JP2001164375A - Electroless plating bath and method for depositing electrically conductive film - Google Patents

Electroless plating bath and method for depositing electrically conductive film

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JP2001164375A
JP2001164375A JP34538099A JP34538099A JP2001164375A JP 2001164375 A JP2001164375 A JP 2001164375A JP 34538099 A JP34538099 A JP 34538099A JP 34538099 A JP34538099 A JP 34538099A JP 2001164375 A JP2001164375 A JP 2001164375A
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electroless plating
forming
plating bath
metal
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Japanese (ja)
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Yuji Segawa
雄司 瀬川
Hiroshi Yubi
啓 由尾
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce an electroless plating bath capable of depositing a film to form into a barrier metal layer uniformly and also at a film deposition rate higher than the conventional case even in wiring and connecting holes fined or whose aspect ratio is made high and to provide a method for depositing an electrically conductive film using the same. SOLUTION: In a process in which an electrically conductive film to form into a barrier metal layer 31 is deposited on the inner walls of fined grooves (G1, G2) for wiring and of a conduct hole C2, the surface to be plated is subjected to activating treatment, and after that, using an electroless plating bath at least containing a first metallic material feeding the essential components in the electrically conductive film, a second metallic material feeding components imparting barrier metal function to the electrically conductive film, a first complex of an amphoteric ionic type, a second complex promoting plating reaction, a reducer and a pH conditioner, and whose pH is controlled to the range from neutrality to alkalinity, the electrically conductive film is deposited.

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】本発明は無電解メッキ浴およ
びそれを用いた導電層の形成方法に関し、特に、バリア
メタル能を有する導電層を形成するための無電解メッキ
浴とバリアメタル能を有する導電層の形成方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electroless plating bath and a method for forming a conductive layer using the same, and more particularly, to an electroless plating bath for forming a conductive layer having a barrier metal function and a barrier metal function. The present invention relates to a method for forming a conductive layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体ウェーハ上に集積回路を高
密度に形成して得られる半導体装置の微細な配線の材料
としては、アルミニウムあるいはその合金が広く用いら
れてきた。しかしながら、半導体装置の動作速度をさら
に高めるためには、上記の配線の材料として、より比抵
抗の低い銅や銀などの材料を用いる必要がある。特に銅
は、比抵抗が1.8μΩcmと低く、半導体装置の高速
化に有利である上に、エレクトロマイグレーション耐性
がアルミニウム系合金に比べて一桁程高いため、次世代
の材料として注目を集めている。
2. Description of the Related Art Conventionally, aluminum or an alloy thereof has been widely used as a material for fine wiring of a semiconductor device obtained by forming an integrated circuit on a semiconductor wafer at a high density. However, in order to further increase the operation speed of the semiconductor device, it is necessary to use a material having a lower specific resistance, such as copper or silver, as the material of the wiring. In particular, copper has a low specific resistance of 1.8 μΩcm, which is advantageous in increasing the speed of semiconductor devices, and has an electromigration resistance that is about an order of magnitude higher than that of aluminum-based alloys. I have.

【0003】しかし、銅は酸化シリコンなどの絶縁性材
料に拡散しやすく、拡散速度も速いという特徴を有して
いる。そこで、銅を配線材料として用いる場合には、通
常は、銅と絶縁性材料の境界部に銅の拡散を防止するバ
リアメタル層を形成して対応する。上記のバリアメタル
層として用いられる材料は、例えば、タンタル、窒化タ
ンタル、チタン、窒化チタン、タングステンあるいは窒
化タングステンなどが使用される。
[0003] However, copper is characterized in that it is easily diffused into an insulating material such as silicon oxide and the diffusion speed is high. Therefore, when copper is used as a wiring material, a barrier metal layer for preventing diffusion of copper is usually formed at the boundary between copper and an insulating material. As a material used as the barrier metal layer, for example, tantalum, tantalum nitride, titanium, titanium nitride, tungsten, tungsten nitride, or the like is used.

【0004】上記のバリアメタル層は、従来は、例えば
スパッタリングなどのPVD(Physical Vapor Deposit
ion )法、あるいは、CVD(Chemical Vapor Deposit
ion)法などによって形成していた。しかしながら、半
導体装置が微細化および高集積化されるに従い、配線ル
ールも同様に0.13μm以下に微細化され、さらに半
導体素子の高さが高くなるにつれて素子を被覆する酸化
シリコンなどの層間絶縁膜は厚膜化する傾向であるの
に、接続孔(素子間や多層配線間を電気的に接続するコ
ンタクトホールやビアホール)の開口面積はむしろ狭め
られるので、接続孔のアスペクト比は1:5以上に高ア
スペクト比となってきており、このような状況下でPV
D法やCVD法によりバリアメタル層を形成するとカバ
レッジが悪くなり、接続孔の壁面にまで均一に成膜する
ことが非常に難しくなっていた。
[0004] Conventionally, the above barrier metal layer is formed by PVD (Physical Vapor Deposit) such as sputtering.
ion) method or CVD (Chemical Vapor Deposit)
ion) method or the like. However, as the semiconductor device is miniaturized and highly integrated, the wiring rule is similarly miniaturized to 0.13 μm or less, and further, as the height of the semiconductor element is increased, an interlayer insulating film such as silicon oxide covering the element is formed. Has a tendency to be thicker, but the opening area of the connection hole (contact hole or via hole for electrically connecting between elements or multilayer wiring) is rather narrowed, so that the aspect ratio of the connection hole is 1: 5 or more. In such a situation, the PV ratio has been increasing.
When the barrier metal layer is formed by the D method or the CVD method, the coverage is deteriorated, and it is very difficult to uniformly form a film on the wall surface of the connection hole.

【0005】上記の問題を解決するために、米国特許5
695810号公報には、バリアメタル層となるCoW
P層を無電解メッキ法により形成する技術が開示されて
いる。また、特開平8−83796号公報には、コバル
トやニッケルなどの膜を無電解メッキ法により形成する
技術が開示されている。
To solve the above problem, US Pat.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 695810 discloses CoW as a barrier metal layer.
A technique for forming a P layer by an electroless plating method is disclosed. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-83796 discloses a technique of forming a film such as cobalt or nickel by an electroless plating method.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
米国特許5695810号公報に記載の方法では、無電
解メッキ浴液の組成として、キレート剤(錯化剤)や還
元剤などにナトリウム塩が用いられており、このために
半導体用途としてはナトリウム汚染の問題から適さな
い。また、成膜レートが35nm/分と遅く、実用化は
困難な状況となっている。
However, in the method described in the above-mentioned US Pat. No. 5,695,810, a sodium salt is used as a chelating agent (complexing agent) or a reducing agent as a composition of an electroless plating bath solution. Therefore, it is not suitable for semiconductor applications due to the problem of sodium contamination. Further, the film formation rate is as low as 35 nm / min, which makes practical use difficult.

【0007】また、上記の特開平8−83796号公報
に記載の方法では、無電解メッキ浴液にナトリウムなど
のアルカリ金属類は含有されていないが、配線ルールは
益々微細化し、接続孔もまた高アスペクト比化する一方
であり、この状況下においても均一にバリアメタル層を
成膜する方法が望まれている。
In the method described in JP-A-8-83796, the electroless plating bath does not contain alkali metals such as sodium, but the wiring rules are becoming finer and the connection holes are also smaller. While increasing the aspect ratio, a method of uniformly forming a barrier metal layer even in this situation is desired.

【0008】本発明は上記の問題を鑑みなされたもので
あり、本発明は、微細化や高アスペクト比化した配線や
接続孔においても均一に、かつ従来よりも速い成膜レー
トでバリアメタル層となる膜を成膜できる無電解メッキ
浴およびそれを用いた導電層の形成方法を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the present invention provides a barrier metal layer having a uniform deposition rate and a higher deposition rate than conventional ones even in a wiring or a connection hole having a finer or higher aspect ratio. An object of the present invention is to provide an electroless plating bath capable of forming a film to be formed and a method for forming a conductive layer using the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の無電解メッキ浴は、無電解メッキにより導
電膜を成膜させるための無電解メッキ浴であって、前記
導電膜の主成分を供給する第1金属材料と、前記導電膜
にバリアメタル能を付与する成分を供給する第2金属材
料と、両性イオンタイプの第1錯化剤と、メッキ反応を
促進する第2錯化剤と、還元剤と、pH調整剤とを少な
くとも含有し、pHが中性からアルカリ性の範囲に調整
されている。
In order to achieve the above object, an electroless plating bath of the present invention is an electroless plating bath for forming a conductive film by electroless plating. A first metal material that supplies a main component, a second metal material that supplies a component that imparts a barrier metal function to the conductive film, a first complexing agent of an amphoteric ion type, and a second complex that promotes a plating reaction It contains at least an agent, a reducing agent, and a pH adjuster, and the pH is adjusted to a range from neutral to alkaline.

【0010】上記の本発明の無電解メッキ浴は、好適に
は、前記第1金属材料として、少なくともニッケルある
いはコバルトを含む化合物を含有する。さらに好適に
は、前記第1金属材料として、塩化ニッケルあるいは塩
化コバルトを含有する。
The above electroless plating bath of the present invention preferably contains a compound containing at least nickel or cobalt as the first metal material. More preferably, the first metal material contains nickel chloride or cobalt chloride.

【0011】上記の本発明の無電解メッキ浴は、好適に
は、前記第2金属材料として、少なくともタングステン
あるいはモリブデンを含む化合物を含有する。さらに好
適には、前記第2金属材料として、タングステン酸ある
いはモリブデン酸のアンモニウム塩を含有する。また、
さらに好適には、前記タングステンあるいはモリブデン
を0.2〜2原子重量%の濃度で含有する。
The above electroless plating bath of the present invention preferably contains a compound containing at least tungsten or molybdenum as the second metal material. More preferably, the second metal material contains an ammonium salt of tungstic acid or molybdic acid. Also,
More preferably, the tungsten or molybdenum is contained at a concentration of 0.2 to 2 atomic weight%.

【0012】上記の本発明の無電解メッキ浴は、好適に
は、前記第1錯化剤として、アミノ酸を含有し、前記第
2錯化剤として、有機酸を含有する。また、好適には、
前記第1錯化剤、前記第2錯化剤、前記還元剤および前
記pH調整剤がいずれも式中に実質的に金属を含有しな
い。また、好適には、pHが7〜12に調整されてお
り、温度が20〜95℃に調整されている。
The above electroless plating bath of the present invention preferably contains an amino acid as the first complexing agent and an organic acid as the second complexing agent. Also, preferably,
None of the first complexing agent, the second complexing agent, the reducing agent, and the pH adjuster substantially contain a metal in the formula. Preferably, the pH is adjusted to 7 to 12, and the temperature is adjusted to 20 to 95C.

