JP2001102328A - Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device

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JP2001102328A
JP2001102328A JP27903499A JP27903499A JP2001102328A JP 2001102328 A JP2001102328 A JP 2001102328A JP 27903499 A JP27903499 A JP 27903499A JP 27903499 A JP27903499 A JP 27903499A JP 2001102328 A JP2001102328 A JP 2001102328A
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JP
Japan
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circuit device
integrated circuit
manufacturing
semiconductor integrated
plating
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Application number
JP27903499A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Fukada
晋一 深田
Haruo Akaboshi
晴夫 赤星
Takeshi Itabashi
武之 板橋
Toshio Hashiba
登志雄 端場
Kinya Kobayashi
金也 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve embedding characteristics of a metal plating film into a fine wiring groove or through-hole. SOLUTION: For embedding of a metal film into a wiring groove or through- hole by utilizing a metal precipitation through electroplating, a plating solution is used which is doped with a substance having, such a chemical structure that a part of a molecular structure has a tertiary amine and a linear conjugation system with positive charges or an aromatic cycle conjugation system with positive charges, which consists of four or more atomic chains and that at least one bond of nitrogen in the tertiary amine has directly bonded with the conjugation system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置の製造技術に関し、特に、メッキ法を用いた埋め込み
金属配線の形成に適用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technology for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a technology effective when applied to the formation of a buried metal wiring using a plating method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、LSIの高集積化によるAl(ア
ルミニウム)配線の微細化に伴って配線の抵抗増大およ
び信頼性の低下が顕著となり、特に高性能なロジックL
SIにおいては、これがさらなる高速化、高性能化の大
きな阻害要因となっている。そこで最近では、シリコン
基板上に堆積した絶縁膜に配線溝(およびスルーホー
ル)を形成し、次いでこの配線溝(およびスルーホー
ル)の内部を含む絶縁膜上にAl膜よりも電気抵抗が低
いCu膜を堆積した後、配線溝の外部の不要なCu膜を
化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing ;CM
P)法によって除去する、いわゆるダマシン(Damascen
e) 法を用いた埋め込みCu配線の導入が進められてい
る。なお、この技術については、例えば特開平2−27
8822号公報や特開平10−214834号公報など
に記載されている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization of Al (aluminum) wiring due to the high integration of LSIs, the resistance of wiring and the decrease in reliability have become remarkable, and especially high performance logic L
In the SI, this is a major obstacle to higher speed and higher performance. Therefore, recently, a wiring groove (and a through hole) is formed in an insulating film deposited on a silicon substrate, and then a Cu having lower electric resistance than the Al film is formed on the insulating film including the inside of the wiring groove (and the through hole). After depositing the film, an unnecessary Cu film outside the wiring groove is subjected to chemical mechanical polishing (CM).
P) method, so-called damascene (Damascen)
e) Introduction of buried Cu wiring using the method has been promoted. This technology is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-27.
No. 8822 and Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-213434.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ダマシン法を用いて埋
め込みCu配線を形成する工程では、配線溝(およびス
ルーホール)の内部を含む絶縁膜上にCu膜を堆積する
方法として、あらかじめCuのシード層を形成したウエ
ハを硫酸酸性の硫酸銅水溶液からなるメッキ液に浸漬
し、アノード電極に接続したシード層の表面にCu膜を
析出させるメッキ法が用いられる。
In the step of forming a buried Cu wiring using a damascene method, a method of depositing a Cu film on an insulating film including the inside of a wiring groove (and a through hole) is performed in advance by using a Cu seed. A plating method is used in which the wafer on which the layer is formed is immersed in a plating solution composed of a sulfuric acid acidic copper sulfate aqueous solution, and a Cu film is deposited on the surface of the seed layer connected to the anode electrode.

【0004】しかしながら、上記メッキ法において使用
するメッキ液は、プリント配線基板の製造工程で使用さ
れているメッキ液をベースにしているため、ウエハに形
成されるような極めて微細な配線溝やスルーホールの内
部への膜の埋め込み特性については十分な配慮がなされ
ていない。すなわち、このような微細な配線溝やスルー
ホールの内部に完全にCu膜を埋め込むためには、配線
溝(スルーホール)の底部から優先的に膜が成長する異
方成長が求められるが、現状のメッキ液では配線溝(ス
ルーホール)の底部からの膜の成長が側壁からの成長よ
りも多少速い程度にすぎない。そのため、LSIのデザ
インルールが0.13μm 〜0.14μm 以下となり、
これに伴って配線溝の幅やスルーホールの径が約250
nm以下になると、それらの内部にCu膜を完全に埋め込
むことが困難となり、空孔(ボイド)が発生してしま
う。
However, since the plating solution used in the plating method is based on the plating solution used in the manufacturing process of a printed wiring board, extremely fine wiring grooves and through holes formed on a wafer are formed. No sufficient consideration has been given to the characteristics of embedding the film in the inside of the substrate. That is, in order to completely bury the Cu film in such fine wiring grooves and through holes, anisotropic growth in which the film grows preferentially from the bottom of the wiring grooves (through holes) is required. With the above plating solution, the growth of the film from the bottom of the wiring groove (through hole) is only slightly faster than the growth from the side wall. Therefore, the design rule of the LSI becomes 0.13 μm to 0.14 μm or less,
Accordingly, the width of the wiring groove and the diameter of the through hole are reduced to about 250.
When the thickness is less than nm, it is difficult to completely bury the Cu film in the inside thereof, and voids (voids) are generated.

【0005】本発明の目的は、メッキ法を用いて埋め込
み金属配線を形成するにあたり、微細な配線溝やスルー
ホールの内部への金属膜の埋め込み特性を向上させる技
術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique for improving the burying characteristics of a metal film in a fine wiring groove or a through hole when forming a buried metal wiring by using a plating method.

【0006】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0008】本発明の半導体集積回路装置の製造方法
は、半導体基板の主面上の絶縁膜に配線溝またはスルー
ホールを形成した後、前記絶縁膜の上面と前記配線溝ま
たはスルーホールの内壁とを覆う第1金属膜を形成する
工程と、電気メッキによる金属の析出反応を利用して前
記第1金属膜の表面に第2金属膜を析出させることによ
り、前記配線溝またはスルーホールの内部に前記第2金
属膜を埋め込む工程とを有し、分子構造の一部に第三級
アミンと、4個以上の原子鎖からなり、正電荷を有する
直鎖共役系もしくは正電荷を有する芳香環共役系とを有
し、前記第三級アミン中の窒素の少なくとも1本の結合
手が前記共役系と直接結合した化学構造を有する物質が
添加されたメッキ液を使用して前記第1金属膜の表面に
前記第2金属膜を析出させるものである。
In a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, after forming a wiring groove or a through hole in an insulating film on a main surface of a semiconductor substrate, an upper surface of the insulating film and an inner wall of the wiring groove or the through hole are formed. Forming a first metal film covering the first metal film, and depositing a second metal film on the surface of the first metal film using a metal deposition reaction by electroplating, so that the inside of the wiring groove or through hole is formed. A step of embedding the second metal film, a tertiary amine having a part of a molecular structure and a linear conjugate system having four or more atomic chains and having a positive charge or an aromatic ring conjugate having a positive charge. And a plating solution to which a substance having a chemical structure in which at least one bond of nitrogen in the tertiary amine is directly bonded to the conjugated system is added. Deposit the second metal film on the surface It is intended to be.

【0009】上記した手段によれば、前記化学構造を有
する物質中の第三級アミンが前記第1金属膜の表面に結
合してその表面を覆うために前記第2金属膜の析出が阻
害される。しかし、前記物質は、微細な配線溝またはス
ルーホールの底部においては、共役系の立体障害効果の
ために前記第1金属膜の表面に結合し難い。すなわち、
前記絶縁膜の上面および前記配線溝またはスルーホール
の開孔部近傍ではメッキ反応が阻害されるのに対し、前
記配線溝またはスルーホールの底部近傍ではメッキ反応
が阻害されないので、前記配線溝またはスルーホールの
底部から前記第二金属膜が優先的に埋め込まれる。
According to the above means, the tertiary amine in the substance having the chemical structure binds to and covers the surface of the first metal film, so that the deposition of the second metal film is inhibited. You. However, the substance is not easily bonded to the surface of the first metal film due to a conjugated steric hindrance effect at the bottom of the fine wiring groove or through hole. That is,
The plating reaction is inhibited near the top surface of the insulating film and near the opening of the wiring groove or through hole, whereas the plating reaction is not inhibited near the bottom of the wiring groove or through hole. The second metal film is preferentially buried from the bottom of the hole.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の部材には同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, the same members are denoted by the same reference numerals, and a repeated description thereof will be omitted.

【0011】本発明の実施の形態であるCMOS−LS
Iの製造方法を工程に従って説明する。
A CMOS-LS according to an embodiment of the present invention
The manufacturing method of I will be described according to the steps.

