JP2002261098A - Formation method of copper seed layer in ulsi metallization - Google Patents

Formation method of copper seed layer in ulsi metallization

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JP2002261098A
JP2002261098A JP2001052548A JP2001052548A JP2002261098A JP 2002261098 A JP2002261098 A JP 2002261098A JP 2001052548 A JP2001052548 A JP 2001052548A JP 2001052548 A JP2001052548 A JP 2001052548A JP 2002261098 A JP2002261098 A JP 2002261098A
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copper
forming
substrate
diffusion barrier
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Keikan Zen
景涵 冉
Hosei Yo
鳳生 葉
Kibun O
紀▲文▼ 王
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Industrial Technology Research Institute ITRI
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a formation method of copper seed layer in ULSI metallization which is simple at a low cost, suitable for a substrate having a via with a large aspect ratio and can prevent problems generated by a reactive by- products. SOLUTION: A diffusion barrier layer is formed in a substrate. A replacing layer is formed in a diffusion barrier layer, and a part of a replacing layer is replaced with a thin copper film in mixture solution including a replacing reactant. Activation copper ion and a substance restraining oxidation of silicon are incorporated in mixture solution. A replacing layer is formed of a polysilicon layer, a non-crsytalline silicon layer or a TaSix layer. A diffusion barrier layer is formed of a TiN layer, a Ta layer, a TaN layer or a TaSix layer. A substrate has a plurality of vias and trenches. Mixture solution contains CuSO4 .5H2 O and HF. A copper layer is plated on a thin copper film. Since etchant is incorporated in mixture solution for carrying out replacement, formation of by-products of reaction is prevented.

Description

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

【0001】(発明の属する技術分野)本発明は、UL
SIメタライゼーションにおける銅シード層の形成方法
に関し、特にポリシリコン層、非結晶シリコン層または
TaSix層を置換することにより銅シード層を形成す
る方法に関する。
(Technical field to which the invention pertains)
The present invention relates to a method for forming a copper seed layer in SI metallization, and more particularly to a method for forming a copper seed layer by replacing a polysilicon layer, an amorphous silicon layer, or a TaSix layer.

【0002】(発明の背景)ULSI製造工程で、RC
遅延時間を減少するため、アルミニウムに替え、銅層を
形成することが必要である。相対的に低コストにするた
め、銅層の電気めっき工程が工業で用いられている。銅
層の電気めっき工程では、銅層がウェーハにめっきされ
る前、優れた電極表面が形成されるようにシード層をウ
ェーハの表面に形成し、高品質のめっき層を形成する。
シード層は、金属層がめっきされる表面上の薄い銅層で
ある。シード層はシリコンダイオキサイドまたはウェー
ハの表面に形成する。しかしながら、大きなアスペクト
比をもつビアがウェーハの表面に存在するとき、シード
層の物理的蒸着(PVD)の不一致が発生する。この問
題を解決するため、化学的蒸着(CVD)が使用され
る。
(Background of the Invention) In the ULSI manufacturing process, RC
In order to reduce the delay time, it is necessary to form a copper layer instead of aluminum. In order to make the cost relatively low, an electroplating process of a copper layer is used in industry. In the copper layer electroplating process, before the copper layer is plated on the wafer, a seed layer is formed on the surface of the wafer to form an excellent electrode surface, thereby forming a high quality plating layer.
The seed layer is a thin copper layer on the surface on which the metal layer is plated. The seed layer is formed on the surface of the silicon dioxide or the wafer. However, when vias with a large aspect ratio are present on the surface of the wafer, a seed layer physical vapor deposition (PVD) mismatch occurs. To solve this problem, chemical vapor deposition (CVD) is used.

