JP2002526663A - Submicron metallization using electrochemical deposition - Google Patents

Submicron metallization using electrochemical deposition

Info

Publication number
JP2002526663A
JP2002526663A JP2000574753A JP2000574753A JP2002526663A JP 2002526663 A JP2002526663 A JP 2002526663A JP 2000574753 A JP2000574753 A JP 2000574753A JP 2000574753 A JP2000574753 A JP 2000574753A JP 2002526663 A JP2002526663 A JP 2002526663A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current density
electroplating
metal
waveform
copper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000574753A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
チエン,リンリン
グラハム,リンドン・ダブリユー
リツツドルフ,トーマス・エル
フアルトン,ダキン
Original Assignee
セミトウール・インコーポレーテツド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by セミトウール・インコーポレーテツド filed Critical セミトウール・インコーポレーテツド
Publication of JP2002526663A publication Critical patent/JP2002526663A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/02Electroplating of selected surface areas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/18Electroplating using modulated, pulsed or reversing current
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/605Surface topography of the layers, e.g. rough, dendritic or nodular layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/605Surface topography of the layers, e.g. rough, dendritic or nodular layers
    • C25D5/611Smooth layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/615Microstructure of the layers, e.g. mixed structure
    • C25D5/617Crystalline layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

Methods for depositing a metal into a micro-recessed structure in the surface of a microelectronic workpiece are disclosed. The methods are suitable for use in connection with additive free as well as additive containing electroplating solutions. In accordance with one embodiment, the method includes making contact between the surface of the microelectronic workpiece and an electroplating solution in an electroplating cell that includes a cathode formed by the surface of the microelectronic workpiece and an anode disposed in electrical contact with the electroplating solution. Next, an initial film of the metal is deposited into the micro-recessed structure using at least a first electroplating waveform having a first current density. The first current density of the first electroplating waveform is provided to enhance the deposition of the metal at a bottom of the micro-recessed structure. After this initial plating, deposition of the metal is continued using at least a second electroplating waveform having a second current density. The second current density of the second electroplating waveform is provided to assist in reducing the time required to substantially complete filling of the micro-recessed structure.

Description

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

【0001】[0001]

【関連出願とのクロスレファレンス】[Cross reference with related applications]

本願は、参考文献としてここに組み入れられた1998年10月5日付け米国
出願60/103061号「電気化学的堆積によるサブミクロン銅金属被覆」に
よる優先権を請求する。
This application claims priority by US application Ser. No. 60/103061, "Submicron Copper Metallization by Electrochemical Deposition," filed Oct. 5, 1998, incorporated herein by reference.

【0002】[0002]

【連邦支援による研究又は開発に関する供述】[Statement regarding research or development with federal support]

適用なし。 Not applicable.

【0003】[0003]

【発明の背景】BACKGROUND OF THE INVENTION

集積回路は、半導体材料内及びこの半導体材料の表面上にある絶縁材料内に形
成された素子の相互接続された集合である。半導体材料内に形成し得る素子は、
MOSトランジスター、バイポーラトランジスター、ダイオード及び拡散型トラ
ンジスターを含む。絶縁材料内に形成し得る素子は、薄膜の抵抗器とコンデンサ
ーとを含む。典型的に、100個以上の集積回路ダイ(ICチップ)が直径20
3.2mm(8インチ)のシリコンウエハー上に構成される。各ダイスにおいて
使用される素子は絶縁体内に形成された導体経路により互いに接続される。典型
的に、絶縁層により分離された引き続く2レベル以上にわたる導体経路が相互の
接続に使用される。現在は実際上、アルミニウム合金及び酸化ケイ素が、それぞ
れ導電体及び絶縁体として典型的に使用される。
An integrated circuit is an interconnected collection of elements formed in a semiconductor material and in an insulating material on the surface of the semiconductor material. Elements that can be formed in semiconductor materials include:
Includes MOS transistors, bipolar transistors, diodes and diffusion transistors. Devices that can be formed in the insulating material include thin film resistors and capacitors. Typically, 100 or more integrated circuit dies (IC chips) have a diameter of 20
Constructed on 3.2 mm (8 inch) silicon wafer. The elements used in each die are connected to each other by conductor paths formed in the insulator. Typically, two or more subsequent levels of conductor paths separated by insulating layers are used for interconnection. At present, aluminum alloys and silicon oxides are typically used in practice as conductors and insulators, respectively.

【0004】 1個のダイス上の素子間の電気信号の伝搬における遅れが集積回路の性能を限
定する。より特別には、これらの遅れは、集積回路が電気信号を処理する速度を
限定する。大きな伝搬の遅れは集積回路の電気信号処理可能速度を低下させ、一
方、小さな遅れはこの速度を上げる。従って、集積回路の製造業者は、伝搬の遅
れを小さくする方法を探索する。
[0004] Delays in the propagation of electrical signals between elements on a single die limit the performance of integrated circuits. More specifically, these delays limit the speed at which the integrated circuit processes electrical signals. Large propagation delays reduce the speed at which the integrated circuit can process electrical signals, while small delays increase this speed. Therefore, integrated circuit manufacturers seek ways to reduce propagation delays.

【0005】 各相互接続経路について、信号伝搬の遅れは、時間遅れτにより特徴付けるこ
とができる。E.H.Stevens,Interconnect Techn
ology,QMC,Inc.,July 1993参照。集積回路のトランジ
スター間の信号の伝達に関するものとして、時間遅れτの近似表現が次式で与え
られる。
[0005] For each interconnect path, the signal propagation delay can be characterized by a time delay τ. E. FIG. H. Stevens, Interconnect Techn
ology, QMC, Inc. , July 1993. As for the signal transmission between the transistors of the integrated circuit, an approximate expression of the time delay τ is given by:

【0006】 τ=RC[1+(VSAT/RISAT)] 式中、R及びCは、それぞれ相互接続経路の相当抵抗値及び容量値であり、I SAT 及びVSATは、それぞれ相互接続経路に信号を印加するトランジスターについ
ての飽和(最大)電流、及び電流飽和の発生時におけるドレイン−ソース電圧で
ある。経路の抵抗は、導電材料の比抵抗ρに比例する。経路容量は、絶縁材料の
比誘電率Keに比例する。小さい値のτは、比VSAT/RISATを小さくするため
に十分に大きい電流密度を相互接続線が送ることを要求する。従って、これによ
り、高性能の集積回路に製造においては高電流密度を送り得る低ρ導電体と低K e 絶縁体とを使用すべきである。
Τ = RC [1+ (VSAT/ RISATWhere R and C are the equivalent resistance and capacitance of the interconnect path, respectively. SAT And VSATAre the transistors that apply signals to the interconnect paths.
The maximum (saturated) current, and the drain-source voltage when current saturation occurs
is there. The resistance of the path is proportional to the specific resistance ρ of the conductive material. The path capacitance is
Relative permittivity KeIs proportional to The small value of τ is the ratio VSAT/ RISATTo reduce
Requires that the interconnect lines carry a sufficiently high current density. Therefore, this
Low ρ conductors and low K that can deliver high current densities in manufacturing high performance integrated circuits. e Insulation should be used.

