中に金属を含まない
界面活性剤のうちの少なくとも１つをさらに含んでいる
構成を付加するものである。
無電解めっき浴は、めっき液のｐＨ低下を抑制する化学
式中に金属を含まないｐＨ緩衝剤、めっき速度の低下を
抑制する化学式中に金属を含まない促進剤、めっき液の
分解を防止する化学式中に金属を含まない安定剤、及び
めっき膜の膜質を緻密にする化学式中に金属を含まない
界面活性剤のうちの少なくとも１つをさらに含んでいる
構成を付加するものである。
【００５３】
【作用】請求項１の構成により、還元剤、錯化剤及びｐ
Ｈ調整剤はいずれも化学式中に金属を含まないため、無
電解めっき浴中に金属不純物がほとんど含まれることは
ない。
Ｈ調整剤はいずれも化学式中に金属を含まないため、無
電解めっき浴中に金属不純物がほとんど含まれることは
ない。
【００５４】請求項２の構成における金属材料に含まれ
る金属イオンは、無電解めっきにより金属として良好に
析出する。
る金属イオンは、無電解めっきにより金属として良好に
析出する。
【００５５】請求項３の構成における金属材料に含まれ
る金属イオンは、酸化還元電位が高く、めっき液中で析
出しやすい。また、請求項３の構成における銀イオン、
銅イオン、金イオン又はパラジウムイオンの還元剤は、
酸化還元電位が高いと共に化学式中に金属を含まない。
る金属イオンは、酸化還元電位が高く、めっき液中で析
出しやすい。また、請求項３の構成における銀イオン、
銅イオン、金イオン又はパラジウムイオンの還元剤は、
酸化還元電位が高いと共に化学式中に金属を含まない。
【００５６】請求項４の構成における金属材料に含まれ
る金属イオンは、銀イオン、銅イオン、金イオン、パラ
ジウムイオン等に比べて酸化還元電位が低い。これに対
して、請求項４の還元剤も酸化還元電位が比較的低い。
る金属イオンは、銀イオン、銅イオン、金イオン、パラ
ジウムイオン等に比べて酸化還元電位が低い。これに対
して、請求項４の還元剤も酸化還元電位が比較的低い。
【００５７】請求項５の構成における錯化剤は、アルカ
リ性側において銀イオン又は銅イオンの錯体を形成す
る。
リ性側において銀イオン又は銅イオンの錯体を形成す
る。
【００５８】請求項６の構成における錯化剤であるカル
ボン酸基を含む化合物は、金イオン、ニッケルイオン、
コバルトイオン、パラジウムイオンと錯体を形成する。
ボン酸基を含む化合物は、金イオン、ニッケルイオン、
コバルトイオン、パラジウムイオンと錯体を形成する。
【００５９】請求項７の構成におけるｐＨ調整剤は、従
来用いられてきたＫＯＨやＮａＯＨと同等又はそれ以上
の働きをする上に、水溶性であると共に化学式中に金属
を含まない。また、硝酸及びホウ酸は、ｐＨ減少作用が
ある。
来用いられてきたＫＯＨやＮａＯＨと同等又はそれ以上
の働きをする上に、水溶性であると共に化学式中に金属
を含まない。また、硝酸及びホウ酸は、ｐＨ減少作用が
ある。
【００６０】請求項８の構成により、硝酸銀、酒石酸、
エチレンジアミン、テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイドを有する無電解銀めっき浴は、金属不純物を
含まず、また、形成される銀めっき膜の膜質、半導体基
板への銀めっき膜の密着性、及び半導体基板上のコンタ
クトホール又は配線用溝への銀めっき膜の埋め込み性等
において特に良好である。
エチレンジアミン、テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイドを有する無電解銀めっき浴は、金属不純物を
含まず、また、形成される銀めっき膜の膜質、半導体基
板への銀めっき膜の密着性、及び半導体基板上のコンタ
クトホール又は配線用溝への銀めっき膜の埋め込み性等
において特に良好である。
【００６１】請求項９の構成により、２種以上の金属よ
りなる合金めっき膜を形成することができ、合金めっき
膜は硬さが向上するので好ましい。
りなる合金めっき膜を形成することができ、合金めっき
膜は硬さが向上するので好ましい。
【００６２】請求項１１の構成により、請求項１と同
様、無電解めっき浴中に金属不純物がほとんど含まれる
ことはない。
様、無電解めっき浴中に金属不純物がほとんど含まれる
ことはない。
【００６３】請求項１２の構成により、凹部の底部に抵
抗低減層を形成するため、埋め込み金属層と半導体基板
とのコンタクト抵抗が低減する。また、抵抗低減層の上
にバリア層を形成するため、埋め込み金属層を構成する
金属が半導体基板上に形成されているトランジスタ等の
素子に拡散しない。さらに、バリア層の上に触媒層を形
成するため、埋め込み金属層とその下層とが異なる材料
よりなる場合でも埋め込み金属層は良好に堆積する。
抗低減層を形成するため、埋め込み金属層と半導体基板
とのコンタクト抵抗が低減する。また、抵抗低減層の上
にバリア層を形成するため、埋め込み金属層を構成する
金属が半導体基板上に形成されているトランジスタ等の
素子に拡散しない。さらに、バリア層の上に触媒層を形
成するため、埋め込み金属層とその下層とが異なる材料
よりなる場合でも埋め込み金属層は良好に堆積する。
【００６４】請求項１３の構成により、Ｐｄ層やＴｉ層
は、通常、蒸着やスパッタにより形成され緻密であるた
め、この上に堆積されるめっき膜も緻密になる。また、
Ｐｄ層やＴｉ層は、めっき膜形成後の加熱処理の際に、
めっき膜中の空孔（ボイド）の発生や半導体基板との密
着性不良を生じさせない。
は、通常、蒸着やスパッタにより形成され緻密であるた
め、この上に堆積されるめっき膜も緻密になる。また、
Ｐｄ層やＴｉ層は、めっき膜形成後の加熱処理の際に、
めっき膜中の空孔（ボイド）の発生や半導体基板との密
着性不良を生じさせない。
【００６５】請求項１６の構成により、レジストパター
ン又は絶縁膜の上の抵抗低減層、バリア層及び触媒層を
化学機械研磨法により除去して、凹部の底部にのみ抵抗
低減層、バリア層及び触媒層を残存させるため、凹部の
底部にのみ選択的に埋め込み金属層を形成することがで
きる。この場合、抵抗低減層、バリア層及び触媒層は金
属よりなるが、化学機械研磨法により除去するので、簡
易且つ確実に除去できる。
ン又は絶縁膜の上の抵抗低減層、バリア層及び触媒層を
化学機械研磨法により除去して、凹部の底部にのみ抵抗
低減層、バリア層及び触媒層を残存させるため、凹部の
底部にのみ選択的に埋め込み金属層を形成することがで
きる。この場合、抵抗低減層、バリア層及び触媒層は金
属よりなるが、化学機械研磨法により除去するので、簡
易且つ確実に除去できる。
【００６６】請求項１７の構成により、凹部の内部及び
レジストパターン又は絶縁膜の上に全面的に金属層を形
成した後、レジストパターン又は絶縁膜の上の金属層を
除去すると、凹部内に埋め込み金属層を形成することが
できる。
レジストパターン又は絶縁膜の上に全面的に金属層を形
成した後、レジストパターン又は絶縁膜の上の金属層を
除去すると、凹部内に埋め込み金属層を形成することが
できる。
【００６７】請求項１８の構成により、絶縁膜の上に形
成された金属膜を化学機械研磨法により除去すると、埋
め込み金属層の表面と絶縁膜の表面とが面一になる。こ
の場合、金属層は化学機械研磨法により除去するので、
簡易且つ確実に除去できる。
成された金属膜を化学機械研磨法により除去すると、埋
め込み金属層の表面と絶縁膜の表面とが面一になる。こ
の場合、金属層は化学機械研磨法により除去するので、
簡易且つ確実に除去できる。
【００６８】請求項１９の構成により、絶縁膜の上に形
成され下層絶縁膜の埋め込みプラグと対応する部位に開
口部を有する配線領域形成用レジストパターンをマスク
として絶縁膜に対してエッチングを行なうと、埋め込み
プラグと対応する部位に配線用の凹部が形成される。
成され下層絶縁膜の埋め込みプラグと対応する部位に開
口部を有する配線領域形成用レジストパターンをマスク
として絶縁膜に対してエッチングを行なうと、埋め込み
プラグと対応する部位に配線用の凹部が形成される。
【００６９】請求項２０の構成により、埋め込みプラグ
を有する下層絶縁膜の上に形成され、埋め込みプラグと
対応する部位に凹部となる開口部を有するレジストパタ
ーンを形成した後、前記凹部に埋め込み金属層を形成す
ると、埋め込みプラグと埋め込み配線層とは接続され
る。
を有する下層絶縁膜の上に形成され、埋め込みプラグと
対応する部位に凹部となる開口部を有するレジストパタ
ーンを形成した後、前記凹部に埋め込み金属層を形成す
ると、埋め込みプラグと埋め込み配線層とは接続され
る。
【００７０】
（第１実施例）以下、本発明の第１実施例に係る無電解
めっき浴について説明する。
めっき浴について説明する。
【００７１】以下の組成による無電解銀めっき浴を準備
した。この無電解めっき浴中のＮａ量及びＫ量を原子発
光分析（ＩＣＰ）により求めたところ、それぞれ２ｐｐ
ｍ及び３ｐｐｍであって微量の値を示した。この微量の
