JP2003003290A - 集積回路の配線形成用の銅電気めっき液組成物 - Google Patents
集積回路の配線形成用の銅電気めっき液組成物Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、集積回路の配線形成に用いる充分
に平坦な電気めっき面を得ることができ、化学機械研磨
工程における研磨液の浪費を改善し、研磨の平坦性を高
めることができる銅電気めっき液組成物を提供する。 【解決手段】 半導体装置に集積回路の配線を形成する
銅電気めっき液において、銅塩、銅塩と同一のアニオン
を有する無機酸、窒素と硫黄を含む化合物、酸素を含有
するポリマー及び／又は少量の塩素イオンを含有するこ
とを特徴とする銅電気めっき液組成物である。
に平坦な電気めっき面を得ることができ、化学機械研磨
工程における研磨液の浪費を改善し、研磨の平坦性を高
めることができる銅電気めっき液組成物を提供する。 【解決手段】 半導体装置に集積回路の配線を形成する
銅電気めっき液において、銅塩、銅塩と同一のアニオン
を有する無機酸、窒素と硫黄を含む化合物、酸素を含有
するポリマー及び／又は少量の塩素イオンを含有するこ
とを特徴とする銅電気めっき液組成物である。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路の層間配
線形成に適用する銅電気めっき液組成物に関し、特に微
細なトレンチに銅の堆積を助成する組成物に関する。こ
の銅電気めっき液組成物により、基体上に表面が平坦で
かつボイドのない電気めっきがされた銅金属膜配線を得
ることができる。このため、引続く集積回路の層間配線
形成工程において本発明は非常に有用である。
線形成に適用する銅電気めっき液組成物に関し、特に微
細なトレンチに銅の堆積を助成する組成物に関する。こ
の銅電気めっき液組成物により、基体上に表面が平坦で
かつボイドのない電気めっきがされた銅金属膜配線を得
ることができる。このため、引続く集積回路の層間配線
形成工程において本発明は非常に有用である。
【０００２】
【従来の技術】今日、各業界において急ぎ研究開発され
ている集積回路と層間配線形成の製造工程として、次の
二つのプロセス、即ち、銅堆積法と化学機械研磨法が挙
げられる。前者の銅堆積法には、物理的蒸着法、化学的
蒸着法、電気めっき法、無電解めっき法等が含まれる。
現在、一般に広く利用されている方法としては、物理的
蒸着法が挙げられる。物理的蒸着法では、図１に示すよ
うに、基材１の表面に、先ずバリアー層２を堆積させ
る。バリアー層の材質としては、タンタル（Ｔａ）又は
窒化タンタルが用いられる。更に、バリアー層の上に銅
結晶のシード層３を堆積させ、最後に電気めっき法によ
り層間配線として用いられる銅層を電気めっきする。集
積回路における層間配線の多層構造に対応するために
は、電気めっき完了後、電気めっきした表面を充分に平
坦な鏡面に仕上げるため、化学機械研磨工程を経る必要
があり、それにより層間配線構造を作製することができ
る。
ている集積回路と層間配線形成の製造工程として、次の
二つのプロセス、即ち、銅堆積法と化学機械研磨法が挙
げられる。前者の銅堆積法には、物理的蒸着法、化学的
蒸着法、電気めっき法、無電解めっき法等が含まれる。
現在、一般に広く利用されている方法としては、物理的
蒸着法が挙げられる。物理的蒸着法では、図１に示すよ
うに、基材１の表面に、先ずバリアー層２を堆積させ
る。バリアー層の材質としては、タンタル（Ｔａ）又は
窒化タンタルが用いられる。更に、バリアー層の上に銅
結晶のシード層３を堆積させ、最後に電気めっき法によ
り層間配線として用いられる銅層を電気めっきする。集
積回路における層間配線の多層構造に対応するために
は、電気めっき完了後、電気めっきした表面を充分に平
坦な鏡面に仕上げるため、化学機械研磨工程を経る必要
があり、それにより層間配線構造を作製することができ
る。
【０００３】集積回路における層間配線には、配線幅の
異なる複数の層間配線が含まれており、その幅は０．１
μm〜数μmの範囲にわたっている。配線幅の狭いもので
も、より好ましいスルーホール（through hole）の充て
ん能力を満足させるため、通常、促進剤を用いてその充
てん能力を高めているが、その結果、小孔径のスルーホ
ールの周囲に、しばしば銅が過充てんされて、表面突起
が生じる。逆に幅の広い所では、陥没現象が発生する。
充分に平坦な研磨表面を提供するために、通常電気めっ
き処理時間を延長して、陥没部分の表面が基材の表面よ
り充分に高くなるまでめっきする。化学機械研磨工程の
主な目的は、このような過剰の銅金属膜を研磨し、次の
