JP2007246979A - Electroless plating liquid - Google Patents

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JP2007246979A
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Tomohisa Konno
智久 金野
Taichi Matsumoto
太一 松本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electroless plating liquid which can form a cobalt based alloy on wiring of copper or the like as a protective film at high selectivity, can prevent the surface contamination of the exposed wiring and electromigration to an interlayer insulation film, can evade anxieties about the increase of wiring resistance and the deposition of plating metal to the part other than the wiring, further does not include components as environmental hormones, and can suppress adverse influence on the using environment. <P>SOLUTION: The electroless plating liquid is used for selectively forming a protective film on the surface of exposed wiring upon the fabrication of a semiconductor device having a wiring structure, and comprises: cobalt ions; the ions of a second metal different from cobalt; a chelating agent; a reducing agent; a sulfonic acid type anionic surfactant; and tetraalkyl ammonium hydroxide expressed by formula (1); wherein, R<SP>1</SP>, R<SP>2</SP>, R<SP>3</SP>and R<SP>4</SP>are each a group selected from the group consisting of alkyl groups and hydroxyalkyl groups. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、銅もしくは銅合金を配線材料とした配線構造を有する半導体装置の製造において、露出した該配線の表面に保護膜を選択的に形成するのに使用される無電解めっき液に関するものである。   The present invention relates to an electroless plating solution used for selectively forming a protective film on the exposed surface of a wiring in the manufacture of a semiconductor device having a wiring structure using copper or a copper alloy as a wiring material. is there.

従来、半導体基板上に形成する高密度集積回路の微細配線は、主にアルミニウム系合金が用いられていた。しかしながら、半導体装置をさらに高速化するためには、配線用材料として、アルミニウム系合金よりも比抵抗の低い銅あるいは銅合金等を用いる必要が生じている。さらに、特に銅は、エレクトロマイグレーション耐性がアルミニウム系合金に比べて一桁程度高いため、次世代の半導体装置の配線材料として期待されている。   Conventionally, an aluminum alloy has been mainly used for fine wiring of a high-density integrated circuit formed on a semiconductor substrate. However, in order to further increase the speed of the semiconductor device, it is necessary to use copper or a copper alloy having a specific resistance lower than that of an aluminum alloy as a wiring material. Furthermore, copper is expected as a wiring material for next-generation semiconductor devices because it has an electromigration resistance that is about an order of magnitude higher than that of aluminum-based alloys.

半導体装置の銅配線形成プロセスとしては、配線溝及びコンタクトホールに金属を埋込むプロセス(ダマシンプロセス)が採用されている。このダマシンプロセスは、層間絶縁膜に予め形成した配線溝あるいはコンタクトホールに、銅あるいは銅合金等の金属を埋込んだ後、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である。   As a copper wiring forming process of a semiconductor device, a process (damascene process) of embedding metal in wiring trenches and contact holes is employed. In this damascene process, a metal such as copper or a copper alloy is embedded in a wiring groove or contact hole previously formed in an interlayer insulating film, and then the excess metal is removed by chemical mechanical polishing (CMP) and planarized. Is a process.

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、この上にさらに埋込み配線を形成する場合には、その配線上にさらに層間絶縁膜を形成し配線溝を形成するが、この際に露出した配線の表面汚染や、積層した層間絶縁膜へのエレクトロマイグレーションが懸念されている。そのため、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窒化シリコン等の配線保護膜を形成することが行われている。   In this type of wiring, after planarization, the surface of the wiring is exposed to the outside, and when an embedded wiring is further formed thereon, an interlayer insulating film is further formed on the wiring. Although grooves are formed, there are concerns about surface contamination of the exposed wiring and electromigration to the laminated interlayer insulating film. Therefore, conventionally, a wiring protective film such as silicon nitride is formed on the entire surface of the semiconductor substrate as well as the wiring forming portion whose surface is exposed.

しかし、窒化シリコン膜と銅との界面におけるエレクトロマイグレーション耐性が弱く、また、窒化シリコン膜自体が高誘電率であるため、配線遅延(抵抗Rと容量CによるRC遅延)が大きくなるという問題を有している。そこで、RC遅延の改善し、エレクトロマイグレーション耐性に優れており銅の拡散防止性に有効な材料としてコバルトタングステンリン(CoWP)を使用することが提案されている(米国特許第5695810号明細書(特許文献1))。   However, since the electromigration resistance at the interface between the silicon nitride film and copper is weak and the silicon nitride film itself has a high dielectric constant, there is a problem that the wiring delay (RC delay due to the resistor R and the capacitor C) increases. is doing. Therefore, it has been proposed to use cobalt tungsten phosphorus (CoWP) as a material which has improved RC delay and is excellent in electromigration resistance and is effective in preventing copper diffusion (US Pat. No. 5,958,810 (Patent) Literature 1)).

このCoWPは無電解めっきにより選択的に銅配線上のみに成膜できるという利点を有
している。
CoWP無電解めっきを行う場合には、還元剤として次亜リン酸ナトリウムが一般的に
用いられる。次亜リン酸ナトリウムは銅上では反応が進行しない不活性な還元剤であるために、銅上へ直接めっきできないことが知られている(例えばG.O.Mallory, J.B.Hajdu, "Electroless Plating−Fundamentals & Applications−", American Electroplaters And Surface Finishers Society, Florida, page 318,1990) (非特許文献1)。
This CoWP has the advantage that it can be selectively deposited only on the copper wiring by electroless plating.
When performing CoWP electroless plating, sodium hypophosphite is generally used as a reducing agent. It is known that sodium hypophosphite is an inactive reducing agent that does not proceed on copper and therefore cannot be plated directly on copper (eg, GOMallory, JB Hajdu, “Electroless Plating-Fundamentals & Applications—” , American Electroplaters And Surface Finishers Society, Florida, page 318, 1990).

