JP2001118848A - めっき浴から堆積される金属層の特性改善方法 - Google Patents
めっき浴から堆積される金属層の特性改善方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】めっき液から堆積される金属層の特性を改善す
る。 【解決手段】絶縁層において少くなくとも１つの穴を有
する基板上に、金属めっき浴からＣｕやＣｏなどの金属
含有膜を堆積させる際に、穴が実質的に埋め込まれるま
で金属含有層を堆積させるステップと、堆積された金属
含有層に、加熱ステップおよび／または真空ステップを
実行するステップと、堆積された金属含有層上に、金属
めっき浴から金属含有層を堆積させるステップからな
り、加熱ステップおよび／または真空ステップを実行す
ることにより、金属堆積膜に含まれた不純物や、表面に
付着こた不純物を取り除く。
る。 【解決手段】絶縁層において少くなくとも１つの穴を有
する基板上に、金属めっき浴からＣｕやＣｏなどの金属
含有膜を堆積させる際に、穴が実質的に埋め込まれるま
で金属含有層を堆積させるステップと、堆積された金属
含有層に、加熱ステップおよび／または真空ステップを
実行するステップと、堆積された金属含有層上に、金属
めっき浴から金属含有層を堆積させるステップからな
り、加熱ステップおよび／または真空ステップを実行す
ることにより、金属堆積膜に含まれた不純物や、表面に
付着こた不純物を取り除く。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体加工に関
し、より詳細には、めっき浴から堆積される金属層の特
性を改善する方法に関する。
し、より詳細には、めっき浴から堆積される金属層の特
性を改善する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、ＵＬＳＩのメタライゼーション機
構において、アルミニウムの替わりに銅が採用されてい
る。銅がアルミニウムよりも低抵抗であり、エレクトロ
マイグレーション耐性が高いからである。銅は、導電路
として使用される。銅の堆積技術はいくつか知られてお
り、その中には、無電解銅めっき、電気化学的銅めっ
き、銅の化学的気相成長法がある。
構において、アルミニウムの替わりに銅が採用されてい
る。銅がアルミニウムよりも低抵抗であり、エレクトロ
マイグレーション耐性が高いからである。銅は、導電路
として使用される。銅の堆積技術はいくつか知られてお
り、その中には、無電解銅めっき、電気化学的銅めっ
き、銅の化学的気相成長法がある。
【０００３】配線技術においては、ＡｌとＳｉＯ2が今
なお広く使用されているが、銅と新しい低誘電率（ｌｏ
ｗ−Ｋ）材料（たとえば、高分子）が、現在、えり抜き
の未来材料として認められているので、急速にマイクロ
エレクトロニクスで採用されている。この大きな変化
は、特性サイズが減少し続けることにより必要とされ
る。特性サイズは、ＲＣ遅延時間が次世代マイクロプロ
セッサの制約因子であることを示す。銅を使用すればよ
り低い抵抗が得られ、多くの処理パラメーターによって
は、それがより優れたエレクトロマイグレーション耐性
と結びつくことも可能である。同時に、最近では、かな
り狭い構造（０．２５μｍ）を形成する手段としてダマ
シン構造の利用が導入された。この機構では、まず、低
誘電率材料に狭いトレンチやビアがエッチされ、その後
続いて、Ｃｕで埋め込まれる。これらの構造の深さ／幅
の比が増加するにつれて、ボイドを形成せずに埋め込む
こと、または、最上部でその構造を塞ぐことさえ、ます
ます困難になる。それ故、めっき液にブライトナーやサ
プレッサー（ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ）が加えられる。ブ
ライトナーやサプレッサーという言葉は当業者には知ら
れている（下記参照）。銅めっき浴から銅層を堆積させ
るために、現在は、電気化学的めっき、または、無電解
めっきが好ましい方法である。銅層を堆積した後、大
抵、熱アニ−ルステップが実行される。
なお広く使用されているが、銅と新しい低誘電率（ｌｏ
ｗ−Ｋ）材料（たとえば、高分子）が、現在、えり抜き
の未来材料として認められているので、急速にマイクロ
エレクトロニクスで採用されている。この大きな変化
は、特性サイズが減少し続けることにより必要とされ
る。特性サイズは、ＲＣ遅延時間が次世代マイクロプロ
セッサの制約因子であることを示す。銅を使用すればよ
り低い抵抗が得られ、多くの処理パラメーターによって
は、それがより優れたエレクトロマイグレーション耐性
と結びつくことも可能である。同時に、最近では、かな
り狭い構造（０．２５μｍ）を形成する手段としてダマ
シン構造の利用が導入された。この機構では、まず、低
誘電率材料に狭いトレンチやビアがエッチされ、その後
続いて、Ｃｕで埋め込まれる。これらの構造の深さ／幅
の比が増加するにつれて、ボイドを形成せずに埋め込む
こと、または、最上部でその構造を塞ぐことさえ、ます
ます困難になる。それ故、めっき液にブライトナーやサ
プレッサー（ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ）が加えられる。ブ
ライトナーやサプレッサーという言葉は当業者には知ら
れている（下記参照）。銅めっき浴から銅層を堆積させ
るために、現在は、電気化学的めっき、または、無電解
めっきが好ましい方法である。銅層を堆積した後、大
抵、熱アニ−ルステップが実行される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、堆積される金
属膜の特性に関して、なお、問題がある。
属膜の特性に関して、なお、問題がある。
【０００５】（広いトレンチやボンディングパッド、ま
たは、コンデンサのような一般的に３μｍよりも大きい
線幅の）より広い穴と（トレンチやビアのような）より
狭い穴から成る構造が埋め込まれなければならない時、
広い穴がコンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）に埋め
込まれる一方で、狭い穴上ではヒロックが形成される。
結果として、これは、通例直面する過剰埋め込みという
現象をもたらしたり、堆積されたままの膜が局部的に規
定の厚さの２倍になる原因であるトレンチ上のヒロック
を生じさせる。これは、後に続く、平面膜に最も作用す
る化学機械処理（ＣＭＰ）というステップに、深刻な問
題を引き起こす。ＣＭＰを除けば、膜厚改良が結晶粒界
移動を防ぐ追加要素である。
たは、コンデンサのような一般的に３μｍよりも大きい
線幅の）より広い穴と（トレンチやビアのような）より
狭い穴から成る構造が埋め込まれなければならない時、
広い穴がコンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）に埋め
込まれる一方で、狭い穴上ではヒロックが形成される。
結果として、これは、通例直面する過剰埋め込みという
現象をもたらしたり、堆積されたままの膜が局部的に規
定の厚さの２倍になる原因であるトレンチ上のヒロック