【0007】 以上の基準に合致するために、最も好ましい相互接続構造として、低Ke絶縁
体内の銅の相互接続線が酸化ケイ素絶縁体内のアルミニウム合金の線と置換され
ることが好ましい。Copper Gose Mainstream:Low−
k to Follow,Semiconductor Internatio
nal,Nov.1997,pp.67−70参照。銅薄膜の比抵抗は1.7か
ら2.0μΩcmの範囲内にあり、一方アルミニウム合金の比抵抗は高く3.0
から3.5μΩcmの範囲内にある。
In order to meet the above criteria, the most preferred interconnect structure, the interconnect line at a lower K e insulating body copper is replaced with a line of silicon oxide insulating body of the aluminum alloy. Copper Gose Mainstream: Low-
k to Follow, Semiconductor International
nal, Nov .; 1997 pp. See 67-70. The specific resistance of the copper thin film is in the range of 1.7 to 2.0 μΩcm, while the specific resistance of the aluminum alloy is high, 3.0.
To 3.5 μΩcm.

【0008】 銅の有利な性質にもかかわらず、銅の相互接続が大量生産において成熟し得る
ためには幾つかの問題を処理しなければならない。
[0008] Despite the advantageous properties of copper, several issues must be addressed for copper interconnects to mature in mass production.

【0009】 銅の拡散がかかる問題の一つである。電場の影響下において、及び単なる中等
程度の高温において、銅は酸化ケイ素を通って急速に移動する。銅は低Ke絶縁
体を通って急速に動くとも信じられる。かかる銅の拡散がシリコン内に形成され
る素子の故障を生ずる。
[0009] Copper diffusion is one such problem. Under the influence of an electric field, and only at moderately high temperatures, copper moves rapidly through silicon oxide. It is also believed that copper moves rapidly through the low Ke insulator. Such copper diffusion causes failure of devices formed in the silicon.

【0010】 別の問題は、水性の溶液内に浸漬されたとき又は酸素を含んだ雰囲気に暴露さ
れたときに容易に酸化する銅の特性である。銅の酸化された表面は非導電性にさ
れ、これにより同様な寸法の酸化されない銅の経路と比較したとき、所与の導電
経路の電流輸送容量が限定される。
Another problem is the property of copper that readily oxidizes when immersed in an aqueous solution or exposed to an oxygen-containing atmosphere. The oxidized surface of the copper is rendered non-conductive, thereby limiting the current carrying capacity of a given conductive path when compared to a non-oxidized copper path of similar dimensions.

【0011】 集積回路における銅の使用による更に別の問題は、絶縁材料との多層の集積回
路構造における銅の使用が困難なことである。伝統的な銅の堆積方法を使用した
場合は、銅は絶縁材料にごく弱くしか付着しない。
[0011] Yet another problem with the use of copper in integrated circuits is the difficulty in using copper in multilayer integrated circuit structures with insulating materials. Using traditional copper deposition methods, copper adheres only very weakly to the insulating material.

【0012】 最後に、銅は揮発性のハロゲン化化合物を形成しないため、銅の細線パターン
作成において銅の直接プラズマエッチングを使用することはできない。そこで、
銅は、進歩した集積回路素子のために要求されますます小さくなる幾何学的配置
において使用することが困難である。
Finally, direct plasma etching of copper cannot be used in copper fine line patterning because copper does not form volatile halide compounds. Therefore,
Copper is difficult to use in the increasingly smaller geometries required for advanced integrated circuit devices.

【0013】 半導体工業は、以上の問題の幾つかを処理し、かつ銅の相互接続のための一般
的な標準相互接続アーキテクチャーを採用した。この目的で、工業界は、絶縁体
に溝と連絡孔とをエッチングし、この溝と連絡孔とを銅の堆積で満たし、そして
化学−機械式研摩(CMP)により絶縁体の頂部表面の上方から銅を除去するこ
とにより銅の細線パターン作成を達成することを見いだした。かかるアーキテク
チャーを実行しこれにより絶縁体内に銅の線を形成するために、デュアルダマス
カスアーキテクチャーと呼ばれる相互接続アーキテクチャーを使うことができる
。図1はデュアルダマスカスアーキテキチャーを実行するために一般に要する工
程の諸段階を示す。
The semiconductor industry has addressed some of the above issues and has adopted a common standard interconnect architecture for copper interconnects. For this purpose, the industry has etched trenches and vias in the insulator, filled the trenches and vias with a deposit of copper, and by chemical-mechanical polishing (CMP) above the top surface of the insulator. To achieve copper fine line patterning by removing the copper from the copper. To implement such an architecture and thereby form copper lines in the insulator, an interconnect architecture called a dual damascus architecture can be used. FIG. 1 illustrates the steps of a process generally required to implement a dual Damascus architecture.

【0014】 高いアスペクト比(深さ/直径)の連絡孔及び高いアスペクト比(深さ/幅)
の溝の中への薄くて一様なバリヤ及びシード層の堆積は困難である。かかる溝及
び連絡孔の上方部分は、それぞれの溝及び/又は連絡孔が希望材料で完全に満た
され又は層にされるより前にピンチオフする傾向がある。
High aspect ratio (depth / diameter) vias and high aspect ratio (depth / width)
It is difficult to deposit a thin and uniform barrier and seed layer in the trench. The upper portions of such channels and vias tend to pinch off before each channel and / or via is completely filled or layered with the desired material.

【0015】 銅の金属被覆の電着が、溝及び連絡孔内に銅を堆積させる最も効果的な方法で
あることが見いだされた。この方法は、得られた相互接続に最良の電気移動(ele
ctromigration)抵抗性能を与えることが見いだされている。しかし、この銅の電
着方法はそれ自体の問題がないとは言えない。例えば、銅の相互接続用の酸性の
銅メッキ液は、均一電着性の改善、平坦化効果の強化、及び適正な堆積特性の提
供のために有機添加剤を含むことが多い。かかる添加剤は銅メッキにおいて重要
な役割を演ずるので、一貫した溝の充填及び薄膜の特性を確保するために、メッ
キ溶液のこれら添加剤の濃度は厳しく管理されなばならない。発明人は、溶液の
管理を改善するために添加剤なしのメッキ液を使用し、これにより添加剤濃度の
監視の必要性を無くすことが望ましいことを認識した。更に、かかる添加剤があ
るときでも、幾つかのメッキ特性を最適にすべきであることを認識した。
[0015] The electrodeposition of copper metallization has been found to be the most effective method of depositing copper in trenches and vias. This method provides the best electrical transfer (ele
ctromigration) has been found to provide resistive performance. However, this copper electrodeposition method is not without its own problems. For example, acidic copper plating solutions for copper interconnects often include organic additives to improve throwing power, enhance planarization effects, and provide proper deposition characteristics. Since such additives play an important role in copper plating, the concentrations of these additives in the plating solution must be tightly controlled to ensure consistent groove filling and thin film properties. The inventor has recognized that it is desirable to use a plating solution without additives to improve solution management, thereby eliminating the need for monitoring additive concentrations. In addition, it has been recognized that some plating properties should be optimized, even in the presence of such additives.

