JP2003142427A - めっき液、半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

めっき液、半導体装置及びその製造方法

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JP2003142427A JP2001341051A JP2001341051A JP2003142427A JP 2003142427 A JP2003142427 A JP 2003142427A JP 2001341051 A JP2001341051 A JP 2001341051A JP 2001341051 A JP2001341051 A JP 2001341051A JP 2003142427 A JP2003142427 A JP 2003142427A
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裕章 井上
Chikaaki O
新明 王
Moriharu Matsumoto
守治 松本
Makoto Kanayama
真 金山
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JCU Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気抵抗率を大きくすることなく、エレクト
ロマイグレーション耐性やストレスマイグレーション耐
性をより高めた配線を形成したり、配線の表面を選択的
に覆って保護できるようにした非磁性体からなる保護膜
を形成できるようにする。 【解決手段】 銅イオン、銅と非固溶の金属からなる銅
合金を得る金属の金属イオン、錯化剤、及びアルカリ金
属を含まない還元剤を有するめっき液を使用しためっき
を施して、埋込み配線自体及び／または該配線の表面を
覆って保護する保護膜を形成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、めっき液、半導体
装置及びその製造方法に関し、特に半導体基板等の基板
の表面に設けた配線用の微細な凹部に導電体を埋込んで
埋込み配線を構成したり、このようにして形成した配線
の表面を保護する保護膜を形成したりするのに使用され
るめっき液、及び該めっき液を用いて形成した半導体装
置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の配線形成プロセスとして、
配線溝及びコンタクトホールに金属（導電体）を埋込む
ようにしたプロセス（いわゆる、ダマシンプロセス）が
使用されつつある。これは、層間絶縁膜に予め形成した
配線溝やコンタクトホールに金属を埋め込んだ後、余分
な金属を化学的機械的研磨（ＣＭＰ）によって除去し平
坦化するプロセス技術である。
【０００３】半導体基板上に配線回路を形成するための
金属材料としては、アルミニウムまたはアルミニウム合
金が一般に用いられているが、近年、銅を用いる動きが
顕著となっている。これは、銅の電気抵抗率は、１．７
２μΩｃｍとアルミニウムの電気抵抗率より４０％近く
低いので、信号遅延現象に対して有利となるばかりでな
く、銅のエレクトロマイグレーション耐性が現用のアル
ミニウムより遙かに高く、しかもアルミニウムの場合よ
りもデュアルダマシンプロセスを採用し易いので、複雑
で微細な多層配線構造を相対的に安価に製造できる可能
性が高い等の理由による。
【０００４】この種の配線にあっては、平坦化後、その
配線の表面が外部に露出しており、この上に埋込み配線
を形成する際、例えば次工程の層間絶縁膜形成プロセス
におけるＳｉＯ２形成時の表面酸化やビアホールを形成
するためのＳｉＯ２エッチング等に際して、ビアホール
底に露出した配線のエッチャントやレジスト剥離等によ
る表面汚染が懸念されている。このため、従来、表面が
露出している配線形成部のみならず、半導体基板の全表
面にＳｉＮ等の配線保護膜を形成して、配線のエッチャ
ント等による汚染を防止することが一般に行われてい
た。