【0003】Christine Whitman らは、クラスターM
OCVD−Cu工程で、電気化学的形成またはMOCV
Dによる連続銅フィリングの十分な付着により均一で低
い抵抗の銅シード層を形成することが可能であることを
示した。(Christine Whitman、Mehrdad M. Mosleh
i、Ajit Paranjpe、Lino Velo、Tom Omstead、J.Va
c. Sci. Technol. A 17(4)、1893,19
99 参照)CVD工程は適した銅シード層を形成でき
るが、コストが高いため、ULSIの製造コストを減少
することが不可能である。
[0003] Christine Whitman et al.
OCVD-Cu process, electrochemical formation or MOCV
It has been shown that it is possible to form a uniform and low-resistance copper seed layer by sufficient deposition of the continuous copper filling with D. (Christine Whitman, Mehrdad M. Mosleh
i, Ajit Paranjpe, Lino Velo, Tom Omstead, J. Va
c. Sci. Technol. A 17 (4), 1893, 19
99) Although the CVD process can form a suitable copper seed layer, the cost is high and it is not possible to reduce the manufacturing cost of ULSI.

【0004】Robert Mikkola らは、200Åのタン
タル層上に1000Åの銅シード層を形成し、PVD形
成による銅シード層の形成方法を発表した。彼らの実験
によると、ビアの側壁の銅層の厚さが1000Åである
とき、ビアを直径0.25μmおよびアスペクト比4で
充填することができる。調整された層の抵抗は0.25
μΩ−cmである。室温で40時間、または80℃で2
0分間のセルフアニーリング後、抵抗は1.85μΩ−
cmに減少する(R. D. Mikkola ら “進歩した相
互連絡技術による銅の電気めっき”Plating and Surf
ace Finishing、March 2000 P81 参照)。
しかしながら、前述の方法は、ビアを高いアスペクト比
で満たすとき、PVD膜のステップカバレッジ(step
coverage)が問題となる。
[0004] Robert Mikkola et al. Disclosed a method of forming a copper seed layer by PVD forming a copper seed layer of 1000 銅 on a tantalum layer of 200Å. According to their experiments, when the thickness of the copper layer on the sidewall of the via is 1000 °, the via can be filled with a diameter of 0.25 μm and an aspect ratio of 4. The resistance of the tuned layer is 0.25
μΩ-cm. 40 hours at room temperature or 2 hours at 80 ° C
After self-annealing for 0 minutes, the resistance is 1.85 μΩ-
cm (RD Mikkola et al., “Electroplating of Copper with Advanced Interconnection Technology,” Plating and Surf
ace Finishing, March 2000 P81).
However, the above-described method, when filling a via with a high aspect ratio, requires a step coverage of the PVD film.
coverage) is a problem.

【0005】Yuri Lantasovらは、シード層を形成する
ため活性化パラジウム付着層を銅と置換する省電力の電
気めっき方法を発表した。Lantasovらによると、この方
法は、ビアをウェーハ上にビア直径0.35μmおよび
アスペクト比3で充填することが可能である。しかしな
がら、前述の方法は、パラジウム層がウェーハの表面に
スパッタされているため、高いアスペクト比のビアを有
するウェーハには不適である(Yuri Lantasovら “ス
パッタされたバリア層上に省電力で銅を形成するための
新しいめっきバス” Microelectronic Engineering
50,2000,p441 参照)。
Yuri Lantasov et al. Have disclosed a power saving electroplating method in which the activated palladium deposit is replaced with copper to form a seed layer. According to Lantasov et al., This method can fill vias on a wafer with a via diameter of 0.35 μm and an aspect ratio of 3. However, the above method is not suitable for wafers with high aspect ratio vias because the palladium layer is sputtered on the surface of the wafer (Yuri Lantasov et al. New plating bath for forming "Microelectronic Engineering
50, 2000, p441).

【0006】M. J. Shawは、240℃で圧力を与え、
反応物質としてCu(hfac)2を使用し、写真CV
D技術によりシリコン下層上への直接銅膜を形成する方
法を発表した(M. C. Shiao、“圧力下におけるSi
(100)基板への選択的銅膜形成の研究” National
Chiao Tung University、MSECG、1998、
pt 1:2 参照)。しかしながら、前述の研究で
は、銅膜の抵抗は8.88μΩ−cmに調製される。
MJ Shaw applies pressure at 240 ° C.
Photo CV using Cu (hfac) 2 as reactant
Announced a method to form a copper film directly on a silicon underlayer using D technology (MC Shiao, “Si under pressure.
Study on selective copper film formation on (100) substrate "National
Chiao Tung University, MSECG, 1998,
pt 1: 2). However, in the aforementioned studies, the resistance of the copper film is adjusted to 8.88 μΩ-cm.