【0012】まず、図1に示すように、周知のCMOS
プロセスに従い、単結晶シリコンからなる半導体基板
(以下、基板またはウエハという)1に素子分離溝2、
p型ウエル3およびn型ウエル4を形成した後、p型ウ
エル3にnチャネル型MISFETQnを形成し、n型
ウエル4にpチャネル型MISFETQpを形成する。
nチャネル型MISFETQnは、主としてゲート酸化
膜5と、例えば多結晶シリコン膜、WN(窒化タングス
テン)膜およびW(タングステン)膜によって構成され
るゲート電極6と、n型半導体領域(ソース、ドレイ
ン)7とからなる。また、pチャネル型MISFETQ
pは、主としてゲート酸化膜5とゲート電極6とn型半
導体領域(ソース、ドレイン)とからなる。
First, as shown in FIG.
According to the process, an element isolation groove 2 is formed in a semiconductor substrate (hereinafter, referred to as a substrate or wafer) 1 made of single crystal silicon.
After forming the p-type well 3 and the n-type well 4, an n-channel MISFET Qn is formed in the p-type well 3, and a p-channel MISFET Qp is formed in the n-type well 4.
The n-channel MISFET Qn mainly includes a gate oxide film 5, a gate electrode 6 composed of, for example, a polycrystalline silicon film, a WN (tungsten nitride) film and a W (tungsten) film, and an n-type semiconductor region (source, drain) 7. Consists of Also, a p-channel type MISFET Q
p mainly includes a gate oxide film 5, a gate electrode 6, and an n-type semiconductor region (source and drain).

【0013】次に、基板1上にCVD法で堆積した酸化
シリコン膜9の表面を化学機械研磨(CMP)法によっ
て平坦化した後、酸化シリコン膜9をドライエッチング
することによって、n型半導体領域(ソース、ドレイ
ン)7の上部にコンタクトホール10を形成し、p型半
導体領域(ソース、ドレイン)8の上部にコンタクトホ
ール11を形成する。
Next, after the surface of the silicon oxide film 9 deposited on the substrate 1 by the CVD method is flattened by a chemical mechanical polishing (CMP) method, the silicon oxide film 9 is dry-etched to thereby form an n-type semiconductor region. A contact hole 10 is formed above the (source, drain) 7, and a contact hole 11 is formed above the p-type semiconductor region (source, drain) 8.

【0014】次に、酸化シリコン膜9の上部に第1層目
の配線12〜17を形成する。第1層目の配線12〜1
7は、例えばコンタクトホール10、11の内部および
酸化シリコン膜9の上部にCVD法でTiN膜およびW
膜を堆積した後、これらの膜をドライエッチングするこ
とによって形成する。
Next, first-layer wirings 12 to 17 are formed on the silicon oxide film 9. First layer wirings 12-1
7, a TiN film and a W film are formed in the contact holes 10 and 11 and on the silicon oxide film 9 by CVD.
After depositing the films, these films are formed by dry etching.

【0015】次に、図2に示すように、第1層目の配線
12〜17の上部に膜厚100nm程度の窒化シリコン膜
18、膜厚400nm程度の酸化シリコン膜19、膜厚1
00nm程度の窒化シリコン膜20および膜厚400nm程
度の酸化シリコン膜21を順次堆積する。窒化シリコン
膜18、20は、例えばプラズマCVD法で堆積し、酸
化シリコン膜19、21は、例えばオゾンとテトラエト
キシシラン(TEOS)とをソースガスに用いたプラズ
マCVD法で堆積する。
Next, as shown in FIG. 2, a silicon nitride film 18 having a thickness of about 100 nm, a silicon oxide film 19 having a thickness of about 400 nm,
A silicon nitride film 20 having a thickness of about 00 nm and a silicon oxide film 21 having a thickness of about 400 nm are sequentially deposited. The silicon nitride films 18 and 20 are deposited by, for example, a plasma CVD method, and the silicon oxide films 19 and 21 are deposited by, for example, a plasma CVD method using ozone and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas.

【0016】次に、図3に示すように、酸化シリコン膜
21の上部に形成したフォトレジスト膜22をマスクに
したドライエッチングにより、酸化シリコン膜21と窒
化シリコン膜20と酸化シリコン膜19の一部とにスル
ーホール23〜26を形成する。スルーホール23〜2
6の径は、例えば250nm以下である。
Next, as shown in FIG. 3, dry etching is performed using a photoresist film 22 formed on the silicon oxide film 21 as a mask to form one of the silicon oxide film 21, the silicon nitride film 20, and the silicon oxide film 19. Then, through holes 23 to 26 are formed in the portions. Through hole 23-2
The diameter of 6 is, for example, 250 nm or less.

【0017】次に、フォトレジスト膜22を除去した
後、図4に示すように、スルーホール23〜26の内部
および酸化シリコン膜21の上部に塗布型の反射防止膜
27を形成し、続いて図5に示すように、反射防止膜2
7の上部に形成したフォトレジスト膜28をマスクにし
て反射防止膜27および酸化シリコン膜21をドライエ
ッチングすることにより、スルーホール23の上部に配
線溝30を形成し、スルーホール24、25の上部に配
線溝31を形成し、スルーホール26の上部に配線溝3
2を形成する。このエッチングは、窒化シリコン膜2
0、18をストッパに用い、スルーホール23〜26の
底部の酸化シリコン膜19も同時にエッチングする。
Next, after removing the photoresist film 22, a coating type anti-reflection film 27 is formed inside the through holes 23 to 26 and on the silicon oxide film 21, as shown in FIG. As shown in FIG.
7 is used as a mask to dry-etch the antireflection film 27 and the silicon oxide film 21 to form a wiring groove 30 above the through hole 23, and to form a wiring groove 30 above the through holes 24 and 25. The wiring groove 31 is formed in the
Form 2 This etching is performed on the silicon nitride film 2
The silicon oxide film 19 at the bottoms of the through holes 23 to 26 is simultaneously etched using 0 and 18 as stoppers.

【0018】次に、図6に示すように、フォトレジスト
膜28をマスクにしたドライエッチングにより、配線溝
30〜32の底部の窒化シリコン膜20とスルーホール
23〜26の底部の窒化シリコン膜18とを除去する。
Next, as shown in FIG. 6, by dry etching using the photoresist film 28 as a mask, the silicon nitride film 20 at the bottom of the wiring grooves 30 to 32 and the silicon nitride film 18 at the bottom of the through holes 23 to 26 are formed. And remove.

【0019】次に、フォトレジスト膜28およびその下
部に残った反射防止膜27を除去した後、図7に示すよ
うに、酸化シリコン膜21の上部と配線溝30〜32お
よびスルーホール23〜26の内部とに、例えばTa
(タンタル)からなるバリア膜33を形成する。このバ
リア膜33は、次の工程で形成するCu膜が酸化シリコ
ン膜21中に拡散するのを防止し、かつCu膜と酸化シ
リコン膜21との接着性を向上させるために形成する。
バリア膜33は、配線溝30〜32の下部に形成された
スルーホール23〜26の底部も覆わなければならない
ので、基板1との距離が200mmのロングスロー・スパ
ッタリング法で堆積する。バリア膜33の膜厚は、例え
ば酸化シリコン膜21の上部で50nm程度、配線溝30
〜32の中央部付近で20nm、スルーホール23〜26
の側壁で6nm程度である。バリア膜33には、TiN
(窒化チタン)やTaN(窒化タンタル)などを使用す
ることもできる。
Next, after removing the photoresist film 28 and the antireflection film 27 remaining under the photoresist film 28, as shown in FIG. 7, the upper portion of the silicon oxide film 21 and the wiring grooves 30 to 32 and the through holes 23 to 26 are formed. Inside, for example, Ta
A barrier film 33 made of (tantalum) is formed. This barrier film 33 is formed to prevent the Cu film formed in the next step from diffusing into the silicon oxide film 21 and to improve the adhesion between the Cu film and the silicon oxide film 21.
Since the barrier film 33 must also cover the bottoms of the through holes 23 to 26 formed below the wiring grooves 30 to 32, the barrier film 33 is deposited by a long throw sputtering method with a distance of 200 mm from the substrate 1. The thickness of the barrier film 33 is, for example, about 50 nm above the silicon oxide
20nm near the center of ~ 32, through holes 23 ~ 26
It is about 6 nm on the side wall. The barrier film 33 includes TiN
(Titanium nitride), TaN (tantalum nitride), or the like can also be used.

【0020】次に、図8に示すように、酸化シリコン膜
21の上部と配線溝30〜32およびスルーホール23
〜26の内部とにCuのシード膜(第1金属膜)34を
形成する。シード膜34は、配線溝30〜32の下部に
形成されたスルーホール23〜26の底部も覆わなけれ
ばならないので、基板1との距離が200mmのロングス
ロー・スパッタリング法で堆積する。シード膜34の膜
厚は、例えば酸化シリコン膜21の上部で100nm程
度、配線溝30〜32およびスルーホール23〜26の
の内部で4nm程度である。
Next, as shown in FIG. 8, the upper portion of the silicon oxide film 21 and the wiring grooves 30 to 32 and the through holes 23 are formed.
26, a Cu seed film (first metal film) 34 is formed. Since the seed film 34 must cover the bottoms of the through holes 23 to 26 formed below the wiring grooves 30 to 32, the seed film 34 is deposited by a long throw sputtering method at a distance of 200 mm from the substrate 1. The thickness of the seed film 34 is, for example, about 100 nm above the silicon oxide film 21 and about 4 nm inside the wiring grooves 30 to 32 and the through holes 23 to 26.