【０００５】しかしながら、半導体基板の全表面にＳｉ
Ｎ等の保護膜を形成すると、埋込み配線構造を有する半
導体装置においては、層間絶縁膜の誘電率が上昇して配
線遅延を誘発し、配線材料として銅のような低抵抗材料
を使用したとしても、半導体装置として能力向上を阻害
してしまう。
【０００６】このため、銅等の配線材料との接合が強
く、しかも比抵抗（ρ）が低い、例えば無電解めっきに
よって得られるＣｏ（コバルト）またはＣｏ合金膜等で
配線の表面を選択的に覆って配線を保護することが提案
されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単独の
銅を配線材料に使用して形成した銅配線は、アルミニウ
ム配線に比べてエレクトロマイグレーション耐性やスト
レスマイグレーション耐性が高いものの、半導体装置の
高速化、高集積化に伴って、配線としての電気抵抗率を
大きくすることなく、配線のエレクトロマイグレーショ
ン耐性やストレスマイグレーション耐性をより高めるこ
とが要求されている。また、無電解めっきによって得ら
れるＣｏまたはＣｏ合金膜で配線の表面を選択的に覆っ
て配線を保護すると、ＣｏまたはＣｏ合金は、銅に比べ
て比抵抗（ρ）が高く、このため更に比抵抗（ρ）を下
げることが望まれている。
【０００８】本発明は上記に鑑み、電気抵抗率を大きく
することなく、エレクトロマイグレーション耐性やスト
レスマイグレーション耐性をより高めた配線を形成した
り、配線の表面を選択的に覆って保護できるようにした
比抵抗材料からなる保護膜を形成したりするのに使用さ
れるめっき液、及び該めっき液を使用して形成した半導
体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、銅イオン、銅と非固溶の金属からなる銅合金を得る
金属の金属イオン、錯化剤、及びアルカリ金属を含まな
い還元剤を有することを特徴とするめっき液である。こ
のめっき液を使用してめっきを行うことにより、銅とほ
ぼ同等の電気抵抗率を有し、しかも銅に比べてエレクト
ロマイグレーション耐性とストレスマイグレーション耐
性が高い銅と非固溶の金属からなる銅合金からなるめっ
き膜を得ることができる。ここで、銅と非固溶の金属か
らなる銅合金とは、例えば銅−銀系の銅合金等、複数の
物質（例えば銅と銀）が一つの結晶格子を作ることなく
（例えば銅と銀とが互いに混じり合った結晶となること
なく）、各物質の結晶（例えば銅の結晶と銀の結晶）が
混在することをいう。
【００１０】請求項２に記載の発明は、前記金属イオン
は、銀イオン、コバルトイオンまたは錫イオンであるこ
とを特徴とする請求項１記載のめっき液である。請求項
３に記載の発明は、前記還元剤は、アルキルアミンボラ
ンであることを特徴とする請求項１または２記載のめっ
き液である。このように、還元剤として、ナトリウムを
含有していないアルキルアミンボランを用いることで、
半導体装置のアルカリ金属による汚染が防止することが
できる。アルキルアミンボランとしては、例えばジメチ
ルアミンボラン、ジエチルアミンボランやトリメチルア
ミンボラン等が挙げられる。
【００１１】請求項４に記載の発明は、安定剤としての
硫黄化合物、窒素化合物または重金属化合物の１種また
は２種以上、または界面活性剤の少なくとも一方を更に
有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
載のめっき液である。請求項５に記載の発明は、アルカ
リ金属を含まないｐＨ調整剤を用いて、ｐＨを５〜１４
に調整したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
に記載のめっき液である。このように、アルカリ金属を
含まないｐＨ調整剤を用いてｐＨを調整することで、め
っき液中にナトリウム等が含まれることを防止すること
ができる。このｐＨ調整剤としては、例えばアンモニア
水または水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）