不純物は、各成分の製造過程において混入したものと考
えられる。
した。この無電解めっき浴中のＮａ量及びＫ量を原子発
光分析（ＩＣＰ）により求めたところ、それぞれ２ｐｐ
ｍ及び３ｐｐｍであって微量の値を示した。この微量の
不純物は、各成分の製造過程において混入したものと考
えられる。
【００７２】＊本発明の第１実施例に係る無電解銀めっ
き浴 硝酸銀（銀イオン供給源） 8.8X10-3mol/l 酒石酸（還元剤） 5.3X10-2mol/l エチレンジアミン（錯化剤） 5.4X10-2mol/l 15wt% テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水
溶液（ｐＨ調整剤） ３、５−ジヨードチロシン（安定剤） 8.0X10-5mol/l ｐＨ 10.0 浴温度 35℃ 第１実施例に係るめっき浴により基板上に堆積した０．
５μｍ膜厚の銀めっき膜中のＮａ量及びＫ量を測定した
ところ、それぞれ０．２ｐｐｍ、０．２ｐｐｍであっ
た。これらの値は、半導体装置の配線金属に含まれる金
属不純物の許容値を大きく下回り、このめっき浴を用い
て堆積する銀膜は半導体装置の金属配線に使用可能であ
ることを確認できた。
き浴 硝酸銀（銀イオン供給源） 8.8X10-3mol/l 酒石酸（還元剤） 5.3X10-2mol/l エチレンジアミン（錯化剤） 5.4X10-2mol/l 15wt% テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水
溶液（ｐＨ調整剤） ３、５−ジヨードチロシン（安定剤） 8.0X10-5mol/l ｐＨ 10.0 浴温度 35℃ 第１実施例に係るめっき浴により基板上に堆積した０．
５μｍ膜厚の銀めっき膜中のＮａ量及びＫ量を測定した
ところ、それぞれ０．２ｐｐｍ、０．２ｐｐｍであっ
た。これらの値は、半導体装置の配線金属に含まれる金
属不純物の許容値を大きく下回り、このめっき浴を用い
て堆積する銀膜は半導体装置の金属配線に使用可能であ
ることを確認できた。
【００７３】図１は、第１実施例に係るめっき浴中の硝
酸銀＋エチレンジアミン、及び酒石酸の酸化還元電位
（Ｎ．Ｈ．Ｅ）を測定した結果を示している。図１に示
すように、銀膜を堆積するｐＨ９．８付近における電位
差は約０．１８Ｖであり、第１実施例における、還元剤
と錯化剤との組合せ、還元剤及び錯化剤の各濃度、並び
にｐＨの値は、めっき液中で銀が析出することなく適度
な速さで基板上に銀膜を堆積するのに適したものである
ことが確認できた。また、テトラメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド水溶液は、ｐＨを９．８付近に調整す
ることに何等問題はなかった。安定剤である３、５−ジ
ヨードチロシンの効果により、このめっき浴はめっき開
始後約８時間が経過してもｐＨの値にほとんど変化がな
かったと共に、酸化銀の析出によるめっき浴の分解も全
くなかった。
酸銀＋エチレンジアミン、及び酒石酸の酸化還元電位
（Ｎ．Ｈ．Ｅ）を測定した結果を示している。図１に示
すように、銀膜を堆積するｐＨ９．８付近における電位
差は約０．１８Ｖであり、第１実施例における、還元剤
と錯化剤との組合せ、還元剤及び錯化剤の各濃度、並び
にｐＨの値は、めっき液中で銀が析出することなく適度
な速さで基板上に銀膜を堆積するのに適したものである
ことが確認できた。また、テトラメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド水溶液は、ｐＨを９．８付近に調整す
ることに何等問題はなかった。安定剤である３、５−ジ
ヨードチロシンの効果により、このめっき浴はめっき開
始後約８時間が経過してもｐＨの値にほとんど変化がな
かったと共に、酸化銀の析出によるめっき浴の分解も全
くなかった。
【００７４】（第１の配線形成方法）以下、第１実施例
に係るめっき浴を用いる半導体装置の第１の配線形成方
法について図２（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明す
る。
に係るめっき浴を用いる半導体装置の第１の配線形成方
法について図２（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明す
る。
【００７５】まず、図２（ａ）に示すように、半導体素
子（図示は省略している）が形成された半導体基板１１
の上に、絶縁膜１２を０．７μｍの膜厚に堆積した後、
リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール
（素子と接続する領域）１３及び配線用の溝１４を形成
する。その後、半導体基板と銀膜との抵抗低減層として
のＴｉ膜１５（２５ｎｍ）、バリア層としてのＴｉＮ膜
１６（１００ｎｍ）、銀めっきのための触媒層としての
パラジウム膜１７（１００ｎｍ）をそれぞれスパッタ法
により堆積する。
子（図示は省略している）が形成された半導体基板１１
の上に、絶縁膜１２を０．７μｍの膜厚に堆積した後、
リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール
（素子と接続する領域）１３及び配線用の溝１４を形成
する。その後、半導体基板と銀膜との抵抗低減層として
のＴｉ膜１５（２５ｎｍ）、バリア層としてのＴｉＮ膜
１６（１００ｎｍ）、銀めっきのための触媒層としての
パラジウム膜１７（１００ｎｍ）をそれぞれスパッタ法
により堆積する。
【００７６】次に、半導体基板１１を第１実施例に係る
めっき浴に５時間浸漬させた後、水洗して、図２（ｂ）
に示すように、銀膜１８を形成する。この場合、メッキ
浴により形成される銀膜１８の膜厚は約０．２２μｍで
ある。図３は、第１実施例に係るめっき浴による、めっ
き時間と銀膜の膜厚及びめっき浴のｐＨとの関係を示し
ている。図３から明らかなように、約８時間経過までは
ｐＨはほとんど不変（０．０６の減少）であり、銀膜の
膜厚は０．２２μｍ（５時間）で飽和する。従って、前
記と同じ組成のめっき浴を新しく建浴し、半導体基板１
１を２時間浸漬する作業をさらに４回繰り返して、コン
タクトホール１３及び配線用の溝１４に銀を完全に埋め
込むことにより、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜１２
を銀膜１８により覆う。
めっき浴に５時間浸漬させた後、水洗して、図２（ｂ）
に示すように、銀膜１８を形成する。この場合、メッキ
浴により形成される銀膜１８の膜厚は約０．２２μｍで
ある。図３は、第１実施例に係るめっき浴による、めっ
き時間と銀膜の膜厚及びめっき浴のｐＨとの関係を示し
ている。図３から明らかなように、約８時間経過までは
ｐＨはほとんど不変（０．０６の減少）であり、銀膜の
膜厚は０．２２μｍ（５時間）で飽和する。従って、前
記と同じ組成のめっき浴を新しく建浴し、半導体基板１
１を２時間浸漬する作業をさらに４回繰り返して、コン
タクトホール１３及び配線用の溝１４に銀を完全に埋め
込むことにより、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜１２
を銀膜１８により覆う。
【００７７】次に、化学機械研磨（ＣＭＰ）により、絶
縁膜１２の上の銀膜１８、パラジウム膜１７、ＴｉＮ膜
１６及びＴｉ膜１５を除去して、コンタクトホール１３
及び配線用の溝１４に埋め込まれた銀膜１８の表面と絶
縁膜１２の表面とをほぼ同一平面にすることにより、図
２（ｃ）に示すように、銀膜よりなる埋め込み配線１９
を形成する。
縁膜１２の上の銀膜１８、パラジウム膜１７、ＴｉＮ膜
１６及びＴｉ膜１５を除去して、コンタクトホール１３
及び配線用の溝１４に埋め込まれた銀膜１８の表面と絶
縁膜１２の表面とをほぼ同一平面にすることにより、図
２（ｃ）に示すように、銀膜よりなる埋め込み配線１９
を形成する。
【００７８】埋め込み配線１９中には、ＮａやＫなどの
金属不純物は許容値以下しか含まれていなかったため、
半導体素子の特性は悪影響を受けることはなかった。ま
た、この埋め込み配線１９においては、第１実施例に係
るめっき浴と、触媒層であるパラジウム膜１７の特性と
によって、緻密性、半導体基板１１との密着性、並び
にコンタクトホール１３及び配線用の溝１４への埋め込
み特性が向上しており、コンタクト抵抗が低減してお
り、めっき工程までに行なった半導体素子に対するエ
ッチングによるダメージを回復するためにめっき工程の
後に行なう半導体基板１１に対する４００〜５００℃の
加熱（アニール）を行なっても、埋め込み配線１９中に
空孔（ボイド）が発生したり、埋め込み配線１９と半導
体基板１１との密着不良が生じたりすることはなかっ
た。
金属不純物は許容値以下しか含まれていなかったため、
半導体素子の特性は悪影響を受けることはなかった。ま
た、この埋め込み配線１９においては、第１実施例に係