【0007】M. K. Leeらは、室温で銅膜を形成する
ためシリコンを銅に化学的に置換する方法を発表した。
銅膜の厚さが5000Åであるとき、低い抵抗2.16
μΩ−cmが得られる(M. K. Leeら “銅硫酸鉛と
フッ化水素によるシリコン上の銅膜の形成” Journal
of Electrochemical Society、Vol. 144,No.
5、May 1997 参照)。この報告によると、Leeら
は拡散バリアと銅相互連絡の付着層との存在が考慮され
ていない。このため、銅の拡散を抑える工程が必要であ
る。
MK Lee et al. Have disclosed a method of chemically replacing silicon with copper to form a copper film at room temperature.
When the thickness of the copper film is 5000 °, the low resistance 2.16
μΩ-cm can be obtained (MK Lee et al. “Copper film formation on silicon using lead copper sulfate and hydrogen fluoride” Journal
of Electrochemical Society, Vol. 144, No.
5, May 1997). According to the report, Lee et al. Did not consider the presence of a diffusion barrier and a copper interconnect adhesion layer. Therefore, a step of suppressing the diffusion of copper is required.

【0008】(発明の目的)そこで、本発明の目的は、
低コストで簡単である、ULSIメタライゼーションに
おける銅シード層の形成方法を提供することにある。本
発明の別の目的は、大きなアスペクト比をもつビアを有
する基板に適した、ULSIメタライゼーションにおけ
る銅シード層の形成方法を提供することにある。また本
発明の別の目的は、反応副産物により発生する問題を防
止できる、ULSIメタライゼーションにおける銅シー
ド層の形成方法を提供することにある。
(Object of the Invention) The object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide a method of forming a copper seed layer in ULSI metallization, which is low-cost and simple. Another object of the present invention is to provide a method for forming a copper seed layer in ULSI metallization, which is suitable for a substrate having a via having a large aspect ratio. It is another object of the present invention to provide a method for forming a copper seed layer in ULSI metallization, which can prevent problems caused by reaction by-products.

【0009】(発明の概要)本発明請求項記載のULS
Iメタライゼーションにおける銅シード層の形成方法に
よると、基板を調整し、基板に拡散バリア層を形成す
る。拡散バリア層に置換層を形成し、置換反応物を含む
混合液中で置換層の一部を薄い銅膜と置換する。混合液
には活性化銅イオンとシリコンの酸化を減少する物質と
が含まれている。置換層はポリシリコン層、非結晶シリ
コン層またはTaSix層で形成する。拡散バリア層は
TiN層、タンタル層またはTaN層で形成する。また
は、拡散バリア層はTaSix層で形成する。基板には
複数のビアとトレンチを形成する。混合液はCuSO4
・5H2OとHFとを含む。薄い銅膜上に、銅層をめっ
きする。置換を行う混合液にはエチレンが含まれている
ため、反応の副生成物の形成は防止されている。
(Summary of the Invention) ULS according to the claims of the present invention
According to the method of forming a copper seed layer in I-metallization, the substrate is adjusted and a diffusion barrier layer is formed on the substrate. A substitution layer is formed on the diffusion barrier layer, and a part of the substitution layer is substituted with a thin copper film in a mixed solution containing a substitution reactant. The mixture contains activated copper ions and a substance that reduces oxidation of silicon. The replacement layer is formed of a polysilicon layer, an amorphous silicon layer, or a TaSix layer. The diffusion barrier layer is formed of a TiN layer, a tantalum layer, or a TaN layer. Alternatively, the diffusion barrier layer is formed of a TaSix layer. A plurality of vias and trenches are formed in the substrate. The mixed solution is CuSO 4
- and a 5H 2 O and HF. Plating a copper layer on the thin copper film. Since the mixture to be replaced contains ethylene, formation of by-products of the reaction is prevented.

【0010】(発明の詳述)以下、本発明のULSIメ
タライゼーションにおける銅シード層の形成方法につい
て詳細に説明する。本発明は、様々なULSIメタライ
ゼーション工程に使用される。以下に示す本発明の応用
は図解目的のための一実施例である。しかし、本発明の
範囲はその実施例に限定されない。
(Detailed Description of the Invention) Hereinafter, a method for forming a copper seed layer in the ULSI metallization of the present invention will be described in detail. The present invention is used in various ULSI metallization processes. The application of the invention described below is one embodiment for illustrative purposes. However, the scope of the present invention is not limited to the embodiment.