層の層間配線製造に用い得る平坦な表面を提供すること
にある。それ故に、銅電気めっき工程において、化学機
械研磨により、コントロール可能な表面を得るために、
余分に電気めっきされた銅金属膜を研磨する必要があ
り、当然、より多くの時間と研磨スラリーが使用される
という問題が生じる。
異なる複数の層間配線が含まれており、その幅は０．１
μm〜数μmの範囲にわたっている。配線幅の狭いもので
も、より好ましいスルーホール（through hole）の充て
ん能力を満足させるため、通常、促進剤を用いてその充
てん能力を高めているが、その結果、小孔径のスルーホ
ールの周囲に、しばしば銅が過充てんされて、表面突起
が生じる。逆に幅の広い所では、陥没現象が発生する。
充分に平坦な研磨表面を提供するために、通常電気めっ
き処理時間を延長して、陥没部分の表面が基材の表面よ
り充分に高くなるまでめっきする。化学機械研磨工程の
主な目的は、このような過剰の銅金属膜を研磨し、次の
層の層間配線製造に用い得る平坦な表面を提供すること
にある。それ故に、銅電気めっき工程において、化学機
械研磨により、コントロール可能な表面を得るために、
余分に電気めっきされた銅金属膜を研磨する必要があ
り、当然、より多くの時間と研磨スラリーが使用される
という問題が生じる。
【０００４】また、銅電気めっきの開発において、如何
にして充分に平坦な表面に仕上げるかは、機器メーカー
やめっき液製造メーカーにとって重要な課題である。例
えば、米国特許6,110,346号、6,001,235号、6,132,587
号明細書などに記載されているように、従来のプリント
回路板におけるトレンチと層間配線の幅に比べて集積回
路では、銅電気めっきの孔径と配線の幅が非常に狭い。
にして充分に平坦な表面に仕上げるかは、機器メーカー
やめっき液製造メーカーにとって重要な課題である。例
えば、米国特許6,110,346号、6,001,235号、6,132,587
号明細書などに記載されているように、従来のプリント
回路板におけるトレンチと層間配線の幅に比べて集積回
路では、銅電気めっきの孔径と配線の幅が非常に狭い。
【０００５】それ故に、現在では如何にしてスルーホー
ルの充てん能力を高めることに研究の重点が集中されて
いる。例えば、米国特許6,024,857号には、現在市販さ
れているSelrex Cubath M-HT 70/30に、分子量２００，
０００〜１，０００，０００水溶性高分子を加え、スル
ーホール外の好ましくない銅の堆積抑制効果を高め、ト
レンチを完全に充てんさせることが提案されている。
ルの充てん能力を高めることに研究の重点が集中されて
いる。例えば、米国特許6,024,857号には、現在市販さ
れているSelrex Cubath M-HT 70/30に、分子量２００，
０００〜１，０００，０００水溶性高分子を加え、スル
ーホール外の好ましくない銅の堆積抑制効果を高め、ト
レンチを完全に充てんさせることが提案されている。
【０００６】また、米国特許6,113,771号明細書には、
高濃度の銅イオンに低濃度の硫酸を配合し、光沢剤とし
て有機ジスルフィド化合物を添加し、平滑剤として含窒
素化合物を、更に抑制剤として酸素含有ポリマーを添加
することが記載され、高濃度の銅イオンにより、銅イオ
ンが層間配線用のホールに拡散する速度を高めて、ホー
ルの充てん効果を増す方法が提案されている。
高濃度の銅イオンに低濃度の硫酸を配合し、光沢剤とし
て有機ジスルフィド化合物を添加し、平滑剤として含窒
素化合物を、更に抑制剤として酸素含有ポリマーを添加
することが記載され、高濃度の銅イオンにより、銅イオ
ンが層間配線用のホールに拡散する速度を高めて、ホー
ルの充てん効果を増す方法が提案されている。
【０００７】さらにまた、中華民国台湾特許第362270号
公報には、ポリエーテル化合物、有機硫黄化合物及び有
機窒素化合物を添加剤として用いることで、下部より上
部に至るホールの充てん効果を高め得ることが記載され
ている。
公報には、ポリエーテル化合物、有機硫黄化合物及び有
機窒素化合物を添加剤として用いることで、下部より上
部に至るホールの充てん効果を高め得ることが記載され
ている。
【０００８】深いスルーホールの充てん効果を高めると
同時に、電気めっき後の平滑性を良好にすることが必要
である。例えば、米国特許6,063,306号、6,126,853号明
細書は、銅表面の平滑性を維持するように抑制剤を加え
て、電気めっきされた銅層の過剰研磨を防止する必要が
あることを述べている。また、表面の平担性を保つため
に、通常、研磨時間を延長する対策がとられるが、化学