るめっき浴と、触媒層であるパラジウム膜１７の特性と
によって、緻密性、半導体基板１１との密着性、並び
にコンタクトホール１３及び配線用の溝１４への埋め込
み特性が向上しており、コンタクト抵抗が低減してお
り、めっき工程までに行なった半導体素子に対するエ
ッチングによるダメージを回復するためにめっき工程の
後に行なう半導体基板１１に対する４００〜５００℃の
加熱（アニール）を行なっても、埋め込み配線１９中に
空孔（ボイド）が発生したり、埋め込み配線１９と半導
体基板１１との密着不良が生じたりすることはなかっ
た。
【００７９】尚、前記の半導体基板１１に対する加熱
は、銀膜１８等に対する化学機械研磨の前に行なっても
よい。
は、銀膜１８等に対する化学機械研磨の前に行なっても
よい。
【００８０】また、めっき工程よりも前に、パラジウム
膜１７の表面をＢＨＦ（弗酸：弗化アンモニウム＝１：
２０）の溶液に浸漬して水洗することにより、パラジウ
ム膜１７の表面を清浄化してもよい。
膜１７の表面をＢＨＦ（弗酸：弗化アンモニウム＝１：
２０）の溶液に浸漬して水洗することにより、パラジウ
ム膜１７の表面を清浄化してもよい。
【００８１】また、第１実施例に係るめっき浴の各成分
の濃度、ｐＨ及び温度等については、前記のものに限ら
ず、めっき浴中で銀が析出せず、めっき浴から半導体基
板への銀膜の堆積反応が終了するまで、めっき浴が安定
するものであればよい。本発明者らの鋭意検討の結果、
硝酸銀のモル濃度に対して、酒石酸及びエチレンジアミ
ンは３倍から１０倍程度のモル濃度、3,5-ジヨードチロ
シンは３００分の１から３０分の１のモル濃度が好まし
く、ｐＨは９から１２程度、温度は２０℃から５０℃程
度がそれぞれ好ましいことを見いだしたが、本発明はこ
れらに限定されない。
の濃度、ｐＨ及び温度等については、前記のものに限ら
ず、めっき浴中で銀が析出せず、めっき浴から半導体基
板への銀膜の堆積反応が終了するまで、めっき浴が安定
するものであればよい。本発明者らの鋭意検討の結果、
硝酸銀のモル濃度に対して、酒石酸及びエチレンジアミ
ンは３倍から１０倍程度のモル濃度、3,5-ジヨードチロ
シンは３００分の１から３０分の１のモル濃度が好まし
く、ｐＨは９から１２程度、温度は２０℃から５０℃程
度がそれぞれ好ましいことを見いだしたが、本発明はこ
れらに限定されない。
【００８２】さらに、前記の第１の配線形成方法におい
ては、コンタクトホール１３のみにＣＶＤによりタング
ステン等を埋め込んでおき、配線用の溝１４のみに銀膜
１８を埋め込んでもよい。
ては、コンタクトホール１３のみにＣＶＤによりタング
ステン等を埋め込んでおき、配線用の溝１４のみに銀膜
１８を埋め込んでもよい。
【００８３】（第２の配線形成方法）以下、第１実施例
に係るめっき浴を用いる半導体装置の第２の配線形成方
法について図４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明す
る。
に係るめっき浴を用いる半導体装置の第２の配線形成方
法について図４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明す
る。
【００８４】まず、図４（ａ）に示すように、半導体素
子（図示は省略している）が形成された半導体基板２１
の上に、絶縁膜２２を０．７μｍの膜厚に堆積した後、
リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール
（素子と接続する領域）２３及び配線用の溝２４を形成
する。その後、半導体基板と銀膜との抵抗低減層として
のＴｉ膜２５（２５ｎｍ）、バリア層としてのＴｉＮ膜
２６（１００ｎｍ）、銀めっきのための触媒層としての
パラジウム膜２７（１００ｎｍ）をそれぞれスパッタに
より堆積する。
子（図示は省略している）が形成された半導体基板２１
の上に、絶縁膜２２を０．７μｍの膜厚に堆積した後、
リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール
（素子と接続する領域）２３及び配線用の溝２４を形成
する。その後、半導体基板と銀膜との抵抗低減層として
のＴｉ膜２５（２５ｎｍ）、バリア層としてのＴｉＮ膜
２６（１００ｎｍ）、銀めっきのための触媒層としての
パラジウム膜２７（１００ｎｍ）をそれぞれスパッタに
より堆積する。
【００８５】次に、図４（ｂ）に示すように、化学機械
研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２２の上のパラジウム膜
２７、ＴｉＮ膜２６及びＴｉ膜２５を除去する。
研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２２の上のパラジウム膜
２７、ＴｉＮ膜２６及びＴｉ膜２５を除去する。
【００８６】次に、半導体基板２１を前記第１実施例に
係るめっき浴に２時間浸漬させた後、水洗する。その
後、前記と同じ組成のめっき浴を新たに建浴し、半導体
基板２１を２時間浸漬する作業をさらに１回行なってコ
ンタクトホール２３及び配線用の溝２４に銀を完全に埋
め込むをいう操作を１回さらに繰り返し、コンタクトホ
ール２３と配線用の溝２４のみに銀を完全に埋め込むこ
とにより、図４（ｃ）に示すように、銀膜よりなる埋め
込み配線２８を形成する。この場合、銀めっきは、その
触媒層であるパラジウム膜２７が存在する部位にのみ成
長するため、コンタクトホール２３及び配線用の溝２４
への選択埋め込みが実現できる。
係るめっき浴に２時間浸漬させた後、水洗する。その
後、前記と同じ組成のめっき浴を新たに建浴し、半導体
基板２１を２時間浸漬する作業をさらに１回行なってコ
ンタクトホール２３及び配線用の溝２４に銀を完全に埋
め込むをいう操作を１回さらに繰り返し、コンタクトホ
ール２３と配線用の溝２４のみに銀を完全に埋め込むこ
とにより、図４（ｃ）に示すように、銀膜よりなる埋め
込み配線２８を形成する。この場合、銀めっきは、その
触媒層であるパラジウム膜２７が存在する部位にのみ成
長するため、コンタクトホール２３及び配線用の溝２４
への選択埋め込みが実現できる。
【００８７】埋め込み配線２９中には、ＮａやＫなどの
金属不純物は許容値以下しか含まれていなかったため、
半導体素子の特性は悪影響を受けることはなかった。ま
た、この埋め込み配線２８においても、第１実施例に係
るめっき浴と、触媒層であるパラジウム膜２７の特性と
によって、緻密性、半導体基板２１との密着性、並び
にコンタクトホール２３及び配線用の溝２４への埋め込
み特性が向上しており、コンタクト抵抗が低減してお
り、めっき工程までに行なった半導体素子に対するエ
ッチングによるダメージを回復するためにめっき工程の
後に行なう半導体基板２１に対する４００〜５００℃の
加熱（アニール）を行なっても、埋め込み配線２８中に
空孔（ボイド）が発生したり、埋め込み配線２８と半導
体基板２１との密着不良が生じたりすることはなかっ
た。
金属不純物は許容値以下しか含まれていなかったため、
半導体素子の特性は悪影響を受けることはなかった。ま
た、この埋め込み配線２８においても、第１実施例に係
るめっき浴と、触媒層であるパラジウム膜２７の特性と
によって、緻密性、半導体基板２１との密着性、並び
にコンタクトホール２３及び配線用の溝２４への埋め込
み特性が向上しており、コンタクト抵抗が低減してお
り、めっき工程までに行なった半導体素子に対するエ
ッチングによるダメージを回復するためにめっき工程の
後に行なう半導体基板２１に対する４００〜５００℃の
加熱（アニール）を行なっても、埋め込み配線２８中に
空孔（ボイド）が発生したり、埋め込み配線２８と半導
体基板２１との密着不良が生じたりすることはなかっ
た。
【００８８】尚、めっき工程よりも前に、パラジウム膜
２７の表面をＢＨＦ（弗酸：弗化アンモニウム＝１：２
０）の溶液に浸漬して水洗することにより、パラジウム
膜２７の表面を清浄化してもよい。
２７の表面をＢＨＦ（弗酸：弗化アンモニウム＝１：２
０）の溶液に浸漬して水洗することにより、パラジウム
膜２７の表面を清浄化してもよい。
【００８９】また、前記の第２の配線形成方法において
は、コンタクトホール２３のみにＣＶＤによりタングス
テン等を埋め込んでおき、配線用の溝２４のみに埋め込
み配線２９を形成してもよい。
は、コンタクトホール２３のみにＣＶＤによりタングス
テン等を埋め込んでおき、配線用の溝２４のみに埋め込
み配線２９を形成してもよい。
【００９０】（第３の配線形成方法）以下、第１実施例
に係るめっき浴を用いる半導体装置の第３の配線形成方
法について図５（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明す
る。
に係るめっき浴を用いる半導体装置の第３の配線形成方
法について図５（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明す