【0021】次に、上記シード膜34の表面に以下のよ
うな方法でCu膜(第2金属膜)35を析出させる。
Next, a Cu film (second metal film) 35 is deposited on the surface of the seed film 34 by the following method.

【0022】図9は、Cu膜の形成に使用するメッキ装
置50の概略構成図である。メッキ槽51とメッキ液貯
槽52とには、メッキ液53が貯留されている。ウエハ
1は、電源54の負極に接続されたホルダピン55によ
って保持された状態でウエハホルダ56の底面に固定さ
れている。ウエハホルダ56の下方のメッキ槽51に
は、電源54の正極に接続されたCu製のアノード57
がウエハ1に対向して設置されている。アノード57に
は、メッキ液53を通過させるための複数の孔58が設
けられている。メッキ液53は、図中の矢印で示すよう
に、メッキ液貯槽52からポンプ59およびフィルタ6
0を通じてメッキ槽51に送られ、配管61を通じて再
びメッキ液貯槽52に還流する。ホルダピン55に保持
されたウエハ1の表面にメッキを施すには、メッキ液5
3を上記の経路で循環させながら、ウエハ1に所定の電
流を一定時間流し続ける。
FIG. 9 is a schematic structural view of a plating apparatus 50 used for forming a Cu film. A plating solution 53 is stored in the plating tank 51 and the plating solution storage tank 52. The wafer 1 is fixed to a bottom surface of a wafer holder 56 while being held by holder pins 55 connected to a negative electrode of a power supply 54. An anode 57 made of Cu connected to a positive electrode of a power supply 54 is provided in a plating tank 51 below the wafer holder 56.
Are provided facing the wafer 1. The anode 57 has a plurality of holes 58 through which the plating solution 53 passes. The plating solution 53 is supplied from the plating solution storage tank 52 to the pump 59 and the filter 6 as indicated by arrows in the drawing.
The liquid is sent to the plating tank 51 through 0 and returned to the plating liquid storage tank 52 again through the pipe 61. To apply plating to the surface of the wafer 1 held by the holder pins 55, a plating solution 5
While circulating 3 through the above-described path, a predetermined current is continuously supplied to the wafer 1 for a certain period of time.

【0023】特に限定はされないが、本実施形態のメッ
キ液53は、硫酸酸性の硫酸銅水溶液を主成分とするも
のであり、例えば硫酸銅(CuSO4 ・5H2 O)を5
0g/リットル、硫酸(H2 SO4 )を100ミリリッ
トル/リットルの濃度で含んでいる。また、このメッキ
液53は、Cuメッキ膜の平坦性を向上させるための添
加剤として、例えば塩素イオン(Cl- )を50pp
m、チオ尿素(SC(NH2 2 )を0.1g/リット
ル含んでおり、さらに、メッキ液53とシード膜34と
の濡れ性をよくするための添加剤として、例えば数pp
m程度の濃度のポリビニルアルコール(PVA)を含ん
でいる。
[0023] Although not particularly limited, the plating solution 53 in the present embodiment is composed mainly of copper sulfate aqueous solution of sulfuric acid acidity, for example, copper sulfate (CuSO 4 · 5H 2 O) 5
It contains 0 g / l and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) at a concentration of 100 ml / l. The plating solution 53 contains, for example, 50 pp of chlorine ions (Cl ) as an additive for improving the flatness of the Cu plating film.
and 0.1 g / liter of thiourea (SC (NH 2 ) 2 ). Further, as an additive for improving the wettability between the plating solution 53 and the seed film 34, for example, several pp
It contains polyvinyl alcohol (PVA) at a concentration of about m.

【0024】本実施形態のメッキ液53は、上記した添
加剤の他、Cuメッキ膜の埋め込み特性を向上させるた
めの添加剤として、メッキ阻害機能を備えた特定の化学
構造を有する物質を含んでいる。この「特定の化学構
造」とは、具体的には「分子構造の一部に第三級アミン
と、4個以上の原子鎖からなり、正電荷を有する直鎖共
役系もしくは正電荷を有する芳香環共役系とを有し、前
記第三級アミン中の窒素の少なくとも1本の結合手が前
記共役系と直接結合している構造」である。以下、この
メッキ阻害機能を備えた物質について詳述する。
The plating solution 53 of the present embodiment contains, in addition to the above-mentioned additives, a substance having a specific chemical structure having a plating inhibiting function as an additive for improving the filling characteristics of the Cu plating film. I have. The “specific chemical structure” is specifically defined as “a tertiary amine and a conjugated linear conjugate system having four or more atomic chains, A structure in which at least one bond of nitrogen in the tertiary amine is directly bonded to the conjugated system. Hereinafter, the substance having the plating inhibiting function will be described in detail.

【0025】上記メッキ阻害機能を備えた物質は、メッ
キ処理時に負極において金属(Cu)表面に吸着し、金
属表面を被覆することによって、金属イオンが金属表面
に到達して0価の金属原子に還元されるのを阻害する表
面吸着型のメッキ阻害剤である。そのため、このメッキ
阻害剤は、分子中に金属と配位結合できる官能基を有し
ていなければならない。また、官能基としては、分子骨
格を形成する炭素(元素記号C)と共役結合を形成し、
かつ電気化学的に安定であることが必要である。さらに
後述する理由から、この官能基は負電荷を帯びていては
ならない。以上の要請から、官能基としてはアミンが選
択される。
The substance having the plating inhibiting function is adsorbed on the metal (Cu) surface at the negative electrode at the time of plating treatment, and covers the metal surface so that metal ions reach the metal surface and become zero-valent metal atoms. It is a surface adsorption type plating inhibitor that inhibits reduction. Therefore, the plating inhibitor must have a functional group capable of coordinating with a metal in the molecule. The functional group forms a conjugate bond with carbon (element symbol C) forming a molecular skeleton,
And it is necessary to be electrochemically stable. This functional group must not be negatively charged for the reasons further described below. From the above requirements, amine is selected as the functional group.

【0026】また、上記のメッキ阻害剤は、金属表面を
被覆することによってメッキ反応を阻害する機能を有す
る必要がある。これは、アミンの隣りに分子量の大きな
基が存在することによって達成され、それが前述した
「4個以上の原子鎖よりなる直鎖共役系もしくは芳香環
共役系を有する」ということの意味である。すなわち、
前記アミン中の窒素(以下、アミン窒素と略称する)が
金属表面に吸着し、さらにこのアミン窒素に結合した分
子量の大きな共役系によって金属表面が被覆される。こ
の遮蔽機能の面からは、例えば飽和アルキル基のよう
に、分子量が大きくても容易に立体構造が変化する基は
安定して金属表面を被覆することができず不適当であ
る。すなわち、立体構造が安定で、かつ効率的に広い面
積を被覆することのできる共役系が適当である。例えば
炭素原子2個、二重結合1個のC=Cでは金属の原子半
径と同程度の大きさしかないので不適当であり、最小で
も炭素数4個、二重結合2個のC=C−C=Cという構
造が必須である。このC=C−C=Cという共役構造
は、それが直鎖の一部を構成する場合のみならず、共役
系芳香環の一部を構成する場合であっても何ら問題はな
い。
Further, the plating inhibitor needs to have a function of inhibiting a plating reaction by coating a metal surface. This is achieved by the presence of a large molecular weight group next to the amine, which means that it has a "linear or conjugated aromatic ring system of four or more atomic chains" as described above. . That is,
Nitrogen in the amine (hereinafter abbreviated as amine nitrogen) is adsorbed on the metal surface, and the metal surface is coated with a conjugated system having a large molecular weight bound to the amine nitrogen. From the viewpoint of the shielding function, a group whose steric structure easily changes even if its molecular weight is large, such as a saturated alkyl group, cannot stably cover the metal surface, and is unsuitable. That is, a conjugated system having a stable three-dimensional structure and capable of efficiently covering a wide area is suitable. For example, C = C having two carbon atoms and one double bond is unsuitable because it has only the same size as the atomic radius of the metal, and C = C having at least four carbon atoms and two double bonds. The structure of -C = C is essential. The conjugated structure of C = C−C = C has no problem not only when it forms part of a linear chain but also when it forms part of a conjugated aromatic ring.

【0027】上記メッキ阻害剤は、分子中のアミン窒素
が金属表面に強く配位結合する。特に、微細な配線溝3
0〜32やスルーホール23〜26の内部では、メッキ
液53の量に対する側壁の面積比が大きくなるために、
表面吸着性の物質は速やかにメッキ液53中から除去さ
れる。その結果、微細な配線溝/スルーホールの内部で
はある深さ以上には上記メッキ阻害剤が到達できず、そ
れよりも深い位置で優先的に金属メッキ膜が形成され
る。そして、さらにメッキ処理を続けることにより、配
線溝/スルーホールの側壁がメッキ阻害剤で被われてメ
ッキの成長が阻害される一方、配線溝/スルーホールの
底部のメッキ阻害剤で被われていない金属表面から金属
メッキ膜が一気に成長し、配線溝/スルーホールの内部
がその底部から埋め込まれる。
In the above plating inhibitor, the amine nitrogen in the molecule is strongly coordinated to the metal surface. In particular, fine wiring grooves 3
0 to 32 and the inside of the through holes 23 to 26, the ratio of the area of the side wall to the amount of the plating solution 53 becomes large.
The surface-adsorbing substance is quickly removed from the plating solution 53. As a result, the plating inhibitor cannot reach a certain depth or more inside the fine wiring groove / through hole, and a metal plating film is preferentially formed at a position deeper than that. Further, by continuing the plating process, the side wall of the wiring groove / through hole is covered with the plating inhibitor to inhibit the growth of plating, while the bottom of the wiring groove / through hole is not covered with the plating inhibitor. A metal plating film grows at a stretch from the metal surface, and the inside of the wiring groove / through hole is buried from the bottom.