そのため、銅配線上にパラジウムなどのシード層を付与した後に、無電解めっきにより前記CoWP膜を形成することが必要となる。ところが、このようにしてシード層を形成
するパラジウムは、配線層を形成する銅と反応して銅の抵抗を増大させる虞がある。また、配線以外の絶縁物の表面にもパラジウムが付着することがあり、前記CoWP膜が配線
以外の絶縁物表面にも形成される虞がある。このため、微細な配線を形成する際に要求される配線間の絶縁性が低下するという問題がある。
Therefore, it is necessary to form the CoWP film by electroless plating after providing a seed layer such as palladium on the copper wiring. However, the palladium that forms the seed layer in this way may react with the copper that forms the wiring layer to increase the resistance of the copper. In addition, palladium may adhere to the surface of the insulator other than the wiring, and the CoWP film may be formed on the surface of the insulator other than the wiring. For this reason, there exists a problem that the insulation between wiring requested | required when forming fine wiring is reduced.

このようにパラジウムが銅と反応することによる銅配線への影響を回避するため、触媒としてパラジウムを使用しないか案現在を使用する必要があり、このような還元剤としてジメチルアミンボラン(DMAB)を用いたCoWB 無電解めっき法も提案されている(米国特許第5169680号明細書(特許文献2)、特開2003−49280号公報(特許文献3))。しかしながら、ジメチルアミンボラン(DMAB)は、還元力が強いために無電解めっき液の安定性が劣り、銅配線以外の場所にもコバルトを析出させる場合があるという問題がある。   In order to avoid the influence on the copper wiring due to the reaction of palladium with copper in this way, it is necessary to use palladium as a catalyst or to use the present plan. As such a reducing agent, dimethylamine borane (DMAB) is used. The CoWB electroless plating method used has also been proposed (US Pat. No. 5,169,680 (Patent Document 2), JP-A-2003-49280 (Patent Document 3)). However, since dimethylamine borane (DMAB) has a strong reducing power, the stability of the electroless plating solution is inferior, and there is a problem that cobalt may be deposited in places other than the copper wiring.

また、無電解めっき液には、めっき浴の安定性や析出速度の調整目的でアニオン系、カチオン系、ノニオン系界面活性剤を添加することが一般的に行われている。良好なめっき浴の安定性や析出速度の適正化に有効なものとして、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルやポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、およびこれらの硫酸エステルやリン酸エステルが使用されることがあるが、これらの化合物質は内分泌撹乱物質(環境ホルモン)であるもしくはその疑いがあるとされ、無電解めっき作業者および周辺環境への影響が懸念される。
米国特許第5695810号明細書 米国特許第5169680号明細書 特開2003−49280号公報 G.O.Mallory, J.B.Hajdu, "Electroless Plating−Fundamentals & Applications−", American Electroplaters And Surface Finishers Society, Florida, page 318,1990)
In addition, an anionic, cationic or nonionic surfactant is generally added to the electroless plating solution for the purpose of adjusting the stability of the plating bath and the deposition rate. Polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, and their sulfates and phosphates may be used as an effective component for good plating bath stability and deposition rate optimization. These compound substances are considered to be endocrine disruptors (environmental hormones) or suspected, and there is a concern about the influence on electroless plating workers and the surrounding environment.
US Pat. No. 5,695,810 US Pat. No. 5,169,680 JP 2003-49280 A (GOMallory, JBHajdu, "Electroless Plating-Fundamentals &Applications-", American Electroplaters And Surface Finishers Society, Florida, page 318,1990)

本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決することにあり、より具体的には、銅および銅合金からなる配線の汚染や銅の拡散による半導体装置の信頼性の低下を防止し、選択的に配線上のみに均一に拡散防止能を有する保護膜を形成できる無電解めっき液を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, more specifically, to prevent deterioration of the reliability of a semiconductor device due to contamination of copper and copper alloy wiring and copper diffusion, An object of the present invention is to provide an electroless plating solution capable of selectively forming a protective film having a diffusion preventing ability uniformly only on the wiring.

本発明の無電解めっき液は、配線構造を有する半導体装置の製造に際して露出した該配線の表面に保護膜を選択的に形成するのに使用される無電解めっき液であって、
上記無電解めっき液が、コバルトイオン、コバルトとは異なる第2の金属のイオン、キレート剤、還元剤、スルホン酸型アニオン界面活性剤および下記式(1)で表される水酸化テトラアルキルアンモニウムを含有することを特徴としている。
The electroless plating solution of the present invention is an electroless plating solution used for selectively forming a protective film on the surface of the wiring exposed when manufacturing a semiconductor device having a wiring structure,
The electroless plating solution contains cobalt ions, ions of a second metal different from cobalt, a chelating agent, a reducing agent, a sulfonic acid type anionic surfactant, and a tetraalkylammonium hydroxide represented by the following formula (1). It is characterized by containing.

Figure 2007246979
Figure 2007246979

上記式(1)において、R1、R2、R3、R4は、それぞれ独立に、アルキル基およびヒドロキシアルキル基よりなる群から選ばれる何れかの基を表す。 In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent any group selected from the group consisting of an alkyl group and a hydroxyalkyl group.

上記無電解めっき液では、スルホン酸型アニオン界面活性剤を使用することにより、パラジウムを使用することなく、めっき液の安定性が良好で、選択的に配線上のみに均一に拡散防止能を有する保護膜を形成できる無電解めっき液とすることができる。   In the electroless plating solution, by using a sulfonic acid type anionic surfactant, the stability of the plating solution is good without using palladium, and selectively has a diffusion preventing ability only on the wiring. An electroless plating solution capable of forming a protective film can be obtained.