【0013】上記の本発明の無電解メッキ浴は、ナトリ
ウムなどのアルカリ金属類は含有されていないのでナト
リウム汚染の問題はなく、さらに微細化や高アスペクト
比化した配線や接続孔においても均一に、かつ従来より
も速い成膜レートでバリアメタル層となる膜を成膜でき
る。
The above-described electroless plating bath of the present invention does not contain sodium or other alkali metals, so there is no problem of sodium contamination, and uniformity is achieved even in finer and higher aspect ratio wirings and connection holes. In addition, a film to be a barrier metal layer can be formed at a higher film formation rate than before.

【0014】また、上記の目的を達成するため、本発明
の導電膜の形成方法は、基板上に導電膜を形成する方法
であって、前記導電膜の主成分を供給する第1金属材料
と、前記導電膜にバリアメタル能を付与する成分を供給
する第2金属材料と、両性イオンタイプの第1錯化剤
と、メッキ反応を促進する第2錯化剤と、還元剤と、p
H調整剤とを少なくとも含有し、pHが中性からアルカ
リ性の範囲に調整されている無電解メッキ浴に、前記基
板を浸漬し、無電解メッキにより前記基板上に導電膜を
成膜する。
In order to achieve the above object, a method for forming a conductive film according to the present invention is a method for forming a conductive film on a substrate, comprising: a first metal material for supplying a main component of the conductive film; A second metal material that supplies a component that imparts a barrier metal function to the conductive film, a first complexing agent of an amphoteric ion type, a second complexing agent that promotes a plating reaction, a reducing agent,
The substrate is immersed in an electroless plating bath containing at least an H adjuster and having a pH adjusted from neutral to alkaline, and a conductive film is formed on the substrate by electroless plating.

【0015】上記の本発明の導電膜の形成方法は、好適
には、前記第1金属材料として、少なくともニッケルあ
るいはコバルトを含む化合物を含有する無電解メッキ浴
を用いる。さらに好適には、前記第1金属材料として、
塩化ニッケルあるいは塩化コバルトを含有する無電解メ
ッキ浴を用いる。
In the above-described method for forming a conductive film according to the present invention, an electroless plating bath containing a compound containing at least nickel or cobalt is preferably used as the first metal material. More preferably, as the first metal material,
An electroless plating bath containing nickel chloride or cobalt chloride is used.

【0016】上記の本発明の導電膜の形成方法は、好適
には、前記第2金属材料として、少なくともタングステ
ンあるいはモリブデンを含む化合物を含有する無電解メ
ッキ浴を用いる。さらに好適には、前記第2金属材料と
して、タングステン酸あるいはモリブデン酸のアンモニ
ウム塩を含有する無電解メッキ浴を用いる。また、さら
に好適には、前記タングステンあるいはモリブデンを
0.2〜2原子重量%の濃度で含有する無電解メッキ浴
を用いる。
In the method of forming a conductive film according to the present invention, an electroless plating bath containing at least a compound containing tungsten or molybdenum is preferably used as the second metal material. More preferably, an electroless plating bath containing an ammonium salt of tungstic acid or molybdic acid is used as the second metal material. More preferably, an electroless plating bath containing the tungsten or molybdenum at a concentration of 0.2 to 2 atomic weight% is used.

【0017】上記の本発明の導電膜の形成方法は、好適
には、前記第1錯化剤として、アミノ酸を含有し、前記
第2錯化剤として、有機酸を含有する無電解メッキ浴を
用いる。また、好適には、前記第1錯化剤、前記第2錯
化剤、前記還元剤および前記pH調整剤がいずれも式中
に実質的に金属を含有しない無電解メッキ浴を用いる。
また、好適には、pHが7〜12に調整され、温度が2
0〜95℃に調整されている無電解メッキ浴を用いる。
In the method for forming a conductive film according to the present invention, preferably, an electroless plating bath containing an amino acid as the first complexing agent and an organic acid as the second complexing agent is used. Used. Preferably, an electroless plating bath is used in which the first complexing agent, the second complexing agent, the reducing agent and the pH adjuster do not substantially contain any metal in the formula.
Also, preferably, the pH is adjusted to 7 to 12, and the temperature is 2
An electroless plating bath adjusted to 0 to 95 ° C is used.

【0018】上記の本発明の導電膜の形成方法は、ニッ
ケルあるいはコバルトなどの導電膜の主成分を供給する
第1金属材料と、タングステンあるいはモリブデンなど
の導電膜にバリアメタル能を付与する成分を供給する第
2金属材料と、アミノ酸などの両性イオンタイプの第1
錯化剤と、メッキ反応を促進する有機酸などの第2錯化
剤と、還元剤と、pH調整剤とを少なくとも含有し、p
Hが中性からアルカリ性の範囲(例えば7〜12)に調
整され、温度が20〜95℃に調整されている無電解メ
ッキ浴に、基板を浸漬し、無電解メッキにより基板上に
導電膜を成膜する。ここで、無電解メッキ浴中に、タン
グステンあるいはモリブデンなどは0.2〜2原子重量
%の濃度で含有される。
In the method for forming a conductive film according to the present invention, the first metal material for supplying a main component of the conductive film such as nickel or cobalt and the component for imparting a barrier metal function to the conductive film such as tungsten or molybdenum are used. The second metal material to be supplied and the first zwitterion type such as amino acids
A complexing agent, a second complexing agent such as an organic acid that promotes a plating reaction, a reducing agent, and a pH adjuster.
The substrate is immersed in an electroless plating bath in which H is adjusted to a neutral to alkaline range (for example, 7 to 12) and the temperature is adjusted to 20 to 95 ° C., and a conductive film is formed on the substrate by electroless plating. Form a film. Here, tungsten or molybdenum is contained in the electroless plating bath at a concentration of 0.2 to 2 atomic weight%.

【0019】上記の本発明の導電膜の形成方法によれ
ば、無電解メッキ処理により、ナトリウム汚染の問題は
なく、さらに微細化や高アスペクト比化した配線や接続
孔においても均一に、かつ従来よりも速い成膜レート
で、ニッケルあるいはコバルトなどの導電膜中に、タン
グステンあるいはモリブデンなどの導電膜にバリアメタ
ル能を付与する成分を含有する合金膜(バリアメタル層
となる膜)を成膜できる。
According to the above-described method for forming a conductive film of the present invention, there is no problem of sodium contamination due to the electroless plating process, and the wiring and the connection hole having a finer and higher aspect ratio are uniformly and conventionally obtained. An alloy film (a film that becomes a barrier metal layer) containing a component that imparts a barrier metal function to a conductive film such as tungsten or molybdenum can be formed in a conductive film such as nickel or cobalt at a higher film formation rate. .

【0020】また、上記の目的を達成するため、本発明
の導電膜の形成方法は、基板上に導電膜を形成する方法
であって、少なくとも前記導電膜形成領域における前記
基板の表面に存在する有機物質を除去する工程と、少な
くとも前記導電膜形成領域における前記基板の表面を親
水化処理する工程と、前記親水化処理された表面にカッ
プリング剤を結合させる工程と、前記表面において、前
記カップリング剤に触媒金属を結合させる工程と、前記
触媒金属を露出させて活性化処理する工程と、前記導電
膜の主成分を供給する第1金属材料と、前記導電膜にバ
リアメタル能を付与する成分を供給する第2金属材料
と、両性イオンタイプの第1錯化剤と、メッキ反応を促
進する第2錯化剤と、還元剤と、pH調整剤とを少なく
とも含有する無電解メッキ浴に、前記基板を浸漬し、無
電解メッキにより前記金属触媒上に導電膜を成膜する工
程とを有する。
In order to achieve the above object, a method for forming a conductive film according to the present invention is a method for forming a conductive film on a substrate, wherein the method exists at least on the surface of the substrate in the conductive film forming region. Removing an organic material, hydrophilizing at least the surface of the substrate in the conductive film forming region, bonding a coupling agent to the hydrophilized surface, A step of bonding a catalyst metal to a ring agent; a step of exposing and activating the catalyst metal; a first metal material supplying a main component of the conductive film; and providing a barrier metal function to the conductive film. An electroless device containing at least a second metal material for supplying components, a first complexing agent of an amphoteric ion type, a second complexing agent for promoting a plating reaction, a reducing agent, and a pH adjuster. In Tsu key bath, and immersing the substrate, and a step of forming a conductive film on the metal catalyst by electroless plating.

【0021】上記の本発明の導電膜の形成方法は、好適
には、前記無電解メッキ浴のpHが中性からアルカリ性
の範囲に調整されている。
In the method for forming a conductive film according to the present invention, the pH of the electroless plating bath is preferably adjusted to a range from neutral to alkaline.

【0022】上記の本発明の導電膜の形成方法は、好適
には、前記有機物質を除去する工程においては、前記基
板の表面を酸化処理して有機物質を除去する。また、好
適には、前記基板の表面を親水化処理する工程において
は、前記基板の表面に水酸基を導入する。
In the method for forming a conductive film according to the present invention, preferably, in the step of removing the organic substance, the surface of the substrate is oxidized to remove the organic substance. Preferably, in the step of hydrophilizing the surface of the substrate, a hydroxyl group is introduced into the surface of the substrate.

【0023】上記の本発明の導電膜の形成方法は、好適
には、前記表面にカップリング剤を結合させる工程にお
いては、少なくともシランカップリング剤またはチタン
カップリング剤を用いる。また、好適には、前記カップ
リング剤に触媒金属を結合させる工程においては、塩化
スズで保護したパラジウムコロイドを触媒金属として用
い、前記塩化スズのスズ原子を前記カップリング剤に配
位結合させ、さらに好適には、前記触媒金属を露出させ
て活性化処理する工程においては、前記塩化スズで保護
したパラジウムコロイドから塩化スズを剥離してパラジ
ウムを露出させる。
In the method of forming a conductive film according to the present invention, preferably, at least a silane coupling agent or a titanium coupling agent is used in the step of bonding a coupling agent to the surface. Further, preferably, in the step of binding a catalytic metal to the coupling agent, using a palladium colloid protected with tin chloride as the catalytic metal, and coordinate the tin atom of the tin chloride to the coupling agent, More preferably, in the step of exposing and activating the catalyst metal, tin chloride is peeled off from the palladium colloid protected with tin chloride to expose palladium.