【0028】また、上記メッキ阻害剤は、アミン窒素ま
で含めるとN−C=C−C=Cという骨格となり、金属
表面の原子スケールの凹凸に対して無視できない大きさ
となる。そのため、この分子構造に由来する別の異方的
な埋込みメカニズムも存在する。すなわち、本質的に表
面が凹形状となっている配線溝/スルーホールの底部で
は、N−C=C−C=Cという骨格が邪魔になって金属
表面を効率よく被覆できないのに対し、配線溝/スルー
ホールの外部や側壁には凹凸が存在しないので、底部に
比べてメッキ阻害効果が発揮され易い(この配線溝/ス
ルーホールの底部の凹形状に関しては、後にさらに詳細
に説明する)。この結果、メッキ阻害効果の弱い配線溝
/スルーホールの底部で優先的に金属メッキ膜の成長が
進行し、配線溝/スルーホールの内部を埋込むという特
性も有している。
The above-mentioned plating inhibitor has a skeleton of N-C = C-C = C when amine nitrogen is included, and has a size that cannot be ignored with respect to the irregularities on the atomic scale of the metal surface. Therefore, there is another anisotropic embedding mechanism derived from this molecular structure. In other words, at the bottom of the wiring groove / through hole whose surface is essentially concave, the skeleton of N-C = C-C = C hinders the metal surface from being covered efficiently, Since there are no irregularities on the outside or the side wall of the groove / through hole, the plating inhibition effect is more easily exhibited as compared with the bottom (the concave shape of the bottom of the wiring groove / through hole will be described in more detail later). As a result, the metal plating film grows preferentially at the bottom of the wiring groove / through hole where the plating inhibition effect is weak, and also has a characteristic that the inside of the wiring groove / through hole is buried.

【0029】ただし、ここで単純な共役系は疎水性であ
るために、添加剤の水溶性を損なうという問題がある。
この問題を解決するために、「正電荷を有する直鎖共役
系もしくは正電荷を有する芳香環共役系」が選択され
る。すなわち、共役系自体が電荷を帯びることで極性溶
媒である水に溶け易くなる。実験において、最低でも1
ppm以上の溶解度がなければ十分な効果を得ることが
困難であったことから、メッキ阻害剤の水溶性の目安と
して1ppm以上という数値が与えられる。共役系自体
が電荷を帯びるのではなく、電荷を帯びた官能基で共役
系を修飾することによってもメッキ阻害剤にある程度の
水溶性を付与することは可能である。しかし、この場合
には共役系の側面に大きな修飾基が付くことになり、共
役系が金属表面に接近する際に障害となって遮蔽効果を
減じるために適当ではない。あくまでも、共役系自体が
電荷を帯びていることが重要である。
However, since the simple conjugate system is hydrophobic, there is a problem that the water solubility of the additive is impaired.
In order to solve this problem, “a linear conjugate system having a positive charge or an aromatic ring conjugate system having a positive charge” is selected. That is, the conjugated system itself is easily charged in water, which is a polar solvent, by being charged. In experiments, at least 1
Since it was difficult to obtain a sufficient effect unless the solubility was at least ppm, a numerical value of at least 1 ppm is given as a measure of the water solubility of the plating inhibitor. It is also possible to impart a certain degree of water solubility to the plating inhibitor by modifying the conjugated system with a charged functional group instead of the conjugated system itself being charged. However, in this case, a large modifying group will be attached to the side surface of the conjugated system, which is not suitable because it becomes an obstacle when the conjugated system approaches the metal surface and reduces the shielding effect. It is important that the conjugate system itself is charged.

【0030】またここで、上記共役系が帯びる電荷は正
電荷であることが必須である。これは、メッキ阻害剤を
吸着させる対象が負極表面であるために、メッキ阻害剤
が負電荷を帯びていたのでは静電的反発によって負極表
面に接近することが困難となるからである。前述の金属
表面に配位結合する官能基に対しても同様のことがい
え、例えばCOO- のような負電荷を帯びた官能基で
は、たとえ配位結合性を有するとしても適当ではない。
すなわち、上記の官能基は電気的に中性もしくは正電荷
を帯びたものでなければならない。さらに、メッキ阻害
剤が正電荷を帯びているということはメッキ膜の埋め込
み特性にも有利に機能する。すなわち、メッキ処理中に
おける負極金属表面には、正電荷を帯びた添加剤分子が
静電的に引き寄せられて表面近傍に拘束される。そのた
め、メッキ阻害剤は配線溝/スルーホールの開孔部周辺
で金属表面に拘束され、ほとんどは配線溝/スルーホー
ルの内部まで拡散していくことができない。すなわち、
配線溝/スルーホールの底部より成長してくる金属メッ
キ膜の表面にはメッキ阻害剤が到達せず、膜の成長が抑
制されないために、配線溝/スルーホールの内部が金属
メッキ膜で埋め込まれる。
Here, it is essential that the electric charge of the conjugated system is a positive electric charge. This is because the object to which the plating inhibitor is adsorbed is the negative electrode surface, and if the plating inhibitor has a negative charge, it becomes difficult to approach the negative electrode surface due to electrostatic repulsion. The same is true with respect to functional groups coordinated to the above-mentioned metal surfaces, e.g. COO - in negative charge tinged functional groups such as not suitable even if having a coordination bond.
That is, the above functional group must be electrically neutral or positively charged. Furthermore, the fact that the plating inhibitor has a positive charge also functions advantageously for the embedding property of the plating film. That is, the positively charged additive molecules are electrostatically attracted to the surface of the negative electrode metal during the plating process and are restrained in the vicinity of the surface. Therefore, the plating inhibitor is constrained by the metal surface around the opening of the wiring groove / through hole, and most of the plating inhibitor cannot diffuse into the wiring groove / through hole. That is,
Since the plating inhibitor does not reach the surface of the metal plating film growing from the bottom of the wiring groove / through hole and the film growth is not suppressed, the inside of the wiring groove / through hole is filled with the metal plating film. .

【0031】周知のように、アミンには有機基が1個結
合した第一級アミンR−NH2 (R:アルキル基な
ど)、有機基が2個結合した第二級アミンR1 2 −N
H(R1 2 :アルキル基など)、有機基が3個結合
した第三級アミンR1 2 3−N(R1 、 2 、 3 :
アルキル基など)がある。一般に、アルキル基は電子
供与性の基であり、アミン窒素に結合するアルキル基が
多い程アルキル基からの電子供与が多く、塩基性が強く
なる傾向がある。本発明は、アミン窒素の電子密度を高
め、金属表面との配位結合力を高めることを狙うもので
あることから、アミンは第三級アミンに限定される。
As is well known, a primary amine R—NH 2 (R: alkyl group or the like) having one organic group bonded thereto and a secondary amine R 1 R 2 − having two organic groups bonded thereto are known. N
H (R 1 , R 2 : an alkyl group, etc.) and a tertiary amine R 1 R 2 R 3 —N (R 1, R 2, R 3 :
Alkyl group). Generally, an alkyl group is an electron donating group, and the more alkyl groups bonded to an amine nitrogen, the more electrons are donated from the alkyl group, and the basicity tends to be stronger. Since the present invention aims at increasing the electron density of amine nitrogen and increasing the coordination bonding force with the metal surface, amines are limited to tertiary amines.

【0032】ただし、単なる第三級アミンは強塩基性の
ため、強酸性である通常のメッキ液中では容易にアンモ
ニウムイオン(R1 2 3 −NH+ )となって配位結
合性を失ってしまう。そのため、アミン窒素の電子密度
が高いまま塩基性を弱めた化学構造が必要である。アミ
ン窒素の隣の共役系はメッキ阻害機能のみでなく、この
窒素の塩基性を弱める効果も有している。すなわち図1
0に示すように、共役系の影響は孤立電子対を有するア
ミン窒素にまで及ぶため、その影響を振り切ってアンモ
ニウムイオンを形成するには単純なアミンに比べて高い
エネルギーが必要となる。その結果、アミンとアンモニ
ウムイオンとの化学平衡を通常よりもはるかにアミン側
に進めることができる。このように、メッキ阻害剤中の
アミンは、アミン窒素の電子密度を高くして配位結合性
を高めながらも、塩基性がそれ程強くならない特定構造
のアミンに限定される。
However, mere tertiary amine is strongly basic, so that it easily becomes an ammonium ion (R 1 R 2 R 3 —NH + ) in an ordinary plating solution which is strongly acidic, and has a coordination bond. I will lose. Therefore, a chemical structure in which the basicity is weakened while the electron density of amine nitrogen is high is required. The conjugate system next to the amine nitrogen has not only a plating inhibiting function but also an effect of weakening the basicity of this nitrogen. That is, FIG.
As shown in FIG. 0, since the influence of the conjugated system extends to the amine nitrogen having a lone electron pair, a higher energy is required to form an ammonium ion by overcoming the influence than a simple amine. As a result, the chemical equilibrium between the amine and the ammonium ion can be further advanced to the amine side than usual. As described above, the amine in the plating inhibitor is limited to an amine having a specific structure in which the electron density of amine nitrogen is increased to enhance the coordination bond property, but the basicity is not so strong.