【0011】図1に示すように、本発明の一実施例によ
るULSIメタライゼーションにおける銅シード層の形
成方法によると、工程(a)で、ビアとトレンチを有す
る基板を準備する。ビアとトレンチの下は金属配線であ
る。基板の材質はメタライゼーション工程に適した絶縁
物質である。通常、シリコンダイオキサイドが基板の材
質に使用される。基板のビアとトレンチとは化学的エッ
チングまたは他のエッチング技術により形成する。また
は、他の技術により基板にビアとトレンチとを形成して
もよい。ビアとトレンチとの形成方法は、基板の材質と
調製または応用に必要な条件とによって決定される。こ
の工程の詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 1, according to a method of forming a copper seed layer in ULSI metallization according to one embodiment of the present invention, in step (a), a substrate having vias and trenches is prepared. Below the vias and trenches are metal interconnects. The material of the substrate is an insulating material suitable for the metallization process. Usually, silicon dioxide is used for the material of the substrate. The vias and trenches in the substrate are formed by chemical etching or other etching techniques. Alternatively, vias and trenches may be formed in the substrate by another technique. The method of forming vias and trenches is determined by the material of the substrate and the conditions required for preparation or application. Detailed description of this step is omitted.

【0012】工程(b)で、基板にバリア層を形成す
る。バリア層に適する材質はTiN、TaNまたはタン
タルである。バリア層の厚さは約500Åである。バリ
ア層の材質がTiNであるとき、LPCVD技術により
バリアを基板に形成する。バリア層の材質がタンタルで
あるとき、スパッタまたはCVD技術によりバリアを基
板に形成する。また、基板に拡散層を形成する他の技術
も本発明に適している。
In a step (b), a barrier layer is formed on the substrate. A suitable material for the barrier layer is TiN, TaN or tantalum. The thickness of the barrier layer is about 500 °. When the material of the barrier layer is TiN, a barrier is formed on the substrate by the LPCVD technique. When the material of the barrier layer is tantalum, a barrier is formed on the substrate by sputtering or CVD technology. Other techniques for forming a diffusion layer on a substrate are also suitable for the present invention.

【0013】その後、ポリシリコン層を拡散バリア層上
に形成する。この工程では、LPCVD反応装置中で、
590℃および170mmtorr(22.6Pa)で
ポリシリコン層を拡散バリア層上に形成する。ポリシリ
コン層の厚さは約650Åである。また他の実施例とし
ては、PECVD技術により非結晶シリコン層を拡散バ
リア層の表面に形成する。
Then, a polysilicon layer is formed on the diffusion barrier layer. In this step, in the LPCVD reactor,
A polysilicon layer is formed on the diffusion barrier layer at 590 ° C. and 170 mmtorr (22.6 Pa). The thickness of the polysilicon layer is about 650 °. In another embodiment, an amorphous silicon layer is formed on the surface of the diffusion barrier layer by a PECVD technique.

【0014】工程(c)では、前述のように調製して得
られた形成物を置換溶液に浸漬する。置換溶液はポリシ
リコン層が銅に置換されるように銅イオンを含む。適当
な反応物質はCuCO4・5H2Oおよび銅イオンを含む
他の反応物質である。ポリシリコンが銅に置換される電
気化学反応は、下記に示すようなシリコンと銅との酸化
還元反応である。
In step (c), the formed product prepared as described above is immersed in the replacement solution. The replacement solution contains copper ions so that the polysilicon layer is replaced by copper. Suitable reactants are other reactants comprising CuCO 4 · 5H 2 O, and copper ions. The electrochemical reaction in which polysilicon is replaced with copper is an oxidation-reduction reaction between silicon and copper as described below.