が挙げられる。めっき液のｐＨは、７〜１３であること
が好ましい。
【００１２】請求項６に記載の発明は、基板の表面に設
けた配線用の微細な凹部内に、銅と非固溶の金属からな
る銅合金を埋込んで配線を形成したことを特徴とする半
導体装置である。これにより、銅単独で配線を形成した
時に比べて、電気抵抗率を大きくすることなく、エレク
トロマイグレーション耐性とストレスマイグレーション
耐性を高めた銅合金からなる配線を得ることができる。
【００１３】請求項７に記載の発明は、埋込み配線構造
を有する半導体装置の露出配線の少なくとも一部に、銅
と非固溶の金属からなる銅合金からなる保護膜を選択的
に形成したことを特徴とする半導体装置である。これに
より、銀や銅との結合力が強く、しかも比抵抗（ρ）の
低い、銅と非固溶の金属からなる銅合金からなる保護膜
で配線の表面を選択的に覆って配線を保護し、これによ
って、配線抵抗の上昇をなくした半導体装置を製造する
ことができる。請求項８に記載の発明は、前記保護膜の
膜厚は、０．１〜５００ｎｍの範囲内にあることを特徴
とする請求項７記載の半導体装置である。
【００１４】請求項９に記載の発明は、前記銅と非固溶
の金属からなる銅合金は、銅−銀系合金、銅−コバルト
系合金または銅−錫系合金であることを特徴とする請求
項６乃至８のいずれかに記載の半導体装置である。請求
項１０に記載の発明は、前記銅合金中の銅の含有率は、
９０〜９９．９９ａｔ％であることを特徴とする請求項
９記載の半導体装置である。
【００１５】請求項１１に記載の発明は、基板の表面に
めっきを施して、基板の表面に設けた配線用の微細な凹
部内に銅と非固溶の金属からなる銅合金を埋込んで配線
を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法であ
る。請求項１２に記載の発明は、埋込み配線構造を有す
る半導体装置の表面にめっきを施して、露出配線の少な
くとも一部に銅と非固溶の金属からなる銅合金からなる
保護膜を選択的に形成することを特徴とする半導体装置
の製造方法である。
【００１６】請求項１３に記載の発明は、前記銅と非固
溶の金属からなる銅合金は、銅−銀系合金、銅−コバル
ト系合金または銅−錫系合金であることを特徴とする請
求項１１または１２記載の半導体装置の製造方法であ
る。請求項１４に記載の発明は、前記銅合金中の銅の含
有率は、９０〜９９．９９ａｔ％であることを特徴とす
る請求項１３記載の半導体装置の製造方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本発明の実施の形態における半導
体装置の銅合金配線形成例を工程順に示すもので、先
ず、図１（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半
導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる絶縁
膜２を堆積し、この絶縁膜２の内部に、例えばリソグラ
フィ・エッチング技術によりコンタクトホール３と配線
用の溝４を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア層
５、更にその上にシード層６をスパッタリング等により
形成する。
【００１８】そして、図１（ｂ）に示すように、半導体
基板Ｗの表面に、無電解銅合金めっきを施すことで、半
導体基板Ｗのコンタクトホール３及び溝４内に銅合金を
充填させるとともに、絶縁膜２上に銅合金層７を堆積さ
せる。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶
縁膜２上の銅合金層７を除去して、コンタクトホール３
及び配線用の溝４に充填させた銅合金層７の表面と絶縁
膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１
（ｃ）に示すように、絶縁膜２の内部にシード層６と銅
合金層７からなる配線８を形成する。
【００１９】ここに、銅合金層７は、銅と非固溶の金属
からなる銅合金、この例では、銅−銀系合金から構成さ