【0033】以上の特徴を有するメッキ阻害剤として、
例えば図11に示すベーシック・ブルー(Basic Blue)
3、図12に示すジアジン・ブラック(Diazine Black)
、図13に示すメチル・バイオレット(Methyl Violet)
2B、図14に示すメチレン・ブルー(Methylene Blu
e)などを挙げることができる。
As plating inhibitors having the above characteristics,
For example, Basic Blue shown in FIG.
3. Diazine Black shown in Fig. 12
, Methyl Violet shown in FIG.
2B, Methylene Blu shown in FIG.
e) and the like.

【0034】アミン窒素にはアルキル基の炭素が結合す
るのが一般的であるが、本発明のメッキ阻害剤において
は、アルキル基と同様、アミン窒素の電子密度を高める
のに効果がある他の窒素原子がアミン窒素に結合してい
てもよい。このようなメッキ阻害剤の例として、例えば
図15に示すテトラニトロ・ブルー・テトラゾニウム・
クロライド(Tetranitro Blue Tetrazolium Chloride)、
図16に示す2,3,5−トリフェニル(triphenyl) −
2H−テトラゾニウム・クロライド(Tetrazolium Chlor
ide)などを挙げることができる。
In general, the carbon of an alkyl group is bonded to the amine nitrogen. However, in the plating inhibitor of the present invention, as in the case of the alkyl group, other carbon atoms are effective to increase the electron density of the amine nitrogen. A nitrogen atom may be attached to the amine nitrogen. As an example of such a plating inhibitor, for example, tetranitro blue tetrazonium
Chloride (Tetranitro Blue Tetrazolium Chloride),
2,3,5-triphenyl- shown in FIG.
2H-Tetrazolium Chlor
ide).

【0035】本発明のメッキ阻害剤が添加されたメッキ
液53のメッキ電流は、このメッキ阻害剤を含まないメ
ッキ液のメッキ電流より必然的に小さくなる。これは、
「メッキ電流は、メッキ反応によって負極表面に析出す
る金属の総量に比例する」という原理に従い、メッキの
阻害をメッキ電流という視点から見直したものである。
メッキ液に加える添加剤の濃度を変え、メッキ電圧−電
流の関係を測定した結果を図17に示す。添加剤の濃度
が高くなるに従い、同電圧印加時の電流(すなわちメッ
キ電流)が減少していることが判る。本実施形態では定
電流(1A/dm2 )でメッキ処理を行っているので、
この場合には添加剤の濃度が高くなるに従って、より大
きな電圧が必要となる。
The plating current of the plating solution 53 to which the plating inhibitor of the present invention is added is necessarily smaller than the plating current of the plating solution containing no plating inhibitor. this is,
According to the principle that the plating current is proportional to the total amount of metal deposited on the negative electrode surface by the plating reaction, the inhibition of plating is reviewed from the viewpoint of plating current.
FIG. 17 shows the results of measuring the relationship between plating voltage and current by changing the concentration of the additive added to the plating solution. It can be seen that as the concentration of the additive increases, the current (that is, the plating current) when the same voltage is applied decreases. In the present embodiment, the plating is performed at a constant current (1 A / dm 2 ).
In this case, a higher voltage is required as the concentration of the additive increases.

【0036】上記メッキ阻害剤は、アミン窒素が金属と
配位結合することによって金属表面に吸着する一方、窒
素原子の隣りの共役系が正電荷を帯び、負極金属表面に
静電的に引き付けられるために、効果的に金属表面を被
覆してメッキ反応を阻害することができる。この目的の
ためには、アミン窒素と共役系とが同時に負極金属表面
に接近できるような三次元的な位置関係にあることが望
ましい。
The above-mentioned plating inhibitor is adsorbed on the metal surface by coordinating the amine nitrogen with the metal, while the conjugate system adjacent to the nitrogen atom becomes positively charged and is electrostatically attracted to the negative electrode metal surface. Therefore, it is possible to effectively cover the metal surface and inhibit the plating reaction. For this purpose, it is desirable that the amine nitrogen and the conjugated system have a three-dimensional positional relationship such that they can simultaneously approach the negative electrode metal surface.

【0037】しかし、アミン窒素と共役系との間の結合
に回転自由度がある場合には上記の位置関係が保証され
ず、図18(a)に示すように、アミン窒素が金属表面
に吸着したとしても共役系は金属表面に接近しないよう
な位置関係となる場合も生じる。そこで、「アミン窒素
が窒素および炭素により構成される5員環もしくは6員
環の一部であり、この5員環もしくは6員環に共役系を
構成する原子の少なくとも一部を含む構造とする」こと
により、アミン窒素と共役系とが同時に負極金属表面に
接近できる図18(b)に示すような位置関係が保証さ
れる。これは、アミン窒素子と共役系との間の結合から
回転自由度を奪い、アミン窒素子と共役系とを同一平面
に近い位置関係に固定するものである。この構造では、
窒素原子が配位結合によって金属表面に吸着する際に同
時に共役系も金属表面に接近することになる。
However, if the bond between the amine nitrogen and the conjugated system has a rotational degree of freedom, the above positional relationship is not guaranteed, and the amine nitrogen is adsorbed on the metal surface as shown in FIG. Even if it does, the conjugate system may have a positional relationship so as not to approach the metal surface. Therefore, a structure in which the amine nitrogen is part of a five-membered or six-membered ring composed of nitrogen and carbon and contains at least a part of atoms constituting a conjugated system in the five-membered ring or the six-membered ring. As a result, a positional relationship as shown in FIG. 18B where the amine nitrogen and the conjugated system can simultaneously approach the negative electrode metal surface is guaranteed. In this method, the degree of freedom of rotation is removed from the bond between the amine nitrogen and the conjugate system, and the amine nitrogen and the conjugate system are fixed in a positional relationship close to the same plane. In this structure,
When the nitrogen atom is adsorbed on the metal surface by the coordination bond, the conjugate system also approaches the metal surface at the same time.

【0038】このような特徴を有するメッキ阻害剤の例
として、図19に示すベーシック・レッド(Basic Red)
12、図20に示すストレイン・オール(Strain-all)、
図21、22に示すシアニン色素類などを挙げることが
できる。ストレイン・オール(図20)およびシアニン
色素類(図21、22)では陰イオンがBr- もしくは
- となっているが、陰イオンがCl- でなくともメッ
キ阻害剤の機能に特に影響はない。アミン窒素に結合す
る残り1個の炭素はアルキル基の炭素であり、このアル
キル基による立体障害は、上記5員環もしくは6員環構
造によっても除去することができない。その理由を図2
3を用いて説明する。
As an example of a plating inhibitor having such characteristics, Basic Red shown in FIG.
12, Strain-all shown in FIG. 20,
Cyanine dyes shown in FIGS. 21 and 22 can be mentioned. In strain all (FIG. 20) and cyanine dyes (FIGS. 21 and 22), the anion is Br or I . However, even if the anion is not Cl , the function of the plating inhibitor is not particularly affected. . The remaining one carbon bonded to the amine nitrogen is the carbon of the alkyl group, and the steric hindrance due to this alkyl group cannot be removed even by the above five-membered or six-membered ring structure. Figure 2 shows the reason
3 will be described.