る。
【００９１】まず、図５（ａ）に示すように、半導体素
子（図示は省略している）が形成された半導体基板３１
の上に、第１の絶縁膜３２を堆積した後、該第１の絶縁
膜３２に対してリソグラフィ・エッチング技術を施すこ
とによりコンタクトホールを形成する。その後、スパッ
タによりＴｉ膜及びＴｉＮ膜を堆積した後、ＣＶＤによ
りタングステンを堆積して、コンタクトホール内にタン
グステンプラグ３３を形成する。その後、第２の絶縁膜
３４を堆積した後、該第２の絶縁膜３４の上に、配線領
域に開口部３５ａを有するレジストパターン３５をリソ
グラフィ技術により形成する。
子（図示は省略している）が形成された半導体基板３１
の上に、第１の絶縁膜３２を堆積した後、該第１の絶縁
膜３２に対してリソグラフィ・エッチング技術を施すこ
とによりコンタクトホールを形成する。その後、スパッ
タによりＴｉ膜及びＴｉＮ膜を堆積した後、ＣＶＤによ
りタングステンを堆積して、コンタクトホール内にタン
グステンプラグ３３を形成する。その後、第２の絶縁膜
３４を堆積した後、該第２の絶縁膜３４の上に、配線領
域に開口部３５ａを有するレジストパターン３５をリソ
グラフィ技術により形成する。
【００９２】次に、レジストパターン３５をマスクとし
て第２の絶縁膜３４に対してエッチングを行なって、図
５（ｂ）に示すように、第２の絶縁膜３４に配線用の溝
３６を形成する。その後、半導体素子と銀膜との抵抗低
減層としてのＴｉ膜３７（２５ｎｍ）、バリア層として
のＴｉＮ膜３８（１００ｎｍ）、銀めっきのための触媒
層としてのパラジウム膜３９（１００ｎｍ）をそれぞれ
コリメータ・スパッタにより堆積する。
て第２の絶縁膜３４に対してエッチングを行なって、図
５（ｂ）に示すように、第２の絶縁膜３４に配線用の溝
３６を形成する。その後、半導体素子と銀膜との抵抗低
減層としてのＴｉ膜３７（２５ｎｍ）、バリア層として
のＴｉＮ膜３８（１００ｎｍ）、銀めっきのための触媒
層としてのパラジウム膜３９（１００ｎｍ）をそれぞれ
コリメータ・スパッタにより堆積する。
【００９３】次に、レジストパターン３５を洗浄液によ
り除去する。このようにすると、レジストパターン３５
上のＴｉ膜３７、ＴｉＮ膜３８及びパラジウム膜３９が
リフトオフされ、図５（ｄ）に示すように、Ｔｉ膜３
７、ＴｉＮ膜３８及びパラジウム膜３９は配線用の溝３
６の内部にのみ残る。
り除去する。このようにすると、レジストパターン３５
上のＴｉ膜３７、ＴｉＮ膜３８及びパラジウム膜３９が
リフトオフされ、図５（ｄ）に示すように、Ｔｉ膜３
７、ＴｉＮ膜３８及びパラジウム膜３９は配線用の溝３
６の内部にのみ残る。
【００９４】次に、半導体基板３１を前記第１実施例に
係るめっき浴に２時間浸漬させた後、水洗する。その
後、前記と同じ組成のめっき浴を新たに建浴し、半導体
基板３１を２時間浸漬する作業をさらに２回行なって、
配線用の溝３６に銀を完全に埋め込むことにより、図５
（ｅ）に示すように、銀膜よりなる埋め込み配線４０を
形成する。この場合、銀めっきは、その触媒層であるパ
ラジウム膜３９が存在する部位にのみ成長するため、配
線用の溝３６への選択埋め込みが実現できる。
係るめっき浴に２時間浸漬させた後、水洗する。その
後、前記と同じ組成のめっき浴を新たに建浴し、半導体
基板３１を２時間浸漬する作業をさらに２回行なって、
配線用の溝３６に銀を完全に埋め込むことにより、図５
（ｅ）に示すように、銀膜よりなる埋め込み配線４０を
形成する。この場合、銀めっきは、その触媒層であるパ
ラジウム膜３９が存在する部位にのみ成長するため、配
線用の溝３６への選択埋め込みが実現できる。
【００９５】埋め込み配線４０中には、ＮａやＫなどの
金属不純物は許容値以下しか含まれていなかったため、
半導体素子の特性は悪影響を受けることはなかった。ま
た、この埋め込み配線４０においても、第１実施例に係
るめっき浴と、触媒層であるパラジウム膜３９の特性と
によって、緻密性、半導体基板３１との密着性、並び
に配線用の溝３６への埋め込み特性が向上しており、
コンタクト抵抗が低減しており、めっき工程までに行
なった半導体素子に対するエッチングによるダメージを
回復するためにめっき工程の後に行なう半導体基板３１
に対する４００〜５００℃の加熱（アニール）を行なっ
ても、埋め込み配線４０中に空孔（ボイド）が発生した
り、埋め込み配線４０と半導体基板３１との密着不良が
生じたりすることはなかった。
金属不純物は許容値以下しか含まれていなかったため、
半導体素子の特性は悪影響を受けることはなかった。ま
た、この埋め込み配線４０においても、第１実施例に係
るめっき浴と、触媒層であるパラジウム膜３９の特性と
によって、緻密性、半導体基板３１との密着性、並び
に配線用の溝３６への埋め込み特性が向上しており、
コンタクト抵抗が低減しており、めっき工程までに行
なった半導体素子に対するエッチングによるダメージを
回復するためにめっき工程の後に行なう半導体基板３１
に対する４００〜５００℃の加熱（アニール）を行なっ
ても、埋め込み配線４０中に空孔（ボイド）が発生した
り、埋め込み配線４０と半導体基板３１との密着不良が
生じたりすることはなかった。
【００９６】尚、めっき工程よりも前に、パラジウム膜
３９の表面をＢＨＦ（弗酸：弗化アンモニウム＝１：２
０）の溶液に浸漬して水洗することにより、パラジウム
膜３９の表面を清浄化してもよい。
３９の表面をＢＨＦ（弗酸：弗化アンモニウム＝１：２
０）の溶液に浸漬して水洗することにより、パラジウム
膜３９の表面を清浄化してもよい。
【００９７】（第４の配線形成方法）以下、第１実施例
に係るめっき浴を用いる半導体装置の第４の配線形成方
法について図６（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明す
る。
に係るめっき浴を用いる半導体装置の第４の配線形成方
法について図６（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明す
る。
【００９８】まず、図６（ａ）に示すように、半導体素
子（図示は省略している）が形成された半導体基板４１
の上に、第１の絶縁膜４２を堆積した後、該第１の絶縁
膜４２に対してリソグラフィ・エッチング技術を施すこ
とによりコンタクトホールを形成する。その後、スパッ
タによりＴｉ膜及びＴｉＮ膜を堆積した後、ＣＶＤによ
りタングステンを堆積して、コンタクトホール内にタン
グステンプラグ４３を形成する。その後、第１の絶縁膜
４２の上に、配線領域に開口部４４ａを有するレジスト
パターン４４をリソグラフィ技術により形成する。
子（図示は省略している）が形成された半導体基板４１
の上に、第１の絶縁膜４２を堆積した後、該第１の絶縁
膜４２に対してリソグラフィ・エッチング技術を施すこ
とによりコンタクトホールを形成する。その後、スパッ
タによりＴｉ膜及びＴｉＮ膜を堆積した後、ＣＶＤによ
りタングステンを堆積して、コンタクトホール内にタン
グステンプラグ４３を形成する。その後、第１の絶縁膜
４２の上に、配線領域に開口部４４ａを有するレジスト
パターン４４をリソグラフィ技術により形成する。
【００９９】次に、図６（ｂ）に示すように、半導体基
板と銀膜との抵抗低減層としてのＴｉ膜４５（２５ｎ
ｍ）、バリア層としてのＴｉＮ膜４６（１００ｎｍ）、
銀めっきのための触媒層としてのパラジウム膜４７（１
００ｎｍ）をそれぞれコリメータ・スパッタにより堆積
する。
板と銀膜との抵抗低減層としてのＴｉ膜４５（２５ｎ
ｍ）、バリア層としてのＴｉＮ膜４６（１００ｎｍ）、
銀めっきのための触媒層としてのパラジウム膜４７（１
００ｎｍ）をそれぞれコリメータ・スパッタにより堆積
する。
【０１００】次に、化学機械研磨（ＣＭＰ）により、レ
ジストパターン４４の上のパラジウム膜４７、ＴｉＮ膜
４６及びＴｉ膜４５を除去し、その後、半導体基板４１
を前記第１実施例に係るめっき浴に２時間浸漬させた
後、水洗する。その後、前記と同じ組成のめっき浴を新
たに建浴し、半導体基板４１を２時間浸漬する作業をさ
らに２回行なって、レジストパターン４４の開口部４４
ａに選択的に金属配線４０を形成する（図６（ｃ）を参
照）。この場合、銀めっきは、その触媒層であるパラジ
ウム膜４７が存在する部位にのみ成長するため、配線領
域にのみ選択的に金属配線４０を形成することができ
る。
ジストパターン４４の上のパラジウム膜４７、ＴｉＮ膜
４６及びＴｉ膜４５を除去し、その後、半導体基板４１
を前記第１実施例に係るめっき浴に２時間浸漬させた
後、水洗する。その後、前記と同じ組成のめっき浴を新
たに建浴し、半導体基板４１を２時間浸漬する作業をさ
らに２回行なって、レジストパターン４４の開口部４４
ａに選択的に金属配線４０を形成する（図６（ｃ）を参
照）。この場合、銀めっきは、その触媒層であるパラジ
ウム膜４７が存在する部位にのみ成長するため、配線領