さらに、式(1)R1234NOH(式中、R1、R2、R3、R4は上記と同義である)で表される水酸化テトラアルキルアンモニウムをアルカリ金属を含まないpH調整剤と
して使用することにより、めっき液および無電解めっきにより形成された保護膜中にアルカリ金属を含まれることを防止することができる。
Further, tetraalkylammonium hydroxide represented by the formula (1) R 1 R 2 R 3 R 4 NOH (wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are as defined above) is converted to an alkali metal. By using it as a pH adjuster that does not contain, it is possible to prevent alkali metal from being contained in the plating solution and the protective film formed by electroless plating.

以下、本発明の無電解めっき液について具体的に説明する。
本発明の無電解めっき液は、金属銅あるいは銅合金表面にコバルトを含有する均一に拡散防止能を有する保護膜を形成するのに好適に使用される無電解めっき液である。
Hereinafter, the electroless plating solution of the present invention will be specifically described.
The electroless plating solution of the present invention is an electroless plating solution suitably used to form a protective film containing cobalt on the surface of metallic copper or copper alloy and having a uniform diffusion preventing ability.

本発明の無電解めっき液に含有されるコバルトイオンの供給源としては、水溶性のコバルト(II)塩が配合される。その塩としては特に限定されるものではないが、例として硫酸コバルト、塩化コバルト、臭化コバルト、酢酸コバルト、シュウ酸コバルト、硝酸コバルト、水酸化コバルト等を挙げることができる。これらのコバルト塩は、単独であるいは組み合わせて使用することができる。   As a source of cobalt ions contained in the electroless plating solution of the present invention, a water-soluble cobalt (II) salt is blended. The salt is not particularly limited, and examples thereof include cobalt sulfate, cobalt chloride, cobalt bromide, cobalt acetate, cobalt oxalate, cobalt nitrate, and cobalt hydroxide. These cobalt salts can be used alone or in combination.

本発明では、これらの例示したコバルト塩のうち、硫酸コバルト、硝酸コバルト、水酸化コバルトが好ましい。配合されるコバルト塩の量は、使用するコバルト塩の種類により適宜決定されるが、コバルトイオンとして、通常は0.001〜1mol/リットル、好ま
しくは0.01〜1mol/リットルである。
In the present invention, among these exemplified cobalt salts, cobalt sulfate, cobalt nitrate, and cobalt hydroxide are preferable. Although the quantity of the cobalt salt mix | blended is suitably determined by the kind of cobalt salt to be used, it is 0.001-1 mol / liter normally as a cobalt ion, Preferably it is 0.01-1 mol / liter.

本発明も無電解めっき液には、コバルトイオンのほかに第2の金属イオンが含有されて
いる。
本発明において、コバルトとは異なる第2の金属イオンとしては、コバルト以外の元素周期表の第4周期金属、第5周期金属および第6周期金属のイオン、および該金属を含む原子団イオンから選択される。具体的な元素としては、
第4周期のクロム、ニッケル、銅、亜鉛、
第5周期のモリブデン、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、
第6周期のタングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金を挙げることができる。
本発明では、これらの第2の金属のうち、タングステンおよび/またはモリブデンが好ましい。
In the present invention as well, the electroless plating solution contains a second metal ion in addition to the cobalt ion.
In the present invention, the second metal ion different from cobalt is selected from the ions of the fourth periodic metal, the fifth periodic metal and the sixth periodic metal in the periodic table of elements other than cobalt, and the atomic group ion containing the metal. Is done. As specific elements,
4th period chromium, nickel, copper, zinc,
5th period molybdenum, technetium, ruthenium, rhodium, palladium, silver,
Examples of the sixth period include tungsten, rhenium, osmium, iridium, platinum, and gold.
In the present invention, among these second metals, tungsten and / or molybdenum is preferable.

本発明において、これらの第2の金属としては、例えば、
二酸化タングステン、三酸化タングステン、二酸化モリブデンおよび三酸化モリブデン等のような金属酸化物、
五塩化タングステン、六塩化タングステン等のような金属塩、
タングステン酸、モリブデン酸
タングステン酸塩、モリブデン酸塩、
タングストリン酸等のようなヘテロポリ酸及びその塩を挙げることができる。
In the present invention, as these second metals, for example,
Metal oxides, such as tungsten dioxide, tungsten trioxide, molybdenum dioxide and molybdenum trioxide etc.
Metal salts such as tungsten pentachloride, tungsten hexachloride,
Tungstic acid, molybdic acid tungstate, molybdate,
Mention may be made of heteropolyacids such as tungstophosphoric acid and their salts.

本発明の無電解めっき液には、上記のような第2の金属は、0価の金属換算で、通常は0.001〜1mol/リットル、好ましくは0.01〜1mol/リットルの量で使用される。   In the electroless plating solution of the present invention, the second metal as described above is usually used in an amount of 0.001 to 1 mol / liter, preferably 0.01 to 1 mol / liter in terms of zero-valent metal. Is done.