れている。この銅合金における銅の含有率は、例えば９
８ａｔ％である。このように、銅と非固溶の金属からな
る銅合金からなる銅合金層７を埋込んで配線８を形成す
ることで、銅単独で配線を形成した時に比べて、電気抵
抗率を大きくすることなく、エレクトロマイグレーショ
ン耐性とストレスマイグレーション耐性を高めた銅合金
層７からなる配線８を得ることができる。すなわち、銅
−銀系の銅合金は、銅と銀が一つの結晶格子を作ること
なく、つまり、銅と銀とが互いに混じり合った結晶とな
ることなく、銅の結晶と銀の結晶が混在する。このよう
に、銅の結晶が多く存在するようにすることで、銅単体
と比べて電気抵抗率が大きくなることを防止し、しか
も、銅の結晶と銀の結晶とを混在させることで、銅単体
と比べて、エレクトロマイグレーション耐性とストレス
マイグレーション耐性を高めることができる。
【００２０】なお、この例では、銅と非固溶の金属から
なる銅合金として、銅−銀系合金を使用した例を示して
いるが、この銅−銀系合金の代わりに、銅−コバルト系
合金や銅−錫系合金を使用してもよい。また、これらの
銅合金中の銅の含有率は、９０〜９９．９９ａｔ％であ
ることが好ましい。
【００２１】この銅−銀系合金からなる銅合金層７は、
銅イオン、銅と非固溶の金属からなる銅合金を得る銀の
銀イオン、錯化剤、及びアルカリ金属を含まない還元剤
を有する無電解銅合金めっき液を使用し、このめっき液
に基板Ｗの表面を浸漬させることで形成される。
【００２２】このめっき液の銅イオンの供給源として
は、例えば硫酸銅、塩化銅等の銅塩を挙げることができ
る。銅イオンの添加量は、例えば０．００１〜１ｍｏｌ
／Ｌ、好ましくは０．００１〜０．１ｍｏｌ／Ｌ程度で
ある。銀イオンの供給源としては、例えば硝酸銀、硫酸
銀等の銀塩を挙げることができる。また、銀イオンの添
加量は、例えば０．００１〜１ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは
０．００１〜０．１ｍｏｌ／Ｌ程度である。
【００２３】錯化剤としては、例えば酢酸、酒石酸等の
有機酸及びそれらの塩、ＥＤＴＡ等のアミノカルボン酸
及びそれらの塩、エチレンジアミン、クアドロール等の
アミン及びそれらの塩、グリセリン、マンニトール等の
多価アルコール、チオ硫酸、チオ尿素等の硫黄化合物等
を挙げることができる。また、それらは単独で使用して
も良く、２種以上併用しても良い。錯化剤の総添加量
は、例えば０．００１〜２ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．
０１〜１ｍｏｌ／Ｌである。
【００２４】ｐＨ調整剤としては、ナトリウム等のアル
カリ金属を含まないものであればよく、例えばアンモニ
ア水、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）等
を挙げることができ、ｐＨを５〜１４、好ましくは、ｐ
Ｈ７〜１３に調整する。
【００２５】還元剤もアルカリ金属を含まないものであ
る必要があり、アルキルアミンボランが好適である。ア
ルキルアミンボランとしては、例えばジメチルアミンボ
ラン（ＤＭＡＢ）、ジエチルアミンボラン等を挙げるこ
とができる。還元剤の添加量は、例えば０．００１〜１
ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは、０．０１〜０．５ｍｏｌ／Ｌ
である。
【００２６】このめっき液には、上記成分以外に公知の
添加剤を添加することができる。この添加剤としては、
例えば、浴安定剤としてジピリジル等の窒素化合物、チ
オグリコール酸等の硫黄化合物、鉛等の重金属化合物の
１種または２種以上、またアニオン系、カチオン系、ノ
ニオン系の界面活性剤を挙げることができる。この浴安
定剤または界面活性剤の一方のみを有するようにしても
よい。めっき液の温度は、例えば２０〜９０℃、好まし
くは２０〜７０℃である。
【００２７】なお、この例では、銅合金層７を構成する
銅合金として、銅−銀系合金を使用した例を示している