【0024】上記の本発明の導電膜の形成方法は、好適
には、前記無電解メッキにより前記金属触媒上に導電膜
を成膜する工程においては、前記第1金属材料として、
少なくともニッケルあるいはコバルト、さらに好適に
は、塩化ニッケルあるいは塩化コバルトを含む化合物を
含有する無電解メッキ浴を用いる。
In the method of forming a conductive film according to the present invention, preferably, in the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating, the first metal material is
An electroless plating bath containing at least nickel or cobalt, more preferably a compound containing nickel chloride or cobalt chloride is used.

【0025】上記の本発明の導電膜の形成方法は、好適
には、前記無電解メッキにより前記金属触媒上に導電膜
を成膜する工程においては、前記第2金属材料として、
少なくともタングステンあるいはモリブデン、さらに好
適には、タングステン酸あるいはモリブデン酸のアンモ
ニウム塩を含む化合物を含有する無電解メッキ浴を用い
る。また、好適には、前記無電解メッキにより前記金属
触媒上に導電膜を成膜する工程においては、前記タング
ステンあるいはモリブデンを0.2〜2原子重量%の濃
度で含有する無電解メッキ浴を用いる。
Preferably, in the method of forming a conductive film according to the present invention, in the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating,
An electroless plating bath containing at least tungsten or molybdenum, more preferably a compound containing an ammonium salt of tungstic acid or molybdic acid is used. Preferably, in the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating, an electroless plating bath containing the tungsten or molybdenum at a concentration of 0.2 to 2 atomic% by weight is used. .

【0026】上記の本発明の導電膜の形成方法は、好適
には、前記無電解メッキにより前記金属触媒上に導電膜
を成膜する工程においては、前記第1錯化剤として、ア
ミノ酸を含有し、前記第2錯化剤として、有機酸を含有
する無電解メッキ浴を用いる。また、好適には、前記無
電解メッキにより前記金属触媒上に導電膜を成膜する工
程においては、前記第1錯化剤、前記第2錯化剤、前記
還元剤および前記pH調整剤がいずれも式中に実質的に
金属を含有しない無電解メッキ浴を用いる。また、好適
には、前記無電解メッキにより前記金属触媒上に導電膜
を成膜する工程においては、pHが7〜12に調整さ
れ、温度が20〜95℃に調整されている無電解メッキ
浴を用いる。
In the method for forming a conductive film according to the present invention, preferably, in the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating, an amino acid is contained as the first complexing agent. Then, an electroless plating bath containing an organic acid is used as the second complexing agent. Preferably, in the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating, any one of the first complexing agent, the second complexing agent, the reducing agent, and the pH adjusting agent is used. Also, an electroless plating bath containing substantially no metal in the formula is used. Preferably, in the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating, the pH is adjusted to 7 to 12, and the temperature is adjusted to 20 to 95 ° C. Is used.

【0027】上記の本発明の導電膜の形成方法は、好適
には、前記無電解メッキにより前記金属触媒上に導電膜
を成膜する工程の後に、前記導電膜の上層に銅を含有す
る導電膜を形成する工程をさらに有する。
In the method for forming a conductive film according to the present invention, preferably, after the step of forming the conductive film on the metal catalyst by the electroless plating, the conductive film containing copper is formed on the conductive film. The method further includes a step of forming a film.

【0028】上記の本発明の導電膜の形成方法は、基板
の表面を酸化処理して、少なくとも導電膜形成領域にお
ける基板の表面に存在する有機物質を除去し、次に、少
なくとも導電膜形成領域における基板の表面に水酸基を
導入して親水化処理する。次に、親水化処理された表面
にシランカップリング剤またはチタンカップリング剤な
どのカップリング剤を結合させ、前記表面において、カ
ップリング剤に塩化スズで保護したパラジウムコロイド
などの触媒金属を結合させ、塩化スズを剥離してパラジ
ウムなどの触媒金属を露出させて活性化処理する。次
に、ニッケルあるいはコバルトなどの導電膜の主成分を
供給する第1金属材料と、タングステンあるいはモリブ
デンなどの導電膜にバリアメタル能を付与する成分を供
給する第2金属材料と、アミノ酸などの両性イオンタイ
プの第1錯化剤と、メッキ反応を促進する有機酸などの
第2錯化剤と、還元剤と、pH調整剤とを少なくとも含
有し、pHが中性からアルカリ性の範囲(例えば7〜1
2)に調整され、温度が20〜95℃に調整されている
無電解メッキ浴に、基板を浸漬し、無電解メッキにより
基板上に導電膜を成膜する。ここで、無電解メッキ浴中
には、タングステンあるいはモリブデンなどは0.2〜
2原子重量%の濃度で含有される。
In the method for forming a conductive film according to the present invention, the surface of the substrate is oxidized to remove at least the organic substance present on the surface of the substrate in the conductive film forming region. A hydroxyl group is introduced into the surface of the substrate in step 2 to perform a hydrophilic treatment. Next, a coupling agent such as a silane coupling agent or a titanium coupling agent is bonded to the surface subjected to the hydrophilic treatment, and a catalyst metal such as a palladium colloid protected with tin chloride is bonded to the coupling agent on the surface. Then, the tin chloride is peeled off to expose a catalytic metal such as palladium, followed by an activation treatment. Next, a first metal material that supplies a main component of a conductive film such as nickel or cobalt, a second metal material that supplies a component that imparts a barrier metal function to a conductive film such as tungsten or molybdenum, and an amphoteric such as an amino acid It contains at least an ion-type first complexing agent, a second complexing agent such as an organic acid that promotes a plating reaction, a reducing agent, and a pH adjuster, and has a pH in a neutral to alkaline range (for example, 7 ~ 1
The substrate is immersed in an electroless plating bath adjusted to 2) and the temperature is adjusted to 20 to 95 ° C., and a conductive film is formed on the substrate by electroless plating. Here, in the electroless plating bath, tungsten or molybdenum is 0.2 to 0.2%.
It is contained at a concentration of 2 atomic weight%.

【0029】上記の本発明の導電膜の形成方法によれ
ば、無電解メッキ処理の前にメッキ面の表面を活性化処
理し、さらに無電解メッキ処理により、ナトリウム汚染
の問題はなく、さらに微細化や高アスペクト比化した配
線や接続孔においても均一に、かつ従来よりも速い成膜
レートで、ニッケルあるいはコバルトなどの導電膜中
に、タングステンあるいはモリブデンなどの導電膜にバ
リアメタル能を付与する成分を含有する合金膜(バリア
メタル層となる膜)を成膜できる。
According to the above-described method for forming a conductive film of the present invention, the surface of the plating surface is activated before the electroless plating treatment, and the electroless plating treatment eliminates the problem of sodium contamination, thereby reducing fineness. A barrier metal function is imparted to a conductive film such as tungsten or molybdenum in a conductive film such as nickel or cobalt at a uniform and faster film forming rate even in a wiring or a connection hole having an increased aspect ratio and a higher aspect ratio. An alloy film (a film to be a barrier metal layer) containing the component can be formed.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の無電解メッキ浴
および導電膜の形成方法の実施の形態について、図面を
参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the method for forming an electroless plating bath and a conductive film according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0031】図1は、本実施形態に係る導電膜の形成方
法により導電膜を形成した半導体装置の断面図である。
MOSトランジスタやその他の半導体素子を形成した半
導体基板10上に、例えば酸化シリコンからなる第1絶
縁膜20が形成されており、半導体基板10に達する開
口部が形成されており、銅、ポリシリコンあるいはタン
グステンなどの導電性材料からなる第1配線30が形成
されている。第1絶縁膜20および第1配線30の上層
に、例えば酸化シリコンからなる第2絶縁膜21、窒化
シリコンからなる第1エッチングストッパ22、酸化シ
リコンからなる第3絶縁膜23および窒化シリコンから
なる第2エッチングストッパ24が積層して形成されて
いる。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device in which a conductive film is formed by the method for forming a conductive film according to the present embodiment.
A first insulating film 20 made of, for example, silicon oxide is formed on a semiconductor substrate 10 on which MOS transistors and other semiconductor elements are formed, an opening reaching the semiconductor substrate 10 is formed, and copper, polysilicon or A first wiring 30 made of a conductive material such as tungsten is formed. Above the first insulating film 20 and the first wiring 30, a second insulating film 21 made of, for example, silicon oxide, a first etching stopper 22 made of silicon nitride, a third insulating film 23 made of silicon oxide, and a Two etching stoppers 24 are formed by lamination.

【0032】上記の第3絶縁膜23および第2エッチン
グストッパ24には、配線用溝(G1,G2)が形成さ
れており、さらに、第2絶縁膜21および第1エッチン
グストッパ22を貫通して第1配線30の上面を露出さ
せるコンタクトホールC2が上記配線用溝G1に連通し
て形成されている。連通するコンタクトホールC2およ
び配線用溝G1内、および配線用溝G2内において、壁
面を例えばCoWP(リンを含有するコバルト・タング
ステン合金)などからなるバリアメタル層31aが被覆
しており、その内部に例えば銅からなる導電層32aが
埋め込まれて形成され、コンタクトホールC2および配
線用溝G1内にコンタクトプラグPおよび第2配線W2
が、配線用溝G2内に第3配線W3がそれぞれ形成され
ている。上記の構造において、第2配線W2はコンタク
トプラグPを介して下層配線である第1配線30に接続
している構成となっている。
Wiring grooves (G1, G2) are formed in the third insulating film 23 and the second etching stopper 24, and further penetrate the second insulating film 21 and the first etching stopper 22. A contact hole C2 exposing the upper surface of the first wiring 30 is formed so as to communicate with the wiring groove G1. In the communicating contact hole C2, the wiring groove G1, and the wiring groove G2, a wall surface is covered with a barrier metal layer 31a made of, for example, CoWP (a cobalt-tungsten alloy containing phosphorus) or the like. For example, a conductive layer 32a made of copper is buried and formed, and a contact plug P and a second wiring W2 are formed in the contact hole C2 and the wiring groove G1.
However, the third wiring W3 is formed in the wiring groove G2. In the above structure, the second wiring W2 is connected to the first wiring 30 as the lower wiring via the contact plug P.

【0033】上記の導電膜の形成方法について、図面を
参照して説明する。まず、図2(a)に示すように、M
OSトランジスタやその他の半導体素子(不図示)を形
成した半導体基板10上に、例えばCVD(Chemical V
apor Deposition )法などにより酸化シリコンを堆積さ
せ、第1絶縁膜20を形成する。次に、第1絶縁膜20
に半導体基板10に達する開口部を形成し、銅、ポリシ
リコンあるいはタングステンなどの導電性材料を埋め込
んで第1配線30を形成する。
A method for forming the above conductive film will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG.
On a semiconductor substrate 10 on which OS transistors and other semiconductor elements (not shown) are formed, for example, CVD (Chemical V)
The first insulating film 20 is formed by depositing silicon oxide by an apor deposition method or the like. Next, the first insulating film 20
Then, an opening reaching the semiconductor substrate 10 is formed, and a first wiring 30 is formed by embedding a conductive material such as copper, polysilicon or tungsten.