【0016】[0016]

【発明の概要】Summary of the Invention

発明人は、低電流密度のメッキ波形を使用した金属被覆、特に銅の金属被覆の
適用が、高電流密度のメッキ波形と比較してより良い溝及び連絡孔の充填結果を
提供することを見いだした。これは、添加剤なしのメッキ液が使用されたとき、
特に真実である。しかし、かかる低電流密度のメッキ波形は、所要の厚さの金属
薄膜の形成が非常に遅いことが多い。従って、初期のメッキ作業中は低電流密度
のメッキ波形を使用し、そして充填時間を減らすため、及び希望するならば異な
った薄膜形態を提供するために、最初のメッキ作業が完了した後に、高電流密度
のメッキ波形が使用される。
The inventor has found that the application of metallization using low current density plating corrugations, particularly copper metallization, provides better groove and via fill results as compared to high current density plating corrugations. Was. This is because when a plating solution without additives is used,
Especially true. However, with such a low current density plating waveform, formation of a metal thin film having a required thickness is often very slow. Therefore, use a low current density plating waveform during the initial plating operation and, after the first plating operation is completed, to reduce the fill time and to provide a different thin film morphology if desired. A current density plating waveform is used.

【0017】 本発明の一実施例により、銅の金属被覆の堆積の表面形態に影響を与えるため
に波形とその周波数とが使用される。更に、溝及び連絡孔構造をより効果的に充
填するために、添加剤なしのメッキ液における高い金属濃度が使用される。
According to one embodiment of the present invention, the waveform and its frequency are used to influence the surface morphology of the copper metallization deposition. In addition, high metal concentrations in the plating solution without additives are used to more effectively fill the groove and via structure.

【0018】 発明人は、添加剤を含んだメッキ液に関して、低い金属濃度のメッキ液の使用
によりメッキ工程を最適化し得ることを見いだした。かかる液は、高い金属濃度
を有する液を使用して堆積させた銅の金属被覆と比較して、溝及び連絡孔のより
高品質な充填を作る。
The inventor has found that with respect to plating solutions containing additives, the use of a low metal concentration plating solution can optimize the plating process. Such a liquid produces a higher quality filling of the trenches and vias as compared to copper metallization deposited using a liquid having a high metal concentration.

【0019】 超小型電子回路加工物の微小凹所構造内に金属を堆積させる方法が明らかにさ
れる。この方法は、添加剤なし並びに添加剤含有の電気メッキ液に関連した使用
に適してる。一実施例により、本方法は、超小型電子回路加工物の表面により形
成された陰極と電気メッキ液に電気的に接触して配置された陽極とを備えた電気
メッキ容器内で、超小型電子回路加工物の表面と電気メッキ液との間を接触させ
ることを含む。次に、第1の電流密度を有する少なくも第1の電気メッキ波形を
使用して微小凹所構造内に金属の初期薄膜が堆積される。微小凹所構造の底部に
おける金属の堆積を強化するために、第1の電気メッキ波形の第1の電流密度が
提供される。この初期メッキの後で、第2の電流密度を有する少なくも第2の電
気メッキ波形を使用して金属の堆積が継続される。続いて微小凹所構造の完全充
填に必要な時間の短縮を支援するために、第2の電気メッキ波形の第2の電流密
度が提供される。
A method is disclosed for depositing a metal within a micro-recess structure of a microelectronic circuit workpiece. The method is suitable for use in connection with additive-free and additive-containing electroplating solutions. According to one embodiment, the method includes the steps of providing a microelectronic circuit in an electroplating vessel having a cathode formed by a surface of a microelectronic circuit workpiece and an anode disposed in electrical contact with an electroplating solution. Contacting between the surface of the circuit workpiece and the electroplating solution. Next, an initial thin film of metal is deposited in the micro-recess structure using at least a first electroplating waveform having a first current density. A first current density of a first electroplating waveform is provided to enhance metal deposition at the bottom of the microrecess structure. After this initial plating, metal deposition is continued using at least a second electroplating waveform having a second current density. Subsequently, a second current density of the second electroplating waveform is provided to assist in reducing the time required for complete filling of the micro-recess structure.

【0020】[0020]

【詳細な説明】[Detailed description]

本発明は、ここに明らかにされる実験を参照して理解することができる。実験
は銅を含んだ金属のメッキに関連して行われたが、ここに明らかにされる教示は
その他の金属の電気メッキに同様に適用し得ることが認められるであろう。全て
の実験は、モンタナ州キャリスペルのセミツール・インクより入手可能なメッキ
用具のようなメッキ用具を使用して200mmウエハーで行われた。3種のメッ
キ溶液が試験された。第1のもの、溶液1(銅が24g/L又は36g/Lのい
ずれか)は有機添加剤なしである。溶液2(添加剤A)及び溶液2(添加剤B)
は、異なった販売者からの有機添加剤を含む。
The present invention can be understood with reference to the experiments disclosed herein. Although the experiments were performed in connection with the plating of metals, including copper, it will be appreciated that the teachings disclosed herein are equally applicable to electroplating other metals. All experiments were performed on 200 mm wafers using plating tools such as those available from Semitool Inc., Carispell, Montana. Three plating solutions were tested. The first, solution 1 (either 24 g / L or 36 g / L copper), is free of organic additives. Solution 2 (Additive A) and Solution 2 (Additive B)
Contains organic additives from different vendors.

【0021】 15から36g/Lの銅濃度については4mA/cm2の低い電流密度におい
て良好な溝の充填が得られた。低い濃度分極により、低電流密度における高度の
微視的均一電着性が、高い銅の濃度におけるかかる溝の充填に応答し得ると信じ
られる。図1は、24g/Lの銅の溶液1から得られた走査型電子顕微鏡(SE
M)による断面を表す。幅が0.5μでアスペクト比2:1の溝に対してボイド
のない充填が得られた。使用波形は、オンが1msでオフが1msの順方向パル
ス(WF1)であった。この波形は、電流密度が低いかぎり充填には重要でない
ことが見いだされた。図1より見られるように、4mA/cm2では粗面又は大
きな粒子が観察され、新しい核の形成とは逆に、粒子の成長が堆積のための基本
機構であることを意味している。図2に示されるように、銅の堆積は、高い電流
密度(40mA/cm2)ではより平滑になる。しかし、この高電流における充
填は良好ではなく、溝の中にシームボイドが見られた。
For copper concentrations between 15 and 36 g / L, good trench filling was obtained at current densities as low as 4 mA / cm 2 . It is believed that due to the low concentration polarization, a high degree of microscopic throwing power at low current densities may be responsive to filling such trenches at high copper concentrations. FIG. 1 shows a scanning electron microscope (SE) obtained from a solution 1 of 24 g / L copper.
M) shows a cross section. Void-free filling was obtained for grooves having a width of 0.5 μm and an aspect ratio of 2: 1. The waveform used was a forward pulse (WF1) with 1 ms on and 1 ms off. This waveform was found to be insignificant for filling as long as the current density was low. As can be seen from FIG. 1, at 4 mA / cm 2 , rough or large particles are observed, which means that particle growth is the fundamental mechanism for deposition, as opposed to the formation of new nuclei. As shown in FIG. 2, the copper deposition becomes smoother at higher current densities (40 mA / cm 2 ). However, the filling at this high current was not good and seam voids were found in the grooves.