を生じさせる。これは、後に続く、平面膜に最も作用す
る化学機械処理（ＣＭＰ）というステップに、深刻な問
題を引き起こす。ＣＭＰを除けば、膜厚改良が結晶粒界
移動を防ぐ追加要素である。
【０００６】銅堆積層の形態についての否定的な結果が
知られているが、めっき浴からの銅層の堆積は、現在、
最も利用されている技術である。化学的気相成長法のよ
うな他の技術により生成された膜は、めっき浴から堆積
された膜よりも信頼性に欠け、高価である。
知られているが、めっき浴からの銅層の堆積は、現在、
最も利用されている技術である。化学的気相成長法のよ
うな他の技術により生成された膜は、めっき浴から堆積
された膜よりも信頼性に欠け、高価である。
【０００７】めっきによる銅堆積膜は、層中で高い応力
を示す可能性もある。また、それらは、めっきによっ
て、高いシート抵抗を示す可能性もある。
を示す可能性もある。また、それらは、めっきによっ
て、高いシート抵抗を示す可能性もある。
【０００８】発生するもう１つの問題は、銅堆積層が、
銅拡散バリア層または誘電体層のような下部層と有害な
付着をすることである。
銅拡散バリア層または誘電体層のような下部層と有害な
付着をすることである。
【０００９】上述の問題は、銅層の堆積に限らず、例え
ばコバルト層のような他の金属層にも起こる。コバルト
層がめっき浴から堆積される時、コバルト層は、上述さ
れたような不都合な性質を示す。
ばコバルト層のような他の金属層にも起こる。コバルト
層がめっき浴から堆積される時、コバルト層は、上述さ
れたような不都合な性質を示す。
【００１０】本発明の目的は、ＵＬＳＩメタライゼーシ
ョン構造における金属層の特性に関する問題に対して解
決方法を提供することである。本発明の方法は、めっき
浴から金属層を堆積させる方法に関連した問題を解決す
ることを目指している。
ョン構造における金属層の特性に関する問題に対して解
決方法を提供することである。本発明の方法は、めっき
浴から金属層を堆積させる方法に関連した問題を解決す
ることを目指している。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の側面
で、金属含有層を金属めっき浴から堆積させる方法が述
べられている。この方法は、金属含有層を堆積させるス
テップと、その後に続く加熱ステップおよび／または真
空ステップから成る。この続いたステップは、異なる順
序で少なくとも２回繰り返すことができる。加熱ステッ
プおよび／または真空ステップを実行するステップは、
その金属堆積膜に含まれた不純物や、金属堆積膜の表面
に付着した不純物を取り除くためのものである。
で、金属含有層を金属めっき浴から堆積させる方法が述
べられている。この方法は、金属含有層を堆積させるス
テップと、その後に続く加熱ステップおよび／または真
空ステップから成る。この続いたステップは、異なる順
序で少なくとも２回繰り返すことができる。加熱ステッ
プおよび／または真空ステップを実行するステップは、
その金属堆積膜に含まれた不純物や、金属堆積膜の表面
に付着した不純物を取り除くためのものである。
【００１２】発明の第１の実施の形態で、空気／真空サ
イクルとして真空ステップが実行される。空気／真空サ
イクルは、金属堆積層を、空気、または、Ｎ2、Ｈ2、Ａ
ｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＮＨ3、または、これらの気体の１以
上を含む任意の混合気体の雰囲気に、大気圧でさらすこ
と、および、金属堆積層を、空気、または、Ｎ2、Ｈ2、
Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＮＨ3、または、これらの気体の１
以上を含む任意の混合気体、または、真空の雰囲気に、
大気圧よりも低い圧力でさらすことに置き換わるものと
して定義される。大気圧より低い圧力は、限定されない
が、典型的には、大気圧と１０-2から１０-4、１０-6、
１０-8 Ｔｏｒｒの間の範囲である。従って真空ステッ
プは、堆積された膜を大気圧よりも低い圧力環境にさら
すこととして定義される。
イクルとして真空ステップが実行される。空気／真空サ
イクルは、金属堆積層を、空気、または、Ｎ2、Ｈ2、Ａ
ｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＮＨ3、または、これらの気体の１以
上を含む任意の混合気体の雰囲気に、大気圧でさらすこ
と、および、金属堆積層を、空気、または、Ｎ2、Ｈ2、
Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＮＨ3、または、これらの気体の１
以上を含む任意の混合気体、または、真空の雰囲気に、
大気圧よりも低い圧力でさらすことに置き換わるものと
して定義される。大気圧より低い圧力は、限定されない
が、典型的には、大気圧と１０-2から１０-4、１０-6、
１０-8 Ｔｏｒｒの間の範囲である。従って真空ステッ
プは、堆積された膜を大気圧よりも低い圧力環境にさら
すこととして定義される。
【００１３】この発明の第１側面の実施の形態におい
て、その金属含有膜の層は、銅層またはコバルト層であ
ってよい。
て、その金属含有膜の層は、銅層またはコバルト層であ
ってよい。
【００１４】この本発明の第１側面のさらなる実施の形
態において、その金属含有膜の層は、周囲の絶縁層にお
ける少なくとも１つの狭い穴に堆積される。この狭い穴
は、ＵＬＳＩメタライゼーション構造の一部である。
態において、その金属含有膜の層は、周囲の絶縁層にお
ける少なくとも１つの狭い穴に堆積される。この狭い穴
は、ＵＬＳＩメタライゼーション構造の一部である。
【００１５】この本発明の第１側面のさらなる実施の形
態において、その狭い穴は、半導体加工で知られる、ト
レンチ、コンタクトホール、または、ビアであってもよ
い。
態において、その狭い穴は、半導体加工で知られる、ト
レンチ、コンタクトホール、または、ビアであってもよ
い。
【００１６】この本発明の第１側面のさらなる実施の形
態において、その金属含有層は、銅層またはコバルト層
であってよい。
態において、その金属含有層は、銅層またはコバルト層
であってよい。
【００１７】この本発明の第１側面のさらなる実施の形
態において、その金属含有膜の層は、金属シード層上に
堆積される。その金属シード層は、めっき浴から、また
は、金属ＰＶＤによって堆積できる。
態において、その金属含有膜の層は、金属シード層上に
堆積される。その金属シード層は、めっき浴から、また
は、金属ＰＶＤによって堆積できる。
【００１８】この本発明の第１側面のさらなる実施の形
態において、その金属含有膜の層は、無電解めっき浴か
ら、または、電気めっき浴から堆積される。
態において、その金属含有膜の層は、無電解めっき浴か
ら、または、電気めっき浴から堆積される。
【００１９】本発明の第２の側面で、絶縁層において少
なくとも１つの穴を有する基板上に、金属含有層を金属
めっき浴から堆積させる方法が開示されている。その方
法は、少なくとも１つの穴がその金属含有層で実質的に
埋め込まれるまで、その基板上に、その金属めっき浴か