域にのみ選択的に金属配線４０を形成することができ
る。
【０１０１】次に、レジストパターン４４を洗浄液によ
り除去して、図６（ｃ）に示すように、金属配線４０を
残した後、図６（ｄ）に示すように、層間絶縁膜となる
第２の絶縁膜４８を全面に堆積する。
り除去して、図６（ｃ）に示すように、金属配線４０を
残した後、図６（ｄ）に示すように、層間絶縁膜となる
第２の絶縁膜４８を全面に堆積する。
【０１０２】尚、前記第１〜第４の配線形成方法におい
て、以下に説明する第２実施例に係る無電解めっき浴を
用いても、同様の良好な配線形成ができる。
て、以下に説明する第２実施例に係る無電解めっき浴を
用いても、同様の良好な配線形成ができる。
【０１０３】（第２実施例）以下、本発明の第２実施例
に係る無電解めっき浴について説明する。
に係る無電解めっき浴について説明する。
【０１０４】 ＊本発明の第２実施例に係る無電解銅めっき浴 硫酸銅（銅イオン供給源） 6.0X10-2mol/l ホルムアルデヒド（還元剤） 4.0X10-1mol/l エチレンジアミンテトラ酢酸（錯化剤） 3.0X10-1mol/l 15wt% テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液（ｐＨ調整剤） 8-ヒドロキシ-7- ヨード-5- キノリンスルホン酸（安定剤） 2.0X10-4mol/l ｐＨ 12.8 浴温度 75℃ 銅堆積速度 ３μｍ/ 時間 （第３実施例）以下、本発明の第３実施例に係る無電解
めっき浴について説明する。
めっき浴について説明する。
【０１０５】以下の組成による無電解ニッケルめっき浴
を準備した。この無電解めっき浴中のＮａ量及びＫ量を
原子発光分析（ＩＣＰ）により求めたところ、それぞれ
４ｐｐｍ及び３ｐｐｍであって微量の値を示した。この
微量の不純物は、各成分の製造過程において混入したも
のと考えられる。
を準備した。この無電解めっき浴中のＮａ量及びＫ量を
原子発光分析（ＩＣＰ）により求めたところ、それぞれ
４ｐｐｍ及び３ｐｐｍであって微量の値を示した。この
微量の不純物は、各成分の製造過程において混入したも
のと考えられる。
【０１０６】 ＊本発明の第３実施例に係る無電解ニッケルめっき浴 硫酸ニッケル（ニッケルイオン供給源） 8.0X10-2mol/l 次亜リン酸（還元剤） 2.3X10-1mol/l 乳酸（錯化剤） 3.0X10-1mol/l プロピオン酸（ｐＨ緩衝剤） 3.0X10-2mol/l 15% テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液（ｐＨ調整剤） チオ尿素（安定剤） 5.0X10-6mol/l ｐＨ 4.5 浴温度 90℃ 第３実施例に係るめっき浴により基板上に堆積した０．
３μｍ膜厚のニッケルめっき膜中のＮａ量及びＫ量を測
定したところ、それぞれ０．２ｐｐｍ、０．２ｐｐｍで
あった。これらの値は、半導体装置の配線金属に含まれ
る金属不純物の許容値を大きく下回り、このめっき浴を
用いて堆積するニッケル膜を半導体装置の配線に使用可
能であることが確認できた。
３μｍ膜厚のニッケルめっき膜中のＮａ量及びＫ量を測
定したところ、それぞれ０．２ｐｐｍ、０．２ｐｐｍで
あった。これらの値は、半導体装置の配線金属に含まれ
る金属不純物の許容値を大きく下回り、このめっき浴を
用いて堆積するニッケル膜を半導体装置の配線に使用可
能であることが確認できた。
【０１０７】（第５の配線形成方法）以下、第３実施例
に係るめっき浴を用いる半導体装置の第５の配線形成方
法について図７（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明す
る。
に係るめっき浴を用いる半導体装置の第５の配線形成方
法について図７（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明す
る。
【０１０８】まず、図７（ａ）に示すように、半導体素
子（図示は省略している）が形成された半導体基板５１
の上に絶縁膜５２を堆積した後、該絶縁膜５２に対して
リソグラフィ・エッチング技術を施すことによりコンタ
クトホールを形成する。その後、半導体基板とニッケル
膜との抵抗低減層としてのＴｉ膜５３（２５ｎｍ）、バ
リア層としてのＴｉＮ膜５４（１００ｎｍ）、ニッケル
めっきのための触媒層としてのパラジウム膜５５（１０
０ｎｍ）をそれぞれスパッタ法により全面に亘って堆積
する。
子（図示は省略している）が形成された半導体基板５１
の上に絶縁膜５２を堆積した後、該絶縁膜５２に対して
リソグラフィ・エッチング技術を施すことによりコンタ
クトホールを形成する。その後、半導体基板とニッケル
膜との抵抗低減層としてのＴｉ膜５３（２５ｎｍ）、バ
リア層としてのＴｉＮ膜５４（１００ｎｍ）、ニッケル
めっきのための触媒層としてのパラジウム膜５５（１０
０ｎｍ）をそれぞれスパッタ法により全面に亘って堆積
する。
【０１０９】次に、図７（ｂ）に示すように、化学機械
研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜５２の上のパラジウム膜
５５、ＴｉＮ膜５４及びＴｉ膜５３を除去する。
研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜５２の上のパラジウム膜
５５、ＴｉＮ膜５４及びＴｉ膜５３を除去する。
【０１１０】次に、半導体基板５１を前記第３実施例に
係るめっき浴に１時間浸漬させた後、水洗して、コンタ
クトホールにニッケルを完全に埋め込むことにより、図
７（ｃ）に示すように、ニッケル膜よりなる埋め込みプ
ラグ５６を形成する。この場合、ニッケルめっきは、そ
の触媒層であるパラジウム膜５５が存在する部位にのみ
成長するため、コンタクトホールへの選択埋め込みが実
現できる。
係るめっき浴に１時間浸漬させた後、水洗して、コンタ
クトホールにニッケルを完全に埋め込むことにより、図
７（ｃ）に示すように、ニッケル膜よりなる埋め込みプ
ラグ５６を形成する。この場合、ニッケルめっきは、そ
の触媒層であるパラジウム膜５５が存在する部位にのみ
成長するため、コンタクトホールへの選択埋め込みが実
現できる。
【０１１１】次に、抵抗低減層となるＴｉ膜及びバリア
層となるＴｉＮ膜よりなる第１の金属層、並びにアルミ
ニウム配線層となる第２の金属膜を順次堆積した後、こ
れら第１及び第２の金属膜に対してフォトリソグラフィ
・エッチング技術を施すことにより、アルミニウムより
なる金属配線５７を埋め込みプラグ５６の上に形成す
る。
層となるＴｉＮ膜よりなる第１の金属層、並びにアルミ
ニウム配線層となる第２の金属膜を順次堆積した後、こ
れら第１及び第２の金属膜に対してフォトリソグラフィ
・エッチング技術を施すことにより、アルミニウムより
なる金属配線５７を埋め込みプラグ５６の上に形成す
る。
【０１１２】埋め込みプラグ５６中には、ＮａやＫなど
の金属不純物は許容値以下しか含まれていなかったた
め、半導体素子の特性は悪影響を受けることはなかっ
た。また、この埋め込みプラグ５６においては、第３実
施例に係るめっき浴と、触媒層であるパラジウム膜５５
の特性とによって、緻密性、半導体基板５１との密着
性、及びコンタクトホールへの埋め込み特性が向上して
おり、コンタクト抵抗が低減しており、めっき工程
までに行なった半導体素子に対するエッチングによるダ
メージを回復するためにめっき工程の後に行なう半導体
基板５１に対する４００〜５００℃の加熱（アニール）
を行なっても、埋め込みプラグ５６中に空孔（ボイド）
が発生したり、埋め込みプラグ５６と半導体基板５１と
の密着不良が生じたりすることはなかった。
の金属不純物は許容値以下しか含まれていなかったた
め、半導体素子の特性は悪影響を受けることはなかっ
た。また、この埋め込みプラグ５６においては、第３実
施例に係るめっき浴と、触媒層であるパラジウム膜５５
の特性とによって、緻密性、半導体基板５１との密着
性、及びコンタクトホールへの埋め込み特性が向上して
おり、コンタクト抵抗が低減しており、めっき工程
までに行なった半導体素子に対するエッチングによるダ
メージを回復するためにめっき工程の後に行なう半導体
基板５１に対する４００〜５００℃の加熱（アニール）
を行なっても、埋め込みプラグ５６中に空孔（ボイド）
が発生したり、埋め込みプラグ５６と半導体基板５１と
の密着不良が生じたりすることはなかった。
【０１１３】尚、めっき工程よりも前に、パラジウム膜
５５の表面をＢＨＦ（弗酸：弗化アンモニウム＝１：２
０）の溶液に浸漬して水洗することにより、パラジウム
膜５５の表面を清浄化してもよい。
５５の表面をＢＨＦ（弗酸：弗化アンモニウム＝１：２
０）の溶液に浸漬して水洗することにより、パラジウム
膜５５の表面を清浄化してもよい。
【０１１４】また、第３実施例に係るめっき浴の各成分