【0022】 低電流密度及び高電流密度の波形の特性に鑑み、発明人は、1電気メッキ工程
内でかかる波形を組み合わせ、これにより各波形に伴う利点を活用して商業的に
実行可能とするために要求される工程の特性(ボイドの充填及び充填時間)に合
致するサブミクロン電気メッキ工程を提供することを見いだした。この目的で、
工程における溝及び/又は連絡孔充填段階の最初の段階中、低電流密度を有する
電気メッキ波形が使用される。かかる最初の段階に続くある時に、電気メッキ波
形をより高い電流密度波形に変換して電気メッキ工程を完了させ、工程に必要な
総時間を短縮させる。
In view of the characteristics of the low and high current density waveforms, the inventors combine such waveforms within one electroplating process, thereby exploiting the benefits associated with each waveform to make it commercially viable. It has been found to provide a submicron electroplating process that matches the process characteristics (void filling and filling time) required for this. For this purpose,
During the first stage of the trench and / or via filling step in the process, an electroplating corrugation having a low current density is used. At some time following this first step, the electroplating waveform is converted to a higher current density waveform to complete the electroplating process and reduce the total time required for the process.

【0023】 溝及び連絡孔の内側にどのようにして銅が堆積するかを理解するために、異な
った電流密度とアンペア−分(A−min)で表される厚さとにおける増加堆積
が導かれた。結果は図3(a)−(d)において比較される。低電流密度におい
ては大きい粒子が見られた(図3(a)及び(b))。厚さが1.26A−mi
nから3.78A−minに増加すると、溝の底部における成長が強化され、恐
らくはこれが図1の低電流密度において良好な充填が得られた理由を説明してい
る。そこで、銅の金属被覆が堆積される特徴形態の下方部分における銅の金属被
覆層の強化された成長を提供するために低電流密度値を選ぶべきである。高い電
流密度(40mA/cm2、図3(c)及び(d))においては、堆積は平滑で
ありかつ非常によく順応する。シームボイドの観察された図2と比較して、順応
したメッキは、溝の頂部部分が内部にボイドを残した状態でまずピンチオフされ
ることが多いので、ボイドなしを保証するには不十分である。
To understand how copper deposits inside trenches and vias leads to increased deposition at different current densities and thicknesses expressed in amp-minutes (A-min). Was. The results are compared in FIGS. 3 (a)-(d). Large particles were observed at low current densities (FIGS. 3A and 3B). 1.26A-mi thickness
Increasing from n to 3.78 A-min enhanced the growth at the bottom of the trench, possibly explaining why good packing was obtained at the low current density of FIG. Thus, low current density values should be chosen to provide enhanced growth of the copper metallization layer in the lower portion of the feature where the copper metallization is to be deposited. At high current densities (40 mA / cm 2 , FIGS. 3 (c) and (d)), the deposition is smooth and adapts very well. Compared to FIG. 2 where seam voids were observed, conformal plating is not sufficient to guarantee void-free as the top portion of the groove is often pinched off first leaving a void inside. .

【0024】 これらの図に示されたシームボイドは、高電流分布による特徴形態頂部におけ
る銅の堆積の過メッキのため生ずると信じられる。過メッキされた銅は、波形に
逆パルスが含まれるならば優先的に除去されるであろうことが期待される。しか
し、パルス逆(pulse reverse)波形の場合でもシームボイドがなお観察される図
4に示されるように、逆パルスの追加は溝の充填を改良しない。
The seam voids shown in these figures are believed to result from overplating of the copper deposits on top of features due to high current distribution. It is expected that overplated copper will be preferentially removed if the waveform includes a reverse pulse. However, the addition of a reverse pulse does not improve groove filling, as shown in FIG. 4, where seam voids are still observed even in the case of pulse reverse waveforms.

【0025】 従って、添加剤なしの溶液が使用される場合は、最初の低電流密度アプローチ
が必要である。初期の低電流は、溝の良好な充填に加えて、特にシード層が非常
に薄い場合のシード層への接触を改善するために有用である。しかし、低電流の
欠点はその工程時間の長いことである。これを回避するために、小さな特徴形態
を充填しかつ恐らくはシード層を強化するために低電流メッキ波形が使用され、
次いで工程を完了しかつ続く1種又は複数のCMP工程のための平滑な面を提供
するために高電流が使用される多段階メッキ方法が好ましい。
Therefore, if a solution without additives is used, an initial low current density approach is required. The initial low current, in addition to good filling of the trench, is useful for improving contact with the seed layer, especially when the seed layer is very thin. However, the disadvantage of low current is that the process time is long. To avoid this, a low current plating waveform is used to fill small features and possibly enhance the seed layer,
A multi-step plating method in which high currents are then used to complete the process and provide a smooth surface for one or more subsequent CMP processes is preferred.

【0026】 図5は、4mA/cm2とこれに続く32mA/cm2の2段階波形により得ら
れた断面を示す。間隙充填における改善が観察された。同じ2段階波形を使用し
、図6に示されるように銅の濃度の増加(36g/L)が充填工程の大きな改善
を提供する。
[0026] Figure 5 shows the resulting cross-section through the two-stage waveform of 32 mA / cm 2 followed this with 4mA / cm 2. An improvement in gap filling was observed. Using the same two-step waveform, increasing the concentration of copper (36 g / L) as shown in FIG. 6 provides a significant improvement in the filling process.

【0027】 添加剤のある酸性溶液に対する間隙充填についての銅濃度の効果が上述の溶液
2を使用して試験された。図7は、20mA/cm2の1段階波形を使用してか
かる溶液からメッキされた金属被覆路を示す。図8は、溶液内の銅が20g/L
のとき20mA/cm2において得られた断面である。堆積の表面は平滑である
が、溶液3と同様に、この銅濃度においては溝の中にボイドが観察された。銅濃
度が20g/Lから10g/Lに低下すると、図9におけるようにボイドのない
ことが観察された。有機添加剤があるときの銅の低濃度におけるよい間隙充填は
、銅の高濃度がよい間隙充填を提供する添加剤なしの溶液について得られたもの
とは異なる。これは、添加剤の存在下での銅の成長についての異なった管理機構
を意味する。添加剤なしの溶液から得られたものと同様に、パルスの逆転が添加
剤を有するこの溶液においてボイドと粗面とを作ることが見いだされた。
The effect of copper concentration on gap filling for acidic solutions with additives was tested using Solution 2 described above. FIG. 7 shows a metallized track plated from such a solution using a 20 mA / cm 2 one-step waveform. FIG. 8 shows that the amount of copper in the solution was 20 g / L.
In this case, the cross section was obtained at 20 mA / cm 2 . Although the surface of the deposition was smooth, voids were observed in the grooves at this copper concentration, as in solution 3. As the copper concentration dropped from 20 g / L to 10 g / L, no voids were observed as in FIG. Good gap filling at low concentrations of copper in the presence of organic additives is different from that obtained for solutions without additives where high concentrations of copper provide good gap filling. This implies a different governing mechanism for copper growth in the presence of additives. It has been found that the reversal of the pulses, like those obtained from the solution without additives, creates voids and rough surfaces in this solution with additives.