ら金属含有層を堆積させるステップと、その堆積された
金属含有層に、加熱ステップおよび／または真空ステッ
プを実行するステップと、その堆積された金属含有層
に、そのめっき浴から金属含有層を堆積させるステップ
とから成る方法である。その加熱ステップまたは真空ス
テップは、金属堆積層に含まれた不純物やその金属堆積
層の表面に付着した不純物を取り除くために実行され
る。その金属堆積層の特性が改善される。この発明の第
１の側面の実施形態において、本発明の第２の側面に記
載の方法が開示され、その実施形態で、加熱ステップお
よび／または真空ステップを実行するステップ、および
／または、その金属含有層を堆積させるステップは、全
ての穴が、その金属層で実質的に埋め込まれるまで、異
なる順序で何回も続けて繰り返される。
なくとも１つの穴を有する基板上に、金属含有層を金属
めっき浴から堆積させる方法が開示されている。その方
法は、少なくとも１つの穴がその金属含有層で実質的に
埋め込まれるまで、その基板上に、その金属めっき浴か
ら金属含有層を堆積させるステップと、その堆積された
金属含有層に、加熱ステップおよび／または真空ステッ
プを実行するステップと、その堆積された金属含有層
に、そのめっき浴から金属含有層を堆積させるステップ
とから成る方法である。その加熱ステップまたは真空ス
テップは、金属堆積層に含まれた不純物やその金属堆積
層の表面に付着した不純物を取り除くために実行され
る。その金属堆積層の特性が改善される。この発明の第
１の側面の実施形態において、本発明の第２の側面に記
載の方法が開示され、その実施形態で、加熱ステップお
よび／または真空ステップを実行するステップ、および
／または、その金属含有層を堆積させるステップは、全
ての穴が、その金属層で実質的に埋め込まれるまで、異
なる順序で何回も続けて繰り返される。
【００２０】発明のさらなる実施の形態において、その
金属堆積層を真空ステップにさらすステップは、空気／
真空サイクルとして実行される。
金属堆積層を真空ステップにさらすステップは、空気／
真空サイクルとして実行される。
【００２１】この発明の第２の側面の実施の形態におい
て、その金属含有層は、銅層またはコバルト層であって
よい。
て、その金属含有層は、銅層またはコバルト層であって
よい。
【００２２】この発明の第２の側面のさらなる実施の形
態において、その穴は周囲の絶縁層における狭い穴であ
り、その狭い穴は、ＵＬＳＩメタライゼーション構造の
一部である。
態において、その穴は周囲の絶縁層における狭い穴であ
り、その狭い穴は、ＵＬＳＩメタライゼーション構造の
一部である。
【００２３】この発明の第２の側面のさらなる実施の形
態において、その狭い穴は、半導体加工でしられる、ト
レンチ、コンタクトホール、または、ビアである。
態において、その狭い穴は、半導体加工でしられる、ト
レンチ、コンタクトホール、または、ビアである。
【００２４】この発明の第２の側面のさらなる実施の形
態において、その金属含有層の堆積が、ある金属含有層
上に実行される。その金属含有層は、銅層またはコバル
ト層であってよい。
態において、その金属含有層の堆積が、ある金属含有層
上に実行される。その金属含有層は、銅層またはコバル
ト層であってよい。
【００２５】この発明の第２の側面のさらなる実施の形
態において、その金属含有層の堆積が、ある金属シード
層上で実行される。その金属シード層は、金属めっき浴
から、または、金属ＰＶＤによる堆積によって実行でき
る。
態において、その金属含有層の堆積が、ある金属シード
層上で実行される。その金属シード層は、金属めっき浴
から、または、金属ＰＶＤによる堆積によって実行でき
る。
【００２６】この発明の第２の側面のさらなる実施の形
態において、そのめっき浴は無電解めっき浴である。
態において、そのめっき浴は無電解めっき浴である。
【００２７】この発明の第２の側面のさらなる実施の形
態において、その金属含有層の堆積は、電解めっき浴で
実行される。発明の異なる側面と実施の形態を結合でき
る。
態において、その金属含有層の堆積は、電解めっき浴で
実行される。発明の異なる側面と実施の形態を結合でき
る。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明の側面によると、発明の背
景で述べられたようなＵＬＳＩメタライゼーション機構
でのめっき処理によって堆積される金属層の特性に関す
る問題は、金属めっき浴に存在する不純物や基板の表面
に付着した不純物を除去することによって回避できる。
発明の方法のこの側面は、一層の銅堆積層中の不純物の
除去に限らず、金属めっき浴を利用して堆積される多く
の金属層にあてはまる。不純物は、金属源の分子（また
はイオン）を除いためっき浴に存在する化合物や、基板
の表面に存在する化合物として定められる。その不純物
は、金属のめっきを改良するためのめっき液に加えられ
る添加剤、または、めっき浴に偶然存在する化合物でも
よい。
景で述べられたようなＵＬＳＩメタライゼーション機構
でのめっき処理によって堆積される金属層の特性に関す
る問題は、金属めっき浴に存在する不純物や基板の表面
に付着した不純物を除去することによって回避できる。
発明の方法のこの側面は、一層の銅堆積層中の不純物の
除去に限らず、金属めっき浴を利用して堆積される多く
の金属層にあてはまる。不純物は、金属源の分子（また
はイオン）を除いためっき浴に存在する化合物や、基板
の表面に存在する化合物として定められる。その不純物
は、金属のめっきを改良するためのめっき液に加えられ
る添加剤、または、めっき浴に偶然存在する化合物でも
よい。
【００２９】高いアスペクト比をもつ穴のボトムアップ
フィルは、めっき液に複数の有機添加剤を追加をするこ
とによって得られることが、当業界で知られている。一
般的な添加剤は、ここで限定されないが、いわゆるサプ
レッサーといわゆるブライトナーである。サプレッサー
は、当業者によって、界面活性ポリマーとして知られて
いる。このポリマーは、金属表面上に吸収重合膜を形成
し、このため、他の浴成分に影響される自由領域が効果
的に減少させられる。結局、その成長は抑制される。一
般的な例は、ここで限定されないが、ポリエチレングリ
コール（ＰＥＧ）やポリプロピレングリコール（ＰＰ
Ｇ）や多くの非常に低密度の誘導体から考案されたポリ
マーである。ブライトナー（促進剤または非抑制剤とも
よばれる）はＣｕ堆積を促進し、サプレッサーの働きを
妨げ、金属グレインの大きさを小さくする。一般的な例
は、ここで限定されないが、有機ジスルフィド、ポリエ
チレンイミンのアルキレート誘導体である。もう一種の
添加剤は、いわゆるレベラである。この種類の添加剤
は、明白なヒロックが少ない、より平坦な金属層を提供
する。一般的に、添加剤は、電気化学的めっき浴中に発
生する有機分子、有機ポリマー分子、より小さい分子で
ある。これらの分子は、すなわち、硫黄、炭素、水素、
または、塩素を含んでもよい。これらの添加物は、金属
堆積層中に含まれる、または、金属堆積層の表面上に存
在してもよい。意外なことに、これらの材料が、めっき
浴からの金属堆積中に金属膜に含まれるか、または、め