の濃度、ｐＨ及び温度等については、前記のものに限ら
ず、めっき浴中でニッケルが析出せず、めっき浴から半
導体基板への銀膜の堆積反応が終了するまで、めっき浴
が安定するものであればよい。本発明者らの鋭意検討の
結果、硫酸ニッケルのモル濃度に対して、次亜リン酸及
び乳酸は２倍から１０倍程度のモル濃度、チオ尿素は５
００００分の１から１００００分の１のモル濃度が好ま
しく、ｐＨは３．５から６程度、温度は８０℃から１０
０℃程度がそれぞれ好ましいことを見いだしたが、本発
明はこれらに限定されない。
の濃度、ｐＨ及び温度等については、前記のものに限ら
ず、めっき浴中でニッケルが析出せず、めっき浴から半
導体基板への銀膜の堆積反応が終了するまで、めっき浴
が安定するものであればよい。本発明者らの鋭意検討の
結果、硫酸ニッケルのモル濃度に対して、次亜リン酸及
び乳酸は２倍から１０倍程度のモル濃度、チオ尿素は５
００００分の１から１００００分の１のモル濃度が好ま
しく、ｐＨは３．５から６程度、温度は８０℃から１０
０℃程度がそれぞれ好ましいことを見いだしたが、本発
明はこれらに限定されない。
【０１１５】また、第１〜第４の配線形成方法において
は第１実施例又は第２実施例に係るめっき浴を用い、第
５の配線形成方法においては第３実施例に係るめっき浴
を用いたが、本発明はこれらに限られるものではない。
は第１実施例又は第２実施例に係るめっき浴を用い、第
５の配線形成方法においては第３実施例に係るめっき浴
を用いたが、本発明はこれらに限られるものではない。
【０１１６】また、第１〜第５の配線形成方法において
は、埋め込み配線又は埋め込みプラグと、これらの下層
の材料とが異なるため、抵抗低減層、バリア層及び触媒
層を設けたが、埋め込み配線又は埋め込みプラグと、こ
れらの下層の材料とが同じ場合には、抵抗低減層、バリ
ア層及び触媒層を設けなくてもよい。
は、埋め込み配線又は埋め込みプラグと、これらの下層
の材料とが異なるため、抵抗低減層、バリア層及び触媒
層を設けたが、埋め込み配線又は埋め込みプラグと、こ
れらの下層の材料とが同じ場合には、抵抗低減層、バリ
ア層及び触媒層を設けなくてもよい。
【０１１７】
【発明の効果】請求項１の発明に係る無電解めっき浴に
よると、無電解めっき浴中に金属不純物がほとんど含ま
れないため、該無電解めっき浴により形成する金属層中
の金属不純物の量を許容値以下にすることができるの
で、半導体装置の特性を劣化させることなく、無電解め
っき浴により金属層を形成することが可能になる。
よると、無電解めっき浴中に金属不純物がほとんど含ま
れないため、該無電解めっき浴により形成する金属層中
の金属不純物の量を許容値以下にすることができるの
で、半導体装置の特性を劣化させることなく、無電解め
っき浴により金属層を形成することが可能になる。
【０１１８】請求項２の発明に係る無電解めっき浴によ
ると、金属材料に含まれる金属イオンは、無電解めっき
により金属として良好に析出するため、半導体装置の金
属配線又はプラグとして使用することができる。特に、
銀、銅、金は、配線金属として従来用いられているアル
ミニウムに比べて比抵抗が低いために、配線金属として
特に好適である。
ると、金属材料に含まれる金属イオンは、無電解めっき
により金属として良好に析出するため、半導体装置の金
属配線又はプラグとして使用することができる。特に、
銀、銅、金は、配線金属として従来用いられているアル
ミニウムに比べて比抵抗が低いために、配線金属として
特に好適である。
【０１１９】請求項３の発明に係る無電解めっき浴によ
ると、金属材料に含まれる金属イオンは、めっき液中で
析出しやすいため、良好に金属層を形成することができ
るので特に好適である。また、化学式中に金属を含まな
い、銀イオン、銅イオン、金イオン又はパラジウムイオ
ンの還元剤は、酸化還元電位が高く、前記の金属イオン
の析出を適度に抑制するので好適である。
ると、金属材料に含まれる金属イオンは、めっき液中で
析出しやすいため、良好に金属層を形成することができ
るので特に好適である。また、化学式中に金属を含まな
い、銀イオン、銅イオン、金イオン又はパラジウムイオ
ンの還元剤は、酸化還元電位が高く、前記の金属イオン
の析出を適度に抑制するので好適である。
【０１２０】請求項４の発明に係る無電解めっき浴によ
ると、金属材料に含まれる金属イオンは、銀イオン、銅
イオン、金イオン、パラジウムイオン等に比べて酸化還
元電位が低いが、還元剤も酸化還元電位が比較的低いの
で、前記の金属イオンよりなるめっき層を効率良く堆積
することができると共に、前記の還元剤は化学式中に金
属を含まない。
ると、金属材料に含まれる金属イオンは、銀イオン、銅
イオン、金イオン、パラジウムイオン等に比べて酸化還
元電位が低いが、還元剤も酸化還元電位が比較的低いの
で、前記の金属イオンよりなるめっき層を効率良く堆積
することができると共に、前記の還元剤は化学式中に金
属を含まない。
【０１２１】請求項５の発明に係る無電解めっき浴によ
ると、錯化剤は、アルカリ性側において銀イオン又は銅
イオンの錯体を形成し、アルカリ性のめっき浴において
金属の堆積を助長するので好ましい。
ると、錯化剤は、アルカリ性側において銀イオン又は銅
イオンの錯体を形成し、アルカリ性のめっき浴において
金属の堆積を助長するので好ましい。
【０１２２】請求項６の発明に係る無電解めっき浴によ
ると、カルボン酸基を含む化合物は、金イオン、ニッケ
ルイオン、コバルトイオン、パラジウムイオンと錯体を
形成するので好ましい。
ると、カルボン酸基を含む化合物は、金イオン、ニッケ
ルイオン、コバルトイオン、パラジウムイオンと錯体を
形成するので好ましい。
【０１２３】請求項７の発明に係る無電解めっき浴によ
ると、ｐＨ調整剤は、ＫＯＨやＮａＯＨと同等又はそれ
以上の働きをすると共に、水溶性であって且つ金属を含
まないので好ましい。硝酸及びホウ酸はｐＨ減少作用が
あるので、ｐＨが低い無電解めっき浴を得る場合に好適
である。
ると、ｐＨ調整剤は、ＫＯＨやＮａＯＨと同等又はそれ
以上の働きをすると共に、水溶性であって且つ金属を含
まないので好ましい。硝酸及びホウ酸はｐＨ減少作用が
あるので、ｐＨが低い無電解めっき浴を得る場合に好適
である。
【０１２４】請求項８の発明に係る無電解めっき浴によ
ると、金属不純物を含まないこと、並びに、形成される
銀めっき膜の膜質、半導体基板への銀めっき膜の密着
性、及び半導体基板上のコンタクトホール又は配線用溝
への銀めっき膜の埋め込み性等において特に良好である
こと等の理由により、半導体基板上に銀めっき膜よりな
る金属層を形成するための無電解めっき浴としては最も
好ましい。また、エチレンジアミンは取扱いが容易であ
るため好ましく、テトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイドは臭いが少ないので好ましい。
ると、金属不純物を含まないこと、並びに、形成される
銀めっき膜の膜質、半導体基板への銀めっき膜の密着
性、及び半導体基板上のコンタクトホール又は配線用溝
への銀めっき膜の埋め込み性等において特に良好である
こと等の理由により、半導体基板上に銀めっき膜よりな
る金属層を形成するための無電解めっき浴としては最も
好ましい。また、エチレンジアミンは取扱いが容易であ
るため好ましく、テトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイドは臭いが少ないので好ましい。
【０１２５】請求項９の発明に係る無電解めっき浴によ
ると、２種以上の金属よりなる合金めっき膜を形成する
ことができ、合金めっき膜は単金属よりなる金属層より
も硬さが向上するので好ましい。
ると、２種以上の金属よりなる合金めっき膜を形成する
ことができ、合金めっき膜は単金属よりなる金属層より
も硬さが向上するので好ましい。
【０１２６】請求項１０の発明に係る無電解めっき浴に
よると、ｐＨ緩衝剤、促進剤、安定剤及び界面活性剤が
有している効果がそれぞれ得られる。
よると、ｐＨ緩衝剤、促進剤、安定剤及び界面活性剤が
有している効果がそれぞれ得られる。
【０１２７】請求項１１の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、請求項１の発明と同様、半導体装置の特
性を劣化させることなく、無電解めっき浴により金属層
を形成することが可能になる。
方法によると、請求項１の発明と同様、半導体装置の特
性を劣化させることなく、無電解めっき浴により金属層
を形成することが可能になる。
【０１２８】請求項１２の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、埋め込み金属層と半導体基板とのコンタ
クト抵抗が低減し、埋め込み金属層を構成する金属が半
導体基板上に形成されているトランジスタ等の素子に拡
散せず、埋め込み金属層とその下層とが異なる材料より