【0028】 図10(a)−(c)は、間隙充填におけるシード層の効果を示す。充填完了
以前に特徴形態の頂部がピンチオフされた場合は中心ボイド(図10a)が形成
される。PVD工程に固有の視線堆積のため、特徴形態の頂部におけるシード層
のオーバーハングが中心ボイドの主な理由であることが多く、更にメッキ中の溝
の頂部における銅の成長の不十分な抑制が別の理由である。前者は、順応した層
を堆積させるためのPVD工程の最適化を必要とし、恐らくは、PVD工程とC
VD又は小さい特徴形態用の電気化学メッキのような別の技法との組合せを必要
とするであろう。後者は、溶液の成分及びメッキ波形の変更によるメッキ工程の
最適化を必要とする。
FIGS. 10A to 10C show the effect of the seed layer on gap filling. If the top of the feature is pinched off before filling is complete, a central void (FIG. 10a) is formed. Due to the line-of-sight deposition inherent in the PVD process, overhanging of the seed layer at the top of the feature is often the main reason for the central void, and furthermore, insufficient suppression of copper growth at the top of the trench during plating. Another reason. The former requires optimization of the PVD process to deposit a conformable layer, possibly with the PVD process and C
It would require a combination with another technique such as electrochemical plating for VD or small features. The latter requires optimization of the plating process by changing the components of the solution and the plating waveform.

【0029】 底部及び側壁のボイド(図10b)は、主にシード層の不十分な被覆が原因で
ある。ウエハーが空気に暴露された場合は、メッキするより前に既にシード層に
酸化銅が形成される。この酸化物は容易に除去され、そして、その下の銅は、ウ
エハーが酸性のメッキ液と接触したときこれを化学的に腐食させることができる
。これにより、溶液へのバリヤー層の暴露が導かれ、そして底部又は側壁のボイ
ドの形成が生ずる。特徴形態部に厚い層を持つことにより、又は銅メッキ用の低
攻撃性のメッキ液を使用することにより、これらボイドを無くす方法がある。シ
ード層を最適化することにより、図10(c)におけるようにボイドなしの間隙
充填が達成された。
The bottom and sidewall voids (FIG. 10b) are mainly due to poor seed layer coverage. If the wafer is exposed to air, copper oxide will already form on the seed layer before plating. This oxide is easily removed, and the underlying copper can chemically attack the wafer when it comes into contact with the acidic plating solution. This leads to exposure of the barrier layer to the solution and results in the formation of bottom or sidewall voids. There are ways to eliminate these voids by having a thick layer in the feature or by using a less aggressive plating solution for copper plating. By optimizing the seed layer, void-free gap filling was achieved as in FIG. 10 (c).

【0030】 以上の諸工程に、その基本的教示から離れることなく多くの変更を行うことが
できる。本発明は、1種以上の特別な工程の実施例について説明されたが、本技
術熟練者は本発明の範囲及び精神から離れることなくこを変更し得ることを認め
るであろう。
Many changes can be made to the above steps without departing from the basic teachings. Although the present invention has been described in terms of one or more specific process embodiments, those skilled in the art will recognize that changes may be made without departing from the scope and spirit of the invention.

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

【図1】 半導体基板の外側にメッキされた金属被覆層の断面を示す走査型電子顕微鏡(
SEM)写真であり、これにおいては、金属被覆層は、有機添加剤なしのメッキ
液を使用しかつ低電流メッキ波形を使用して堆積された。
FIG. 1 is a scanning electron microscope (SEM) showing a cross section of a metal coating layer plated on the outside of a semiconductor substrate.
(SEM) photograph, in which the metallization layer was deposited using a plating solution without organic additives and using a low current plating waveform.

【図2】 半導体基板の外側にメッキされた金属被覆層の断面を示すSEM写真であり、
これにおいては、金属被覆層は、有機添加剤なしのメッキ液を使用しかつ高電流
メッキ波形を使用して堆積された。
FIG. 2 is an SEM photograph showing a cross section of a metal coating layer plated on the outside of a semiconductor substrate;
In this, the metallization layer was deposited using a plating solution without organic additives and using a high current plating waveform.

【図3(a)−(d)】 それそれ半導体基板の外側にメッキされた金属被覆層の断面を示すSEM写真
であり、これにおいては、金属被覆層は、異なった電流密度及び厚さでの増加堆
積を使用して堆積された。
FIGS. 3 (a)-(d) are SEM photographs showing cross sections of metallization layers plated outside the semiconductor substrate, respectively, wherein the metallization layers have different current densities and thicknesses. Deposited using increased deposition.

【図4】 半導体基板の外側にメッキされた金属被覆層の断面を示すSEM写真であり、
これにおいては、金属被覆層は、パルス逆波形を使用して堆積された。
FIG. 4 is a SEM photograph showing a cross section of a metal coating layer plated on the outside of a semiconductor substrate;
In this, the metallization layer was deposited using a pulsed reverse waveform.

【図5】 半導体基板の外側にメッキされた金属被覆層の断面を示すSEM写真であり、
これにおいては、金属被覆層は、低電流密度を有する最初の波形とこれに続く高
電流密度を有する更なる波形とからなる2段階波形を使用して堆積された。
FIG. 5 is an SEM photograph showing a cross section of a metal coating layer plated on the outside of a semiconductor substrate;
In this, the metallization layer was deposited using a two-step waveform consisting of an initial waveform having a low current density followed by a further waveform having a high current density.

【図6】 半導体基板の外側にメッキされた金属被覆層の断面を示すSEM写真であり、
これにおいては、金属被覆層は、図5の金属被覆層のメッキに使用された2段階
波形を使用して堆積された。ただし、メッキ液は高い銅濃度を持つ。
FIG. 6 is an SEM photograph showing a cross section of a metal coating layer plated on the outside of a semiconductor substrate;
In this, the metallization layer was deposited using the two-step corrugations used to plate the metallization layer of FIG. However, the plating solution has a high copper concentration.

【図7及び8】 それぞれ半導体基板の外側にメッキされた金属被覆層の断面を示すSEM写真
であり、これにおいては、金属被覆層は、有機添加剤を有するメッキ溶液におい
て1段階波形を使用して堆積された。
7 and 8 are SEM photographs showing a cross section of a metallization layer plated on the outside of a semiconductor substrate, respectively, in which the metallization layer uses a one-step waveform in a plating solution having an organic additive. Deposited.

【図9】 半導体基板の外側にメッキされた金属被覆層の断面を示すSEM写真であり、
これにおいては、金属被覆層は、図7及び8の金属被覆層過程において使用され
た1段階波形を使用して堆積された。ただし、メッキ液の銅の濃度は減らされて
いる。
FIG. 9 is an SEM photograph showing a cross section of a metal coating layer plated on the outside of a semiconductor substrate;
In this, the metallization layer was deposited using the one-step corrugation used in the metallization process of FIGS. However, the concentration of copper in the plating solution has been reduced.