機械研磨スラリーの多大な浪費となり、製造コストが増
加する。したがって、根本的な解決策としては、電気め
っきの際に、実質的に平坦な表面にめっきすることが最
も好ましい方法であると考えられる。
同時に、電気めっき後の平滑性を良好にすることが必要
である。例えば、米国特許6,063,306号、6,126,853号明
細書は、銅表面の平滑性を維持するように抑制剤を加え
て、電気めっきされた銅層の過剰研磨を防止する必要が
あることを述べている。また、表面の平担性を保つため
に、通常、研磨時間を延長する対策がとられるが、化学
機械研磨スラリーの多大な浪費となり、製造コストが増
加する。したがって、根本的な解決策としては、電気め
っきの際に、実質的に平坦な表面にめっきすることが最
も好ましい方法であると考えられる。
【０００９】銅電気めっきの添加剤として、トレンチの
幅が極めて狭いので、通常、下部より上部（bottom-u
p）に強い充てん能力を有する添加剤が使用されてい
る。図１に示すように、集積回路の配線において、幅の
異なる多くの配線が存在している。そこで、図２に示す
ように、幅の狭いトレンチ（スルーホール）４を電気め
っきする場合、通常、下部から上部に向って充てんされ
るが、幅のより広いトレンチ５では、下部から上部に向
って充てんする能力が弱くなり、更に幅の広いトレンチ
６になると、電気めっきがステップ状になり、トレンチ
６では陥没した状態を呈するという問題が生じる。上記
の原因は、添加剤の機能により主に説明される。通常、
添加剤の移動は、拡散−交換作用によるものと考えられ
る。トレンチ内での添加剤の交換は拡散により達成され
るため、孔径が狭いほど拡散速度は遅くなり、添加剤の
交換作用も遅いため、小孔径内では電気めっき速度が早
くなり、下部より上部に向って充てんするようになる。
しかし、図３に示すように下部より上部に向って充てん
する速度が早くなりすぎると、表面の突起（bulge）７
現象が生じる原因となる。一方幅が広い場合、電気めっ
きの下部より上部に向けてのホールの充てん速度は、拡
散速度の増加にともなって逆に低くなり、表面が平坦ま
たは陥没８する現象が生じる。その解決策として、電気
めっき時間を延長して、より平滑な表面を仕上げ、後続
の研磨平坦化プロセスと組み合わせて用いられる方法が
挙げられる。
幅が極めて狭いので、通常、下部より上部（bottom-u
p）に強い充てん能力を有する添加剤が使用されてい
る。図１に示すように、集積回路の配線において、幅の
異なる多くの配線が存在している。そこで、図２に示す
ように、幅の狭いトレンチ（スルーホール）４を電気め
っきする場合、通常、下部から上部に向って充てんされ
るが、幅のより広いトレンチ５では、下部から上部に向
って充てんする能力が弱くなり、更に幅の広いトレンチ
６になると、電気めっきがステップ状になり、トレンチ
６では陥没した状態を呈するという問題が生じる。上記
の原因は、添加剤の機能により主に説明される。通常、
添加剤の移動は、拡散−交換作用によるものと考えられ
る。トレンチ内での添加剤の交換は拡散により達成され
るため、孔径が狭いほど拡散速度は遅くなり、添加剤の
交換作用も遅いため、小孔径内では電気めっき速度が早
くなり、下部より上部に向って充てんするようになる。
しかし、図３に示すように下部より上部に向って充てん
する速度が早くなりすぎると、表面の突起（bulge）７
現象が生じる原因となる。一方幅が広い場合、電気めっ
きの下部より上部に向けてのホールの充てん速度は、拡
散速度の増加にともなって逆に低くなり、表面が平坦ま
たは陥没８する現象が生じる。その解決策として、電気
めっき時間を延長して、より平滑な表面を仕上げ、後続
の研磨平坦化プロセスと組み合わせて用いられる方法が
挙げられる。
【００１０】
【発明が解決すべき課題】本発明の目的は、集積回路に
おける層間配線に用いられる銅電気めっき液組成物を提
供し、電気めっきにより平坦な銅めっき膜を形成し、平
坦化プロセスを有利にみちびくことにある。本発明の銅
電気めっき液組成物の特徴として、電気めっき添加剤の
組成が単純で、且つ異なるトレンチ幅においても充分に
平坦な電気めっき表面が得られ、化学機械研磨の工程に
おける研磨時間を短縮し、研磨スラリーの消費を少なく
し、研磨後の表面の平滑性を高めることができることに
ある。
おける層間配線に用いられる銅電気めっき液組成物を提
供し、電気めっきにより平坦な銅めっき膜を形成し、平
坦化プロセスを有利にみちびくことにある。本発明の銅
電気めっき液組成物の特徴として、電気めっき添加剤の
組成が単純で、且つ異なるトレンチ幅においても充分に