っき浴からの堆積後に金属堆積層の表面に存在する時、
これらの添加剤は、堆積層の特性に否定的な影響を与え
る。その添加剤は、堆積されたままである膜の表面中、
または、表面上の不純物の一部であり、堆積それ自体
と、続くグレイン成長とグレイン処理の両方に大きな影
響を与える。不純物の有害な効果は、金属堆積層の特性
に影響する。例えば、めっき浴における添加剤中のより
小さな粒子が、トレンチやビアに蓄積し、それらの穴が
完全に埋め込まれた後でさえ、これらの構造上のグレイ
ン成長に対して促進効果をもつので、これらのトレンチ
またはビアの上にヒロックが形成される。従って、金属
膜層のＣＭＰが妨げられる。観察された他の問題は、金
属膜の下にある層との付着の悪さと、金属堆積膜中の高
い応力と高いシート抵抗である。これは、不純物の除去
を通して軽減できる。不純物の除去は、例えば、堆積層
を熱アニ−ルステップ、または、数回の空気／真空サイ
クル、または、両者にさらすことによってなされる。熱
アニ−ルステップは、室温より高い温度範囲で実行でき
る。温度範囲は、限定されないが、典型的には、３０−
６００℃、５０−５００℃、８０−４００℃、１００−
３００℃であり、好ましくは、３００℃と４００℃の間
である。アニ−ルの時間周期は、一般的に、５秒と１０
分、５秒と５分、１０秒と２分の間であり、好ましく
は、２０秒と９０秒の間である。アニ−ルは、短時間処
理炉で行われるか、または、不活性ガス雰囲気（Ｎ２、
Ａｒ、Ｋｒ、ＨＥ、...）またはＨ2／Ｎ2雰囲気または
ＮＨ3雰囲気または半導体デバイス加工で一般的に使用
される他の任意のアニ−ル雰囲気のもとで、通常の炉で
行われる。空気／真空サイクルは、金属堆積層を、空
気、または、Ｎ2、Ｈ2、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＮＨ3のよ
うな他の気体、または、任意の混合気体の雰囲気に大気
圧でさらすこと、および、金属堆積層を、空気、また
は、Ｎ2、Ｈ2、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＮＨ3、または、任
意の混合気体、または、真空の雰囲気に、大気圧よりも
低い圧力でさらすことに置き換わるものとして定義され
る。大気圧より低い圧力は、限定されないが、典型的に
は、大気圧と１０-2から１０-4、１０-6、１０-8 Ｔｏ
ｒｒの間の範囲である。不純物の除去は、Ｈ2雰囲気に
おいて室温でも実行できる。
フィルは、めっき液に複数の有機添加剤を追加をするこ
とによって得られることが、当業界で知られている。一
般的な添加剤は、ここで限定されないが、いわゆるサプ
レッサーといわゆるブライトナーである。サプレッサー
は、当業者によって、界面活性ポリマーとして知られて
いる。このポリマーは、金属表面上に吸収重合膜を形成
し、このため、他の浴成分に影響される自由領域が効果
的に減少させられる。結局、その成長は抑制される。一
般的な例は、ここで限定されないが、ポリエチレングリ
コール（ＰＥＧ）やポリプロピレングリコール（ＰＰ
Ｇ）や多くの非常に低密度の誘導体から考案されたポリ
マーである。ブライトナー（促進剤または非抑制剤とも
よばれる）はＣｕ堆積を促進し、サプレッサーの働きを
妨げ、金属グレインの大きさを小さくする。一般的な例
は、ここで限定されないが、有機ジスルフィド、ポリエ
チレンイミンのアルキレート誘導体である。もう一種の
添加剤は、いわゆるレベラである。この種類の添加剤
は、明白なヒロックが少ない、より平坦な金属層を提供
する。一般的に、添加剤は、電気化学的めっき浴中に発
生する有機分子、有機ポリマー分子、より小さい分子で
ある。これらの分子は、すなわち、硫黄、炭素、水素、
または、塩素を含んでもよい。これらの添加物は、金属
堆積層中に含まれる、または、金属堆積層の表面上に存
在してもよい。意外なことに、これらの材料が、めっき
浴からの金属堆積中に金属膜に含まれるか、または、め
っき浴からの堆積後に金属堆積層の表面に存在する時、
これらの添加剤は、堆積層の特性に否定的な影響を与え
る。その添加剤は、堆積されたままである膜の表面中、
または、表面上の不純物の一部であり、堆積それ自体
と、続くグレイン成長とグレイン処理の両方に大きな影
響を与える。不純物の有害な効果は、金属堆積層の特性
に影響する。例えば、めっき浴における添加剤中のより
小さな粒子が、トレンチやビアに蓄積し、それらの穴が
完全に埋め込まれた後でさえ、これらの構造上のグレイ
ン成長に対して促進効果をもつので、これらのトレンチ
またはビアの上にヒロックが形成される。従って、金属
膜層のＣＭＰが妨げられる。観察された他の問題は、金
属膜の下にある層との付着の悪さと、金属堆積膜中の高
い応力と高いシート抵抗である。これは、不純物の除去
を通して軽減できる。不純物の除去は、例えば、堆積層
を熱アニ−ルステップ、または、数回の空気／真空サイ
クル、または、両者にさらすことによってなされる。熱
アニ−ルステップは、室温より高い温度範囲で実行でき
る。温度範囲は、限定されないが、典型的には、３０−
６００℃、５０−５００℃、８０−４００℃、１００−
３００℃であり、好ましくは、３００℃と４００℃の間
である。アニ−ルの時間周期は、一般的に、５秒と１０
分、５秒と５分、１０秒と２分の間であり、好ましく
は、２０秒と９０秒の間である。アニ−ルは、短時間処
理炉で行われるか、または、不活性ガス雰囲気（Ｎ２、
Ａｒ、Ｋｒ、ＨＥ、...）またはＨ2／Ｎ2雰囲気または
ＮＨ3雰囲気または半導体デバイス加工で一般的に使用
される他の任意のアニ−ル雰囲気のもとで、通常の炉で
行われる。空気／真空サイクルは、金属堆積層を、空
気、または、Ｎ2、Ｈ2、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＮＨ3のよ
うな他の気体、または、任意の混合気体の雰囲気に大気
圧でさらすこと、および、金属堆積層を、空気、また
は、Ｎ2、Ｈ2、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＮＨ3、または、任
意の混合気体、または、真空の雰囲気に、大気圧よりも
低い圧力でさらすことに置き換わるものとして定義され
る。大気圧より低い圧力は、限定されないが、典型的に
は、大気圧と１０-2から１０-4、１０-6、１０-8 Ｔｏ
ｒｒの間の範囲である。不純物の除去は、Ｈ2雰囲気に
おいて室温でも実行できる。
【００３０】ボンディングパス（線幅は一般的に５μｍ
よりも大きい）から成る構造や、トレンチやビアのよう
な高いアスペクト比を有する構造のような、ＵＬＳＩメ
タライゼーション機構における構造が、埋め込まれるこ
とを要するとき、ボンディングパスがコンフォーマルに
埋め込まれる一方で、高いアスペクト比をもつ構造上に
はヒロックが形成される（図１参照）。おそらく、それ
らのトレンチまたはビア上のヒロックは、添加物中のよ
り小さい分子が、トレンチやビア、および、金属堆積膜
の表面上に蓄積するために形成される。その不純物は、
トレンチやビアが完全に埋め込まれた後でさえ、これら
の構造上のグレイン成長に対して促進効果をもち続け