【0039】アミン窒素と残り1個の炭素との結合を図
23(a)に示す矢印方向から見たのが図23(b)で
ある。C−C結合の回転自由度により、この炭素に結合
するアルキル基はR1 , R2 , R3 の位置にくる場合が
あるが、R2 の位置にアルキル基がきた場合には、ちょ
うど窒素と共役基との双方が金属表面に接近する際の立
体障害となる。すなわち、β位(窒素に対し隣の隣の位
置)の炭素原子は立体配置によっては添加剤分子と金属
表面との間の立体障害になり、窒素原子が配位結合を形
成するまで金属表面に接近することができない可能性が
生じる。もちろん、C−C結合の回転によってβ位の炭
素原子が配位結合の障害とならない(R1 が最も立体障
害を生まない位置であり、R3 がそれに次ぐ)構造をと
ることも可能であるため、この障害効果は絶対的なもの
ではないが、類似構造を有する材料の間の比較の際に
は、メッキ阻害効果に大きな差を生む原因となる。この
β位炭素原子の影響を排除する方法として、窒素原子に
結合する残り1個の基をβ位炭素のないアルキル基、す
なわちメチル基CH3 −に限定することが有効である。
前記のシアニン色素類において、エチル基をメチル基に
置換した構造(図24、25)やベーシック・レッド1
2(図19)などがこれに該当する。
FIG. 23B shows the bond between the amine nitrogen and the remaining one carbon as viewed from the direction of the arrow shown in FIG. The rotational freedom of the C-C bond, but an alkyl group attached to the carbon which may come to the position of R 1, R 2, R 3, when the alkyl group has come to the position of R 2, just nitrogen And the conjugate group both cause steric hindrance when approaching the metal surface. In other words, the carbon atom at the β-position (position next to the nitrogen) is a steric hindrance between the additive molecule and the metal surface depending on the configuration, and the carbon atom remains on the metal surface until the nitrogen atom forms a coordination bond. The possibility of inaccessibility arises. Of course, it is also possible to adopt a structure in which the carbon atom at the β-position does not hinder the coordination bond due to the rotation of the CC bond (R 1 is the position that does not cause the most steric hindrance, and R 3 is next to it). Therefore, this obstruction effect is not absolute, but causes a great difference in plating inhibition effect when comparing materials having similar structures. As a method of eliminating the influence of the β-position carbon atom, it is effective to limit the remaining one group bonded to the nitrogen atom to an alkyl group having no β-position carbon, that is, a methyl group CH 3 —.
In the above-mentioned cyanine dyes, a structure in which an ethyl group is substituted with a methyl group (FIGS. 24 and 25) or Basic Red 1
2 (FIG. 19) corresponds to this.

【0040】前記の「分子構造の一部に第三級アミンを
有し、かつ4個以上の原子鎖からなり、正電荷を有する
直鎖共役系もしくは正電荷を有する芳香環共役系を有
し、前記第三級アミン中の窒素の少なくとも1本の結合
手が前記共役系と直接結合している構造」のうち、この
共役系の長さを1nm以上とすることでメッキ阻害剤の効
果をより高くすることができる。
The above "having a tertiary amine as a part of the molecular structure and having a linear conjugate system having a positive charge or an aromatic ring conjugate system having a positive charge, comprising four or more atomic chains. A structure in which at least one bond of nitrogen in the tertiary amine is directly bonded to the conjugated system ”, by setting the length of the conjugated system to 1 nm or more, the effect of the plating inhibitor is reduced. Can be higher.

【0041】ここでいう共役系の長さとは、水素以外の
原子が形成する骨格で見た長さである。メッキにより形
成される金属の結晶格子の大きさに比べて遙かに大きい
ことがメッキ阻害剤分子の特徴である。図26に、Cu
の(111)面とその表面に吸着されるメッキ阻害剤分
子との大小関係を示す。ここでは金属表面に存在する原
子サイズの段差と吸着したメッキ阻害剤分子の立体障害
効果とに着目しており、阻害剤分子の大きさとして、結
晶格子上でCu原子3個分以上ある場合にその効果が顕
著となる。図26から分かるように、これはほぼベンゼ
ン環4個分、長さにして1nmに相当する。
The length of the conjugated system as referred to herein is the length of the skeleton formed by atoms other than hydrogen. A feature of the plating inhibitor molecule is that it is much larger than the size of the crystal lattice of the metal formed by plating. FIG.
(111) plane and the plating inhibitor molecules adsorbed on the (111) plane. Here, attention is paid to the step of the atomic size existing on the metal surface and the steric hindrance effect of the plating inhibitor molecules adsorbed. When the size of the inhibitor molecules is more than three Cu atoms on the crystal lattice, The effect becomes remarkable. As can be seen from FIG. 26, this is approximately equivalent to four benzene rings and 1 nm in length.

【0042】上記の条件が当てはまる具体的なメッキ阻
害剤の例としては、前記シアニン色素類(図21、2
2)やストレイン・オール(図20)などがある。この
構造のメッキ阻害剤が原子サイズで凹状になっている金
属表面に吸着する場合を想定する。本発明の埋込み対象
である幅250nm以下の配線溝30〜32もしくは径2
50nm以下のスルーホールは、埋込み前に形成されるバ
リア膜33およびシード膜34の膜厚を除くと、最大で
も幅230nm(配線溝)もしくは径230nm(スルーホ
ール)である。これらの凹みに金属メッキ膜を埋め込む
場合、まず配線溝/スルーホールの底の角部に上記メカ
ニズムによって優先的に金属膜が形成され、角がラウン
ディングする。理想的には半径115nmの曲面が形成さ
れる。
Examples of specific plating inhibitors to which the above conditions apply are the cyanine dyes (FIGS. 21 and 2).
2) and strain all (FIG. 20). It is assumed that the plating inhibitor having this structure is adsorbed on a metal surface that is concave in atomic size. Wiring grooves 30 to 32 or diameter 2 having a width of 250 nm or less to be embedded according to the present invention.
Excluding the thicknesses of the barrier film 33 and the seed film 34 formed before embedding, the through-holes of 50 nm or less have a maximum width of 230 nm (wiring groove) or a diameter of 230 nm (through-hole). When embedding a metal plating film in these recesses, first, a metal film is preferentially formed at the bottom corner of the wiring groove / through hole by the above mechanism, and the corner is rounded. Ideally, a curved surface with a radius of 115 nm is formed.

【0043】図27にこの曲面の原子サイズの模式図を
示す。115nmではCuの結晶格子(a=0.3614
96nm)にして320個分しかなく、たとえ角がラウン
ディングしたとしても、曲面の中で原子レベルで平坦な
領域はごく一部に限られてしまう。一方、直線状の剛直
な分子が吸着するためには、金属原子が密で、かつ原子
レベルで平坦な金属面が必要である。しかし、上記のよ
うな微細な配線溝/スルーホールの底の角部では、必ず
金属原子が粗な高指数面やステップ状の構造が出現し、
立体的な障害から阻害剤分子が吸着できない領域が発生
する。その一方、金属イオンは阻害剤分子に比べてはる
かに小さく、表面形状に関係なく金属表面の全面に到達
することができる。そのため、微細な配線溝/スルーホ
ールの底の角部の、阻害剤によるメッキ阻害効果が及ば
ない領域から優先的に金属メッキ膜が成長し、配線溝/
スルーホールが埋込まれる。
FIG. 27 is a schematic diagram showing the atomic size of this curved surface. At 115 nm, the crystal lattice of Cu (a = 0.3614)
96 nm), which is only 320. Even if the corners are rounded, the flat region at the atomic level in the curved surface is limited to only a part. On the other hand, in order for straight and rigid molecules to be adsorbed, a dense metal atom and a flat metal surface at the atomic level are required. However, at the corners at the bottom of the fine wiring groove / through hole as described above, a high-index plane or a step-like structure in which metal atoms are coarse appears without fail.
A region where the inhibitor molecule cannot be adsorbed occurs due to steric hindrance. On the other hand, metal ions are much smaller than inhibitor molecules and can reach the entire metal surface regardless of surface shape. For this reason, the metal plating film grows preferentially from the corner of the bottom of the fine wiring groove / through hole where the plating inhibition effect by the inhibitor does not reach, and the wiring groove /
Through holes are buried.

【0044】メッキ阻害剤は、金属表面に吸着して機能
するために、メッキ液53中の濃度が低くとも十分に機
能し、例えば5ppm以上の濃度があれば十分な埋込み
特性の向上効果が得られる。逆に、メッキ液53の阻害
剤が高濃度になるとメッキ処理時の副反応によって分解
する阻害剤が多くなり、金属メッキ膜中に分解生成物が
取り込まれるなどの副作用によって金属メッキ膜の膜質
(平坦性、密度、比抵抗など)の劣化を招く。従って、
最大でも1000ppm以下の濃度での使用が適当であ
る。
Since the plating inhibitor functions by adsorbing on the metal surface, it functions sufficiently even if the concentration in the plating solution 53 is low. For example, if the concentration is 5 ppm or more, a sufficient effect of improving the embedding characteristics can be obtained. Can be Conversely, if the concentration of the inhibitor in the plating solution 53 becomes high, the amount of the inhibitor decomposed by a side reaction during the plating process increases, and the film quality of the metal plating film ( Flatness, density, specific resistance, etc.). Therefore,
Use at concentrations up to 1000 ppm at most is appropriate.

【0045】上記メッキ阻害剤の効果をより高いものに
する別の方法として、阻害剤分子を「分子構造の一部に
第三級アミンを有し、かつ4個以上の原子鎖からなり、
正電荷を有する直鎖共役系もしくは正電荷を有する芳香
環共役系を有し、前記第三級アミン中の窒素の少なくと
も1本の結合手が前記共役系と直接結合して」おり、か
つ「前記正電荷が複数原子上に非極在化する構造」とす
ることも非常に有効である。これは、共役系が金属表面
を被覆してメッキ反応を阻害する能力を高める構造であ
る。すなわち、メッキ処理中の負極金属表面では、共役
系は自身が有する正電荷によって金属表面に引き付けら
れ、金属表面を被覆するが、正電荷が非局在化している
場合には共役系内の複数原子が金属表面に引き付けられ
るために、より安定に金属表面を被覆することができ
る。
As another method for increasing the effect of the plating inhibitor, an inhibitor molecule is defined as having “a tertiary amine in a part of the molecular structure, and consisting of four or more atomic chains,
Having a linear conjugated system having a positive charge or an aromatic ring conjugated system having a positive charge, and at least one bond of nitrogen in the tertiary amine is directly bonded to the conjugated system; and It is also very effective to adopt a structure in which the positive charges are depolarized on a plurality of atoms. This is a structure that enhances the ability of the conjugated system to coat the metal surface and inhibit the plating reaction. In other words, on the negative electrode metal surface during plating, the conjugated system is attracted to the metal surface by its own positive charge and coats the metal surface, but when the positive charge is delocalized, multiple Since the atoms are attracted to the metal surface, the metal surface can be more stably coated.