【0034】次に、図2(b)に示すように、例えばC
VD法により第1絶縁膜20および第1配線30の上層
に酸化シリコンを堆積させ、第2絶縁膜21を形成し、
さらにその上層に、例えばCVD法により窒化シリコン
を堆積させ、第1エッチングストッパ22を形成する。
Next, as shown in FIG.
Silicon oxide is deposited on the first insulating film 20 and the first wiring 30 by a VD method to form a second insulating film 21;
Further, silicon nitride is deposited thereon by, for example, a CVD method to form a first etching stopper 22.

【0035】次に、図2(c)に示すように、フォトリ
ソグラフィー工程により、第1エッチングストッパ22
の上層にコンタクトホールのパターンに開口するレジス
ト膜R1をパターニング形成し、レジスト膜R1をマス
クとしてRIE(反応性イオンエッチング)などのエッ
チングを施して、第1エッチングストッパ22に対して
第1絶縁膜21の上面を露出させるパターン開口部C1
を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, the first etching stopper 22 is formed by a photolithography process.
A resist film R1 opening in a contact hole pattern is formed in a pattern on the upper layer, and etching such as RIE (reactive ion etching) is performed using the resist film R1 as a mask. Pattern opening C1 for exposing the upper surface of C21
To form

【0036】次に、図3(a)に示すように、例えばC
VD法によりパターン開口部C1内および第1エッチン
グストッパ22の上層に酸化シリコンを堆積させ、第3
絶縁膜23を形成し、さらにその上層に、例えばCVD
法により窒化シリコンを堆積させ、第2エッチングスト
ッパ24を形成する。
Next, as shown in FIG.
Silicon oxide is deposited in the pattern opening C1 and over the first etching stopper 22 by the VD method,
An insulating film 23 is formed, and further thereon, for example, CVD
A second etching stopper 24 is formed by depositing silicon nitride by a method.

【0037】次に、図3(b)に示すように、例えばフ
ォトリソグラフィー工程により、第2エッチングストッ
パ24の上層に配線用溝のパターンに開口するレジスト
膜R2をパターニング形成する。次に、レジスト膜R2
をマスクとしてRIEなどのエッチングを施して、第2
エッチングストッパ24をパターン加工し、さらに、第
1エッチングストッパ22に対して第2絶縁膜23を選
択的にエッチング除去することが可能な条件のRIEな
どのエッチングを施し、第3絶縁膜23および第2エッ
チングストッパ24に配線用溝(G1,G2)を形成す
る。このとき、配線用溝(G1,G2)となる領域内に
上記の第1エッチングストッパ22に形成したパターン
開口部C1を配置することで、第1エッチングストッパ
22をマスクとしてパターン開口部C1領域の第1絶縁
膜21もエッチング除去され、第1配線30の上面を露
出させるコンタクトホールC2が配線用溝G1に連通し
て形成される。
Next, as shown in FIG. 3B, a resist film R2 having an opening in a wiring groove pattern is formed on the second etching stopper 24 by patterning, for example, by a photolithography process. Next, the resist film R2
Etching such as RIE using
The etching stopper 24 is patterned, and furthermore, the first etching stopper 22 is subjected to etching such as RIE under such a condition that the second insulating film 23 can be selectively removed by etching. 2 Form wiring grooves (G1, G2) in the etching stopper 24. At this time, by arranging the pattern opening C1 formed in the first etching stopper 22 in a region to be the wiring groove (G1, G2), the first etching stopper 22 is used as a mask to form the pattern opening C1 region. The first insulating film 21 is also etched away, and a contact hole C2 exposing the upper surface of the first wiring 30 is formed so as to communicate with the wiring groove G1.

【0038】次に、図4(a)に示すように、コンタク
トホールC2および配線用溝(G1,G2)の内壁面を
被覆して全面に、本発明に係わる無電解メッキ処理によ
り導電膜として例えばCoWP(リンを含有するコバル
ト・タングステン合金)からなるバリアメタル層31を
形成する。ここで、上記のバリアメタル層31の形成に
あたっては、無電解メッキの前処理として、被メッキ表
面(酸化シリコンなどの絶縁膜表面および銅、ポリシリ
コンあるいはタングステンなどの導電膜表面)上にパラ
ジウムなどの触媒性の高い金属を用いて活性化(触媒
化)処理を施す必要があり、例えば以下に示す工程によ
り活性化(触媒化)処理を施すことができる。
Next, as shown in FIG. 4A, the contact hole C2 and the inner wall surfaces of the wiring grooves (G1, G2) are covered and the entire surface is formed as a conductive film by electroless plating according to the present invention. For example, a barrier metal layer 31 made of CoWP (a cobalt-tungsten alloy containing phosphorus) is formed. Here, in forming the barrier metal layer 31, as a pretreatment for electroless plating, palladium or the like is formed on the surface to be plated (the surface of an insulating film such as silicon oxide and the surface of a conductive film such as copper, polysilicon, or tungsten). It is necessary to perform the activation (catalysis) treatment using a metal having a high catalytic property. For example, the activation (catalysis) treatment can be performed by the following steps.

【0039】(1)有機物の除去 まず、紫外線/オゾン処理、プラズマアッシング処理あ
るいはオゾン水処理などにより、被メッキ表面の有機汚
染物質を除去する。 (2)親水化処理 次に、被メッキ表面を水中で酸化することにより、表面
に水酸基(−OH基)を導入し、被メッキ表面を親水化
する。 (3)シラン(チタン)カップリング処理 次に、シランカップリング剤あるいはチタンカップリン
グ剤などのカップリング剤を用い、上記水酸基と上記カ
ップリング剤を反応、結合させる。 (4)触媒化処理 次に、塩化スズで保護したパラジウムコロイドなどの触
媒金属を用い、塩化スズのスズ原子をカップリング剤に
配位結合させて、被メッキ表面に上記触媒金属を結合さ
せる。 (5)活性化処理 次に、例えば上記塩化スズで保護したパラジウムコロイ
ドから塩化スズを剥離してパラジウム(触媒金属)を露
出させて活性化処理する。
(1) Removal of organic substances First, organic contaminants on the surface to be plated are removed by ultraviolet / ozone treatment, plasma ashing treatment or ozone water treatment. (2) Hydrophilizing treatment Next, the surface to be plated is hydrophilized by oxidizing the surface to be plated in water to introduce a hydroxyl group (-OH group) into the surface. (3) Silane (titanium) coupling treatment Next, using a coupling agent such as a silane coupling agent or a titanium coupling agent, the above hydroxyl group and the above coupling agent are reacted and bonded. (4) Catalytic Treatment Next, using a catalytic metal such as a palladium colloid protected by tin chloride, the tin atom of tin chloride is coordinated to a coupling agent to bind the catalytic metal to the surface to be plated. (5) Activation treatment Next, for example, tin chloride is peeled off from the palladium colloid protected with tin chloride to expose palladium (catalyst metal) for activation treatment.

【0040】上記のようにして被メッキ表面活性化処理
した後、下記に示す無電解メッキ浴に半導体基板10を
浸漬して、被メッキ表面全面に均一な膜厚のバリアメタ
ル層31を形成する。上記の無電解メッキ浴は、例えば
バリアメタル層となる導電膜の主成分を供給する第1金
属材料と、上記導電膜にバリアメタル能を付与する成分
を供給する第2金属材料と、両性イオンタイプの第1錯
化剤(第1キレート剤)と、メッキ反応を促進する第2
錯化剤(第2キレート剤)と、還元剤と、pH調整剤と
を少なくとも含有している。
After the surface to be plated is activated as described above, the semiconductor substrate 10 is immersed in an electroless plating bath described below to form a barrier metal layer 31 having a uniform thickness on the entire surface to be plated. . The electroless plating bath includes, for example, a first metal material that supplies a main component of a conductive film serving as a barrier metal layer, a second metal material that supplies a component that imparts a barrier metal capability to the conductive film, and an amphoteric ion. A first complexing agent of the type (a first chelating agent) and a second complexing agent to promote the plating reaction
It contains at least a complexing agent (second chelating agent), a reducing agent, and a pH adjuster.

【0041】上記の第1金属材料としては、例えば塩化
ニッケルあるいは塩化コバルトなどのニッケルあるいは
コバルトを含む化合物を用いることができ、例えば10
〜100g/リットルの濃度とする。また、第2金属材
料として、例えばタングステン酸あるいはモリブデン酸
のアンモニウム塩などのタングステンあるいはモリブデ
ンを含む化合物を用いることができ、例えば3〜30g
/リットルの濃度とする。
As the first metal material, for example, a compound containing nickel or cobalt such as nickel chloride or cobalt chloride can be used.
濃度 100 g / liter. Further, as the second metal material, for example, a compound containing tungsten or molybdenum, such as an ammonium salt of tungstic acid or molybdic acid, can be used.
/ Liter concentration.

【0042】また、上記の両性イオンタイプの第1錯化
剤としては、例えば、グリシン、アラニン、バリン、ロ
イシン、イソロイシン、メチオニン、フェニルアラニ
ン、プロリン、トリプトファン、セリン、トレオニン、
チロシン、アスパラギン、グルタミン、システイン、グ
ルタミン酸、アスパラギン酸、リシン、ヒスチジン、ア
ルギニンなどのアミノ酸を用いることができ、例えば2
〜50g/リットルの濃度とする。
The first zwitterionic complexing agent includes, for example, glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, methionine, phenylalanine, proline, tryptophan, serine, threonine, and the like.
Amino acids such as tyrosine, asparagine, glutamine, cysteine, glutamic acid, aspartic acid, lysine, histidine and arginine can be used.
濃度 50 g / liter.

【0043】また、上記のメッキ反応を促進する第2錯
化剤としては、例えばコハク酸アンモニウム、リンゴ酸
アンモニウム、クエン酸アンモニウム、マロン酸アンモ
ニウム、ギ酸アンモニウムなどの有機酸化合物(アンモ
ニウム塩)を用いることができ、例えば2〜50g/リ
ットルの濃度とする。
As the second complexing agent for accelerating the plating reaction, an organic acid compound (ammonium salt) such as ammonium succinate, ammonium malate, ammonium citrate, ammonium malonate, and ammonium formate is used. For example, the concentration is 2 to 50 g / liter.