る。本発明で、絶縁層において少なくとも１つの穴をも
つ基板上に、金属めっき浴から金属含有膜を堆積させる
ある方法が開示される。その穴は、ここで限定されない
が、トレンチ、ビア、コンタクトホール、ボンディング
パス、または、コンデンサでもよい。この方法は、少な
くとも１つの穴がその金属含有層で実質的に満たされる
まで、その基板上に、その金属めっき浴から金属含有層
を堆積させるステップと、その堆積された金属含有層
に、加熱ステップおよび／または真空ステップを実行す
るステップと、その堆積された金属含有層に、金属含有
層を堆積させるステップとから成る。加熱ステップおよ
び／または真空ステップおよび／または第２の金属含有
層を堆積させるステップは、すべての穴が実質的にその
金属含有層で埋め込まれるまで、異なった順序で何回も
続けて繰り返せる。加熱または真空ステップは、金属堆
積層に含まれた不純物または金属堆積層の表面に存在す
る不純物を取り除くために行われる。
よりも大きい）から成る構造や、トレンチやビアのよう
な高いアスペクト比を有する構造のような、ＵＬＳＩメ
タライゼーション機構における構造が、埋め込まれるこ
とを要するとき、ボンディングパスがコンフォーマルに
埋め込まれる一方で、高いアスペクト比をもつ構造上に
はヒロックが形成される（図１参照）。おそらく、それ
らのトレンチまたはビア上のヒロックは、添加物中のよ
り小さい分子が、トレンチやビア、および、金属堆積膜
の表面上に蓄積するために形成される。その不純物は、
トレンチやビアが完全に埋め込まれた後でさえ、これら
の構造上のグレイン成長に対して促進効果をもち続け
る。本発明で、絶縁層において少なくとも１つの穴をも
つ基板上に、金属めっき浴から金属含有膜を堆積させる
ある方法が開示される。その穴は、ここで限定されない
が、トレンチ、ビア、コンタクトホール、ボンディング
パス、または、コンデンサでもよい。この方法は、少な
くとも１つの穴がその金属含有層で実質的に満たされる
まで、その基板上に、その金属めっき浴から金属含有層
を堆積させるステップと、その堆積された金属含有層
に、加熱ステップおよび／または真空ステップを実行す
るステップと、その堆積された金属含有層に、金属含有
層を堆積させるステップとから成る。加熱ステップおよ
び／または真空ステップおよび／または第２の金属含有
層を堆積させるステップは、すべての穴が実質的にその
金属含有層で埋め込まれるまで、異なった順序で何回も
続けて繰り返せる。加熱または真空ステップは、金属堆
積層に含まれた不純物または金属堆積層の表面に存在す
る不純物を取り除くために行われる。
【００３１】発明の実施の形態によると、それらヒロッ
クの形成は、まずその穴を、金属で、最も高いアスペク
ト比をもつ構造のボトムアップフィルを完成するのに十
分な厚さまで埋め込むことによって回避できる。その
後、第１の金属層中または金属層上にある不純物は、熱
アニ−ルによって取り除かれるか、または、堆積層を数
回の空気／真空サイクルにさらすことによってか、また
は、両者によって取り除かれる。続くステップで、さら
なる堆積が平坦化に十分な厚さまで行われる。この方法
で、ヒロックの形成は避けられ（図２参照）、ＣＭＰは
たやすく実行できる。
クの形成は、まずその穴を、金属で、最も高いアスペク
ト比をもつ構造のボトムアップフィルを完成するのに十
分な厚さまで埋め込むことによって回避できる。その
後、第１の金属層中または金属層上にある不純物は、熱
アニ−ルによって取り除かれるか、または、堆積層を数
回の空気／真空サイクルにさらすことによってか、また
は、両者によって取り除かれる。続くステップで、さら
なる堆積が平坦化に十分な厚さまで行われる。この方法
で、ヒロックの形成は避けられ（図２参照）、ＣＭＰは
たやすく実行できる。
【００３２】公知の加工で起こるもう１つの問題は、銅
堆積膜が、高い応力を示す可能性があるということであ
る。金属堆積層を熱アニ−ルステップまたは数回の空気
／真空サイクルまたは両者にさらすと、不純物が除か
れ、そのため、応力が小さくなる。
堆積膜が、高い応力を示す可能性があるということであ
る。金属堆積層を熱アニ−ルステップまたは数回の空気
／真空サイクルまたは両者にさらすと、不純物が除か
れ、そのため、応力が小さくなる。
【００３３】最後に、公知の加工による銅堆積層は、銅
拡散バリア層または誘電層のような下部層との付着が悪
い。硫黄と炭素、または、硫黄、または、水素を含む小
さい分子のような添加物は、金属層や周囲の層の表面に
移動することができ、従って、付着特性を減少させる。
金属堆積層を熱アニ−ルステップまたは数回の空気／真
空サイクルまたは両者にさらすことによってそれらの添
加物（不純物）を取り除くと、付着問題が減少する。
拡散バリア層または誘電層のような下部層との付着が悪
い。硫黄と炭素、または、硫黄、または、水素を含む小
さい分子のような添加物は、金属層や周囲の層の表面に
移動することができ、従って、付着特性を減少させる。
金属堆積層を熱アニ−ルステップまたは数回の空気／真
空サイクルまたは両者にさらすことによってそれらの添
加物（不純物）を取り除くと、付着問題が減少する。
【００３４】発明の第１の実施の形態の記述において、
Ｃｕバリア層、Ｃｕシード層、他の金属層は、絶縁層
（ステップ０）における穴を堆積させる。その絶縁層に
おける穴は、高いアスペクト比、すなわち、１／２、１
／５、１／１０のアスペクト比を持つ穴でもよい。この
穴は、５μｍよりも大きい線幅を有する穴、すなわち、
ボンディングパスまたはキャパシタであってもよい。銅
バリア層は、Ｃｏ、Ｔａ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｓｉ
3Ｎ4、ＷxＮまたはその化合物であってよい。その金属
層、すなわち、コバルト層であってよい。銅の電気化学
的堆積（ＥＣＤ）間の次のステップにおいて（ステップ
１と呼ばれる）、その堆積は、狭い構造のボトムアップ
フィルを完成するのに十分な厚さまで進む。
Ｃｕバリア層、Ｃｕシード層、他の金属層は、絶縁層
（ステップ０）における穴を堆積させる。その絶縁層に
おける穴は、高いアスペクト比、すなわち、１／２、１
／５、１／１０のアスペクト比を持つ穴でもよい。この
穴は、５μｍよりも大きい線幅を有する穴、すなわち、
ボンディングパスまたはキャパシタであってもよい。銅
バリア層は、Ｃｏ、Ｔａ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｓｉ
3Ｎ4、ＷxＮまたはその化合物であってよい。その金属
層、すなわち、コバルト層であってよい。銅の電気化学
的堆積（ＥＣＤ）間の次のステップにおいて（ステップ
１と呼ばれる）、その堆積は、狭い構造のボトムアップ
フィルを完成するのに十分な厚さまで進む。
【００３５】混入した種（不純物）やめっきされた表面
に付着した種の局所的濃度変化を排除するためには、さ
らなるステップ（ステップ２）が含まれなければならな
い。これは、熱アニ−ル、または、そのサンプルを数回
の空気／真空サイクルに通すこと（各々、ステップ２ａ
とステップ２ｂとして定められる）によってなされても