平坦な電気めっき表面が得られ、化学機械研磨の工程に
おける研磨時間を短縮し、研磨スラリーの消費を少なく
し、研磨後の表面の平滑性を高めることができることに
ある。
【００１１】
【課題を解決する手段】本発明は、半導体装置に集積回
路の配線を形成する銅電気めっき液において、銅塩、銅
塩と同一のアニオンを有する無機酸、窒素と硫黄を含む
化合物及び酸素を含有するポリマー、任意に少量の塩素
イオンを含有することを特徴とする銅電気めっき液組成
物に関する。
路の配線を形成する銅電気めっき液において、銅塩、銅
塩と同一のアニオンを有する無機酸、窒素と硫黄を含む
化合物及び酸素を含有するポリマー、任意に少量の塩素
イオンを含有することを特徴とする銅電気めっき液組成
物に関する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、化学機械研磨工程の前
の、電気めっき工程に用いる銅電気めっき液組成物を提
供する。本発明の銅電気めっき液組成物の使用により、
図４に示すような平坦な表面を仕上げ、平坦化プロセス
を有利にみちびき、研磨時間を短縮し、研磨スラリーの
使用量を少なくするものである。それ故、本発明は下記
のものに関する：
の、電気めっき工程に用いる銅電気めっき液組成物を提
供する。本発明の銅電気めっき液組成物の使用により、
図４に示すような平坦な表面を仕上げ、平坦化プロセス
を有利にみちびき、研磨時間を短縮し、研磨スラリーの
使用量を少なくするものである。それ故、本発明は下記
のものに関する：
【００１３】（１）半導体装置に集積回路を配線形成す
る銅電気めっき液において、銅塩、銅塩と同一のアニオ
ンを有する無機酸、窒素と硫黄を含む化合物、酸素を含
有するポリマー及び任意に少量の塩素イオンを含有する
ことを特徴とする銅電気めっき組成物である。 （２）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であって、
集積回路の配線幅が１０μm以下の配線を形成するもの
である。 （３）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であって、
アスペクト比が０．０５〜１０のトレンチから集積回路
の配線を形成するものである。 （４）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であって、
その中の銅塩が、硫酸銅、リン酸銅、硝酸銅からなる群
から選択される１種である。 （５）上記（４）項の銅電気めっき液組成物であって、
その中の銅塩として、硫酸銅を用いるものである。 （６）上記（５）項の銅電気めっき液組成物であって、
その中の硫酸銅の含有量が１６〜１６０g/Lである。 （７）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であって、
その中の銅塩と同一のアニオンを有する無機酸が、硫
酸、リン酸、硝酸より選ばれたものである。 （８）上記（７）項の銅電気めっき液組成物であって、
その中の銅塩と同一のアニオンを有する無機酸が硫酸で
ある。 （９）上記（８）項の銅電気めっき液組成物であって、
その中の硫酸の含有量が１８〜２００g/Lである。 （１０）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、その中の窒素と硫黄を含む化合物が含硫黄アミノ酸
化合物である。 （１１）上記（１０）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、その中の含硫黄アミノ酸化合物が、システィン、ホ
モシスティン、グルタチオン、それらの置換化合物及び
それらの塩からなる群から選択される１種である。 （１２）上記（１０）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、その中の含硫黄アミノ酸化合物の含有量が、５〜５
０ppm範囲である。 （１３）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、その中の酸素を含有するポリマーが、ポリエチレン
グリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリ
コール及びプロピレングリコールの共重合物からなる群
より選択される１種である。 （１４）上記（１３）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、その中の酸素を含有するプリマ−の含有量が１００