本発明の無電解めっき液には、コバルト等の金属イオンを安定化させるためにキレート剤が配合される。
本発明で使用することができるキレート剤の例としては、カルボン酸およびその塩、アミノカルボン酸およびその塩、オキシカルボン酸およびその塩等、一般的なキレート剤を使用することができる。特に本発明で使用することができるキレート剤の好適な例としては、酢酸、グリシン、クエン酸、酒石酸、エチレンジアミン四酢酸、およびそれらの塩、ピロリン酸およびその塩等を挙げることができる。これらのキレート剤は単独であるいは
組み合わせて使用することができる。特に本発明ではこれらの中でも特にクエン酸が好ましい。本発明の無電解めっき液中におけるキレート剤の配合量としては、通常は0.001mol/リットル〜2mol/リットル、好ましくは0.01mol/リットル〜1.5mol/リットルである。
A chelating agent is blended in the electroless plating solution of the present invention in order to stabilize metal ions such as cobalt.
As examples of chelating agents that can be used in the present invention, general chelating agents such as carboxylic acids and salts thereof, aminocarboxylic acids and salts thereof, oxycarboxylic acids and salts thereof, and the like can be used. Preferable examples of the chelating agent that can be used in the present invention include acetic acid, glycine, citric acid, tartaric acid, ethylenediaminetetraacetic acid, and salts thereof, pyrophosphoric acid and salts thereof, and the like. These chelating agents can be used alone or in combination. Especially in this invention, a citric acid is especially preferable among these. The mixing amount of the chelating agent in the electroless plating solution of the present invention is usually 0.001 mol / liter to 2 mol / liter, preferably 0.01 mol / liter to 1.5 mol / liter.

本発明の無電解めっき液中に含有されるコバルトイオン、第2の金属イオン等の金属イ
オンを露出した配線の表面(被めっき面)に金属として析出させるために還元反応を利用する。本発明の無電解めっき液中で還元反応を進行させるための還元剤は、ナトリウム等のアルカリ金属を含まないものであることが好ましい。
A reduction reaction is used to deposit metal ions such as cobalt ions and second metal ions contained in the electroless plating solution of the present invention on the exposed wiring surface (surface to be plated) as metal. The reducing agent for advancing the reduction reaction in the electroless plating solution of the present invention preferably does not contain an alkali metal such as sodium.

このようにアルカリ金属を含有しない還元剤を使用することにより、本発明の無電解めっき液から形成される被覆膜中にアルカリ金属が含有されず、良好な膜特性を有する被覆膜を形成することができる。   By using a reducing agent that does not contain an alkali metal as described above, the coating film formed from the electroless plating solution of the present invention contains no alkali metal and forms a coating film having good film characteristics. can do.

このような還元剤の例としては、ナトリウム等のアルカリ金属を含まない、モノアルキルアミンボラン、ジアルキルアミンボラン、トリアルキルアミンボランを挙げることができる。これらの還元剤の具体的な例としては、ジメチルアミンボラン(Boran-dimethylamine complex, or Dimethylamineborane、以下、DMABと称す。)を挙げることができ
る。
Examples of such a reducing agent include monoalkylamine boranes, dialkylamine boranes, and trialkylamine boranes that do not contain an alkali metal such as sodium. Specific examples of these reducing agents include dimethylamine borane (hereinafter referred to as DMAB).

本発明の無電解めっき液に配合されるジメチルアルキルボランなどの還元剤は、コバルトイオンおよび第2の金属イオンを析出させるための還元剤となるだけでなく、析出形成
される無電解めっき層を構成するコバルト系合金(例えばCoWB)中のホウ素(B)の供給源としても作用する。
A reducing agent such as dimethylalkylborane blended in the electroless plating solution of the present invention not only serves as a reducing agent for precipitating cobalt ions and second metal ions, but also deposits and forms an electroless plating layer. It also acts as a source of boron (B) in the cobalt-based alloy (for example, CoWB).

また、本発明では好適な還元剤として、次亜リン酸及び次亜リン酸塩を挙げることができる。この場合にも還元剤である次亜リン酸及び次亜リン酸塩も、析出形成される無電解めっき層を構成するコバルト系合金(例えばCoWP)中のリン(P)の供給源としても
作用する。
Moreover, hypophosphorous acid and hypophosphite can be mentioned as a suitable reducing agent in this invention. In this case as well, hypophosphorous acid and hypophosphite, which are reducing agents, also act as a source of phosphorus (P) in a cobalt-based alloy (for example, CoWP) constituting the electroless plating layer to be deposited. To do.

本発明の無電解めっき液中に上記のような還元剤は、通常は0.001mol/リットル〜1mol/リットル、好ましくは0.01mol/リットル〜1mol/リットルの量で配合される。
一般に無電解めっき液には、めっき浴の安定性を確保するために、さらには金属の析出速度を調整するために界面活性剤が配合される。
The reducing agent as described above is usually blended in the electroless plating solution of the present invention in an amount of 0.001 mol / liter to 1 mol / liter, preferably 0.01 mol / liter to 1 mol / liter.
In general, an electroless plating solution is blended with a surfactant in order to ensure the stability of the plating bath and further to adjust the deposition rate of the metal.

このような目的で無電解めっき液に配合される界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤などがある。特に無電解めっき液の安定性を確保し、金属の析出速度を適正化するために有効な界面活性剤として、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、および、これらの硫酸エステルあるいはリン酸エステルが使用されている。このような界面活性剤は、円滑に無電解めっきを行うためには必要であるが、他方、無電解めっき液に汎用されている上記の化合物質は内分泌撹乱物質(環境ホルモン)であるとの疑いがあり、無電解めっき作業者及び周辺環境への影響を考慮すると、内分泌攪乱作用のない界面活性剤を使用することが望ましい。   Examples of the surfactant blended in the electroless plating solution for such a purpose include an anionic surfactant, a cationic surfactant, and a nonionic surfactant. In particular, as an effective surfactant for ensuring the stability of the electroless plating solution and optimizing the deposition rate of metal, polyoxyethylene octylphenyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, and their sulfate esters or Phosphate esters are used. Such a surfactant is necessary for smooth electroless plating. On the other hand, the above-mentioned compound used for electroless plating solution is an endocrine disrupting substance (environmental hormone). Considering the effects on electroless plating workers and the surrounding environment, it is desirable to use surfactants that do not have endocrine disrupting effects.