なる場合でも埋め込み金属層は良好に堆積する。
方法によると、埋め込み金属層と半導体基板とのコンタ
クト抵抗が低減し、埋め込み金属層を構成する金属が半
導体基板上に形成されているトランジスタ等の素子に拡
散せず、埋め込み金属層とその下層とが異なる材料より
なる場合でも埋め込み金属層は良好に堆積する。
【０１２９】請求項１３の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、Ｐｄ層又はＴｉ層の上に堆積されるめっ
き膜は緻密になると共に、めっき膜形成後の加熱処理の
際に、めっき膜中の空孔（ボイド）の発生や半導体基板
との密着性不良を生じさせないので好ましい。
方法によると、Ｐｄ層又はＴｉ層の上に堆積されるめっ
き膜は緻密になると共に、めっき膜形成後の加熱処理の
際に、めっき膜中の空孔（ボイド）の発生や半導体基板
との密着性不良を生じさせないので好ましい。
【０１３０】請求項１６の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、凹部の底部にのみ選択的に埋め込み金属
層を形成することができるため、レジストパターン又は
絶縁膜の上の金属層を除去する工程が不要になるので、
効率良く埋め込み金属層を形成することができる。
方法によると、凹部の底部にのみ選択的に埋め込み金属
層を形成することができるため、レジストパターン又は
絶縁膜の上の金属層を除去する工程が不要になるので、
効率良く埋め込み金属層を形成することができる。
【０１３１】請求項１７の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、凹部の内部及びレジストパターン又は絶
縁膜の上に全面的に金属層を形成した後、レジストパタ
ーン又は絶縁膜の上の金属層を除去することにより、凹
部内に埋め込み金属層を確実に形成することができる。
方法によると、凹部の内部及びレジストパターン又は絶
縁膜の上に全面的に金属層を形成した後、レジストパタ
ーン又は絶縁膜の上の金属層を除去することにより、凹
部内に埋め込み金属層を確実に形成することができる。
【０１３２】請求項１８の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、絶縁膜の上に形成された金属膜を化学機
械研磨法により除去するので、エッチングにより除去で
きない金属膜も除去することができる。
方法によると、絶縁膜の上に形成された金属膜を化学機
械研磨法により除去するので、エッチングにより除去で
きない金属膜も除去することができる。
【０１３３】請求項１９の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、下層絶縁膜の埋め込みプラグと対応する
部位に開口部を有する配線領域形成用レジストパターン
をマスクとして絶縁膜に対してエッチングを行なうた
め、埋め込みプラグと対応する部位に配線用の凹部を形
成することができ、該凹部に埋め込み金属層を形成する
と、埋め込みプラグと接続する埋め込み配線層を確実に
形成できる。
方法によると、下層絶縁膜の埋め込みプラグと対応する
部位に開口部を有する配線領域形成用レジストパターン
をマスクとして絶縁膜に対してエッチングを行なうた
め、埋め込みプラグと対応する部位に配線用の凹部を形
成することができ、該凹部に埋め込み金属層を形成する
と、埋め込みプラグと接続する埋め込み配線層を確実に
形成できる。
【０１３４】請求項２０の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、埋め込みプラグと対応する部位に凹部と
なる開口部を有するレジストパターンを形成した後、前
記凹部に埋め込み金属層を形成するので、埋め込みプラ
グと接続する埋め込み配線層を確実に形成できる。
方法によると、埋め込みプラグと対応する部位に凹部と
なる開口部を有するレジストパターンを形成した後、前
記凹部に埋め込み金属層を形成するので、埋め込みプラ
グと接続する埋め込み配線層を確実に形成できる。
【図１】本発明の第１実施例に係る無電解めっき浴中
の、硝酸銀＋エチレンジアミン、及び酒石酸の酸化還元
電位（Ｎ．Ｈ．Ｅ）を示す図である。
の、硝酸銀＋エチレンジアミン、及び酒石酸の酸化還元
電位（Ｎ．Ｈ．Ｅ）を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る無電解めっき浴を用
いる半導体装置の第１の配線形成方法の各工程を示す断
面図である。
いる半導体装置の第１の配線形成方法の各工程を示す断
面図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る無電解めっき浴によ
りめっきをする場合のめっき時間と、銀膜の膜厚及びめ
っき浴のｐＨとの関係を示す図である。
りめっきをする場合のめっき時間と、銀膜の膜厚及びめ
っき浴のｐＨとの関係を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例に係る無電解めっき浴を用
いる半導体装置の第２の配線形成方法の各工程を示す断
面図である。
いる半導体装置の第２の配線形成方法の各工程を示す断
面図である。
【図５】本発明の第１実施例に係る無電解めっき浴を用
いる半導体装置の第３の配線形成方法の各工程を示す断
面図である。
いる半導体装置の第３の配線形成方法の各工程を示す断
面図である。
【図６】本発明の第１実施例に係る無電解めっき浴を用
いる半導体装置の第４の配線形成方法の各工程を示す断
面図である。
いる半導体装置の第４の配線形成方法の各工程を示す断
面図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る無電解めっき浴を用
いる半導体装置の第５の配線形成方法の各工程を示す断
面図である。
いる半導体装置の第５の配線形成方法の各工程を示す断
面図である。
１１ 半導体基板 １２ 絶縁膜 １３ コンタクトホール １４ 配線用の溝 １５ Ｔｉ膜 １６ ＴｉＮ膜 １７ パラジウム膜 １８ 銀膜 １９ 埋め込み配線 ２１ 半導体基板 ２２ 絶縁膜 ２３ コンタクトホール ２４ 配線用の溝 ２５ Ｔｉ膜 ２６ ＴｉＮ膜 ２７ パラジウム膜 ２８ 埋め込み配線層 ３１ 半導体基板 ３２ 第１の絶縁膜 ３３ タングステンプラグ ３４ 第２の絶縁膜 ３５ レジストパターン ３５ａ 開口部 ３６ 配線用の溝 ３７ Ｔｉ膜 ３８ ＴｉＮ膜 ３９ パラジウム膜 ４０ 埋め込み配線 ４１ 半導体基板 ４２ 第１の絶縁膜 ４３ タングステンプラグ ４４ レジストパターン ４４ａ 開口部 ４５ Ｔｉ膜 ４６ ＴｉＮ膜 ４７ パラジウム膜 ４８ 第２の絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 18/40 18/44 Ｈ０１Ｌ 21/28 ３０１ Ｒ (72)発明者 橋本 伸 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内
Claims (29)
- 【請求項１】 金属イオンを含む金属材料、化学式中に
金属を含まない前記金属イオンの還元剤、化学式中に金
属を含まない前記金属イオンの錯化剤、及び、化学式中
に金属を含まないｐＨ調整剤を有することを特徴とする
半導体装置の配線形成に用いる無電解めっき浴。 - 【請求項２】 前記金属イオンは、銀イオン、銅イオ
ン、金イオン、ニッケルイオン、コバルトイオン又はパ
ラジウムイオンであることを特徴とする請求項１に記載
の半導体装置の配線形成に用いる無電解めっき浴。 - 【請求項３】 前記金属イオンは、銀イオン、銅イオ
ン、金イオン又はパラジウムイオンであり、 前記還元剤は、酒石酸、化学式中に金属を含まない酒石
酸塩、単糖類、二糖類、多糖類、ヒドラジン、ヒドラジ
ン誘導体、アルデヒド及び多価アルコールのうちの少な
くとも１つを含有していることを特徴とする請求項１に
記載の半導体装置の配線形成に用いる無電解めっき浴。 - 【請求項４】 前記金属イオンは、ニッケルイオン又は
コバルトイオンであり、 前記還元剤は、次亜リン酸、化学式中に金属を含まない
次亜リン酸塩、化学式中に金属を含まない水素化ホウ素
化合物、ヒドラジン及びヒドラジン誘導体のうちの少な
くとも１つを含有していることを特徴とする請求項１に
記載の半導体装置の配線形成に用いる無電解めっき浴。 - 【請求項５】 前記金属イオンは、銀イオン又は銅イオ
ンであり、 前記錯化剤は、エチレンジアミン、エチレンジアミン誘
導体、アンモニア及びトリエタノールアミンのうちの少
なくとも１つを含有していることを特徴とする請求項１
に記載の半導体装置の配線形成に用いる無電解めっき
浴。 - 【請求項６】 前記金属イオンは、金イオン、ニッケル
イオン、コバルトイオン又はパラジウムイオンであり、 前記錯化剤はカルボン酸基を含む化合物であることを特