【0044】また、上記の還元剤としては、例えば次亜
リン酸アンモニウム、ホルマリン、グリオキシル酸、ヒ
ドラジン、水酸化ホウ素アンモニウムなどを用いること
ができ、例えば2〜200g/リットルの濃度とする。
As the reducing agent, for example, ammonium hypophosphite, formalin, glyoxylic acid, hydrazine, ammonium borohydride and the like can be used, for example, at a concentration of 2 to 200 g / liter.

【0045】また、上記のpH調整剤としては、アンモ
ニア水を好ましく用いることができ、無電解メッキ浴と
して、例えば中性〜アルカリ性の範囲(pHが7〜1
2)となるように例えば5〜200ml/リットルの範
囲で適宜添加量を調整する。
As the pH adjuster, ammonia water can be preferably used. As an electroless plating bath, for example, a neutral to alkaline range (pH of 7 to 1) is used.
The addition amount is appropriately adjusted in the range of, for example, 5 to 200 ml / liter so as to satisfy 2).

【0046】上記の無電解メッキ浴を構成する第1錯化
剤、第2錯化剤、還元剤およびpH調整剤がいずれも式
中に実質的に金属を含有しないことが好ましい。ナトリ
ウム塩などの金属を含有する場合には、これらナトリウ
ムなどの金属に汚染されるため、半導体用途には適さな
い。
It is preferable that all of the first complexing agent, the second complexing agent, the reducing agent and the pH adjusting agent constituting the above electroless plating bath contain substantially no metal in the formula. When a metal such as a sodium salt is contained, the metal is contaminated by such a metal such as sodium, so that it is not suitable for semiconductor use.

【0047】上記の無電解メッキ浴は、温度が20〜9
5℃に調整されていることが好ましい。第1金属材料と
してニッケルを含む化合物を用いる場合には、上記の2
0〜95℃の範囲で好ましく成膜可能であり、コバルト
を含む化合物を用いる場合には、特に50〜95℃の範
囲で好ましく成膜可能である。
The above electroless plating bath has a temperature of 20-9.
The temperature is preferably adjusted to 5 ° C. When a compound containing nickel is used as the first metal material,
A film can be formed preferably in the range of 0 to 95 ° C, and when a compound containing cobalt is used, a film can be formed particularly preferably in the range of 50 to 95 ° C.

【0048】上記の無電解メッキ浴に半導体基板を浸漬
することで、例えば100nm/分の速度で従来よりも
高速に、かつ均一にバリアメタル層31を形成すること
ができる。上記の好ましい無電解メッキ浴の温度範囲お
よびpH範囲においては、温度が高いほど、あるいはp
Hが高いほど、上記の成膜速度は速くなる傾向にある。
By immersing the semiconductor substrate in the above electroless plating bath, the barrier metal layer 31 can be formed more uniformly at a speed of, for example, 100 nm / min. In the preferred temperature range and pH range of the electroless plating bath, the higher the temperature,
The higher the H, the higher the above film forming rate tends to be.

【0049】上記において形成されるバリアメタル層と
なる導電膜としては、上記の第1金属材料と第2金属材
料から供給される金属の合金が形成される。上記のよう
に導電膜の主成分を供給する第1金属材料としてコバル
トあるいはニッケルを含む化合物を用い、導電膜にバリ
アメタル能を付与する第2金属材料としてタングステン
あるいはモリブデンを含む化合物を用いた場合には、C
oW(コバルト・タングステン合金)、NiW(ニッケ
ル・タングステン合金)、CoMo(コバルト・モリブ
デン合金)あるいはNiMo(ニッケル・モリブデン合
金)を形成することができる。また、無電解メッキ浴中
の還元剤として次亜リン酸アンモニウムを用いた場合に
はリンが合金膜中に取り込まれて、例えば上記のCoW
としては、正確にはCoWP(リンを含有するコバルト
・タングステン合金)が形成され、その他の合金膜を形
成する場合にも同様にリンが取り込まれる。
As the conductive film serving as the barrier metal layer formed above, an alloy of a metal supplied from the first metal material and the second metal material is formed. When a compound containing cobalt or nickel is used as the first metal material that supplies the main component of the conductive film as described above, and a compound containing tungsten or molybdenum is used as the second metal material that imparts a barrier metal function to the conductive film. Has C
oW (cobalt-tungsten alloy), NiW (nickel-tungsten alloy), CoMo (cobalt-molybdenum alloy) or NiMo (nickel-molybdenum alloy) can be formed. When ammonium hypophosphite is used as a reducing agent in the electroless plating bath, phosphorus is taken into the alloy film and, for example, the above-mentioned CoW
To be precise, CoWP (a cobalt-tungsten alloy containing phosphorus) is formed, and phosphorus is similarly taken in when another alloy film is formed.

【0050】上記の無電解メッキ浴においては、タング
ステンあるいはモリブデンを0.2〜2原子重量%の濃
度で含有することが好ましい。タングステンあるいはモ
リブデンは、無電解メッキにより形成する導電膜にバリ
アメタル能を付与する成分として含有されているが、導
電膜がバリアメタルとして機能するためには、導電膜中
にタングステンあるいはモリブデンを1原子%以上必要
である。図5は、無電解メッキ浴中のタングステン酸ア
ンモニウム量(濃度:g/リットル)に対して、成膜さ
れるメッキ膜中のタングステンの含有量(原子重量%)
を測定し、プロットした図である。図5から、無電解メ
ッキ浴中に、タングステン酸アンモニウムを3g/リッ
トル以上の濃度の場合、即ち、タングステンを0.2原
子重量%以上の濃度で含有する場合に、上記の無電解メ
ッキにより形成する導電膜中のタングステンの1原子%
以上の濃度を実現することができる。一方、タングステ
ン酸アンモニウム含有量が30g/リットル以上の濃度
領域、即ち、タングステン濃度が2原子重量%以上の濃
度領域においては、無電解メッキ浴中でタングステン酸
の沈殿が形成されてしまうために、メッキが析出しにく
くなってくるので、安定な無電解メッキ浴として用いる
ことができない。従って、上記のように、無電解メッキ
浴中にタングステン酸アンモニウム量を3〜30g/リ
ットル、即ち、タングステンを0.2〜2原子重量%の
濃度で含有することが好ましい。タングステンをモリブ
デンに置き換えても同様の結果となっている。
The above electroless plating bath preferably contains tungsten or molybdenum at a concentration of 0.2 to 2 atomic weight%. Tungsten or molybdenum is contained as a component for imparting a barrier metal function to a conductive film formed by electroless plating. However, in order for the conductive film to function as a barrier metal, one atom of tungsten or molybdenum is contained in the conductive film. % Is required. FIG. 5 shows the content (atomic weight%) of tungsten in the plating film to be formed with respect to the amount of ammonium tungstate (concentration: g / liter) in the electroless plating bath.
It is the figure which measured and plotted. As shown in FIG. 5, when the concentration of ammonium tungstate is 3 g / liter or more in the electroless plating bath, that is, when tungsten is contained at a concentration of 0.2 atomic weight% or more, it is formed by the above-described electroless plating. Atomic% of tungsten in conductive film
The above concentration can be realized. On the other hand, in a concentration region where the content of ammonium tungstate is 30 g / liter or more, that is, in a concentration region where the tungsten concentration is 2 atomic weight% or more, a precipitate of tungstic acid is formed in the electroless plating bath. Since plating becomes difficult to deposit, it cannot be used as a stable electroless plating bath. Therefore, as described above, it is preferable that the electroless plating bath contains ammonium tungstate in an amount of 3 to 30 g / liter, that is, tungsten in a concentration of 0.2 to 2 atomic weight%. Similar results are obtained when tungsten is replaced with molybdenum.

【0051】上記のように半導体基板10の被メッキ表
面にバリアメタル層31を形成した後、図4(b)に示
すように、例えばコバルトタングステン合金膜などのバ
リアメタル層31をシード層(電解メッキにおける負極
被覆層)とする電解メッキ処理により、バリアメタル層
31の上層に、コンタクトホールC2および配線用溝
(G1,G2)内を全面に埋め込んで、例えば銅を堆積
させ、導電層32を形成する。上記の銅を堆積させるた
めの電解メッキ処理としては、一般的な硫酸銅酸性メッ
キ浴あるいはピロリン酸銅中性メッキ浴を用いることが
できる。硫酸銅酸性メッキ浴の組成およびメッキ処理条
件の例を以下に示す。
After forming the barrier metal layer 31 on the surface to be plated of the semiconductor substrate 10 as described above, as shown in FIG. 4B, a barrier metal layer 31 such as a cobalt tungsten alloy film is By electroplating as a negative electrode coating layer in the plating, the contact hole C2 and the wiring grooves (G1, G2) are buried in the entire upper surface of the barrier metal layer 31, for example, copper is deposited, and the conductive layer 32 is formed. Form. As the electrolytic plating treatment for depositing copper, a general copper sulfate acidic plating bath or a copper pyrophosphate neutral plating bath can be used. Examples of the composition of the copper sulfate acidic plating bath and plating conditions are shown below.

【0052】硫酸銅酸性メッキ浴組成およびメッキ条件 硫酸銅 :200〜250g/リットル 硫酸 :10〜50g/リットル 塩素イオン :20〜80mg/リットル 光沢剤 :適量 温度 :25〜30℃ 陰極電流密度 :2〜5A/dm2 Copper sulfate acid plating bath composition and plating conditions Copper sulfate: 200 to 250 g / l Sulfuric acid: 10 to 50 g / l Chloride ion: 20 to 80 mg / l Brightener: appropriate amount Temperature: 25 to 30 ° C. Cathode current density: 2 ~5A / dm 2

【0053】あるいは、例えばコバルトタングステン合
金膜などのバリアメタル層31を触媒層(無電解メッキ
における被メッキ表面被覆層)とする無電解メッキ処理
により、バリアメタル層31の上層に、コンタクトホー
ルC2および配線用溝(G1,G2)内を全面に埋め込
んで、例えば銅を堆積させ、導電層32を形成すること
もできる。コバルトやニッケルは銅に比べて触媒活性度
が高いために、被メッキ表面にさらに活性化処理を施す
必要がなく、無電解メッキ処理で銅を堆積させることが
できる。上記の銅を堆積させるための無電解メッキ処理
のメッキ浴の組成およびメッキ処理条件の例を以下に示
す。
Alternatively, a contact hole C2 and a contact hole C2 are formed on the barrier metal layer 31 by electroless plating using the barrier metal layer 31 such as a cobalt tungsten alloy film as a catalyst layer (a surface coating layer in electroless plating). The conductive layer 32 can also be formed by burying copper, for example, by filling the entire surface of the wiring groove (G1, G2). Since cobalt and nickel have a higher catalytic activity than copper, there is no need to further activate the surface to be plated, and copper can be deposited by electroless plating. Examples of the composition of the plating bath and the plating conditions for the electroless plating for depositing the above copper are shown below.