〜１０００ppmの範囲である。 （１５）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、その中の塩素イオンの含有量が１〜１００ppmの範
囲である。 （１６）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、電気めっきに使用する陽極が純銅及び含リン銅から
なる群より選択される１種である。
る銅電気めっき液において、銅塩、銅塩と同一のアニオ
ンを有する無機酸、窒素と硫黄を含む化合物、酸素を含
有するポリマー及び任意に少量の塩素イオンを含有する
ことを特徴とする銅電気めっき組成物である。 （２）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であって、
集積回路の配線幅が１０μm以下の配線を形成するもの
である。 （３）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であって、
アスペクト比が０．０５〜１０のトレンチから集積回路
の配線を形成するものである。 （４）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であって、
その中の銅塩が、硫酸銅、リン酸銅、硝酸銅からなる群
から選択される１種である。 （５）上記（４）項の銅電気めっき液組成物であって、
その中の銅塩として、硫酸銅を用いるものである。 （６）上記（５）項の銅電気めっき液組成物であって、
その中の硫酸銅の含有量が１６〜１６０g/Lである。 （７）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であって、
その中の銅塩と同一のアニオンを有する無機酸が、硫
酸、リン酸、硝酸より選ばれたものである。 （８）上記（７）項の銅電気めっき液組成物であって、
その中の銅塩と同一のアニオンを有する無機酸が硫酸で
ある。 （９）上記（８）項の銅電気めっき液組成物であって、
その中の硫酸の含有量が１８〜２００g/Lである。 （１０）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、その中の窒素と硫黄を含む化合物が含硫黄アミノ酸
化合物である。 （１１）上記（１０）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、その中の含硫黄アミノ酸化合物が、システィン、ホ
モシスティン、グルタチオン、それらの置換化合物及び
それらの塩からなる群から選択される１種である。 （１２）上記（１０）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、その中の含硫黄アミノ酸化合物の含有量が、５〜５
０ppm範囲である。 （１３）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、その中の酸素を含有するポリマーが、ポリエチレン
グリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリ
コール及びプロピレングリコールの共重合物からなる群
より選択される１種である。 （１４）上記（１３）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、その中の酸素を含有するプリマ−の含有量が１００
〜１０００ppmの範囲である。 （１５）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、その中の塩素イオンの含有量が１〜１００ppmの範
囲である。 （１６）上記（１）項の銅電気めっき液組成物であっ
て、電気めっきに使用する陽極が純銅及び含リン銅から
なる群より選択される１種である。
【００１４】本発明において、光沢剤として窒素と硫黄
とを含む化合物を用い、抑制剤として酸素を含有するポ
リマーを用いる。銅電気めっきはすべて酸性条件下にお
いて行なわれるので、窒素と硫黄を含む化合物は、プロ
トンを一つ得ることにより、カチオンの形態となる。電
気めっきの際、このカチオン化合物は電流抑制剤として
の役割、即ち、平滑剤としての機能を果たし、トレンチ
の電流密度が最も集中する部分において、より多くのカ
チオン形態の研磨剤を引きつける。その結果、電流密度
が最も集中する部分では、銅電気めっきの速度が遅くな
り、閉そく（mouth-sealing）現象が起こらず、銅電気
めっき液中の平滑性の働きを示す光沢剤により、平坦な
銅めっき膜が提供される。
とを含む化合物を用い、抑制剤として酸素を含有するポ
リマーを用いる。銅電気めっきはすべて酸性条件下にお