よい。これは、めっきが中断されるべきであることを意
味している。例えば、そのサンプルは、チャンバーから
取り出され、初期のトップダウン結晶化を引き起こさな
ければならない。熱アニ−ル法（ステップ２ａ）はその
材料のほとんどを洗浄するが、熱的応力や二次的なグレ
イン成長も含む。
に付着した種の局所的濃度変化を排除するためには、さ
らなるステップ（ステップ２）が含まれなければならな
い。これは、熱アニ−ル、または、そのサンプルを数回
の空気／真空サイクルに通すこと（各々、ステップ２ａ
とステップ２ｂとして定められる）によってなされても
よい。これは、めっきが中断されるべきであることを意
味している。例えば、そのサンプルは、チャンバーから
取り出され、初期のトップダウン結晶化を引き起こさな
ければならない。熱アニ−ル法（ステップ２ａ）はその
材料のほとんどを洗浄するが、熱的応力や二次的なグレ
イン成長も含む。
【００３６】空気／真空サイクル（ステップ２ｂ）は、
２次的なグレイン成長を引き起こさずに望まれない材料
を取り除き、実際に、ゼロに近い値まで応力を減少させ
る。かなりの深さまで濃度を減少させることが知られて
いる。加えて、付着を改善することができる。誘発され
る拡散は、熱アニ−ルによる拡散よりも、（表面に対し
て）より一方向の指向性がある。
２次的なグレイン成長を引き起こさずに望まれない材料
を取り除き、実際に、ゼロに近い値まで応力を減少させ
る。かなりの深さまで濃度を減少させることが知られて
いる。加えて、付着を改善することができる。誘発され
る拡散は、熱アニ−ルによる拡散よりも、（表面に対し
て）より一方向の指向性がある。
【００３７】次の処理ステップ（ステップ３）におい
て、大きな構造を平坦化に十分な厚さにまで埋め込むさ
らなる堆積のために、ウェハはＥＣＤ（電気化学的銅堆
積）チャンバーに戻される。これは、大きな構造が、ボ
トムアップフィリングよりもむしろコンフォーマルフィ
リングを示すので必要である。このステップで得られた
成長は、ステップ２の可能性のうちどちらが選ばれるか
による。一方は、物質中における大きなグレインと熱的
応力を引き起こし（ステップ２ａ）、一方は、グレイン
が比較的小さく留まったままである（ステップ２ｂ）。
て、大きな構造を平坦化に十分な厚さにまで埋め込むさ
らなる堆積のために、ウェハはＥＣＤ（電気化学的銅堆
積）チャンバーに戻される。これは、大きな構造が、ボ
トムアップフィリングよりもむしろコンフォーマルフィ
リングを示すので必要である。このステップで得られた
成長は、ステップ２の可能性のうちどちらが選ばれるか
による。一方は、物質中における大きなグレインと熱的
応力を引き起こし（ステップ２ａ）、一方は、グレイン
が比較的小さく留まったままである（ステップ２ｂ）。
【００３８】ＣＭＰステップ（ステップ５）に行く前
に、ＣＭＰ処理を促進する大きなグレインを得るために
ここでもう１つのアニ−ル（ステップ４）が含まれても
よい。それは、自己アニ−ルを防ぐことによってその構
造を安定化させ、そのために、ＣＭＰ処理を、堆積に関
するその処理自身の時間的調節から独立させる助けにな
ることは確かである。また、ステップ２でどの処理が選
ばれたかによって、トレンチやビアにおける最終的なグ
レインサイズは、アニ−ルがＣＭＰの後に行われるか、
先に行われるかに左右され得る。成長のための核発生
が、最上部層が除かれる前と後で異なるからである。
に、ＣＭＰ処理を促進する大きなグレインを得るために
ここでもう１つのアニ−ル（ステップ４）が含まれても
よい。それは、自己アニ−ルを防ぐことによってその構
造を安定化させ、そのために、ＣＭＰ処理を、堆積に関
するその処理自身の時間的調節から独立させる助けにな
ることは確かである。また、ステップ２でどの処理が選
ばれたかによって、トレンチやビアにおける最終的なグ
レインサイズは、アニ−ルがＣＭＰの後に行われるか、
先に行われるかに左右され得る。成長のための核発生
が、最上部層が除かれる前と後で異なるからである。
【００３９】最終アニ−ル（ステップ６）が、グレイン
構造を安定化／最適化するのに必要とされてもよい。
構造を安定化／最適化するのに必要とされてもよい。
【００４０】発明の第２の実施形態の記述において、Ｃ
ｕバリア層、Ｃｕシード層、他の金属層が、金属めっき
浴を用いて絶縁層における穴に堆積される（ステップ
０）。絶縁層における穴は、高いアスペクト比、すなわ
ち、１／２、１／５、または、１／１０のアスペクト比
を有する穴であってもよい。この穴はまた、５μｍより
も大きい線幅をもつ穴、すなわち、ボンディングパスま
たはコンデンサであってもよい。その銅バリア層は、Ｃ
ｏ、Ｔａ、Ｔｉを基にしたものであってよい。その金属
層は、すなわちコバルト層であってよい。Ｃｕバリア
層、Ｃｕシード層、または、他の金属層のグループの１
つは、絶縁層における穴に堆積されるが、その穴を完全
には埋め込まない（ステップ１）。
ｕバリア層、Ｃｕシード層、他の金属層が、金属めっき
浴を用いて絶縁層における穴に堆積される（ステップ
０）。絶縁層における穴は、高いアスペクト比、すなわ
ち、１／２、１／５、または、１／１０のアスペクト比
を有する穴であってもよい。この穴はまた、５μｍより
も大きい線幅をもつ穴、すなわち、ボンディングパスま
たはコンデンサであってもよい。その銅バリア層は、Ｃ
ｏ、Ｔａ、Ｔｉを基にしたものであってよい。その金属
層は、すなわちコバルト層であってよい。Ｃｕバリア
層、Ｃｕシード層、または、他の金属層のグループの１
つは、絶縁層における穴に堆積されるが、その穴を完全
には埋め込まない（ステップ１）。
【００４１】混入した種（不純物）やめっきされた表面
に付着した種の局所的濃度変化を排除するためには、さ
らなるステップが含まれなければならない。これは、熱
アニ−ル、または、そのサンプルを数回の空気／真空サ
イクルに通すこと（各々、ステップ２ａとステップ２ｂ
として定められる）によってなされてもよい。これは、
めっきが中断されるべきであることを意味している。例
えば、そのサンプルは、チャンバーから取り出され、初
期のトップダウン結晶化を引き起こさなければならな
い。
に付着した種の局所的濃度変化を排除するためには、さ
らなるステップが含まれなければならない。これは、熱
アニ−ル、または、そのサンプルを数回の空気／真空サ
イクルに通すこと（各々、ステップ２ａとステップ２ｂ
として定められる）によってなされてもよい。これは、
めっきが中断されるべきであることを意味している。例
えば、そのサンプルは、チャンバーから取り出され、初
期のトップダウン結晶化を引き起こさなければならな
い。
【００４２】続くステップ（ステップ３として定められ
る）において、めっき浴からの銅の堆積が、狭い構造の
ボトムアップフィルを完成するのに十分な厚さまで進
む。
る）において、めっき浴からの銅の堆積が、狭い構造の
ボトムアップフィルを完成するのに十分な厚さまで進
む。
【００４３】また、続くステップ（ステップ４）が、混
入した種（不純物）やめっきされた表面に付着した種の
局所的濃度変化を排除するために含められてもよい。こ
れは、熱アニ−ル、または、そのサンプルを数回の空気