【0054】 無電解銅メッキ浴組成およびメッキ条件 銅の塩(塩化銅、硫酸銅、スルファミン酸銅など) :5〜50g/リットル キレート剤(エチレンジアミン、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)など) :20〜40g/リットル 還元剤(硫酸コバルトなど) :25〜250g/リットル Electroless copper plating bath composition and plating conditions Copper salt (copper chloride, copper sulfate, copper sulfamate, etc.): 5 to 50 g / liter Chelating agent (ethylene diamine, EDTA (ethylene diamine tetraacetic acid), etc.): 20 to 40 g / Liter Reducing agent (such as cobalt sulfate): 25-250g / liter

【0055】上記の銅のメッキ処理は、上記の電解メッ
キ処理、無電解メッキ処理のいずれの場合も、コバルト
タングステン合金膜などのバリアメタル層31の表面に
特に前処理をする必要はないので、銅とバリアメタル層
を連続的に成膜でき、これにより銅とバリアメタル層が
金属結合をすることになり、強固な密着性を得ることが
できる。上記の銅のメッキ処理は、電解メッキ処理、無
電解メッキ処理ともに、上記の組成に限るものではな
く、銅が析出するものであればどのような組成でも用い
ることができる。
In the above-described copper plating, in any of the above-described electrolytic plating and electroless plating, it is not necessary to perform a pre-treatment on the surface of the barrier metal layer 31 such as a cobalt tungsten alloy film. Copper and the barrier metal layer can be formed continuously, whereby copper and the barrier metal layer are bonded to each other, and strong adhesion can be obtained. The above-mentioned copper plating treatment is not limited to the above-described composition in both the electrolytic plating treatment and the electroless plating treatment, and any composition may be used as long as copper is deposited.

【0056】上記のようにバリアメタル層31の上層
に、コンタクトホールC2および配線用溝(G1,G
2)内を全面に埋め込んで、例えば銅を堆積させ、導電
層32を形成した後、例えばCMP(Chemical Mechani
cal Polishing )法による研磨処理、RIEなどによる
エッチバック処理により、コンタクトホールC2および
配線用溝(G1,G2)の外部に堆積した導電層32お
よびバリアメタル層31を除去する。以上で、図1に示
すように、連通するコンタクトホールC2および配線用
溝G1内、および配線用溝G2内において、壁面を例え
ばCoWPなどからなるバリアメタル層31aが被覆し
ており、その内部に例えば銅からなる導電層32aが埋
め込まれて形成され、コンタクトホールC2および配線
用溝G1内にコンタクトプラグPおよび第2配線W2
が、配線用溝G2内に第3配線W3がそれぞれ形成さ
れ、第2配線W2がコンタクトプラグPを介して下層配
線である第1配線30に接続している構成とすることが
できる。
As described above, the contact hole C2 and the wiring groove (G1, G
2) The inside is buried in the entire surface, for example, copper is deposited to form the conductive layer 32, and then, for example, CMP (Chemical Mechanical)
The conductive layer 32 and the barrier metal layer 31 deposited outside the contact hole C2 and the wiring trenches (G1, G2) are removed by a polishing process by a cal polishing method and an etch-back process by RIE or the like. As described above, the barrier metal layer 31a made of, for example, CoWP or the like covers the wall surfaces in the contact hole C2, the wiring groove G1, and the wiring groove G2 which communicate with each other, as shown in FIG. For example, a conductive layer 32a made of copper is buried and formed, and a contact plug P and a second wiring W2 are formed in the contact hole C2 and the wiring groove G1.
However, the third wiring W3 may be formed in the wiring groove G2, and the second wiring W2 may be connected to the first wiring 30 as a lower wiring via the contact plug P.

【0057】上記の本実施形態に係るCoWPなどのバ
リアメタル層となる導電膜を形成するための無電解メッ
キ浴は、第1錯化剤としてグリシンなどの両性イオンタ
イプであるアミノ酸を含有し、これは安定なキレート状
態を生成することができる。さらに、第2錯化剤とし
て、コハク酸、ギ酸、クエン酸、リンゴ酸、マロン酸な
どの有機酸化合物(アンモニウム塩)を含有し、これは
キレートが還元されやすいような促進効果を持つ。上記
のように2種類の作用の異なる錯化剤を併用したことに
より、安定かつ高速なメッキ成膜処理を実現することが
可能となっている。また、上記バリアメタル層となる導
電膜は、コンフォーマルなつきまわりが可能であるた
め、半導体基板における微細なコンタクトホールや配線
用溝内のカバレッジが極めて良いという利点を持ち、例
えばアスペクト比が1:5以上のコンタクトホールの内
壁にも均一にバリアメタル層となる導電膜を形成するこ
とができる。
The electroless plating bath for forming a conductive film to be a barrier metal layer such as CoWP according to the present embodiment contains an amphoteric amino acid such as glycine as a first complexing agent, This can produce a stable chelation state. Further, as a second complexing agent, an organic acid compound (ammonium salt) such as succinic acid, formic acid, citric acid, malic acid or malonic acid is contained, which has a promoting effect such that the chelate is easily reduced. By using two kinds of complexing agents having different functions as described above, stable and high-speed plating film formation processing can be realized. Further, since the conductive film serving as the barrier metal layer can conformally rotate, it has an advantage that coverage in a fine contact hole or a wiring groove in a semiconductor substrate is extremely good. A conductive film serving as a barrier metal layer can be uniformly formed on inner walls of five or more contact holes.

【0058】上記の本実施形態に係る無電解メッキ浴
と、それを用いた導電膜の形成方法によれば、ナトリウ
ムなどのアルカリ金属による汚染の問題はなく、さらに
微細化や高アスペクト比化した配線や接続孔においても
均一に、かつ従来よりも速い成膜レートで、ニッケルあ
るいはコバルトなどの導電膜中に、タングステンあるい
はモリブデンなどの導電膜にバリアメタル能を付与する
成分を含有する合金膜(バリアメタル層となる膜)を成
膜できる。
According to the electroless plating bath according to the present embodiment and the method for forming a conductive film using the same, there is no problem of contamination by an alkali metal such as sodium, and the fineness and the aspect ratio are further improved. An alloy film containing a component that imparts a barrier metal function to a conductive film such as tungsten or molybdenum in a conductive film such as nickel or cobalt at a film forming rate that is uniform and faster than before in a wiring or a connection hole. (A film that becomes a barrier metal layer).

【0059】実施例1 以下の組成および条件Aの無電解メッキ浴を形成し、無
電解メッキ処理による半導体基板上へのCoWPの析出
速度を測定した結果、100nm/分の成膜速度を実現
した。
Example 1 An electroless plating bath having the following composition and condition A was formed, and the deposition rate of CoWP on a semiconductor substrate by the electroless plating treatment was measured. As a result, a deposition rate of 100 nm / min was realized. .

【0060】無電解メッキ浴組成およびメッキ条件A 塩化コバルト :50g/リットル グリシン :25g/リットル コハク酸アンモニウム :10g/リットル 次亜リン酸アンモニウム :50g/リットル タングステン酸アンモニウム :10g/リットル 温度 :75℃ pH(アンモニア水で調整) :8 Electroless plating bath composition and plating conditions A Cobalt chloride: 50 g / l Glycine: 25 g / l Ammonium succinate: 10 g / l Ammonium hypophosphite: 50 g / l Ammonium tungstate: 10 g / l Temperature: 75 ° C pH (adjusted with aqueous ammonia): 8

【0061】実施例2 以下の組成および条件Bの無電解メッキ浴を形成し、無
電解メッキ処理による半導体基板上へのNiWPの析出
速度を測定した結果、100nm/分の成膜速度を実現
した。
Example 2 An electroless plating bath having the following composition and condition B was formed, and the deposition rate of NiWP on a semiconductor substrate by electroless plating was measured. As a result, a deposition rate of 100 nm / min was realized. .

【0062】無電解メッキ浴組成およびメッキ条件B 塩化ニッケル :50g/リットル グリシン :25g/リットル コハク酸アンモニウム :10g/リットル 次亜リン酸アンモニウム :30g/リットル タングステン酸アンモニウム :10g/リットル 温度 :50℃ pH(アンモニア水で調整) :7 Electroless plating bath composition and plating conditions B Nickel chloride: 50 g / l Glycine: 25 g / l Ammonium succinate: 10 g / l Ammonium hypophosphite: 30 g / l Ammonium tungstate: 10 g / l Temperature: 50 ° C pH (adjusted with aqueous ammonia): 7

【0063】本発明により導電膜を形成する半導体装置
としては、MOSトランジスタ系半導体装置、バイポー
ラ系半導体装置、BiCMOS系半導体装置、ロジック
とメモリを搭載した半導体装置など、コンタクトホール
やビアホールなどの接続孔や溝配線を有する半導体装置
であれば何でも適用可能である。
As a semiconductor device for forming a conductive film according to the present invention, a MOS transistor semiconductor device, a bipolar semiconductor device, a BiCMOS semiconductor device, a semiconductor device on which logic and a memory are mounted, and a connection hole such as a contact hole or a via hole. Any semiconductor device having a trench wiring can be applied.

【0064】本発明の無電解メッキ浴および導電膜の形
成方法は上記の実施の形態に限定されない。例えば、本
発明によるコバルトタングステン合金などのバリアメタ
ル層となる導電膜の形成方法は、ダマシンプロセス(溝
配線形成プロセス)やデュアルダマシンプロセス(溝配
線とコンタクトを同時に形成するプロセス)にいずれに
も適用可能であり、また、コンタクトのみの形成プロセ
スにも適用可能である。また、バリアメタル層上におい
て配線用溝やコンタクトホールなどを埋め込む導電性材
料としては、銅以外の材料も用いることが可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が
可能である。
The method for forming the electroless plating bath and the conductive film of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the method for forming a conductive film to be a barrier metal layer such as a cobalt tungsten alloy according to the present invention is applicable to both a damascene process (a trench wiring forming process) and a dual damascene process (a process for simultaneously forming a trench wiring and a contact). It is also possible to apply to a process of forming only a contact. Further, as a conductive material for filling the wiring groove, the contact hole, and the like on the barrier metal layer, a material other than copper can be used.
In addition, various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

【0065】[0065]

【発明の効果】上記のように、本発明の無電解メッキ浴
によれば、ナトリウムなどのアルカリ金属類は含有され
ていないのでナトリウム汚染の問題はなく、さらに微細
化や高アスペクト比化した配線や接続孔においても均一
に、かつ従来よりも速い成膜レートでバリアメタル層と
なる膜を成膜できる。
As described above, according to the electroless plating bath of the present invention, since there is no alkali metal such as sodium contained therein, there is no problem of sodium contamination, and the wiring is further miniaturized and has a high aspect ratio. A film that becomes a barrier metal layer can be formed uniformly at a contact hole and at a film formation rate higher than before.