【図10(a)−10(c)】 それぞれ半導体基板の外側にメッキされた金属被覆層の断面を示すFIB写真
であり、これにおいては、金属被覆層は、有機添加剤を有するメッキ溶液を使用
してメッキされ、更に写真はメッキ過程におけるシード層の品質の効果を示す。
10 (a) to 10 (c) are FIB photographs showing cross sections of a metal coating layer plated on the outside of a semiconductor substrate, wherein the metal coating layer is formed by plating a plating solution having an organic additive. Using plating, the photographs also show the effect of seed layer quality in the plating process.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年5月24日(2001.5.24)[Submission date] May 24, 2001 (2001.5.24)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【請求項】 金属を超小型電子回路加工物の表面の微小凹所構造内に堆積
させる方法であって、 超小型電子回路加工物の表面と電気メッキ容器内の電気メッキ液とを接触させ
、電気メッキ容器は超小型電子回路加工物の表面により形成された陰極及び電気
メッキ液と電気的接触して配置された陽極を有しており、 第1の予定時間だけ第1の電流密度を有する第1の電気メッキ波形を少なくも
使用して金属の初期薄膜を微小凹所構造内に堆積させ、 第2の予定時間だけ第2の電流密度を有する第2の電気メッキ波形を少なくも
使用して微小凹所構造の充填を少なくも実質的に完成させ、第2の電気メッキ波
形の第2の電流密度が第1の電気メッキ波形の第1の電流密度より高い 諸段階を含む方法。
2. A method for depositing metal in a micro-recess structure on a surface of a microelectronic circuit workpiece, the method comprising: contacting a surface of the microelectronic circuit workpiece with an electroplating solution in an electroplating container. An electroplating container having a cathode formed by the surface of the microelectronic circuit workpiece and an anode disposed in electrical contact with the electroplating solution, and having a first current density for a first predetermined time; Depositing an initial thin film of metal in the micro-recess structure using at least a first electroplating waveform having a second electroplating waveform having a second current density for a second predetermined time; And at least substantially completing the filling of the micro-recess structure, wherein the second current density of the second electroplating waveform is higher than the first current density of the first electroplating waveform.

【請求項金属層を半導体ウエハーの表面に堆積させる方法であって、
金属イオンを含んだ電解液内にウエハーの表面を浸漬させ、 ウエハーの表面に初期金属薄膜を電気分解式に堆積させるために陽極とウエハ
ーとの間で第1の予定時間だけ第1の公称電流密度の電流を作るように、電解液
に関して負のバイアスをウエハーに加え、そして 初期金属薄膜上に追加の金属を堆積させるために、第1の予定時間の後で、電
流を第1の公称電流密度より実質的に大きい第2の公称電流密度に増加させる
諸段階を含む方法。
3. A method for depositing a metal layer on a surface of a semiconductor wafer, comprising:
The anode and wafer are immersed in an electrolyte containing metal ions, and an anode and a wafer are used to electrolytically deposit an initial metal thin film on the wafer surface.
Electrolyte so as to produce a current of a first nominal current density for a first predetermined time with the electrolyte.
After the first scheduled time to apply a negative bias to the wafer with respect to the wafer and deposit additional metal on the initial metal film.
Increasing the flow to a second nominal current density substantially greater than the first nominal current density
A method that includes steps.

【請求項】 電気メッキ液は有機添加剤が実質的になくかつ電気メッキす
べき金属を第1の予定濃度で有し、この濃度は有機添加物を含むメッキ槽内での
使用に適した第2の予定濃度より高い請求項1、2又は3に請求された方法。
4. The electroplating solution according to claim 1, wherein the electroplating solution is substantially free of organic additives and has a metal to be electroplated at a first predetermined concentration, the concentration being within a plating bath containing organic additives.
4. A method as claimed in claim 1 , 2 or 3 which is higher than a second predetermined concentration suitable for use .

【請求項】 メッキすべき金属が銅より構成される請求項1、2又は3
請求された方法。
5. A method as claimed in claim 1 , wherein the metal to be plated comprises copper.

【請求項】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:10で
ある請求項1、2又は3に請求された方法。
6. The method of claim 1 , 2 or 3 , wherein the ratio between the first current density and the second current density is about 1:10.

【請求項】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:8であ
る請求項1、2又は3に請求された方法。
7. A method as claimed in claim 1 , 2 or 3 wherein the ratio between the first current density and the second current density is about 1: 8.

【請求項第1の予定時間が30秒台である請求項1,2又は3に請求
された方法。
8. The method according to claim 1, wherein the first scheduled time is on the order of 30 seconds.
Way done.

【請求項】 電気メッキ液が、約15g/Lと36g/Lの間の金属の濃
度を含む請求項に請求された方法。
9. electroplating solution were claimed in claim 4, including the concentration of metal of between about 15 g / L and 36 g / L method.

【請求項10第1の電気メッキ波形がパルス波形である請求項1又は2
に請求された方法。
10. The method according to claim 1, wherein the first electroplating waveform is a pulse waveform.
The method charged to.

【請求項11微小凹所構造がサブミクロンの幅を有する請求項1又は2
の方法。
11. The method of claim 1 or 2 microrecesses structure has a width of submicron
the method of.

【請求項12微小凹所構造が約0.5ミクロンの幅を有する請求項1又
は2のプロセス。
12. The method of claim 1, wherein the micro-recess structure has a width of about 0.5 microns.
Is a process of 2.

【請求項13微小凹所構造がアスペクト比2:1を有する請求項1又は
2のプロセス。
13. microrecesses structure aspect ratio of 2: claim 1 or with a 1
2 process.

【請求項14第1の電気メッキ波形を使用して堆積された金属の初期薄
膜が第1の組織を有し、そして第2の電気メッキ波形を使用して堆積された第2
の金属が第1の組織とは異なる第2の組織を有する請求項1、2又は3のプロセ
ス。
14. An initial thinning of a metal deposited using a first electroplating corrugation.
The film has a first texture, and a second film deposited using a second electroplating corrugation
4. The process according to claim 1, wherein the second metal has a second structure different from the first structure.
Su.

【請求項15初期薄膜の堆積より前に超小型電子回路加工物に薄いシー
ド層を堆積させることを更に含み、初期薄膜の堆積が薄いシード層を強化する請
求項1、2又は3のプロセス。
15. Thin Sea microelectronic circuits workpiece prior to deposition of the initial film
Further comprising depositing a seed layer, wherein depositing the initial thin film enhances the thin seed layer.
The process of claim 1, 2, or 3.

【請求項16第2の電気メッキ波形による微小凹所構造の処理の後で、
過剰充填を除くために逆電流パルスを含んだ第3の電気メッキ波形を使用して微
小凹所構造を処理することを更に含む請求項1、2又は3の方法。
16. After processing the micro-recess structure with the second electroplating waveform,
Use a third electroplating waveform containing a reverse current pulse to eliminate overfilling.
4. The method of claim 1, 2, or 3, further comprising treating the small recess structure.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フアルトン,ダキン アメリカ合衆国モンタナ州59937ホワイト フイツシユ・ピーオーボツクス1653 Fターム(参考) 4K024 AA09 BA15 BB12 CA02 CA06 CA07 CA16 CB08 4M104 BB04 DD52 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Fulton, Dakkin 59937 White, Montana, USA 1653 F-Fissieu Pioboxes F-term (reference) 4K024 AA09 BA15 BB12 CA02 CA06 CA07 CA16 CB08 4M104 BB04 DD52