が、前述のように、銅−銀系合金の代わりに銅−コバル
ト系合金や銅−錫系合金を使用してもよい。この銅−コ
バルト系合金を使用した場合のめっき液のコバルトイオ
ンの供給源としては、例えば硫酸コバルト、塩化コバル
ト、酢酸コバルト等のコバルト塩を挙げることができ
る。コバルトイオンの添加量は、例えば０．００１〜１
ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．００５〜０．５ｍｏｌ／Ｌ
程度である。
【００２８】図２は、無電解めっき装置の概略構成図で
ある。図２に示すように、この無電解めっき装置は、半
導体基板Ｗをその上面に保持する保持手段１１と、保持
手段１１に保持された半導体基板Ｗの被めっき面（上
面）の周縁部に当接して該周縁部をシールする堰部材
（めっき液保持機構）３１と、堰部材３１でその周縁部
をシールされた半導体基板Ｗの被めっき面にめっき液
（無電解めっき処理液）を供給するシャワーヘッド（無
電解めっき処理液（分散）供給手段）４１を備えてい
る。無電解めっき装置は、さらに保持手段１１の上部外
周近傍に設置されて半導体基板Ｗの被めっき面に洗浄液
を供給する洗浄液供給手段５１と、排出された洗浄液等
（めっき廃液）を回収する回収容器６１と、半導体基板
Ｗ上に保持しためっき液を吸引して回収するめっき液回
収ノズル６５と、前記保持手段１１を回転駆動するモー
タ（回転駆動手段）Ｍとを備えている。
【００２９】保持手段１１は、その上面に半導体基板Ｗ
を載置して保持する基板載置部１３を有している。この
基板載置部１３は、半導体基板Ｗを載置して固定するよ
うに構成されており、具体的には半導体基板Ｗをその裏
面側に真空吸着する図示しない真空吸着機構を備えてい
る。一方、基板載置部１３の裏面側には、面状であって
半導体基板Ｗの被めっき面を下面側から暖めて保温する
裏面ヒータ（加熱手段）１５が設置されている。この裏
面ヒータ１５は、例えばラバーヒータによって構成され
ている。この保持手段１１は、モータＭによって回転駆
動されると共に、図示しない昇降手段によって上下動で
きるように構成されている。堰部材３１は、筒状であっ
てその下部に半導体基板Ｗの外周縁をシールするシール
部３３を有し、図示の位置から上下動しないように設置
されている。
【００３０】シャワーヘッド４１は、先端に多数のノズ
ルを設けることで、供給されためっき液をシャワー状に
分散して半導体基板Ｗの被めっき面に略均一に供給する
構造のものである。また洗浄液供給手段５１は、ノズル
５３から洗浄液を噴出する構造である。めっき液回収ノ
ズル６５は、上下動且つ旋回できるように構成されてい
て、その先端が半導体基板Ｗの上面周縁部の堰部材３１
の内側に下降して半導体基板Ｗ上のめっき液を吸引する
ように構成されている。
【００３１】次にこの無電解めっき装置の動作を説明す
る。まず図示の状態よりも保持手段１１を下降して堰部
材３１との間に所定寸法の隙間を設け、基板載置部１３
に半導体基板Ｗを載置・固定する。半導体基板Ｗとして
は、例えばφ８インチウエハを用いる。
【００３２】次に、図２に示すように、保持手段１１を
上昇させ、その上面を堰部材３１の下面に当接させ、同
時に半導体基板Ｗの外周を堰部材３１のシール部３３に
よってシールする。この時、半導体基板Ｗの表面は開放
された状態となっている。
【００３３】次に裏面ヒータ１５によって半導体基板Ｗ
自体を直接加熱して、シャワーヘッド４１からめっき液
を噴出して半導体基板Ｗの表面の略全体にめっき液を降
り注ぐ。半導体基板Ｗの表面は、堰部材３１によって囲
まれているので、注入しためっき液は全て半導体基板Ｗ
の表面に保持される。供給するめっき液の量は半導体基
板Ｗの表面に１ｍｍ厚（約３０ｍｌ）となる程度の少量
で良い。なお被めっき面上に保持するめっき液の深さは
１０ｍｍ以下であれば良く、この例のように１ｍｍでも
良い。供給するめっき液が少量で済めばこれを加熱する
加熱装置も小型のもので良くなる。
【００３４】このように半導体基板Ｗ自体を加熱するよ
うに構成すれば、加熱するのに大きな消費電力の必要な