徴とする請求項１に記載の半導体装置の配線形成に用い
る無電解めっき浴。 - 【請求項７】 前記ｐＨ調整剤は、アンモニウム塩、ア
ンモニア、硝酸及びホウ酸のうちの少なくとも１つを含
有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装
置の配線形成に用いる無電解めっき浴。 - 【請求項８】 前記金属材料は硝酸銀であり、前記還元
剤は酒石酸であり、前記錯化剤はエチレンジアミンであ
り、前記ｐＨ調整剤はテトラメチルアンモニウムハイド
ロオキサイドであることを特徴とする請求項１に記載の
半導体装置の配線形成に用いる無電解めっき浴。 - 【請求項９】 前記金属材料は２種以上の金属イオンを
含有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体
装置の配線形成に用いる無電解めっき浴。 - 【請求項１０】 めっき液のｐＨ低下を抑制する化学式
中に金属を含まないｐＨ緩衝剤、めっき速度の低下を抑
制する化学式中に金属を含まない促進剤、めっき液の分
解を防止する化学式中に金属を含まない安定剤、及びめ
っき膜の膜質を緻密にする化学式中に金属を含まない界
面活性剤のうちの少なくとも１つをさらに含んでいるこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の配線形成
に用いる無電解めっき浴。 - 【請求項１１】 半導体基板上に形成されたレジストパ
ターン又は絶縁膜におけるコンタクト領域又は配線領域
に凹部を形成する第１の工程と、 金属イオンを含む金属材料、化学式中に金属を含まない
前記金属イオンの還元剤、化学式中に金属を含まない前
記金属イオンの錯化剤、及び、化学式中に金属を含まな
いｐＨ調整剤を有する無電解めっき浴により前記凹部内
に埋め込み金属層を形成する第２の工程とを備えている
ことを特徴とする半導体装置の配線形成方法。 - 【請求項１２】 前記第１の工程と前記第２の工程との
間に、前記凹部の底部に、前記埋め込み金属層のコンタ
クト抵抗を低減する抵抗低減層、前記埋め込み金属層の
反応を防止するバリア層、及び前記金属イオンの反応を
促進する触媒層を順次形成する中間層形成工程をさらに
備えていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体
装置の配線形成方法。 - 【請求項１３】 前記触媒層は、Ｐｄ層又はＴｉ層であ
ることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の配
線形成方法。 - 【請求項１４】 前記バリア層は、ＴｉＮ層、ＴｉＷ層
又はＷ層であることを特徴とする請求項１２に記載の半
導体装置の配線形成方法。 - 【請求項１５】 前記抵抗低減層はＴｉ層であることを
特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の配線形成方
法。 - 【請求項１６】 前記中間層形成工程は、前記凹部の内
部及び前記レジストパターン又は絶縁膜の上に、前記抵
抗低減層、バリア層及び触媒層を順次形成する工程と、
前記レジストパターン又は絶縁膜の上の前記抵抗低減
層、バリア層及び触媒層を化学機械研磨法により除去す
ることにより、前記凹部の底部にのみ前記抵抗低減層、
バリア層及び触媒層を形成する工程とを含み、 前記第２の工程は、前記凹部の底部にのみ形成された前
記触媒層の上に選択的に前記埋め込み金属層を形成する
工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の半導体
装置の配線形成方法。 - 【請求項１７】 前記第２の工程は、前記凹部の内部及
び前記レジストパターン又は絶縁膜の上に前記無電解め
っき浴により全面的に金属層を形成する工程と、前記レ
ジストパターン又は絶縁膜の上の金属層を除去すること
により、前記凹部内に前記埋め込み金属層を形成する工
程とを含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載
の半導体装置の配線形成方法。 - 【請求項１８】 前記第２の工程は、前記凹部の内部及
び前記絶縁膜の上に前記無電解めっき浴により全面的に
金属層を形成する工程と、前記絶縁膜の上の金属層を化
学機械研磨法により除去して、前記凹部内に表面が前記
絶縁膜の表面と面一である前記埋め込み金属層を形成す
る工程とを含むことを特徴とする請求項１１又は１２に
記載の半導体装置の配線形成方法。 - 【請求項１９】 前記第１の工程よりも前に、前記半導
体基板の上に、埋め込みプラグを有する下層絶縁膜を形
成する下層絶縁膜形成工程をさらに備え、 前記第１の工程は、前記下層絶縁膜の上に前記絶縁膜を
形成する工程と、前記絶縁膜の上に、前記埋め込みプラ
グと対応する部位に開口部を有する配線領域形成用レジ
ストパターンを形成する工程と、前記配線領域形成用レ
ジストパターンをマスクとして前記絶縁膜に対してエッ
チングを行なうことにより、前記絶縁膜に配線領域とな
る前記凹部を形成する工程とを含むことを特徴とする請
求項１１又は１２に記載の半導体装置の配線形成方法。 - 【請求項２０】 前記第１の工程よりも前に、前記半導
体基板の上に、埋め込みプラグを有する下層絶縁膜を形
成する下層絶縁膜形成工程をさらに備え、 前記第１の工程は、前記下層絶縁膜の上に、前記埋め込
みプラグと対応する部位に前記凹部となる開口部を有す
る前記レジストパターンを形成する工程を含むことを特
徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体装置の配線
形成方法。 - 【請求項２１】 前記無電解めっき浴の金属イオンは、
銀イオン、銅イオン、金イオン、ニッケルイオン、コバ
ルトイオン又はパラジウムイオンであることを特徴とす
る請求項１１〜２０のいずれか１項に記載の半導体装置
の配線形成方法。 - 【請求項２２】 前記無電解めっき浴の金属イオンは、
銀イオン、銅イオン、金イオン又はパラジウムイオンで
あり、 前記無電解めっき浴の還元剤は、酒石酸、化学式中に金
属を含まない酒石酸塩、単糖類、二糖類、多糖類、ヒド
ラジン、ヒドラジン誘導体、アルデヒド及び多価アルコ
ールのうちの少なくとも１つを含有していることを特徴
とする請求項１１〜２０のいずれか１項に記載の半導体
装置の配線形成方法。 - 【請求項２３】 前記無電解めっき浴の金属イオンは、
ニッケルイオン又はコバルトイオンであり、 前記無電解めっき浴の還元剤は、次亜リン酸、化学式中
に金属を含まない次亜リン酸塩、化学式中に金属を含ま
ない水素化ホウ素化合物、ヒドラジン及びヒドラジン誘
導体のうちの少なくとも１つを含有していることを特徴
とする請求項１１〜２０のいずれか１項に記載の半導体
装置の配線形成方法。 - 【請求項２４】 前記無電解めっき浴の金属イオンは、
銀イオン又は銅イオンであり、 前記無電解めっき浴の錯化剤は、エチレンジアミン、エ
チレンジアミン誘導体、アンモニア及びトリエタノール
アミンのうちの少なくとも１つを含有していることを特
徴とする請求項１１〜２０のいずれか１項に記載の半導
体装置の配線形成方法。 - 【請求項２５】 前記無電解めっき浴の金属イオンは、
金イオン、ニッケルイオン、コバルトイオン又はパラジ
ウムイオンであり、 前記無電解めっき浴の錯化剤はカルボン酸基を含む化合
物であることを特徴とする請求項１１〜２０のいずれか
１項に記載の半導体装置の配線形成方法。 - 【請求項２６】 前記無電解めっき浴のｐＨ調整剤は、
アンモニウム塩、アンモニア、硝酸及びホウ酸のうちの
少なくとも１つを含有していることを特徴とする請求項
１１〜２０のいずれか１項に記載の半導体装置の配線形
成方法。 - 【請求項２７】 前記無電解めっき浴の金属材料は硝酸
銀であり、前記無電解めっき浴の還元剤は酒石酸であ
り、前記無電解めっき浴の錯化剤はエチレンジアミンで
あり、前記無電解めっき浴のｐＨ調整剤はテトラメチル
アンモニウムハイドロオキサイドであることを特徴とす
る請求項１１〜２０のいずれか１項に記載の半導体装置
の配線形成方法。 - 【請求項２８】 前記無電解めっき浴の金属材料は２種
以上の金属イオンを含有していることを特徴とする請求
項１１〜２０のいずれか１項に記載の半導体装置の配線
形成方法。 - 【請求項２９】 前記無電解めっき浴は、めっき液のｐ
Ｈ低下を抑制する化学式中に金属を含まないｐＨ緩衝
剤、めっき速度の低下を抑制する化学式中に金属を含ま
ない促進剤、めっき液の分解を防止する化学式中に金属
を含まない安定剤、及びめっき膜の膜質を緻密にする化
学式中に金属を含まない界面活性剤のうちの少なくとも
１つをさらに含んでいることを特徴とする請求項１１〜
２０のいずれか１項に記載の半導体装置の配線形成方
法。
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