Claims (29)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属を超小型電子回路加工物の表面の微小凹所構造内に堆積
させる方法であって、 超小型電子回路加工物の表面と電気メッキ容器内の電気メッキ液とを接触させ
、電気メッキ容器は超小型電子回路加工物の表面により形成された陰極及び電気
メッキ液と電気的接触して配置された陽極を有しており、 第1の予定時間だけ第1の電流密度を有する第1の電気メッキ波形を少なくも
使用して金属の初期薄膜を微小凹所構造内に堆積させ、第1の電気メッキ波形の
第1の電流密度が微小凹所構造の底部における金属の堆積強化を支援し、 第2の電流密度を有する第2の電気メッキ波形を少なくも使用して第1の予定
時間の後に少なくもある時間で開始した金属の堆積を継続し、第2の電気メッキ
波形の第2の電流密度が微小凹所構造の実質的な完全充填に要する時間の短縮を
助ける 諸段階を含む方法。
1. A method for depositing metal in a micro-recess structure on a surface of a microelectronic circuit workpiece, the method comprising: bringing a surface of the microelectronic circuit workpiece into contact with an electroplating solution in an electroplating container. An electroplating container having a cathode formed by the surface of the microelectronic circuit workpiece and an anode disposed in electrical contact with the electroplating solution, and having a first current density for a first predetermined time; An initial thin film of metal is deposited in the micro-recess structure using at least the first electroplating waveform having a first current density of the first electroplating waveform wherein the first current density of the metal deposits at the bottom of the micro-recess structure. Assisting strengthening, using a second electroplating waveform having a second current density at least to continue metal deposition initiated at least some time after the first predetermined time; The second current density of the waveform has a minute recess structure Including steps that help to reduce the time required for substantially complete filling of the pulp.
【請求項2】 電気メッキ液は有機添加剤が実質的になくかつ電気メッキす
べき金属を高濃度で有する請求項1に請求された方法。
2. The method of claim 1 wherein the electroplating solution is substantially free of organic additives and has a high concentration of the metal to be electroplated.
【請求項3】 メッキすべき金属が銅より構成される請求項1に請求された
方法。
3. The method as claimed in claim 1, wherein the metal to be plated comprises copper.
【請求項4】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:10で
ある請求項1に請求された方法。
4. The method of claim 1, wherein the ratio between the first current density and the second current density is about 1:10.
【請求項5】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:8であ
る請求項1に請求された方法。
5. The method of claim 1, wherein the ratio between the first current density and the second current density is about 1: 8.
【請求項6】 金属を超小型電子回路加工物の表面の微小凹所構造内に堆積
させる方法であって、 超小型電子回路加工物の表面と電気メッキ容器内の電気メッキ液とを接触させ
、電気メッキ容器は超小型電子回路加工物の表面により形成された陰極及び電気
メッキ液と電気的接触して配置された陽極を有しており、 第1の予定時間だけ第1の電流密度を有する第1の電気メッキ波形を少なくも
使用して金属の初期薄膜を微小凹所構造内に堆積させ、 第2の予定時間だけ第2の電流密度を有する第2の電気メッキ波形を少なくも
使用して微小凹所構造の充填を少なくも実質的に完成させ、第2の電気メッキ波
形の第2の電流密度が第1の電気メッキ波形の第1の電流密度より高い 諸段階を含む方法。
6. A method for depositing a metal in a micro-recess structure on a surface of a microelectronic circuit workpiece, the method comprising: bringing a surface of the microelectronic circuit workpiece into contact with an electroplating solution in an electroplating container. An electroplating container having a cathode formed by the surface of the microelectronic circuit workpiece and an anode disposed in electrical contact with the electroplating solution, and having a first current density for a first predetermined time; Depositing an initial thin film of metal in the micro-recess structure using at least a first electroplating waveform having a second electroplating waveform having a second current density for a second predetermined time; And at least substantially completing the filling of the micro-recess structure, wherein the second current density of the second electroplating waveform is higher than the first current density of the first electroplating waveform.
【請求項7】 電気メッキ液が、微小凹所構造において堆積すべき金属の高
濃度の金属イオン又は化合物を有する請求項6に請求された方法。
7. The method according to claim 6, wherein the electroplating solution has a high concentration of metal ions or compounds of the metal to be deposited in the micro-recess structure.
【請求項8】 電気メッキ液が、典型的にレベラー又はブライトナーとして
使用される有機添加剤を実質的に持たない請求項7に請求された方法。
8. The method of claim 7, wherein the electroplating solution is substantially free of organic additives typically used as levelers or brighteners.
【請求項9】 メッキすべき金属が銅より構成される請求項6に請求された
方法。
9. The method as claimed in claim 6, wherein the metal to be plated comprises copper.
【請求項10】 メッキすべき金属が銅より構成される請求項7に請求され
た方法。
10. The method according to claim 7, wherein the metal to be plated comprises copper.
【請求項11】 メッキすべき金属が銅より構成される請求項8に請求され
た方法。
11. The method as claimed in claim 8, wherein the metal to be plated comprises copper.
【請求項12】 電気メッキ液が、約15g/Lと36g/Lの間の金属の
濃度を含む請求項7に請求された方法。
12. The method of claim 7, wherein the electroplating solution comprises a concentration of the metal between about 15 g / L and 36 g / L.
【請求項13】 電気メッキ液が、約15g/Lと36g/Lの間の銅の濃
度を含む請求項9に請求された方法。
13. The method of claim 9, wherein the electroplating solution comprises a concentration of copper between about 15 g / L and 36 g / L.
【請求項14】 電気メッキ液が、約15g/Lと36g/Lの間の銅の濃
度を含む請求項10に請求された方法。
14. The method of claim 10, wherein the electroplating solution comprises a concentration of copper between about 15 g / L and 36 g / L.
【請求項15】 電気メッキ液が、約15g/Lと36g/Lの間の銅の濃
度を含む請求項11に請求された方法。
15. The method of claim 11, wherein the electroplating solution comprises a concentration of copper between about 15 g / L and 36 g / L.
【請求項16】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:10
である請求項6に請求された方法。
16. The method according to claim 1, wherein a ratio between the first current density and the second current density is about 1:10.
7. The method as claimed in claim 6, wherein
【請求項17】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:8で
ある請求項6に請求された方法。
17. The method of claim 6, wherein the ratio between the first current density and the second current density is about 1: 8.
【請求項18】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:10
である請求項7に請求された方法。
18. The method according to claim 1, wherein a ratio between the first current density and the second current density is about 1:10.
A method as claimed in claim 7, wherein
【請求項19】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:8で
ある請求項7に請求された方法。
19. The method according to claim 7, wherein the ratio between the first current density and the second current density is about 1: 8.
【請求項20】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:10
である請求項8に請求された方法。
20. A ratio between the first current density and the second current density is about 1:10.
9. The method as claimed in claim 8, wherein
【請求項21】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:8で
ある請求項8に請求された方法。
21. The method of claim 8, wherein the ratio between the first current density and the second current density is about 1: 8.
【請求項22】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:10
である請求項9に請求された方法。
22. A ratio between the first current density and the second current density is about 1:10.
10. The method as claimed in claim 9, wherein
【請求項23】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:8で
ある請求項9に請求された方法。
23. The method of claim 9, wherein the ratio between the first current density and the second current density is about 1: 8.
【請求項24】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:10
である請求項10に請求された方法。
24. A ratio between the first current density and the second current density is about 1:10.
11. The method as claimed in claim 10, wherein
【請求項25】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:8で
ある請求項10に請求された方法。
25. The method of claim 10, wherein the ratio between the first current density and the second current density is about 1: 8.
【請求項26】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:10
である請求項11に請求された方法。
26. The method according to claim 26, wherein a ratio between the first current density and the second current density is about 1:10.
12. The method as claimed in claim 11, wherein
【請求項27】 第1の電流密度と第2の電流密度との間の比が約1:8で
ある請求項11に請求された方法。
27. The method of claim 11, wherein the ratio between the first current density and the second current density is about 1: 8.
【請求項28】 第1の電気メッキ波形がパルス波形である請求項6に請求
された方法。
28. The method according to claim 6, wherein the first electroplating waveform is a pulse waveform.
【請求項29】 第1の電気メッキ波形がパルス波形である請求項7に請求
された方法。
29. The method according to claim 7, wherein the first electroplating waveform is a pulse waveform.
JP2000574753A 1998-10-05 1999-10-05 Submicron metallization using electrochemical deposition Pending JP2002526663A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10306198P 1998-10-05 1998-10-05
US60/103,061 1998-10-05
PCT/US1999/023187 WO2000020662A1 (en) 1998-10-05 1999-10-05 Submicron metallization using electrochemical deposition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002526663A true JP2002526663A (en) 2002-08-20