めっき液の温度をそれほど高く昇温しなくても良いの
で、消費電力の低減化やめっき液の材質変化の防止が図
れ、好適である。なお半導体基板Ｗ自体の加熱のための
消費電力は小さくて良く、また半導体基板Ｗ上に溜める
めっき液の量は少ないので、裏面ヒータ１５による半導
体基板Ｗの保温は容易に行え、裏面ヒータ１５の容量は
小さくて良く装置のコンパクト化を図ることができる。
また半導体基板Ｗ自体を直接冷却する手段を用いれば、
めっき中に加熱・冷却を切替えてめっき条件を変化させ
ることも可能である。半導体基板上に保持されているめ
っき液は少量なので、感度良く温度制御が行える。
【００３５】そして、モータＭによって半導体基板Ｗを
瞬時回転させて被めっき面の均一な液濡れを行い、その
後半導体基板Ｗを静止した状態で被めっき面のめっきを
行う。具体的には、半導体基板Ｗを１ｓｅｃだけ１００
ｒｐｍ以下で回転して半導体基板Ｗの被めっき面上をめ
っき液で均一に濡らし、その後静止させて数分間無電解
めっきを行わせる。なお瞬時回転時間は長くても１０ｓ
ｅｃ以下とする。
【００３６】上記めっき処理が完了した後、めっき液回
収ノズル６５の先端を半導体基板Ｗの表面周縁部の堰部
材３１内側近傍に下降し、めっき液を吸い込む。このと
き半導体基板Ｗを、例えば１００ｒｐｍ以下の回転速度
で回転させれば、半導体基板Ｗ上に残っためっき液を遠
心力で半導体基板Ｗの周縁部の堰部材３１の部分に集め
ることができ、効率良く、且つ高い回収率でめっき液の
回収ができる。そして保持手段１１を下降させて半導体
基板Ｗを堰部材３１から離し、半導体基板Ｗの回転を開
始して洗浄液供給手段５１のノズル５３から洗浄液（超
純水）を半導体基板Ｗの被めっき面に噴射して被めっき
面を冷却すると同時に希釈化・洗浄することで無電解め
っき反応を停止させる。このときノズル５３から噴射さ
れる洗浄液を堰部材３１にも当てることで堰部材３１の
洗浄を同時に行っても良い。このときのめっき廃液は、
回収容器６１に回収され、廃棄される。
【００３７】なお、一度使用しためっき液は再利用せ
ず、使い捨てとする。前述のようにこの装置において使
用されるめっき液の量は従来に比べて非常に少なくでき
るので、再利用しなくても廃棄するめっき液の量は少な
い。なお場合によってはめっき液回収ノズル６５を設置
しないで、使用後のめっき液も洗浄液と共にめっき廃液
として回収容器６１に回収しても良い。そしてモータＭ
によって半導体基板Ｗを高速回転してスピン乾燥した
後、保持手段１１から取り出す。
【００３８】図３は、他の無電解めっき装置の概略構成
図である。図３において、図２に示す無電解めっき装置
と相違する点は、保持手段１１内に裏面ヒータ１５を設
ける代わりに、保持手段１１の上方にランプヒータ（加
熱手段）１７を設置し、このランプヒータ１７とシャワ
ーヘッド４１−２とを一体化した点である。即ち、例え
ば複数の半径の異なるリング状のランプヒータ１７を同
心円状に設置し、ランプヒータ１７の間の隙間からシャ
ワーヘッド４１−２の多数のノズル４３−２をリング状
に開口させている。なおランプヒータ１７としては、渦
巻状の一本のランプヒータで構成しても良いし、さらに
それ以外の各種構造・配置のランプヒータで構成しても
良い。
【００３９】このように構成しても、めっき液は各ノズ
ル４３−２から半導体基板Ｗの被めっき面上にシャワー
状に略均等に供給でき、またランプヒータ１７によって
半導体基板Ｗの加熱・保温も直接均一に行える。ランプ
ヒータ１７の場合、半導体基板Ｗとめっき液の他に、そ
の周囲の空気をも加熱するので半導体基板Ｗの保温効果
もある。
【００４０】なおランプヒータ１７によって半導体基板
Ｗを直接加熱するには、比較的大きい消費電力のランプ
ヒータ１７が必要になるので、その代わりに比較的小さ
い消費電力のランプヒータ１７と前記図２に示す裏面ヒ
ータ１５とを併用して、半導体基板Ｗは主として裏面ヒ
ータ１５によって加熱し、めっき液と周囲の空気の保温
は主としてランプヒータ１７によって行うようにしても
良い。また半導体基板Ｗを直接、または間接的に冷却す