【0066】また、本発明の導電膜の形成方法によれ
ば、無電解メッキ処理により、ナトリウム汚染の問題は
なく、さらに微細化や高アスペクト比化した配線や接続
孔においても均一に、かつ従来よりも速い成膜レート
で、ニッケルあるいはコバルトなどの導電膜中に、タン
グステンあるいはモリブデンなどの導電膜にバリアメタ
ル能を付与する成分を含有する合金膜(バリアメタル層
となる膜)を成膜できる。
According to the conductive film forming method of the present invention, there is no problem of sodium contamination due to the electroless plating treatment, and the wirings and connection holes with finer and higher aspect ratios are uniformly and conventionally formed. An alloy film (a film that becomes a barrier metal layer) containing a component that imparts a barrier metal function to a conductive film such as tungsten or molybdenum can be formed in a conductive film such as nickel or cobalt at a higher film formation rate. .

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

【図1】図1は本発明および従来例に係る半導体装置の
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to the present invention and a conventional example.

【図2】図2は本発明に係る半導体装置における導電膜
の形成方法の形成工程を示す断面図であり、(a)は第
1配線の形成工程まで、(b)は第1エッチングストッ
パ膜の形成工程まで、(c)は第1エッチングストッパ
膜へのパターン開口部の開口工程までを示す。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating a process of forming a conductive film in a semiconductor device according to the present invention; FIG. (C) shows up to the step of forming a pattern opening in the first etching stopper film.

【図3】図3は図2の続きの工程を示し、(a)は第2
エッチングストッパ膜の形成工程まで、(b)は配線用
溝およびコンタクトホールの開口工程までを示す。
FIG. 3 shows a step that follows the step of FIG. 2;
(B) shows the process up to the step of forming the etching stopper film and the process up to the step of opening the wiring groove and the contact hole.

【図4】図4は図3の続きの工程を示し、(a)はバリ
アメタル層の形成工程まで、(b)は導電膜(銅)の堆
積工程までを示す。
FIG. 4 shows a step subsequent to that of FIG. 3, in which (a) shows up to a step of forming a barrier metal layer, and (b) shows up to a step of depositing a conductive film (copper).

【図5】図5は本発明の無電解メッキ浴中のタングステ
ン酸アンモニウム量に対して、成膜されるメッキ膜中の
タングステンの含有量をプロットした図である。
FIG. 5 is a diagram in which the content of tungsten in a plated film to be formed is plotted against the amount of ammonium tungstate in an electroless plating bath of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…半導体基板、20…第1絶縁膜、21…第2絶縁
膜、22…第1エッチングストッパ膜、23…第3絶縁
膜、24…第2エッチングストッパ膜、30…第1配
線、31,31a…バリアメタル層、32,32a…導
電層、R1,R2…レジスト膜、C1…パターン開口
部、C2…コンタクトホール、G1,G2…配線用溝、
P…プラグ、W2…第2配線、W3…第3配線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor substrate, 20 ... 1st insulating film, 21 ... 2nd insulating film, 22 ... 1st etching stopper film, 23 ... 3rd insulating film, 24 ... 2nd etching stopper film, 30 ... 1st wiring, 31, 31a: barrier metal layer, 32, 32a: conductive layer, R1, R2: resist film, C1: pattern opening, C2: contact hole, G1, G2: wiring groove,
P: plug, W2: second wiring, W3: third wiring.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G048 AA01 AB02 AC04 AD02 AE05 AE06 AE07 4K022 AA02 AA37 AA41 BA06 BA12 BA14 BA16 BA24 DA01 DB01 DB02 DB04 DB07 DB08 DB24 4M104 BB04 BB05 DD52 DD53 FF17 HH13 5F033 HH07 HH15 HH20 HH22 JJ01 JJ07 JJ15 JJ20 JJ22 KK04 KK11 KK19 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 PP27 PP28 QQ09 QQ10 QQ13 QQ21 QQ25 QQ28 QQ37 QQ48 QQ96 RR04 RR06 SS11 WW00 WW03 WW04 XX02 XX04  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G048 AA01 AB02 AC04 AD02 AE05 AE06 AE07 4K022 AA02 AA37 AA41 BA06 BA12 BA14 BA16 BA24 DA01 DB01 DB02 DB04 DB07 DB08 DB24 4M104 BB04 BB05 DD52 DD53 FF17 HH13 HF07H01H20H JJ15 JJ20 JJ22 KK04 KK11 KK19 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 PP27 PP28 QQ09 QQ10 QQ13 QQ21 QQ25 QQ28 QQ37 QQ48 QQ96 RR04 RR06 SS11 WW00 WW03 WW04 XX02 XX04