Family

ID=22293166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000574753A Pending JP2002526663A (en) 1998-10-05 1999-10-05 Submicron metallization using electrochemical deposition

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1125007B1 (en)
JP (1) JP2002526663A (en)
AT (1) ATE477353T1 (en)
DE (1) DE69942669D1 (en)
WO (1) WO2000020662A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000129490A (en) * 1998-10-21 2000-05-09 Ebara Corp Electroplating method and electroplating device
JP2008031506A (en) * 2006-07-27 2008-02-14 Nec Electronics Corp Method for producing semiconductor device and plating treatment device
JP2012167377A (en) * 2012-04-13 2012-09-06 Renesas Electronics Corp Method for manufacturing semiconductor device
JP2014029028A (en) * 2013-08-20 2014-02-13 Ebara Corp Plating method
JP2016086044A (en) * 2014-10-24 2016-05-19 新日本無線株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6913680B1 (en) * 2000-05-02 2005-07-05 Applied Materials, Inc. Method of application of electrical biasing to enhance metal deposition
JP2002121699A (en) * 2000-05-25 2002-04-26 Nippon Techno Kk Electroplating method using combination of vibrating flow and impulsive plating current of plating bath

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03104230A (en) * 1989-09-19 1991-05-01 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JPH03208347A (en) * 1990-01-10 1991-09-11 Mitsubishi Electric Corp Formation of bump
JPH07336017A (en) * 1994-06-08 1995-12-22 Hitachi Ltd Manufacture of thin-film circuit by periodic reverse electrolyzing method and thin-film circuit board, thin-film multilayer circuit board and electronic circuit device using the same
JPH1092830A (en) * 1996-09-18 1998-04-10 Oki Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor device
JPH1098268A (en) * 1996-09-24 1998-04-14 Oki Electric Ind Co Ltd Method for plating columnar conductor and multi-layered printed wiring board obtained by it
JP2000080496A (en) * 1998-09-03 2000-03-21 Ebara Corp Filling plating method for base material having fine pore and/or fine groove

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR960114A (en) * 1942-05-04 1950-04-13
US3894918A (en) * 1973-12-20 1975-07-15 Western Electric Co Methods of treating portions of articles
US4250004A (en) * 1980-02-25 1981-02-10 Olin Corporation Process for the preparation of low overvoltage electrodes
US4514265A (en) * 1984-07-05 1985-04-30 Rca Corporation Bonding pads for semiconductor devices
US4869971A (en) * 1986-05-22 1989-09-26 Nee Chin Cheng Multilayer pulsed-current electrodeposition process
US5605615A (en) * 1994-12-05 1997-02-25 Motorola, Inc. Method and apparatus for plating metals
US5972192A (en) * 1997-07-23 1999-10-26 Advanced Micro Devices, Inc. Pulse electroplating copper or copper alloys

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03104230A (en) * 1989-09-19 1991-05-01 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JPH03208347A (en) * 1990-01-10 1991-09-11 Mitsubishi Electric Corp Formation of bump
JPH07336017A (en) * 1994-06-08 1995-12-22 Hitachi Ltd Manufacture of thin-film circuit by periodic reverse electrolyzing method and thin-film circuit board, thin-film multilayer circuit board and electronic circuit device using the same
JPH1092830A (en) * 1996-09-18 1998-04-10 Oki Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor device
JPH1098268A (en) * 1996-09-24 1998-04-14 Oki Electric Ind Co Ltd Method for plating columnar conductor and multi-layered printed wiring board obtained by it
JP2000080496A (en) * 1998-09-03 2000-03-21 Ebara Corp Filling plating method for base material having fine pore and/or fine groove

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000129490A (en) * 1998-10-21 2000-05-09 Ebara Corp Electroplating method and electroplating device
JP2008031506A (en) * 2006-07-27 2008-02-14 Nec Electronics Corp Method for producing semiconductor device and plating treatment device
JP2012167377A (en) * 2012-04-13 2012-09-06 Renesas Electronics Corp Method for manufacturing semiconductor device
JP2014029028A (en) * 2013-08-20 2014-02-13 Ebara Corp Plating method
JP2016086044A (en) * 2014-10-24 2016-05-19 新日本無線株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
DE69942669D1 (en) 2010-09-23
EP1125007B1 (en) 2010-08-11
WO2000020662A9 (en) 2000-09-14
WO2000020662A1 (en) 2000-04-13
EP1125007A1 (en) 2001-08-22
ATE477353T1 (en) 2010-08-15
EP1125007A4 (en) 2003-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7144805B2 (en) Method of submicron metallization using electrochemical deposition of recesses including a first deposition at a first current density and a second deposition at an increased current density
KR100420157B1 (en) Apparatus and method for electrolytically depositing a metal on a workpiece
US6432821B1 (en) Method of copper electroplating
US6632345B1 (en) Apparatus and method for electrolytically depositing a metal on a workpiece
JP3116897B2 (en) Fine wiring formation method
US6340633B1 (en) Method for ramped current density plating of semiconductor vias and trenches
KR100664870B1 (en) Low-regisistivity copper metal line and method for forming the same
US7268075B2 (en) Method to reduce the copper line roughness for increased electrical conductivity of narrow interconnects (<100nm)
JP2002526663A (en) Submicron metallization using electrochemical deposition
US6368965B1 (en) Method for low stress plating of semiconductor vias and channels
KR100363847B1 (en) Method of forming a metal wiring in a semiconductor device
US20050236181A1 (en) Novel ECP method for preventing the formation of voids and contamination in vias
US7312149B2 (en) Copper plating of semiconductor devices using single intermediate low power immersion step
KR960016482B1 (en) Semiconductor integrated circuit & method for copper discharge
JP2001023925A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
TW201804022A (en) Copper electrodeposition process using tetramethylammonium
JP2001118806A (en) Method of forming wiring

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061004

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20090107

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20090107

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090224

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20090519

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20090526

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20090623

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20090630

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20091006