本発明では、こうした作業者および周辺環境への影響を考慮して、界面活性剤として内分泌攪乱作用のないスルホン酸型アニオン界面活性剤を使用する。このような界面活性剤の具体的な例として、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、およびこれらのアンモニウム塩等を挙げることができる。これらは単独であるいは組み合わせて使用することができる。さらには
、他のノニオン系界面活性剤と併用してもよい。配合されるスルホン酸型アニオン界面活性剤の量は、通常は0.0001質量%〜1質量%、好ましくは0.001質量%〜0.5質量%の範囲内にある。本発明において、界面活性剤は単独であるいは組み合わせて使用することができる。
In the present invention, in consideration of such effects on workers and the surrounding environment, a sulfonic acid type anionic surfactant having no endocrine disrupting action is used as the surfactant. Specific examples of such surfactants include alkylbenzene sulfonic acid, alkyl diphenyl ether sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid formalin condensate, and ammonium salts thereof. These can be used alone or in combination. Furthermore, you may use together with another nonionic surfactant. The amount of the sulfonic acid type anionic surfactant to be blended is usually 0.0001% by mass to 1% by mass, preferably 0.001% by mass to 0.5% by mass. In the present invention, the surfactants can be used alone or in combination.

本発明の無電解めっき液には、pH値を調整するために水酸化テトラアルキルアンモニ
ウムが配合されている。この水酸化テトラアルキルアンモニウムは次式(1)で表すことができる。
In the electroless plating solution of the present invention, tetraalkylammonium hydroxide is blended in order to adjust the pH value. This tetraalkylammonium hydroxide can be represented by the following formula (1).

Figure 2007246979
Figure 2007246979

上記式(1)において、R1、R2、R3、R4は、それぞれ独立に、アルキル基およびヒドロキシアルキル基よりなる群から選ばれる何れかの基を表す。
この化合物は、アルカリ金属を含まないpH調整剤である。
In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent any group selected from the group consisting of an alkyl group and a hydroxyalkyl group.
This compound is a pH adjuster that does not contain an alkali metal.

本発明において、pH調整剤として使用される式(1)で表される化合物の例としては
、水酸化テトラメチルアンモニウム(以下、「TMAH」と称す。)、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化メチルトリエチルアンモニウム、水酸化エチルトリメチルアンモニウム、水酸化2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム、水酸化2−ヒドロキシエチルトリエチルアンモニウム等を挙げることができる。
In the present invention, examples of the compound represented by the formula (1) used as a pH regulator include tetramethylammonium hydroxide (hereinafter referred to as “TMAH”), tetraethylammonium hydroxide, tetrabutyl hydroxide. Examples include ammonium, methyltriethylammonium hydroxide, ethyltrimethylammonium hydroxide, 2-hydroxyethyltrimethylammonium hydroxide, and 2-hydroxyethyltriethylammonium hydroxide.

上記のような式(1)で表される化合物は、本発明の無電解めっき液のpH値を通常は
5〜14、好ましくは7〜11の範囲内に調整し得る量で使用される。
本発明の無電解めっき液には、上記成分以外に必要に応じて、緩衝剤、腐食防止剤、促進剤等の公知の添加剤を配合することができる。例えばホウ酸は緩衝剤・促進剤として作用する添加剤として挙げられる。
The compound represented by the formula (1) as described above is used in an amount capable of adjusting the pH value of the electroless plating solution of the present invention to a range of usually 5 to 14, preferably 7 to 11.
In the electroless plating solution of the present invention, known additives such as a buffer, a corrosion inhibitor, and an accelerator can be blended as necessary in addition to the above components. For example, boric acid is mentioned as an additive that acts as a buffer / accelerator.

本発明の無電解めっき液を用いてコバルト合金めっき被膜を形成する方法としては、予め常法に従い被めっき面の洗浄等の必要な前処理を施した半導体基板を、液温が20~1
00℃、好ましくは35〜90℃の無電解めっき液に必要な膜厚のめっき被膜が形成されるまで浸漬する方法を採用することができる。
As a method of forming a cobalt alloy plating film using the electroless plating solution of the present invention, a liquid temperature of 20 to 1 is applied to a semiconductor substrate that has been subjected to necessary pretreatments such as cleaning of the surface to be plated according to a conventional method.
A method of dipping until a plating film having a film thickness necessary for an electroless plating solution at 00 ° C., preferably 35 to 90 ° C., can be employed.

半導体基板に形成される配線構造を構成する配線材料としては、銅が一般的に使用され、この銅膜は、純銅に限られず、例えば銅−シリコンや銅−アルミニウムなどの銅の含有割合が95質量%以上である銅合金からなっていてもよい。この配線は、配線溝が形成された層間絶縁膜上を、タンタル、チタンなどの硬度の高い金属および/またはそれらの窒化物、酸化物等のバリアメタルにより被覆し、さらに上記配線金属を電解めっき等により堆積した半導体基板を化学的機械的研磨(CMP)するダマシン工法により形成される。   As a wiring material constituting the wiring structure formed on the semiconductor substrate, copper is generally used. This copper film is not limited to pure copper, and the content ratio of copper such as copper-silicon and copper-aluminum is 95, for example. You may consist of a copper alloy which is the mass% or more. In this wiring, the interlayer insulating film in which the wiring groove is formed is covered with a hard metal such as tantalum or titanium and / or a barrier metal such as a nitride or oxide thereof, and the wiring metal is electroplated. The semiconductor substrate is deposited by a damascene method of chemical mechanical polishing (CMP).