／真空サイクルに通すこと（各々、ステップ４ａとステ
ップ４ｂとして定められる）によってなされてもよい。
どちらの選択でも、そのサンプルは、チャンバーから取
り出され、初期のトップダウン結晶化を引き起こさなけ
ればならない。その第１の処理モード（ステップ４ａ）
は、その材料のほとんどを洗浄するが、熱的応力や、２
次的なグレイン成長を含む。第２の処理モード（ステッ
プ４ｂ）は、２次的なグレイン成長を引き起こさずに望
まれない材料を取り除き、実際に、ゼロに近い値まで応
力を減少させる。かなりの深さまで濃度を減少させるこ
とが知られている。加えて、付着を改善することができ
る。誘発される拡散が、熱アニ−ルによる拡散よりも
（表面に対して）より一方向の指向性がある。
入した種（不純物）やめっきされた表面に付着した種の
局所的濃度変化を排除するために含められてもよい。こ
れは、熱アニ−ル、または、そのサンプルを数回の空気
／真空サイクルに通すこと（各々、ステップ４ａとステ
ップ４ｂとして定められる）によってなされてもよい。
どちらの選択でも、そのサンプルは、チャンバーから取
り出され、初期のトップダウン結晶化を引き起こさなけ
ればならない。その第１の処理モード（ステップ４ａ）
は、その材料のほとんどを洗浄するが、熱的応力や、２
次的なグレイン成長を含む。第２の処理モード（ステッ
プ４ｂ）は、２次的なグレイン成長を引き起こさずに望
まれない材料を取り除き、実際に、ゼロに近い値まで応
力を減少させる。かなりの深さまで濃度を減少させるこ
とが知られている。加えて、付着を改善することができ
る。誘発される拡散が、熱アニ−ルによる拡散よりも
（表面に対して）より一方向の指向性がある。
【００４４】その後、大きな構造を平坦化に十分な厚さ
にまで埋め込むためのさらなる堆積のために、ウエハは
ＥＣＤチャンバーに戻される。これは、大きな構造が、
ボトムアップフィリングよりもコンフォーマルフィリン
グを示すので必要である。このステップで得られた成長
は、ステップ２とステップ４の可能性のうちどちらが選
ばれるかによる。一方は、物質中における大きなグレイ
ンと熱的応力を引き起こし（ステップ２ａ、４ａ）、一
方は、グレインが比較的小さく留まったままである（ス
テップ２ｂ、４ｂ）。
にまで埋め込むためのさらなる堆積のために、ウエハは
ＥＣＤチャンバーに戻される。これは、大きな構造が、
ボトムアップフィリングよりもコンフォーマルフィリン
グを示すので必要である。このステップで得られた成長
は、ステップ２とステップ４の可能性のうちどちらが選
ばれるかによる。一方は、物質中における大きなグレイ
ンと熱的応力を引き起こし（ステップ２ａ、４ａ）、一
方は、グレインが比較的小さく留まったままである（ス
テップ２ｂ、４ｂ）。
【００４５】ＣＭＰステップに行く前に、ＣＭＰ処理を
促進する大きなグレインを得るために、もう１つのアニ
−ル（ステップ４ｂｉｓ）がここで含まれてもよい。そ
れは、自己アニ−ルを防ぐことによってその構造を安定
化させ、そのために、ＣＭＰ処理を、堆積に関するその
処理自身の時間的調節から独立させる助けになることは
確かである。また、ステップ２または４でどの処理が選
ばれるかによって、トレンチやビアにおける最終的なグ
レインサイズは、アニ−ルがＣＭＰの後におこなわれる
か、先に行われるかに左右され得る。成長のための核発
生が、最上部層が除かれる前と後で異なるからである。
促進する大きなグレインを得るために、もう１つのアニ
−ル（ステップ４ｂｉｓ）がここで含まれてもよい。そ
れは、自己アニ−ルを防ぐことによってその構造を安定
化させ、そのために、ＣＭＰ処理を、堆積に関するその
処理自身の時間的調節から独立させる助けになることは
確かである。また、ステップ２または４でどの処理が選
ばれるかによって、トレンチやビアにおける最終的なグ
レインサイズは、アニ−ルがＣＭＰの後におこなわれる
か、先に行われるかに左右され得る。成長のための核発
生が、最上部層が除かれる前と後で異なるからである。
【００４６】最終アニ−ル（ステップ６）が、グレイン
構造を安定化／最適化するのに必要とされてもよい。
構造を安定化／最適化するのに必要とされてもよい。
【００４７】実験は、６インチや８インチのシリコンウ
ェハ上で、めっき浴に基づいた市販の硫酸銅と有機添加
物を用いて行われた。この有機添加物は、ＩＣ埋め込み
のために開発されてＳｈｉｐｌｅｙから販売されてい
る。ウェハには、誘電的にパターン化された基板上でプ
ラズマによりスパッタされたＴａＮバリア層とＣｕシー
ド層が付着している。２種類の有機添加物が使用され
る。１つは「ブライトナー」もうひとつは「サプレッサ
ー」とよばれ、Ｓｈｉｐｌｅｙ社から販売されている。
サプレッサー濃度は一定に保たれる。めっき浴における
これらの添加物の解析は、ＣＶＳ法（ｃｙｃｌｉｃ ｖ
ｏｌｔａｍｅｔｒｉｃ ｓｔｒｉｐｐｉｎｇｍｅｔｈｏ
ｄ）に基づいている。銅ＥＣＤ層は、Ｓｅｍｉｔｏｏｌ
Ｅｑｕｉｎｏｘ社のｆｏｕｎｔａｉｎ ｐｌａｔｅｒを
用いて堆積される。パターン化されたダイに堆積された
Ｃｕ ＥＣＤの表面形状を測定するために、ＫＬＡ社製
の高分解能プロファイラーＨＲＰ２２０が使用される。
この評価のために、種々の線幅をもつ構造が選ばれる。
集束イオンビーム（ＦＩＢ）イメージングとＳＥＭ写真
のために、ＦＥＩ２０００、Ｐｈｉｌｉｐｓ ＸＬ３０
がそれぞれ使用される。一般的に結果として得られる構
造は、図２に示されている。
ェハ上で、めっき浴に基づいた市販の硫酸銅と有機添加
物を用いて行われた。この有機添加物は、ＩＣ埋め込み
のために開発されてＳｈｉｐｌｅｙから販売されてい
る。ウェハには、誘電的にパターン化された基板上でプ
ラズマによりスパッタされたＴａＮバリア層とＣｕシー
ド層が付着している。２種類の有機添加物が使用され
る。１つは「ブライトナー」もうひとつは「サプレッサ
ー」とよばれ、Ｓｈｉｐｌｅｙ社から販売されている。
サプレッサー濃度は一定に保たれる。めっき浴における
これらの添加物の解析は、ＣＶＳ法（ｃｙｃｌｉｃ ｖ
ｏｌｔａｍｅｔｒｉｃ ｓｔｒｉｐｐｉｎｇｍｅｔｈｏ
ｄ）に基づいている。銅ＥＣＤ層は、Ｓｅｍｉｔｏｏｌ
Ｅｑｕｉｎｏｘ社のｆｏｕｎｔａｉｎ ｐｌａｔｅｒを
用いて堆積される。パターン化されたダイに堆積された
Ｃｕ ＥＣＤの表面形状を測定するために、ＫＬＡ社製
の高分解能プロファイラーＨＲＰ２２０が使用される。
この評価のために、種々の線幅をもつ構造が選ばれる。
集束イオンビーム（ＦＩＢ）イメージングとＳＥＭ写真
のために、ＦＥＩ２０００、Ｐｈｉｌｉｐｓ ＸＬ３０
がそれぞれ使用される。一般的に結果として得られる構
造は、図２に示されている。
【００４８】最良の実施の形態に使用された順序は、ア
ニ−ル処理をトレンチを埋め込んだ後に挿入し、同じ表
面グレインサイズを得て堆積を助けることにある。この
順序は、ボイドのない堆積を維持し、ＣＭＰ処理の望ま
れない段差を制限する。
ニ−ル処理をトレンチを埋め込んだ後に挿入し、同じ表
面グレインサイズを得て堆積を助けることにある。この
順序は、ボイドのない堆積を維持し、ＣＭＰ処理の望ま
れない段差を制限する。
【００４９】図３は、最良の加工形態による、銅層で覆