いて行なわれるので、窒素と硫黄を含む化合物は、プロ
トンを一つ得ることにより、カチオンの形態となる。電
気めっきの際、このカチオン化合物は電流抑制剤として
の役割、即ち、平滑剤としての機能を果たし、トレンチ
の電流密度が最も集中する部分において、より多くのカ
チオン形態の研磨剤を引きつける。その結果、電流密度
が最も集中する部分では、銅電気めっきの速度が遅くな
り、閉そく（mouth-sealing）現象が起こらず、銅電気
めっき液中の平滑性の働きを示す光沢剤により、平坦な
銅めっき膜が提供される。
【００１５】本発明において、窒素と硫黄を含む化合物
を用いることにより、酸性条件下でカチオン形態の化合
物を形成し、平滑性の働きを兼ねた光沢剤に転換する。
また、通常、電気めっき液において、共抑制剤（Co-sup
pressor）として作用する塩素イオンが、本発明の組成
物中に含有される程度では、めっき膜の品質と平滑性に
悪い影響を与えないことを明らかにした。
を用いることにより、酸性条件下でカチオン形態の化合
物を形成し、平滑性の働きを兼ねた光沢剤に転換する。
また、通常、電気めっき液において、共抑制剤（Co-sup
pressor）として作用する塩素イオンが、本発明の組成
物中に含有される程度では、めっき膜の品質と平滑性に
悪い影響を与えないことを明らかにした。
【００１６】
【実施例】次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらによりいかなる意味においても限定
されるものではない。 実施例１ トレンチ及びスルーホールと回路を有するチップを陰極
とし、純銅を陽極にして、電力源（EG & G Potentiosta
t / Galvanostat 263 A型）を用い、更に、下記の電気
めっき液組成物を使用した。 銅イオン １７g/L 硫酸 １８０g/L 塩素イオン ３ppm システィン ２０ppm ポリエチレングリコール（分子量６０００） ２００ppm 上記の銅と、トレンチ及びスルーホールと回路を有する
チップを電極として、電気めっきを行った。その際、電
流密度は２ＡＳＤ（アンペア）／（平方デシメート
ル）、めっき時間は９０秒であり、その結果を図５〜７
に示すが、図５に示された孔径は幅０．２５μmのスル
ーホール、幅は０．４５μmのトレンチ、図６に示され
た幅は２．７μmのトレンチ、図７に示された孔径は
０．４５μmのスルーホール、幅は７．５μmのトレンチ
の全てにおいて、表面が平坦でかつボイドがない電気め
っきがされた銅層が得られた。
が、本発明はこれらによりいかなる意味においても限定
されるものではない。 実施例１ トレンチ及びスルーホールと回路を有するチップを陰極
とし、純銅を陽極にして、電力源（EG & G Potentiosta
t / Galvanostat 263 A型）を用い、更に、下記の電気
めっき液組成物を使用した。 銅イオン １７g/L 硫酸 １８０g/L 塩素イオン ３ppm システィン ２０ppm ポリエチレングリコール（分子量６０００） ２００ppm 上記の銅と、トレンチ及びスルーホールと回路を有する
チップを電極として、電気めっきを行った。その際、電
流密度は２ＡＳＤ（アンペア）／（平方デシメート
ル）、めっき時間は９０秒であり、その結果を図５〜７
に示すが、図５に示された孔径は幅０．２５μmのスル
ーホール、幅は０．４５μmのトレンチ、図６に示され
た幅は２．７μmのトレンチ、図７に示された孔径は
０．４５μmのスルーホール、幅は７．５μmのトレンチ
の全てにおいて、表面が平坦でかつボイドがない電気め
っきがされた銅層が得られた。
【００１７】実施例２
トレンチ及びスルーホールと回路を有するチップを陰極
とし、純銅を陽極とし、電力源（EG & G Potentiostat
/ Galvanostat 263 A型）を用い、銅電気めっき液組成
物として下記の組成を使用した。 銅イオン １７g/L 硫酸 １８０g/L 塩素イオン ３０ppm システィン ２０ppm ポリエチレングリコール（分子量６０００） ２００ppm 上記の銅と、トレンチ及びスルーホールと回路を有する
チップを電極として、電流密度は２ ＡＳＤ、めっき時
間は９０秒の条件下で電気めっきを行った。その結果、
幅０．２５μm、０．４５μm及び２．７５μmの異なる
線幅を有するトレンチ（スルーホール）の全てにおい
て、表面が平坦かつボイドなく電気めっきされた銅層が
得られた。
とし、純銅を陽極とし、電力源（EG & G Potentiostat
/ Galvanostat 263 A型）を用い、銅電気めっき液組成