る手段を設けて、温度制御を行っても良い。
【００４１】図４は、本発明の実施の形態の半導体装置
の埋込み配線の露出表面に銅合金からなる保護膜を選択
的に形成して配線を保護するようにした例を工程順に示
すもので、図４（ａ）に示すように、半導体素子を形成
した半導体基材１上の導電層１ａの上に、例えばＳｉＯ
２からなる絶縁膜２を堆積し、この絶縁膜２の内部に、
例えばリソグラフィ・エッチング技術によりコンタクト
ホール３と配線用の溝４を形成し、その上にＴａＮ等か
らなるバリア層５、更にその上にシード層６をスパッタ
リング等により形成する。
【００４２】そして、図４（ｂ）に示すように、半導体
基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基板Ｗの
コンタクトホール３及び溝４内に銅を充填させるととも
に、絶縁膜２上に銅層４７を堆積させる。その後、化学
的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅層４７
を除去して、コンタクトホール３及び配線用の溝４に充
填させた銅層４７の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一
平面にする。これにより、図４（ｃ）に示すように、絶
縁膜２の内部にシード層６と銅層４７からなる配線４８
を形成する。
【００４３】次に、上記のようにして配線４８を形成し
た基板Ｗの表面に、無電解銅合金めっきを施し、これに
よって、図４（ｄ）に示すように、配線４８の露出表面
を銅合金からなる保護膜４９で選択的に覆って保護す
る。この保護膜４９の膜厚は、０．１〜５００ｎｍ、好
ましくは、１〜２００ｎｍ、更に好ましくは、１０〜１
００ｎｍ程度である。また、この例では、配線材料とし
て、銅を使用した例を示しているが、この銅の他に、銅
合金、銀及び銀合金を使用してもよい。
【００４４】ここに、保護膜４９は、銅と非固溶の金属
からなる銅合金、この例では、銅−銀系合金から構成さ
れている。この銅合金における銅の含有率は、例えば９
８ａｔ％である。このように、銀や銅との結合力が強
く、しかも比抵抗（ρ）の低い、銅と非固溶の金属から
なる銅合金からなる保護膜４９を配線４８の露出表面に
選択的に形成して配線４８を保護することで、配線抵抗
の上昇をなくした半導体装置を製造することができる。
【００４５】なお、銅−銀系合金のめっき等、銅と非固
溶の金属からなる銅合金を得るために使用されるめっき
液及び無電解めっき装置は、前述と同様であるので、こ
こではその説明を省略する。また、上記例では、無電解
めっきに適用した例を示しているが、めっき液中に浸漬
させたアノードとカソードとの間にめっき電流を流して
めっきを行うようにした電解めっきにも適用できること
は勿論である。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気抵抗率を大きくすることなく、エレクトロマイグレ
ーション耐性やストレスマイグレーション耐性をより高
めた配線を形成したり、配線の表面を選択的に覆って保
護できるようにした低抵抗材料からなる保護膜を形成し
たりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の半導体装置における銅合
金配線形成例を工程順に示す図である。
【図２】無電解めっき装置の一例を示す概略構成図であ
る。
【図３】無電解めっき装置の他の例を示す概略構成図で
ある。
【図４】本発明の実施の形態の半導体装置の埋込み配線
の露出表面に銅合金からなる保護膜を選択的に形成して
配線を保護するようにした例を工程順に示す図である。
【符号の説明】
２ 絶縁膜 ３ コンタクトホール ４ 溝 ５ バリア層 ６ シード層 ７ 銅合金層 ８，４８ 配線 ４９ 保護膜