ここで、上記バリアメタル膜を形成する金属は純品に限られず、例えばタンタル−ニオブなどの合金であってもよい。また、バリアメタル膜が窒化物によって形成される場合に、窒化タンタルや窒化チタンなども必ずしも純品である必要はない。このバリアメタル膜の材質は、タンタルおよび/または窒化タンタルであることが特に好ましい。バリアメタル膜は、タンタル、チタンなどのうちの1種により形成されることが多いが、異なる材質、例えばタンタル膜と窒化タンタル膜との両方がバリアメタル膜として同一基板上に形成されていてもよい。   Here, the metal forming the barrier metal film is not limited to a pure product, and may be an alloy such as tantalum-niobium. In addition, when the barrier metal film is formed of nitride, tantalum nitride, titanium nitride, or the like is not necessarily pure. The material of the barrier metal film is particularly preferably tantalum and / or tantalum nitride. The barrier metal film is often formed of one of tantalum, titanium, and the like, but different materials such as a tantalum film and a tantalum nitride film may be formed on the same substrate as the barrier metal film. Good.

また、層関絶縁膜としては、化学蒸着法などの真空プロセスで形成された酸化シリコン膜(PETEOS膜(Plasma Enhanced-TEOS膜) 、HDP膜(High Density Plasma Enhanced-TEOS膜)、熱CVD法により得られる酸化シリコン膜など)、SiO2に少量のホウ素およびリンを添加したホウ素リンシリケート膜(BPSG膜)、SiO2にフッ素をドープしたFSG(Fluorine-doped silicate glass)と呼ばれる絶縁膜、SiON(Silicon oxynitride)と呼ばれる絶縁膜、Silicon nitrideなどを挙げることができる。 In addition, as the interlayer insulating film, a silicon oxide film (PETEOS film (Plasma Enhanced-TEOS film), HDP film (High Density Plasma Enhanced-TEOS film)) formed by a vacuum process such as chemical vapor deposition, or thermal CVD is used. etc. resulting silicon oxide film), a small amount of boron and boron phosphorus silicate film added with phosphorus (BPSG film SiO 2), FSG fluorine-doped SiO 2 (fluorine-doped silicate glass ) and an insulating film called, SiON ( An insulating film called silicon oxynitride), silicon nitride, or the like can be given.

さらに、低誘電率の層間絶縁膜としては、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、アルゴン、H2O、オゾン、アンモニアなどの存在下で、アルコキシシラン、シラン、アルキ
ルシラン、アリールシラン、シロキサン、アルキルシロキサンなどの珪素含有化合物をプラズマ重合して得られる重合体からなる層間絶縁膜、さらにはポリシロキサン、ポリシラザン、ポリアリーレンエーテル、ポリベンゾオキサゾール、ポリイミド、シルセスキオキサンなどからなる層間絶縁膜も使用することができる。さらに、上記低誘電率の酸化シリコン系絶縁膜は、原料を例えば回転塗布法によって基体上に塗布した後、酸化性雰囲気において加熱することにより得ることができる。
Furthermore, as a low dielectric constant interlayer insulating film, alkoxysilane, silane, alkylsilane, arylsilane, siloxane in the presence of oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, argon, H 2 O, ozone, ammonia, etc. An interlayer insulating film made of a polymer obtained by plasma polymerization of a silicon-containing compound such as alkylsiloxane, and further an interlayer insulating film made of polysiloxane, polysilazane, polyarylene ether, polybenzoxazole, polyimide, silsesquioxane, etc. Can also be used. Further, the low dielectric constant silicon oxide insulating film can be obtained by applying a raw material on a substrate by, for example, a spin coating method and then heating in an oxidizing atmosphere.

このようにして得られる低誘電率の酸化シリコン系絶縁膜としては、トリエトキシシランを原料とするHSQ膜(Hydrogen Silsesquioxane膜)、テトラエトキシシランと少量
のメチルトリメトキシシランを原料とするMSQ膜(Methyl Silsesquioxane膜)、その
他のシラン化合物を原料とする低誘電率の絶縁膜を挙げることができる。こうした素材からからなる低誘電率の絶縁膜に、適当な有機ポリマー粒子などを混合して用いることにより、有機ポリマー粒子が加熱工程で焼失して空孔が形成され、こうした空孔が形成されることにより絶縁膜の誘電率がさらに低くなる。
Examples of the low dielectric constant silicon oxide insulating film thus obtained include an HSQ film (Hydrogen Silsesquioxane film) using triethoxysilane as a raw material, and an MSQ film using tetraethoxysilane and a small amount of methyltrimethoxysilane as a raw material ( Methyl Silsesquioxane film) and other low dielectric constant insulating films made from silane compounds. By mixing suitable organic polymer particles, etc. with a low dielectric constant insulating film made of such a material, the organic polymer particles are burned out in the heating process to form vacancies. As a result, the dielectric constant of the insulating film is further reduced.

また、低誘電率の絶縁膜は、ポリアリーレン系ポリマー、ポリアリレンエーテル系ポリマー、ポリイミド系ポリマー、ベンゾシクロブテンポリマーなどの有機ポリマーを原料として形成することもできる。   The insulating film having a low dielectric constant can also be formed using an organic polymer such as a polyarylene polymer, a polyarylene ether polymer, a polyimide polymer, or a benzocyclobutene polymer as a raw material.