【0046】また、電荷が局在化した場合は結合の強さ
がウエハ表面の一点の表面状態に強く影響されるのに対
し、電荷を非局在化してウエハ表面の複数の点で静電的
結合を持たせた場合にはウエハ表面の影響が平均化され
るので、ウエハ表面の状態に影響され難い安定な結合を
形成することが可能となる。共役系内の窒素原子によっ
て正電荷がもたらされる場合には、この構造に該当する
と考えることができる。例えば前記のベーシック・ブル
ー3、メチレン・ブルー、ベーシック・レッド12など
を挙げることができる。ここで、「正電荷が非局在化し
ている」とは、単に共役系を構成する原子の中に正電荷
を帯びたものがある、というだけでは不十分であり、共
鳴構造を有することが必要である。図28にベーシック
・レッド12の共鳴構造を示す。正電荷は2個の窒素原
子上のみに存在しているように見えるが、実際には正電
荷は中央の共役系を構成する炭素原子上に非局在してい
る。このように、共鳴構造自体は電荷の存在位置を正確
に示すものではないが、電荷が非局在化していることを
示す間接的な証拠と考えることができる。
When the electric charge is localized, the strength of the bond is strongly influenced by the surface condition of one point on the wafer surface, whereas the electric charge is delocalized and the electrostatic charge is formed at a plurality of points on the wafer surface. In the case where a specific bond is provided, the influence of the wafer surface is averaged, so that it is possible to form a stable bond that is hardly affected by the state of the wafer surface. If the nitrogen atom in the conjugate system provides a positive charge, it can be considered to fall under this structure. For example, the above-mentioned basic blue 3, methylene blue, basic red 12 and the like can be mentioned. Here, “positive charge is delocalized” means that it is not enough to simply say that some of the atoms constituting the conjugated system have a positive charge. is necessary. FIG. 28 shows the resonance structure of Basic Red 12. Although the positive charge appears to be present only on the two nitrogen atoms, the positive charge is actually delocalized on the carbon atoms that make up the central conjugated system. As described above, the resonance structure itself does not accurately indicate the position where the charge exists, but can be considered as indirect evidence that the charge is delocalized.

【0047】図29は、酸化シリコン膜21の上部と配
線溝30〜32およびスルーホール23〜26の内部と
に膜厚500nm程度のCu膜(第2金属膜)35を析出
させた状態を示している。本実施形態によれば、配線溝
30〜32およびスルーホール23〜26の内部に空孔
(ボイド)を生じることなくCu膜35を埋め込むこと
ができる。
FIG. 29 shows a state in which a Cu film (second metal film) 35 having a thickness of about 500 nm is deposited on the upper portion of the silicon oxide film 21 and inside the wiring grooves 30 to 32 and the through holes 23 to 26. ing. According to the present embodiment, the Cu film 35 can be embedded without generating voids (voids) in the wiring grooves 30 to 32 and the through holes 23 to 26.

【0048】次に、図30に示すように、配線溝30〜
32およびスルーホール23〜26の外部のCu膜3
5、シード膜34およびバリア膜33を化学機械研磨法
によって除去することにより、配線溝30〜32および
スルーホール23〜26の内部に埋め込みCu配線36
〜38を形成する。
Next, as shown in FIG.
32 and Cu film 3 outside through holes 23 to 26
5. By removing the seed film 34 and the barrier film 33 by the chemical mechanical polishing method, the Cu wiring 36 embedded in the wiring grooves 30 to 32 and the through holes 23 to 26 is formed.
To 38 are formed.

【0049】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0050】メッキ液の組成は、前記実施形態に限定さ
れるものではなく、上記メッキ阻害剤を含有し、かつ比
抵抗、平坦性などの膜質が実用に耐えるレベルのCu膜
を形成できるメッキ液であれば、本発明において使用す
ることに何ら問題はない。
The composition of the plating solution is not limited to the above-described embodiment. The plating solution contains the above-mentioned plating inhibitor and can form a Cu film having a film quality such as specific resistance and flatness that can be practically used. Then, there is no problem in use in the present invention.

【0051】前記実施の形態では、配線溝およびスルー
ホールの内部に埋め込みCu配線を形成するデュアル・
ダマシンプロセスに適用した場合について説明したが、
配線溝の内部に埋め込みCu配線を形成するシングル・
ダマシンプロセスに適用することもできる。
In the above-described embodiment, a dual-channel interconnection in which a buried Cu wiring is formed inside a wiring groove and a through hole is formed.
I explained the case where it was applied to the damascene process,
A single copper wire for forming a buried Cu wiring inside the wiring groove
It can also be applied to a damascene process.

【0052】前記実施の形態では、埋め込みCu配線を
形成する場合について説明したが、電気メッキによる析
出反応を利用してCu以外の金属材料(例えばNi、Z
n、半田など)を微細なスルーホールなどに埋め込む場
合などにも適用することができる。
In the above embodiment, the case where the embedded Cu wiring is formed has been described. However, a metal material other than Cu (for example, Ni, Z) is formed by utilizing a deposition reaction by electroplating.
(e.g., n, solder, etc.) in a fine through-hole.

【0053】[0053]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0054】本発明によれば、電気メッキによる析出反
応を利用して微細な配線溝やスルーホールの内部にボイ
ドを生じることなく金属膜を埋め込むことが可能となる
ので、LSIの微細化、高速化、高性能化を推進するこ
とができる。
According to the present invention, it is possible to embed a metal film without generating a void inside a fine wiring groove or through hole by utilizing a deposition reaction by electroplating. And high performance can be promoted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図3】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図4】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図5】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図6】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図7】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図8】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図9】金属膜の形成に使用するメッキ装置の概略構成
図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a plating apparatus used for forming a metal film.

【図10】本発明のメッキ阻害剤の構造を説明する図で
ある。
FIG. 10 is a diagram illustrating the structure of a plating inhibitor of the present invention.

【図11】本発明のメッキ阻害剤の化学構造式の一例を
示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a chemical structural formula of a plating inhibitor of the present invention.

【図12】本発明のメッキ阻害剤の化学構造式の一例を
示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a chemical structural formula of a plating inhibitor of the present invention.

【図13】本発明のメッキ阻害剤の化学構造式の一例を
示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an example of a chemical structural formula of a plating inhibitor of the present invention.

【図14】本発明のメッキ阻害剤の化学構造式の一例を
示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a chemical structural formula of a plating inhibitor of the present invention.

【図15】本発明のメッキ阻害剤の化学構造式の一例を
示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a chemical structural formula of a plating inhibitor of the present invention.

【図16】本発明のメッキ阻害剤の化学構造式の一例を
示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing an example of a chemical structural formula of a plating inhibitor of the present invention.

【図17】メッキ電圧−電流の関係を測定した結果を示
すグラフである。
FIG. 17 is a graph showing the result of measuring the relationship between plating voltage and current.

【図18】(a)、(b)は、アミン窒素と共役系との
間の位置関係を説明する図である。
FIGS. 18 (a) and (b) are diagrams illustrating a positional relationship between an amine nitrogen and a conjugated system.

【図19】本発明のメッキ阻害剤の化学構造式の一例を
示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing an example of a chemical structural formula of a plating inhibitor of the present invention.

【図20】本発明のメッキ阻害剤の化学構造式の一例を
示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing an example of a chemical structural formula of a plating inhibitor of the present invention.

【図21】本発明のメッキ阻害剤の化学構造式の一例を
示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing an example of a chemical structural formula of a plating inhibitor of the present invention.

【図22】本発明のメッキ阻害剤の化学構造式の一例を
示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing an example of a chemical structural formula of a plating inhibitor of the present invention.

【図23】(a)、(b)は、アミン窒素に結合するア
ルキル基による立体障害効果を説明する図である。
FIGS. 23 (a) and (b) are diagrams illustrating a steric hindrance effect due to an alkyl group bonded to an amine nitrogen.

【図24】本発明のメッキ阻害剤の化学構造式の一例を
示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing an example of a chemical structural formula of a plating inhibitor of the present invention.

【図25】本発明のメッキ阻害剤の化学構造式の一例を
示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing an example of a chemical structural formula of a plating inhibitor of the present invention.

【図26】本発明のメッキ阻害剤における共役系の長さ
とメッキにより形成される金属の結晶格子の大きさとの
関係を説明する図である。
FIG. 26 is a diagram illustrating the relationship between the length of a conjugated system in the plating inhibitor of the present invention and the size of a crystal lattice of a metal formed by plating.