フロントページの続き (72)発明者 王 新明 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 松本 守治 神奈川県藤沢市善行坂１−１−６ 荏原ユ ージライト株式会社内 (72)発明者 金山 真 神奈川県藤沢市善行坂１−１−６ 荏原ユ ージライト株式会社内 Ｆターム(参考） 4K022 AA05 BA01 BA06 BA08 BA21 DA01 DB03 DB04 DB19 4M104 BB04 BB32 BB38 CC01 DD37 DD52 DD53 FF18 FF22 HH01 HH02 HH16 5F033 HH11 HH12 HH32 JJ01 JJ11 JJ12 JJ32 KK00 LL02 LL09 MM02 MM05 MM12 MM13 NN06 NN07 PP15 PP27 PP28 QQ48 WW00 WW04 XX05 XX06 XX08

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 銅イオン、銅と非固溶の金属からなる銅
    合金を得る金属の金属イオン、錯化剤、及びアルカリ金
    属を含まない還元剤を有することを特徴とするめっき
    液。
  2. 【請求項２】 前記金属イオンは、銀イオン、コバルト
    イオンまたは錫イオンであることを特徴とする請求項１
    記載のめっき液。
  3. 【請求項３】 前記還元剤は、アルキルアミンボランで
    あることを特徴とする請求項１または２記載のめっき
    液。
  4. 【請求項４】 安定剤としての硫黄化合物、窒素化合物
    または重金属化合物の１種または２種以上、または界面
    活性剤の少なくとも一方を更に有することを特徴とする
    請求項１乃至３のいずれかに記載のめっき液。
  5. 【請求項５】 アルカリ金属を含まないｐＨ調整剤を用
    いて、ｐＨを５〜１４に調整したことを特徴とする請求
    項１乃至４のいずれかに記載のめっき液。
  6. 【請求項６】 基板の表面に設けた配線用の微細な凹部
    内に、銅と非固溶の金属からなる銅合金を埋込んで配線
    を形成したことを特徴とする半導体装置。
  7. 【請求項７】 埋込み配線構造を有する半導体装置の露
    出配線の少なくとも一部に、銅と非固溶の金属からなる
    銅合金からなる保護膜を選択的に形成したことを特徴と
    する半導体装置。
  8. 【請求項８】 前記保護膜の膜厚は、０．１〜５００ｎ
    ｍの範囲内にあることを特徴とする請求項７記載の半導
    体装置。
  9. 【請求項９】 前記銅と非固溶の金属からなる銅合金
    は、銅−銀系合金、銅−コバルト系合金または銅−錫系
    合金であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか
    に記載の半導体装置。
  10. 【請求項１０】 前記銅合金中の銅の含有率は、９０〜
    ９９．９９ａｔ％であることを特徴とする請求項９記載
    の半導体装置。
  11. 【請求項１１】 基板の表面にめっきを施して、基板の
    表面に設けた配線用の微細な凹部内に銅と非固溶の金属
    からなる銅合金を埋込んで配線を形成することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  12. 【請求項１２】 埋込み配線構造を有する半導体装置の
    表面にめっきを施して、露出配線の少なくとも一部に銅
    と非固溶の金属からなる銅合金からなる保護膜を選択的
    に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記銅と非固溶の金属からなる銅合金
    は、銅−銀系合金、銅−コバルト系合金または銅−錫系
    合金であることを特徴とする請求項１１または１２記載
    の半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記銅合金中の銅の含有率は、９０〜
    ９９．９９ａｔ％であることを特徴とする請求項１３記
    載の半導体装置の製造方法。
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