本発明の無電解めっき液は、このような銅配線が露出した半導体基板に対して、非常に高い選択率で、銅配線上に拡散防止膜材料であるコバルト系合金からなるシード層を形成するのに適している。   The electroless plating solution of the present invention forms a seed layer made of a cobalt-based alloy, which is a diffusion prevention film material, on the copper wiring with a very high selectivity with respect to the semiconductor substrate on which such copper wiring is exposed. Suitable for

次に本発明の無電解めっき液について実施例を示して説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
〔実施例1〕
(1)無電解めっき液の調製
容量5000mlのガラス製ビーカーに80℃に加熱した2000mlの25質量%のTMAH水溶液を入れ、このTMAH水溶液に150gの三酸化タングステンを溶解した。
Next, the electroless plating solution of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[Example 1]
(1) Preparation of Electroless Plating Solution A glass beaker having a capacity of 5000 ml was charged with 2000 ml of 25% by mass TMAH aqueous solution heated to 80 ° C., and 150 g of tungsten trioxide was dissolved in this TMAH aqueous solution.

次に、別の容量5000mlのガラス製ビーカーに、2500mlの25質量%の水酸化TMAH水溶液、850gのクエン酸、150gのホウ酸、および180gの硫酸コバルト七水和物を入れて混合し溶解した。   Next, in another glass beaker with a capacity of 5000 ml, 2500 ml of 25% by mass of a TMAH hydroxide aqueous solution, 850 g of citric acid, 150 g of boric acid, and 180 g of cobalt sulfate heptahydrate were mixed and dissolved. .

次いで、上記のようにして用意した2つの溶液を混合した後、この混合液に2gのドデシルベンゼンスルホン酸を溶解した。
さらに得られた混合液に、脱イオン水および25質量%TMAH水溶液を用いて、混合
用液のpH値が9.0および総容量が10リットルになるように調整した。
Next, after mixing the two solutions prepared as described above, 2 g of dodecylbenzenesulfonic acid was dissolved in this mixed solution.
Furthermore, deionized water and 25% by mass TMAH aqueous solution were used for the obtained mixed solution, and the pH value of the mixing solution was adjusted to 9.0 and the total volume was adjusted to 10 liters.

こうして調製しためっき液に、20gのDMABを溶解し、めっき液−1を調製した。
(2)無電解めっき液の安定性評価
清浄なガラス製試験管に調製しためっき液−1を25ml量り採り、これに無電解めっき反応の開始触媒となる0.02g/リットルの濃度の塩化パラジウム水溶液0.2mlを加え均一な溶液とした後、80℃に加熱し、めっき液の状態の変化を観察した。調製しためっき液の安定性が不充分な場合には、塩化パラジウムの存在下加熱することで、還元反応が開始し金属が析出することになる。
20 g of DMAB was dissolved in the plating solution thus prepared to prepare a plating solution-1.
(2) Stability evaluation of electroless plating solution 25 ml of the plating solution-1 prepared in a clean glass test tube is weighed, and this is palladium chloride having a concentration of 0.02 g / liter which serves as an initiation catalyst for the electroless plating reaction. After adding 0.2 ml of an aqueous solution to obtain a uniform solution, it was heated to 80 ° C., and the change in the state of the plating solution was observed. When the stability of the prepared plating solution is insufficient, the reduction reaction is started by heating in the presence of palladium chloride, and the metal is deposited.

しかし、上記のようにして調製しためっき液−1は、80℃に加熱しても20分以上金属の析出による濁りの発生も無く、充分な安定性を有することが判った。
(3)めっき性能評価
市販されている、めっきにより銅箔層が形成されたシリコン基板を、5cm四方の試験片に切り取り、脱イオン水にて洗浄後、精密天秤にてその質量(W1)を測定した。
However, it was found that the plating solution-1 prepared as described above has sufficient stability with no turbidity due to metal deposition for 20 minutes or more even when heated to 80 ° C.
(3) Plating performance evaluation A commercially available silicon substrate on which a copper foil layer is formed by plating is cut into a 5 cm square test piece, washed with deionized water, and its mass (W1) is measured with a precision balance. It was measured.

次いで、この試験片を80℃に加熱した100mlのめっき液−1に20分間浸漬した。
20分経過後、試験片を取り出し、脱イオン水にて洗浄すると、試験片の表面は銀色の鏡面に変化しており、銅の表面にコバルト系合金がめっきされたことが判る。洗浄後の試験片の質量(W2)を精密天秤にて測定し、めっき前後の質量変化(W2−W1)からめっきされた金属の量を算出し、めっき時間および試験片面積からめっき速度を算出した。
Subsequently, this test piece was immersed in 100 ml of plating solution-1 heated to 80 ° C. for 20 minutes.
When the test piece was taken out after 20 minutes and washed with deionized water, the surface of the test piece was changed to a silver mirror surface, and it was found that the cobalt-based alloy was plated on the copper surface. Measure the mass (W2) of the test piece after cleaning with a precision balance, calculate the amount of metal plated from the mass change (W2-W1) before and after plating, and calculate the plating rate from the plating time and the area of the test piece did.