物として下記の組成を使用した。 銅イオン １７g/L 硫酸 １８０g/L 塩素イオン ３０ppm システィン ２０ppm ポリエチレングリコール（分子量６０００） ２００ppm 上記の銅と、トレンチ及びスルーホールと回路を有する
チップを電極として、電流密度は２ ＡＳＤ、めっき時
間は９０秒の条件下で電気めっきを行った。その結果、
幅０．２５μm、０．４５μm及び２．７５μmの異なる
線幅を有するトレンチ（スルーホール）の全てにおい
て、表面が平坦かつボイドなく電気めっきされた銅層が
得られた。
【００１８】実施例３
トレンチ及びスルーホールと回路を有するチップを陰極
とし、純銅を陽極にして、電力源（EG & G Potentiosta
t / Galvanostat 263 A型）に用い、下記組成の銅電気
めっき液組成物を使用した。 銅イオン １７g/L 硫酸 １８０g/L システィン ２０ppm ポリエチレングリコール（分子量６０００） ２００ppm 上記の銅と、トレンチ及びスルーホールと回路を有する
チップを電極として、電流密度は２ＡＳＤ、電気めっき
時間は９０秒の条件下で電気めっきを行った。その結
果、幅０．２５μm、０．４５μm及び２．７５μmの異
なる線幅を有するトレンチ（スルーホール）の全てにお
いて、表面が平坦かつボイドなく電気めっきされた銅層
が得られた。
とし、純銅を陽極にして、電力源（EG & G Potentiosta
t / Galvanostat 263 A型）に用い、下記組成の銅電気
めっき液組成物を使用した。 銅イオン １７g/L 硫酸 １８０g/L システィン ２０ppm ポリエチレングリコール（分子量６０００） ２００ppm 上記の銅と、トレンチ及びスルーホールと回路を有する
チップを電極として、電流密度は２ＡＳＤ、電気めっき
時間は９０秒の条件下で電気めっきを行った。その結
果、幅０．２５μm、０．４５μm及び２．７５μmの異
なる線幅を有するトレンチ（スルーホール）の全てにお
いて、表面が平坦かつボイドなく電気めっきされた銅層
が得られた。
【００１９】実施例４
トレンチと回路を有するチップを陰極とし、純銅を陽極
にして、電力源（EG &G Potentiostat / Galvanostat 2
63 A型）を用い、下記組成の銅電気めっき液組成物を使
用した。 銅イオン ５７ g/L 硫酸 １８．４g/L 塩素イオン ４０ppm グルタチオン ２０ppm ポリエチレングリコール（分子量６０００） ２００ppm 上記の銅とトレンチ及び回路を有するチップを電極と
し、電流密度は２ＡＳＤ、電気めっき時間は１８０秒の
条件下で、電気めっきを行った。その結果、幅０．２５
μm、０．４５μmと２．７５μmの異なる線幅を有する
トレンチ（スルーホール）の全部において、表面が平坦
かつボイドなく電気めっきされた銅層が得られた。
にして、電力源（EG &G Potentiostat / Galvanostat 2
63 A型）を用い、下記組成の銅電気めっき液組成物を使
用した。 銅イオン ５７ g/L 硫酸 １８．４g/L 塩素イオン ４０ppm グルタチオン ２０ppm ポリエチレングリコール（分子量６０００） ２００ppm 上記の銅とトレンチ及び回路を有するチップを電極と
し、電流密度は２ＡＳＤ、電気めっき時間は１８０秒の
条件下で、電気めっきを行った。その結果、幅０．２５
μm、０．４５μmと２．７５μmの異なる線幅を有する
トレンチ（スルーホール）の全部において、表面が平坦
かつボイドなく電気めっきされた銅層が得られた。
【図１】従来法により、異なる配線幅でトレンチを有す
る基材を、慣用の電気めっきを施す前の状態を示した断
面図である。
る基材を、慣用の電気めっきを施す前の状態を示した断
面図である。
【図２】従来法により、異なる配線幅でトレンチを有す
る基材を、慣用の電気めっきにより電気めっきする過程
を示した断面図である。
る基材を、慣用の電気めっきにより電気めっきする過程
を示した断面図である。
【図３】従来法により、異なる配線幅でトレンチを有す
る基材を、慣用の電気めっきを施した後の状態を示した
断面図である。
る基材を、慣用の電気めっきを施した後の状態を示した
断面図である。
【図４】本発明の銅電気めっき液組成物を用いて、異な
る配線幅で銅層を有する基材に、平坦な表面を形成する
ように電気めっきした基材を示した断面図である。
る配線幅で銅層を有する基材に、平坦な表面を形成する
ように電気めっきした基材を示した断面図である。
【図５】本発明の銅電気めっき液組成物を用いて、銅で
電気めっきした後のスルーホールとトレンチを有するチ
ップを示した断面写真であり、図中の拡大倍率は９５０