Claims (40)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】無電解メッキにより導電膜を成膜させるた
めの無電解メッキ浴であって、 前記導電膜の主成分を供給する第1金属材料と、 前記導電膜にバリアメタル能を付与する成分を供給する
第2金属材料と、 両性イオンタイプの第1錯化剤と、 メッキ反応を促進する第2錯化剤と、 還元剤と、 pH調整剤とを少なくとも含有し、 pHが中性からアルカリ性の範囲に調整されている無電
解メッキ浴。
An electroless plating bath for forming a conductive film by electroless plating, wherein the first metal material supplies a main component of the conductive film, and a barrier metal function is provided to the conductive film. A second metal material that supplies the component, a first complexing agent of an amphoteric ion type, a second complexing agent that promotes a plating reaction, a reducing agent, and a pH adjuster, wherein the pH is neutral. Electroless plating bath adjusted to the alkaline range.
【請求項2】前記第1金属材料として、少なくともニッ
ケルあるいはコバルトを含む化合物を含有する請求項1
記載の無電解メッキ浴。
2. The method according to claim 1, wherein the first metal material contains a compound containing at least nickel or cobalt.
Electroless plating bath as described.
【請求項3】前記第1金属材料として、塩化ニッケルあ
るいは塩化コバルトを含有する請求項2記載の無電解メ
ッキ浴。
3. The electroless plating bath according to claim 2, wherein the first metal material contains nickel chloride or cobalt chloride.
【請求項4】前記第2金属材料として、少なくともタン
グステンあるいはモリブデンを含む化合物を含有する請
求項1記載の無電解メッキ浴。
4. The electroless plating bath according to claim 1, wherein the second metal material contains a compound containing at least tungsten or molybdenum.
【請求項5】前記第2金属材料として、タングステン酸
あるいはモリブデン酸のアンモニウム塩を含有する請求
項4記載の無電解メッキ浴。
5. The electroless plating bath according to claim 4, wherein said second metal material contains an ammonium salt of tungstic acid or molybdic acid.
【請求項6】前記タングステンあるいはモリブデンを
0.2〜2原子重量%の濃度で含有する請求項4記載の
無電解メッキ浴。
6. The electroless plating bath according to claim 4, wherein said tungsten or molybdenum is contained at a concentration of 0.2 to 2 atomic weight%.
【請求項7】前記第1錯化剤として、アミノ酸を含有す
る請求項1記載の無電解メッキ浴。
7. The electroless plating bath according to claim 1, wherein the first complexing agent contains an amino acid.
【請求項8】前記第2錯化剤として、有機酸を含有する
請求項1記載の無電解メッキ浴。
8. The electroless plating bath according to claim 1, wherein the second complexing agent contains an organic acid.
【請求項9】前記第1錯化剤、前記第2錯化剤、前記還
元剤および前記pH調整剤がいずれも式中に実質的に金
属を含有しない請求項1記載の無電解メッキ浴。
9. The electroless plating bath according to claim 1, wherein all of the first complexing agent, the second complexing agent, the reducing agent and the pH adjuster do not substantially contain a metal in the formula.
【請求項10】pHが7〜12に調整されている請求項
1記載の無電解メッキ浴。
10. The electroless plating bath according to claim 1, wherein the pH is adjusted to 7 to 12.
【請求項11】温度が20〜95℃に調整されている請
求項1記載の無電解メッキ浴。
11. The electroless plating bath according to claim 1, wherein the temperature is adjusted to 20 to 95 ° C.
【請求項12】基板上に導電膜を形成する方法であっ
て、 前記導電膜の主成分を供給する第1金属材料と、前記導
電膜にバリアメタル能を付与する成分を供給する第2金
属材料と、両性イオンタイプの第1錯化剤と、メッキ反
応を促進する第2錯化剤と、還元剤と、pH調整剤とを
少なくとも含有し、pHが中性からアルカリ性の範囲に
調整されている無電解メッキ浴に、前記基板を浸漬し、
無電解メッキにより前記基板上に導電膜を成膜する導電
膜の形成方法。
12. A method for forming a conductive film on a substrate, comprising: a first metal material that supplies a main component of the conductive film; and a second metal that supplies a component that imparts a barrier metal function to the conductive film. It contains at least a material, a first complexing agent of a zwitterion type, a second complexing agent for accelerating a plating reaction, a reducing agent, and a pH adjuster, and the pH is adjusted from neutral to alkaline. Immersing the substrate in an electroless plating bath,
A method for forming a conductive film, wherein the conductive film is formed on the substrate by electroless plating.
【請求項13】前記第1金属材料として、少なくともニ
ッケルあるいはコバルトを含む化合物を含有する無電解
メッキ浴を用いる請求項12記載の導電膜の形成方法。
13. The method for forming a conductive film according to claim 12, wherein an electroless plating bath containing a compound containing at least nickel or cobalt is used as said first metal material.
【請求項14】前記第1金属材料として、塩化ニッケル
あるいは塩化コバルトを含有する無電解メッキ浴を用い
る請求項13記載の導電膜の形成方法。
14. The method according to claim 13, wherein an electroless plating bath containing nickel chloride or cobalt chloride is used as the first metal material.
【請求項15】前記第2金属材料として、少なくともタ
ングステンあるいはモリブデンを含む化合物を含有する
無電解メッキ浴を用いる請求項12記載の導電膜の形成
方法。
15. The method according to claim 12, wherein an electroless plating bath containing a compound containing at least tungsten or molybdenum is used as the second metal material.
【請求項16】前記第2金属材料として、タングステン
酸あるいはモリブデン酸のアンモニウム塩を含有する無
電解メッキ浴を用いる請求項15記載の導電膜の形成方
法。
16. The method for forming a conductive film according to claim 15, wherein an electroless plating bath containing an ammonium salt of tungstic acid or molybdic acid is used as said second metal material.
【請求項17】前記タングステンあるいはモリブデンを
0.2〜2原子重量%の濃度で含有する無電解メッキ浴
を用いる請求項15記載の導電膜の形成方法。
17. The method for forming a conductive film according to claim 15, wherein an electroless plating bath containing said tungsten or molybdenum at a concentration of 0.2 to 2 atomic weight% is used.
【請求項18】前記第1錯化剤として、アミノ酸を含有
する無電解メッキ浴を用いる請求項12記載の導電膜の
形成方法。
18. The method according to claim 12, wherein an electroless plating bath containing an amino acid is used as the first complexing agent.
【請求項19】前記第2錯化剤として、有機酸を含有す
る無電解メッキ浴を用いる請求項12記載の導電膜の形
成方法。
19. The method according to claim 12, wherein an electroless plating bath containing an organic acid is used as the second complexing agent.
【請求項20】前記第1錯化剤、前記第2錯化剤、前記
還元剤および前記pH調整剤がいずれも式中に実質的に
金属を含有しない無電解メッキ浴を用いる請求項12記
載の導電膜の形成方法。
20. An electroless plating bath in which the first complexing agent, the second complexing agent, the reducing agent and the pH adjuster do not substantially contain any metal in the formula. The method for forming a conductive film described above.
【請求項21】pHが7〜12に調整されている無電解
メッキ浴を用いる請求項12記載の導電膜の形成方法。
21. The method according to claim 12, wherein an electroless plating bath whose pH is adjusted to 7 to 12 is used.
【請求項22】温度が20〜95℃に調整されている無
電解メッキ浴を用いる請求項12記載の導電膜の形成方
法。
22. The method for forming a conductive film according to claim 12, wherein an electroless plating bath whose temperature is adjusted to 20 to 95 ° C. is used.
【請求項23】基板上に導電膜を形成する方法であっ
て、 少なくとも前記導電膜形成領域における前記基板の表面
に存在する有機物質を除去する工程と、 少なくとも前記導電膜形成領域における前記基板の表面
を親水化処理する工程と、 前記親水化処理された表面にカップリング剤を結合させ
る工程と、 前記表面において、前記カップリング剤に触媒金属を結
合させる工程と、 前記触媒金属を露出させて活性化処理する工程と、 前記導電膜の主成分を供給する第1金属材料と、前記導
電膜にバリアメタル能を付与する成分を供給する第2金
属材料と、両性イオンタイプの第1錯化剤と、メッキ反
応を促進する第2錯化剤と、還元剤と、pH調整剤とを
少なくとも含有する無電解メッキ浴に、前記基板を浸漬
し、無電解メッキにより前記金属触媒上に導電膜を成膜
する工程とを有する導電膜の形成方法。
23. A method for forming a conductive film on a substrate, the method comprising: removing at least an organic substance present on a surface of the substrate in the conductive film forming region; A step of hydrophilizing the surface, a step of bonding a coupling agent to the surface subjected to the hydrophilization processing, a step of bonding a catalyst metal to the coupling agent on the surface, exposing the catalyst metal An activation process; a first metal material that supplies a main component of the conductive film; a second metal material that supplies a component that imparts a barrier metal function to the conductive film; The substrate is immersed in an electroless plating bath containing at least an agent, a second complexing agent for accelerating a plating reaction, a reducing agent, and a pH adjuster. Forming method of the conductive film and a step of forming a conductive film on the catalyst.
【請求項24】前記無電解メッキ浴のpHが中性からア
ルカリ性の範囲に調整されている請求項23記載の導電
膜の形成方法。
24. The method according to claim 23, wherein the pH of the electroless plating bath is adjusted to a range from neutral to alkaline.
【請求項25】前記有機物質を除去する工程において
は、前記基板の表面を酸化処理して有機物質を除去する
請求項23記載の導電膜の形成方法。
25. The method according to claim 23, wherein, in the step of removing the organic substance, the surface of the substrate is oxidized to remove the organic substance.
【請求項26】前記基板の表面を親水化処理する工程に
おいては、前記基板の表面に水酸基を導入する請求項2
3記載の導電膜の形成方法。
26. A method according to claim 2, wherein in the step of hydrophilizing the surface of the substrate, a hydroxyl group is introduced into the surface of the substrate.
4. The method for forming a conductive film according to 3.
【請求項27】前記表面にカップリング剤を結合させる
工程においては、少なくともシランカップリング剤また
はチタンカップリング剤を用いる請求項23記載の導電
膜の形成方法。
27. The method according to claim 23, wherein in the step of bonding a coupling agent to the surface, at least a silane coupling agent or a titanium coupling agent is used.
【請求項28】前記カップリング剤に触媒金属を結合さ
せる工程においては、塩化スズで保護したパラジウムコ
ロイドを触媒金属として用い、前記塩化スズのスズ原子
を前記カップリング剤に配位結合させる請求項23記載
の導電膜の形成方法。
28. In the step of bonding a catalyst metal to the coupling agent, a palladium colloid protected with tin chloride is used as the catalyst metal, and the tin atom of the tin chloride is coordinated to the coupling agent. 24. A method for forming a conductive film according to claim 23.
【請求項29】前記触媒金属を露出させて活性化処理す
る工程においては、前記塩化スズで保護したパラジウム
コロイドから塩化スズを剥離してパラジウムを露出させ
る請求項28記載の導電膜の形成方法。
29. The method for forming a conductive film according to claim 28, wherein, in the step of exposing and activating the catalytic metal, tin chloride is peeled off from the palladium colloid protected with tin chloride to expose palladium.
【請求項30】前記無電解メッキにより前記金属触媒上
に導電膜を成膜する工程においては、前記第1金属材料
として、少なくともニッケルあるいはコバルトを含む化
合物を含有する無電解メッキ浴を用いる請求項23記載
の導電膜の形成方法。
30. An electroless plating bath containing a compound containing at least nickel or cobalt as the first metal material in the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating. 24. A method for forming a conductive film according to claim 23.
【請求項31】前記無電解メッキにより前記金属触媒上
に導電膜を成膜する工程においては、前記第1金属材料
として、塩化ニッケルあるいは塩化コバルトを含有する
無電解メッキ浴を用いる請求項30記載の導電膜の形成
方法。
31. An electroless plating bath containing nickel chloride or cobalt chloride as the first metal material in the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating. The method for forming a conductive film described above.
【請求項32】前記無電解メッキにより前記金属触媒上
に導電膜を成膜する工程においては、前記第2金属材料
として、少なくともタングステンあるいはモリブデンを
含む化合物を含有する無電解メッキ浴を用いる請求項2
3記載の導電膜の形成方法。
32. An electroless plating bath containing a compound containing at least tungsten or molybdenum as the second metal material in the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating. 2
4. The method for forming a conductive film according to 3.
【請求項33】前記無電解メッキにより前記金属触媒上
に導電膜を成膜する工程においては、前記第2金属材料
として、タングステン酸あるいはモリブデン酸のアンモ
ニウム塩を含有する無電解メッキ浴を用いる請求項32
記載の導電膜の形成方法。
33. In the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating, an electroless plating bath containing a tungstic acid or an ammonium salt of molybdic acid is used as the second metal material. Item 32
The method for forming a conductive film according to the above.
【請求項34】前記無電解メッキにより前記金属触媒上
に導電膜を成膜する工程においては、前記タングステン
あるいはモリブデンを0.2〜2原子重量%の濃度で含
有する無電解メッキ浴を用いる請求項32記載の導電膜
の形成方法。
34. An electroless plating bath containing said tungsten or molybdenum at a concentration of 0.2 to 2 atomic weight% in said step of forming a conductive film on said metal catalyst by said electroless plating. Item 34. The method for forming a conductive film according to Item 32.
【請求項35】前記無電解メッキにより前記金属触媒上
に導電膜を成膜する工程においては、前記第1錯化剤と
して、アミノ酸を含有する無電解メッキ浴を用いる請求
項23記載の導電膜の形成方法。
35. The conductive film according to claim 23, wherein in the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating, an electroless plating bath containing an amino acid is used as the first complexing agent. Formation method.
【請求項36】前記無電解メッキにより前記金属触媒上
に導電膜を成膜する工程においては、前記第2錯化剤と
して、有機酸を含有する無電解メッキ浴を用いる請求項
23記載の導電膜の形成方法。
36. The electroconductive plating method according to claim 23, wherein in the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating, an electroless plating bath containing an organic acid is used as the second complexing agent. Method of forming a film.
【請求項37】前記無電解メッキにより前記金属触媒上
に導電膜を成膜する工程においては、前記第1錯化剤、
前記第2錯化剤、前記還元剤および前記pH調整剤がい
ずれも式中に実質的に金属を含有しない無電解メッキ浴
を用いる請求項23記載の導電膜の形成方法。
37. In the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating, the first complexing agent comprises:
24. The method for forming a conductive film according to claim 23, wherein the second complexing agent, the reducing agent, and the pH adjuster all use an electroless plating bath containing substantially no metal in the formula.
【請求項38】前記無電解メッキにより前記金属触媒上
に導電膜を成膜する工程においては、pHが7〜12に
調整されている無電解メッキ浴を用いる請求項23記載
の導電膜の形成方法。
38. The formation of a conductive film according to claim 23, wherein in the step of forming the conductive film on the metal catalyst by the electroless plating, an electroless plating bath whose pH is adjusted to 7 to 12 is used. Method.
【請求項39】前記無電解メッキにより前記金属触媒上
に導電膜を成膜する工程においては、温度が20〜95
℃に調整されている無電解メッキ浴を用いる請求項23
記載の導電膜の形成方法。
39. In the step of forming a conductive film on the metal catalyst by the electroless plating, a temperature of 20 to 95 is used.
24. Use of an electroless plating bath adjusted to a temperature of ° C.
The method for forming a conductive film according to the above.
【請求項40】前記無電解メッキにより前記金属触媒上
に導電膜を成膜する工程の後に、前記導電膜の上層に銅
を含有する導電膜を形成する工程をさらに有する請求項
23記載の導電膜の形成方法。
40. The conductive film according to claim 23, further comprising, after the step of forming the conductive film on the metal catalyst by the electroless plating, forming a conductive film containing copper as an upper layer of the conductive film. Method of forming a film.
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