【0015】陽極:Si0 + 6F- → SiF6 2-
+ 4e- (酸化) 陰極:2Cu2+ + 4e- → 2Cu0 (金属還
元) 全反応:Si0+2Cu2+ + 6F- → SiF6 2-
+ 2Cu0 副反応:Si4+ + 2O2- → SiO2
[0015] The anode: Si 0 + 6F - → SiF 6 2-
+ 4e (oxidation) Cathode: 2Cu 2+ + 4e → 2Cu 0 (metal reduction) Total reaction: Si 0+ 2Cu 2+ + 6F → SiF 6 2-
+ 2Cu 0 side reaction: Si 4+ + 2O 2- → SiO 2

【0016】副産物SiO2の存在は銅のウェーハへの
付着に悪影響を与えるため、SiO2をエッチングする
ためエッチャントを使用する。したがって、副産物Si
2はシード層の反応物に存在せず、シード層の置換は
十分に行われる。置換溶液は、銅イオンとエッチャント
を含む反応物を含む。適した置換溶液は、CuSO4
5H2O1.5g/l溶液とHF7cc/l溶液を含む
混合溶液である。
Since the presence of by-product SiO 2 adversely affects the adhesion of copper to the wafer, an etchant is used to etch SiO 2 . Therefore, by-product Si
O 2 is not present in the reactants of the seed layer and the replacement of the seed layer is sufficient. The replacement solution contains a reactant containing copper ions and an etchant. A suitable replacement solution is CuSO 4.
It is a mixed solution containing a 1.5 g / l solution of 5H 2 O and a 7 cc / l solution of HF.

【0017】本実施例のレドックス反応で、ポリシリコ
ンのエッチングレートは約75Å/minであり、銅の
付着率は約155Å/minである。ポリシリコン層の
厚さとHFエッチャント濃度とを調節するため、置換反
応後、拡散バリア層には銅のバリア層への付着を妨害す
るポリシリコンは残存しない。
In the redox reaction of this embodiment, the etching rate of polysilicon is about 75 ° / min, and the adhesion rate of copper is about 155 ° / min. In order to adjust the thickness of the polysilicon layer and the concentration of the HF etchant, after the substitution reaction, there is no polysilicon remaining in the diffusion barrier layer that hinders the adhesion of copper to the barrier layer.

【0018】反応後、形成された銅シード層は基板の表
面に形成されている。図2に示すように、SiおよびS
iO2はほとんど表面に見られない。銅シード層の抵抗
は、11.2μΩ−cmであり、平均粒子径は約360
Åである。図3に示すように、タンタル組織でポリシリ
コンが銅に置換されている。
After the reaction, the formed copper seed layer is formed on the surface of the substrate. As shown in FIG.
iO 2 is hardly found on the surface. The resistance of the copper seed layer is 11.2 μΩ-cm and the average particle size is about 360
Å. As shown in FIG. 3, polysilicon is replaced with copper in the tantalum structure.

【0019】工程(c)では、拡散バリア層への銅層の
付着を増加するため、形成物を窒素中350℃で8分間
アニーリングする。このアニーリングはシード層の抵抗
を減少し、銅の膜構造の密度を増加させる。工程(d)
で、金属をシード層にめっきする。この工程では、電気
めっき槽中2.0ASDおよび室温で、シード層に厚い
銅層を電気めっきする。めっき溶液はCuSO4・5H2
O(25g/l)、H2SO4(200g/l)、HCl
(0.15cc/l)および表面活性剤(5cc/l)
を含む。15分後、銅膜の厚さは約5000Åであり、
抵抗は約1.85μΩ−cmである。図4に示すよう
に、この膜中には〈111〉成分をもつ適した組織が存
在している。
In step (c), the formation is annealed at 350 ° C. for 8 minutes in nitrogen to increase the adhesion of the copper layer to the diffusion barrier layer. This annealing reduces the resistance of the seed layer and increases the density of the copper film structure. Step (d)
Then, the metal is plated on the seed layer. In this step, a thick copper layer is electroplated on the seed layer at 2.0 ASD and room temperature in an electroplating bath. The plating solution CuSO 4 · 5H 2
O (25 g / l), H 2 SO 4 (200 g / l), HCl
(0.15 cc / l) and surfactant (5 cc / l)
including. After 15 minutes, the thickness of the copper film is about 5000Å,
The resistance is about 1.85 μΩ-cm. As shown in FIG. 4, a suitable tissue having a <111> component exists in this film.