われた密集したトレンチ構造である。手段として３ステ
ップのアプローチが用いられた。それは明らかに、「過
剰埋め込み」がこれ以上観察されないということを示
す。その処理順序の詳細は以下のようである。ステップ
１：Ｃｕの電気化学的堆積、ステップ２：堆積処理の中
断と、窒素（Ｎ２）雰囲気下での通常の炉中における１
２０℃でのアニ−ル、ステップ３：続いて電気化学的堆
積による穴の埋め込み
われた密集したトレンチ構造である。手段として３ステ
ップのアプローチが用いられた。それは明らかに、「過
剰埋め込み」がこれ以上観察されないということを示
す。その処理順序の詳細は以下のようである。ステップ
１：Ｃｕの電気化学的堆積、ステップ２：堆積処理の中
断と、窒素（Ｎ２）雰囲気下での通常の炉中における１
２０℃でのアニ−ル、ステップ３：続いて電気化学的堆
積による穴の埋め込み
【図１】 現在の技術によるＣｕ堆積の問題を表わす、
電気化学的に堆積されたＣｕの過剰埋め込み形成の異な
る段階におけるＳＥＭ断面写真。
電気化学的に堆積されたＣｕの過剰埋め込み形成の異な
る段階におけるＳＥＭ断面写真。
【図２】 本発明の実施の形態による加工を用いたＥＣ
Ｄ ＣｕのＳＥＭ断面写真。
Ｄ ＣｕのＳＥＭ断面写真。
【図３】 本発面の最良の実施形態による３ステップ加
工を用いると、密集した０．２５μｍ線幅上に過剰埋め
込みが全く存在しないことを示す写真。
工を用いると、密集した０．２５μｍ線幅上に過剰埋め
込みが全く存在しないことを示す写真。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２５Ｄ 5/48 Ｃ２５Ｄ 5/50 5/50 7/12 7/12 Ｈ０１Ｌ 21/288 Ｅ Ｈ０１Ｌ 21/288 21/88 Ｍ Ｂ (72)発明者 シウェルト・ハー・ブロンヘルスマ ベルギー3000ルーヴァン、ヘンドリク・コ ンシェンセストラート39番 (72)発明者 エマニュエル・リシャール フランス91540メネシー、リュ・ドゥ・ラ ブルヴワール３番 (72)発明者 イワン・フェルフォールト ベルギー2320ホーフストラテン、アハテル セストラート８番 (72)発明者 カレン・メーフ ベルギー3020ヘレント、アルノート・ルレ ンスラーン31番
Claims (18)
- 【請求項１】 絶縁層において少なくとも１つの穴を有
する基板上に、金属めっき浴から金属含有膜を堆積させ
る方法であって、 少なくとも１つの穴が前記の金属含有層で実質的に埋め
込まれるまで、前記の基板上に、前記の金属めっき浴か
ら金属含有層を堆積させるステップと、 前記の堆積された金属含有層に、加熱ステップおよび／
または真空ステップを実行するステップと、 前記の堆積された金属含有層上に、前記のめっき浴から
金属含有層を堆積させるステップとから成る方法。 - 【請求項２】 加熱ステップおよび／または真空ステッ
プを実行する前記のステップ、および／または、前記の
堆積された金属含有層上に前記の金属含有層を堆積させ
るステップが、全ての穴が、前記の金属含有層で実質的
に埋め込まれるまで、異なる順序で何回も続けて繰り返
される、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記の堆積された金属含有層中に含まれ
た、または、前記の金属含有層の表面に付着した不純物
の除去が、熱アニ−ルステップによっておよび／または
銅堆積層を真空ステップにさらすことによって、実行さ
れることを特徴とする、請求項１および２に記載の方
法。 - 【請求項４】 金属堆積層を真空ステップにさらすステ
ップが、空気／真空サイクルとして実行されることを特
徴とする、請求項１から３に記載の方法。 - 【請求項５】 前記の金属含有層が、銅層またはコバル
ト層であることを特徴とする、請求項１から４のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項６】 前記の穴が、絶縁層における狭い穴であ
り、前記の絶縁層は、ＵＬＳＩメタライゼーション構造
の一部であることを特徴とする、請求項１から５のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項７】 前記の狭い穴が、トレンチ、コンタクト
ホール、および、ビアのグループの１つであることを特
徴とする、請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記の金属含有層が、銅層またはコバル
ト層であることを特徴とする、請求項１から７のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項９】 少なくとも１つの穴が、前記の金属含有
層で実質的に埋め込まれるまで、前記の基板に前記の金
属めっき浴から金属含有層を堆積させる前記のステップ
に先立ち、さらに、金属含有シード層を堆積させるステ
ップを含む、請求項１から８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記の金属めっき浴が、無電解金属含
有めっき浴または電解金属含有めっき浴であることを特
徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１１】 金属めっき浴から金属含有層を堆積さ
せる方法であって、 前記の金属めっき浴から金属含有層を堆積させるステッ
プと、 前記の金属堆積層に加熱ステップおよび／または真空ス
テップを行うステップとから成り、 金属含有層を堆積させる前記のステップと加熱ステップ
および／または真空ステップを実行する前記のステップ
が、異なる順序で少なくとも２回続いて繰り返される方
法。 - 【請求項１２】 その真空ステップが空気／真空サイク
ルとして実行されることを特徴とする、請求項１１記載
の方法。 - 【請求項１３】 前記の金属含有層が、銅層またはコバ
ルト層であることを特徴とする請求項１１または１２記
載の方法。 - 【請求項１４】 前記の金属含有膜の層が、絶縁層にお
ける少なくとも１つの狭い穴に堆積され、前記の絶縁層
が、ＵＬＳＩメタライゼーション構造の一部であること
を特徴とする、請求項１１から１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記の狭い穴が、トレンチ、コンタク
トホール、および、ビアのグループの１つであることを
特徴とする、請求項１１から１４に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記の金属含有層が、銅層またはコバ
ルト層であることを特徴とする、請求項１１から１５に
記載の方法。 - 【請求項１７】 前記の金属めっき浴から金属含有層を
堆積させるステップに先立ち、さらに、金属含有シード
層を堆積させるステップを含む、請求項６に記載の方
法。 - 【請求項１８】 前記の金属めっき浴が、無電解金属め
っき浴または電解金属めっき浴であることを特徴とす
る、請求項１１から１７に記載の方法。
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