【図27】配線溝/スルーホールの底の角部の曲面を示
す模式図である。
FIG. 27 is a schematic view showing a curved surface of a corner at the bottom of a wiring groove / through hole.

【図28】本発明のメッキ阻害剤の一種であるベーシッ
ク・レッド12の共鳴構造を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing a resonance structure of Basic Red 12, which is one of the plating inhibitors of the present invention.

【図29】本発明の一実施の形態である半導体集積回路
装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 29 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【図30】本発明の一実施の形態である半導体集積回路
装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 30 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板(ウエハ) 2 素子分離溝 3 p型ウエル 4 n型ウエル 5 ゲート酸化膜 6 ゲート電極 7 n型半導体領域(ソース、ドレイン) 8 p型半導体領域(ソース、ドレイン) 9 酸化シリコン膜 10、11 コンタクトホール 12〜17 配線 18 窒化シリコン膜 19 酸化シリコン膜 20 窒化シリコン膜 21 酸化シリコン膜 22 フォトレジスト膜 23〜26 スルーホール 27 反射防止膜 28 フォトレジスト膜 30〜32 配線溝 33 バリア膜 34 シード膜(第1金属膜) 35 Cu膜(第2金属膜) 36〜38 埋め込みCu配線 50 メッキ装置 51 メッキ槽 52 メッキ液貯槽 53 メッキ液 54 電源 55 ホルダピン 56 ウエハホルダ 57 アノード 58 孔 59 ポンプ 60 フィルタ 61 配管 Qn nチャネル型MISFET Qp pチャネル型MISFET REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor substrate (wafer) 2 element isolation groove 3 p-type well 4 n-type well 5 gate oxide film 6 gate electrode 7 n-type semiconductor region (source, drain) 8 p-type semiconductor region (source, drain) 9 silicon oxide film 10 , 11 contact hole 12-17 wiring 18 silicon nitride film 19 silicon oxide film 20 silicon nitride film 21 silicon oxide film 22 photoresist film 23-26 through hole 27 anti-reflection film 28 photoresist film 30-32 wiring groove 33 barrier film 34 Seed film (first metal film) 35 Cu film (second metal film) 36 to 38 Embedded Cu wiring 50 Plating device 51 Plating tank 52 Plating solution storage tank 53 Plating solution 54 Power supply 55 Holder pin 56 Wafer holder 57 Anode 58 Hole 59 Pump 60 Filter 61 Piping Qn n channel MISFET Qp P-channel MISFET

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板橋 武之 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 端場 登志雄 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小林 金也 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 4M104 BB01 BB04 BB30 CC01 DD08 DD16 DD17 DD37 DD52 FF18 FF22 GG10 GG14 HH13 5F033 HH04 HH11 HH19 HH21 HH33 HH34 JJ01 JJ11 JJ19 JJ21 JJ32 JJ33 KK19 KK33 MM02 MM08 MM12 MM13 NN06 NN07 NN40 PP06 PP15 PP27 PP33 QQ02 QQ08 QQ09 QQ11 QQ25 QQ37 QQ48 RR04 RR06 SS01 SS04 SS11 SS15 TT02 WW04 XX02 5F048 AA07 AC03 BA01 BB05 BB09 BB13 BF01 BF07 BF16 CA01 CA02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takeyuki Itabashi 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Toshio Namba 7-chome, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1-1 Inside Hitachi, Ltd. Hitachi Laboratory (72) Inventor Kinya Kobayashi 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture F-term in Hitachi, Ltd. Hitachi Laboratory F-term (reference) 4M104 BB01 BB04 BB30 CC01 DD08 DD16 DD17 DD37 DD52 FF18 FF22 GG10 GG14 HH13 5F033 HH04 HH11 HH19 HH21 HH33 HH34 JJ01 JJ11 JJ19 JJ21 JJ32 JJ33 KK19 KK33 MM02 SS0811 NN08 NN13 NN07 NN07 NN07 WW04 XX02 5F048 AA07 AC03 BA01 BB05 BB09 BB13 BF01 BF07 BF16 CA01 CA02

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の主面上の絶縁膜に配線溝ま
たはスルーホールを形成した後、前記絶縁膜の上面と前
記配線溝またはスルーホールの内壁とを覆う第1金属膜
を形成する工程と、電気メッキによる金属の析出反応を
利用して前記第1金属膜の表面に第2金属膜を析出させ
ることにより、前記配線溝またはスルーホールの内部に
前記第2金属膜を埋め込む工程とを有する半導体集積回
路装置の製造方法であって、前記絶縁膜の上面および前
記配線溝またはスルーホールの開孔部近傍における前記
第2金属膜の析出を阻害し、前記配線溝またはスルーホ
ールの底部近傍における前記第2金属膜の析出を優先し
て進行させるメッキ阻害剤を添加したメッキ液を使用す
ることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
1. A step of forming a wiring groove or a through hole in an insulating film on a main surface of a semiconductor substrate, and then forming a first metal film covering an upper surface of the insulating film and an inner wall of the wiring groove or the through hole. And embedding the second metal film inside the wiring groove or through-hole by depositing a second metal film on the surface of the first metal film using a metal deposition reaction by electroplating. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: preventing deposition of the second metal film on an upper surface of the insulating film and near an opening of the wiring groove or through hole; and near a bottom of the wiring groove or through hole. 3. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising using a plating solution to which a plating inhibitor for causing the deposition of the second metal film to proceed preferentially is added.
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記メッキ阻害剤は、分子構造の一部
に第三級アミンと、4個以上の原子鎖からなり、正電荷
を有する直鎖共役系もしくは正電荷を有する芳香環共役
系とを有し、前記第三級アミン中の窒素の少なくとも1
本の結合手が前記共役系と直接結合した化学構造を有す
る物質であることを特徴とする半導体集積回路装置の製
造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the plating inhibitor comprises a tertiary amine and four or more atomic chains in a part of a molecular structure, and has a positive charge. A linear conjugated system or a positively charged aromatic ring conjugated system, wherein at least one of nitrogen in the tertiary amine is
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, characterized in that a bond is a substance having a chemical structure directly bonded to the conjugated system.
【請求項3】 請求項2記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記化学構造を有する物質は、前記第
三級アミン中の窒素が窒素と炭素とにより構成される5
員環または6員環の一部であり、前記5員環または6員
環には前記共役系を構成する原子の少なくとも一部が含
まれることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
3. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the substance having the chemical structure is such that nitrogen in the tertiary amine is composed of nitrogen and carbon.
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the method is a part of a six-membered ring or a six-membered ring, and the five-membered ring or the six-membered ring contains at least a part of atoms constituting the conjugated system.
【請求項4】 請求項3記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記第三級アミン中の窒素に1個のメ
チル基が結合していることを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 3, wherein one methyl group is bonded to nitrogen in said tertiary amine. .
【請求項5】 請求項2記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記共役系の長さは、1nm以上である
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the length of the conjugate system is 1 nm or more.
【請求項6】 請求項2記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記共役系の正電荷は、複数個の原子
上に非局在化していることを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the positive charges of the conjugated system are delocalized on a plurality of atoms. Method.
【請求項7】 請求項2記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記メッキ液中における前記化学構造
を有する物質の濃度は、5ppm以上、1000ppm
以下の範囲内であることを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the concentration of the substance having the chemical structure in the plating solution is 5 ppm or more and 1000 ppm.
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the method is within the following range.
【請求項8】 請求項2記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記化学構造を有する物質は、ベーシ
ック・ブルー3、ジアジン・ブラック、メチル・バイオ
レット、メチレン・ブルー、テトラニトロ・ブルー・テ
トラゾニウム・クロライド、2,3,5−トリフェニル
−2H−テトラゾニウム・クロライド、ベーシック・レ
ッド12、ストレイン・オールまたはシアニン色素類で
あることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
8. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the substance having the chemical structure is basic blue 3, diazine black, methyl violet, methylene blue, tetranitro blue tetrazonium. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: chloride, 2,3,5-triphenyl-2H-tetrazonium chloride, basic red 12, strain all, or cyanine dye.
【請求項9】 請求項1または2記載の半導体集積回路
装置の製造方法において、前記配線溝の幅または前記ス
ルーホールの径は、250nm以下であることを特徴とす
る半導体集積回路装置の製造方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a width of said wiring groove or a diameter of said through hole is 250 nm or less. .
【請求項10】 請求項1または2記載の半導体集積回
路装置の製造方法において、前記第1金属膜および前記
第2金属膜は、Cuを主成分として含む金属からなるこ
とを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said first metal film and said second metal film are made of a metal containing Cu as a main component. A method for manufacturing a circuit device.
【請求項11】 請求項1または2記載の半導体集積回
路装置の製造方法において、前記配線溝またはスルーホ
ールの内部に前記第2金属膜を埋め込んだ後、前記配線
溝またはスルーホールの外部の前記第2金属膜を化学機
械研磨法で除去することによって、前記配線溝またはス
ルーホールの内部に前記第2金属膜からなる配線を形成
することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said second metal film is embedded in said wiring groove or through-hole, and then said second metal film is formed outside said wiring groove or through-hole. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising forming a wiring made of the second metal film inside the wiring groove or through hole by removing the second metal film by a chemical mechanical polishing method.
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