０倍である。
電気めっきした後のスルーホールとトレンチを有するチ
ップを示した断面写真であり、図中の拡大倍率は９５０
０倍である。
【図６】本発明の銅電気めっき液組成物を用いて、銅で
電気めっきした後のスルーホールとトレンチを有するチ
ップを示した断面写真であり、図中の拡大倍率は３００
００倍である。
電気めっきした後のスルーホールとトレンチを有するチ
ップを示した断面写真であり、図中の拡大倍率は３００
００倍である。
【図７】本発明の銅電気めっき液組成物を用いて、銅で
電気めっきした後のスルーホールとトレンチを有するチ
ップを示した断面写真であり、図中の拡大倍率は１３０
００倍である。
電気めっきした後のスルーホールとトレンチを有するチ
ップを示した断面写真であり、図中の拡大倍率は１３０
００倍である。
１ 基材
２ バリアー層
３ 銅結晶のシード層
４ 線幅の狭いトレンチ、スルーホール
５ 線幅の広いトレンチ、スルーホール
６ 線幅の更に広いトレンチ、スルーホール
７ 突起
８ 陥没
９ 銅めっき膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 何 瑞荘
台湾苗栗市福星里246號
Ｆターム(参考） 4K023 AA19 BA06 BA12 BA29 CB13
CB33 CB40 DA02 DA06 DA07
4K024 AA09 AB01 BA01 BB12 BC10
CA01 CA02 CA06 GA02
4M104 BB04 BB17 BB32 DD52 DD75
FF17 FF18 FF22 HH12 HH14
Claims (16)
- 【請求項１】 半導体装置に集積回路の配線を形成する
銅電気めっき液において、銅塩、銅塩と同一のアニオン
を有する無機酸、窒素と硫黄を含む化合物、酸素を含有
するポリマーを含有することを特徴とする銅電気めっき
液組成物。 - 【請求項２】 少量の塩素イオンを更に含有する請求項
１記載の組成物。 - 【請求項３】 前記集積回路の配線幅が１０μm以下で
ある請求項１又は２記載の銅電気めっき液組成物。 - 【請求項４】 前記集積回路のアスペクト比が０．０５
〜１０である請求項１〜３のいずれか１項記載の銅電気
めっき液組成物。 - 【請求項５】 前記銅塩が、硫酸銅、リン酸銅、硝酸銅
からなる群より選択される１種である請求項１〜４のい
ずれか１項記載の銅電気めっき液組成物。 - 【請求項６】 前記銅塩が、硫酸銅である請求項５記載
の銅電気めっき液組成物。 - 【請求項７】 前記硫酸銅の含有量が１６〜１６０g/L
である請求項６記載の銅電気めっき液組成物。 - 【請求項８】 前記銅塩と同一のアニオンを有する無機
酸が、硫酸、リン酸、硝酸からなる群より選択される１
種である請求項１〜７のいずれか１項記載の銅電気めっ
き液組成物。 - 【請求項９】 前記銅塩と同一のアニオンを有する無機
酸が硫酸である請求項８記載の銅電気めっき液組成物。 - 【請求項１０】 硫酸の含有量が１８〜２００g/Lであ
る請求項９記載の銅電気めっき液組成物。 - 【請求項１１】 前記窒素と硫黄を含む化合物が、硫黄
を含むアミノ酸化合物である請求項１〜１０のいずれか
１項記載の銅電気めっき液組成物。 - 【請求項１２】 前記硫黄を含むアミノ酸化合物が、シ
スティン、ホモシスティン、グルタチオン、それらの置
換化合物と塩類からなる群より選択される１種である請
求項１１記載の銅電気めっき液組成物。 - 【請求項１３】 前記硫黄を含むアミノ酸化合物含有量
が、５〜５０ppmである請求項１２記載の銅電気めっき
液組成物。 - 【請求項１４】 前記酸素を含有するポリマーが、ポリ
エチレングリコール、ポリプロプレングリコール、エチ
レングリコールとプロプレングリコールとの共重合物か
らなる群より選択される１種である請求項１〜１３のい
ずれか１項記載の銅電気めっき液組成物。 - 【請求項１５】 前記酸素を含有するポリマーの含有量
が、１００〜１０００ppmである請求項１４記載の電気
めっき用液組成物。 - 【請求項１６】 前記少量の塩素イオンの含有量が、１
〜１００ppmである請求項２〜１５のいずれか１項記載
の銅電気めっき液組成物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW90108728 | 2001-04-12 | ||
| TW90108728 | 2001-04-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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