【0020】また、本発明は、銅シード層の堆積のため
に電気化学的置換反応を利用するので、優れたステップ
カバレッジが得られる。電気めっき工程後、直径0.3
5μmおよびアスペクト比2のビアが十分に充填され
る。図5にその状態を示す。拡散バリアの材質がタンタ
ルであり、拡散バリアをCVD技術により形成すると
き、シード層のステップカバレッジ(step coverage)
は向上し、より小さい直径でより大きいアスペクト比の
ビアは電気めっきされた銅で充填される。
Also, the present invention utilizes an electrochemical displacement reaction for the deposition of the copper seed layer, thus providing excellent step coverage. After electroplating process, diameter 0.3
Vias of 5 μm and aspect ratio 2 are sufficiently filled. FIG. 5 shows the state. When the material of the diffusion barrier is tantalum and the diffusion barrier is formed by the CVD technique, the step coverage of the seed layer (step coverage)
Are improved, and smaller diameter, higher aspect ratio vias are filled with electroplated copper.

【0021】なお、MOSキャパシタに本発明は使用で
きる。キャパシタを300℃、400℃、450℃、5
00℃に熱し、Vfb振動を測定する。調製されたシー
ド層にめっきされた銅層は優れた結果を示し、450℃
で安定している。本実施例で形成された形成物はULS
L製造工程で低絶縁体/銅として適している。図6にそ
の形成物の特性を示す。本実施例は適した一実施例であ
り、本発明の範囲の精神から逸脱しない変更が可能であ
る。
The present invention can be used for a MOS capacitor. Capacitors at 300 ° C, 400 ° C, 450 ° C, 5
Heat to 00 ° C. and measure Vfb oscillation. The copper layer plated on the prepared seed layer shows excellent results, 450 ° C
And stable. The product formed in this embodiment is ULS
Suitable as low insulator / copper in L manufacturing process. FIG. 6 shows the characteristics of the formed product. This embodiment is a suitable embodiment, and can be modified without departing from the spirit of the scope of the present invention.

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

【図1】本発明の一実施例によるULSIメタライゼー
ションにおける銅シード層の形成方法の工程を示す模式
図である。
FIG. 1 is a schematic view showing steps of a method for forming a copper seed layer in ULSI metallization according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例によるULSIメタライゼー
ションにおける銅シード層の形成方法で形成した形成物
のオージェプロファイルを示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an Auger profile of a product formed by a method of forming a copper seed layer in ULSI metallization according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例による銅シード層の表面形態
を示す図である。
FIG. 3 is a view illustrating a surface morphology of a copper seed layer according to an embodiment of the present invention;

【図4】本発明の一実施例による電気めっき銅層のXR
D結果を示す図である。
FIG. 4 shows an XR of an electroplated copper layer according to an embodiment of the present invention.
It is a figure showing a D result.

【図5】本発明の一実施例による銅ビアフィリングの層
のSEM横断面写真を示す図である。
FIG. 5 is a SEM cross-sectional photograph of a layer of copper via filling according to one embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例によるULSIメタライゼー
ションにおける銅シード層の形成方法で形成した形成物
の電気容量と電圧の関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between an electric capacity and a voltage of a product formed by a method for forming a copper seed layer in ULSI metallization according to an embodiment of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── 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) H01L 21/288 H01L 21/88 B 21/768 21/90 A Fターム(参考) 4K022 AA13 AA43 BA08 BA31 CA07 CA08 DA04 4K044 AA16 AB02 BA06 BB03 BC14 CA15 CA18 4M104 BB17 BB30 BB32 DD06 DD16 DD37 DD43 DD51 DD52 DD78 EE09 EE16 FF13 FF17 FF18 FF22 GG19 HH13 HH14 5F033 HH11 HH21 HH32 HH33 JJ11 JJ21 JJ32 JJ33 MM02 MM05 MM13 NN06 NN07 PP06 PP09 PP12 PP15 PP27 PP36 QQ09 QQ37 QQ73 RR04 VV10 XX02 XX04 XX10 XX34 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/288 H01L 21/88 B 21/768 21/90 A F term (Reference) 4K022 AA13 AA43 BA08 BA31 CA07 CA08 DA04 4K044 AA16 AB02 BA06 BB03 BC14 CA15 CA18 4M104 BB17 BB30 BB32 DD06 DD16 DD37 DD43 DD51 DD52 DD78 EE09 EE16 FF13 FF17 FF18 FF22 GG19 HH13 HH14 5F033 HH11 HH21 HH32 PP13 NN11 JJ11 NN11 JJ11 NN11 QQ09 QQ37 QQ73 RR04 VV10 XX02 XX04 XX10 XX34

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板を準備する工程と、 前記基板に拡散バリア層を形成する工程と、 前記拡散バリア層に置換層を形成する工程と、 置換反応物を含む混合液中で前記置換層の少なくとも一
部を薄い銅膜と置換する工程とを含み、 前記混合液は活性化銅イオンを供給する化学物質とシリ
コンの酸化を抑制する少なくとも一つの化学物質とを含
むことを特徴とするULSIメタライゼーションにおけ
る銅シード層の形成方法。
A step of preparing a substrate; a step of forming a diffusion barrier layer on the substrate; a step of forming a substitution layer on the diffusion barrier layer; and a step of forming the substitution layer in a mixed solution containing a substitution reactant. Replacing at least a part with a thin copper film, wherein the mixed solution contains a chemical substance for supplying activated copper ions and at least one chemical substance for suppressing oxidation of silicon. A method for forming a copper seed layer in lithography.
【請求項2】 前記置換層は、ポリシリコン層、非結晶
シリコン層またはTaSix層のいずれかで形成される
ことを特徴とする請求項1記載のULSIメタライゼー
ションにおける銅シード層の形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the replacement layer is formed of one of a polysilicon layer, an amorphous silicon layer, and a TaSix layer.
【請求項3】 前記拡散バリア層は、TiN層、タンタ
ル層またはTaN層のいずれかで形成されることを特徴
とする請求項1記載のULSIメタライゼーションにお
ける銅シード層の形成方法。
3. The method according to claim 1, wherein the diffusion barrier layer is formed of any one of a TiN layer, a tantalum layer, and a TaN layer.
【請求項4】 基板を準備する工程と、 前記基板に拡散バリア層を形成する工程と、 置換反応物を含む混合液中で前記拡散バリア層の少なく
とも一部を薄い銅膜と置換する工程とを含み、 前記混合液は活性化銅イオンを供給する化学物質とシリ
コンの酸化を抑制する少なくとも一つの化学物質とを含
むことを特徴とするULSIメタライゼーションにおけ
る銅シード層の形成方法。
4. A step of preparing a substrate, a step of forming a diffusion barrier layer on the substrate, and a step of replacing at least a part of the diffusion barrier layer with a thin copper film in a mixed solution containing a substitution reactant. The method of forming a copper seed layer in ULSI metallization, wherein the mixed solution includes a chemical substance that supplies activated copper ions and at least one chemical substance that suppresses oxidation of silicon.
【請求項5】 前記拡散バリア層は、TaSix層で形
成されることを特徴とする請求項4記載のULSIメタ
ライゼーションにおける銅シード層の形成方法。
5. The method for forming a copper seed layer in ULSI metallization according to claim 4, wherein the diffusion barrier layer is formed of a TaSix layer.
【請求項6】 前記基板には複数のビアおよびトレンチ
が形成されていることを特徴とする請求項1または4記
載のULSIメタライゼーションにおける銅シード層の
形成方法。
6. The method of forming a copper seed layer in ULSI metallization according to claim 1, wherein a plurality of vias and trenches are formed in the substrate.
【請求項7】 前記混合液は、CuSO4・5H2Oおよ
びHFを含むことを特徴とする請求項1または4記載の
ULSIメタライゼーションにおける銅シード層の形成
方法。
7. The method for forming a copper seed layer in ULSI metallization according to claim 1, wherein the mixed solution contains CuSO 4 .5H 2 O and HF.
【請求項8】 前記薄い銅膜上に銅層をめっきする工程
をさらに含むことを特徴とする請求項1または4記載の
ULSIメタライゼーションにおける銅シード層の形成
方法。
8. The method according to claim 1, further comprising plating a copper layer on the thin copper film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006518103A (en) * 2003-02-17 2006-08-03 アルシメール・エス・アー Surface coating method, fabrication of microelectronic interconnects using the method, and integrated circuit

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