めっき液−1のめっき速度は、0.6nm/secであった。
次いで、JSR株式会社製銅用CMPスラリー(製品名;CMS7401およびCMS7452)とバリアメタル用CMPスラリー(製品名;CMS8401およびCMS8452)を用いて研磨し、絶縁膜上に銅配線が露出したパターン付シリコン基板(ATDF製銅ダマシン配線付基板、854CMP001)を用意し、3cm四方の試験片に切り取った。この試験片を脱イオン水にて洗浄後80℃に加熱した100mlのめっき液−1に一分間浸漬した。脱イオン水にて再度洗浄後、めっきされた試験片を走査型電子顕微鏡にて観察し、本来めっきされてはならない絶縁膜上には、金属が析出していないことを確認した。
〔実施例2〕
(1)無電解めっき液の調製
容量5000mlのガラス製ビーカーに、150gの三酸化タングステンおよび2000mlの25質量%のTMAH水溶液を入れ、80℃に加熱し溶解させた。
The plating rate of the plating solution-1 was 0.6 nm / sec.
Next, it is polished with CSR slurry for copper (product name: CMS7401 and CMS7452) and barrier metal CMP slurry (product name: CMS8401 and CMS8452) manufactured by JSR Corporation, and patterned silicon with exposed copper wiring on the insulating film. A substrate (a substrate with copper damascene wiring made from ATDF, 854 CMP001) was prepared and cut into 3 cm square test pieces. This test piece was washed with deionized water and then immersed in 100 ml of plating solution-1 heated to 80 ° C. for 1 minute. After washing again with deionized water, the plated specimen was observed with a scanning electron microscope, and it was confirmed that no metal was deposited on the insulating film that should not be plated.
[Example 2]
(1) Preparation of electroless plating solution A glass beaker having a capacity of 5000 ml was charged with 150 g of tungsten trioxide and 2000 ml of a 25% by mass TMAH aqueous solution, and heated to 80 ° C. for dissolution.

次に、別の5000mlのガラス製ビーカーに、800gのクエン酸、60gの水酸化コバルトを入れ、さらに2000mlの脱イオン水を加え溶解させた。
次いで、上記のようにして調製した2つの溶液を混合した後、この溶液に3000mlの25質量%のTMAH水溶液、300mlの50質量%の次亜リン酸水溶液および150g
のホウ酸を加えて溶解させた。
Next, another 5000 ml glass beaker was charged with 800 g of citric acid and 60 g of cobalt hydroxide, and further 2000 ml of deionized water was added and dissolved.
Then, after mixing the two solutions prepared as described above, 3000 ml of 25 wt% TMAH aqueous solution, 300 ml of 50 wt% hypophosphorous acid aqueous solution and 150 g
Of boric acid was added and dissolved.

さらに、この溶液に30gのDMABおよび1gのアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸アンモニウム(日本乳化剤株式会社製、製品名;ニューコール271−NH)を加えて溶解させた。   Further, 30 g DMAB and 1 g ammonium alkyldiphenyl ether disulfonate (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd., product name: New Coal 271-NH) were added to this solution and dissolved.

その後、脱イオン水および25質量%TMAH水溶液を用いて、混合用液のpH値が9.0および総容量が10リットルになるように調整し、めっき液−2を調製した。
そして、実施例1と同様の方法にて、無電解めっき液の安定性およびめっき性能を評価し、表1に示す結果を得た。
〔実施例3〕
(1)無電解めっき液の調製
容量5000mlのガラス製ビーカーに、80℃に加熱した2000mlの25質量%のTMAH水溶液を入れ、これに150gの三酸化タングステンを加えて溶解させた。
Thereafter, using a deionized water and a 25 mass% TMAH aqueous solution, the pH value of the mixing solution was adjusted to 9.0 and the total volume was 10 liters to prepare a plating solution-2.
Then, the stability and plating performance of the electroless plating solution were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained.
Example 3
(1) Preparation of electroless plating solution In a glass beaker having a capacity of 5000 ml, 2000 ml of 25% by mass of TMAH aqueous solution heated to 80 ° C. was added, and 150 g of tungsten trioxide was added thereto and dissolved.

次に、別の容量5000mlのガラス製ビーカーに、3500mlの25質量%の水酸化TMAH水溶液を入れ、さらに850gのクエン酸、150gのホウ酸、および180gの硫酸コバルト七水和物を混合し溶解させた。   Next, in another glass beaker with a capacity of 5000 ml, 3500 ml of 25% by mass of a hydroxylated TMAH aqueous solution was added, and 850 g of citric acid, 150 g of boric acid, and 180 g of cobalt sulfate heptahydrate were mixed and dissolved. I let you.

次いで、上記のようにして調製された2つの溶液を混合した後、この混合液に150mlの50質量%の次亜リン酸水溶液、10gのN-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン
‐N,N',N'−三酢酸、1gのナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物アンモニウム塩を加
えて溶解させた。
Then, after mixing the two solutions prepared as described above, 150 ml of 50% by mass hypophosphorous acid aqueous solution, 10 g of N- (2-hydroxyethyl) ethylenediamine-N, N ′ N'-triacetic acid and 1 g of naphthalenesulfonic acid formalin condensate ammonium salt were added and dissolved.

さらに、10gのDMABを加え、その後、脱イオン水および25質量%TMAH水溶
液を用いて、混合用液のpH値が9.0および総容量が10リットルになるように調整し
、めっき液−3を調製した。
Furthermore, 10 g of DMAB was added, and then the pH value of the mixing solution was adjusted to 9.0 and the total volume was 10 liters using deionized water and 25% by mass TMAH aqueous solution. Was prepared.

そして、このめっき液について、実施例1と同様の方法にて、無電解めっき液の安定性およびめっき性能を評価し、表1に示す結果を得た。
〔比較例1〕
実施例2記載のめっき液の調製手順のうち、ドデシルベンゼンスルホン酸を用いなかった以外は、同じ配合にてめっき液−4を調製した。
〔比較例2〕
実施例2記載のめっき液の調製手順のうち、HLB値10.5のポリオキシエチレントリデシルエーテルリン酸エステル(東邦化学工業株式会社製、製品名;フォスファノールRS−610)の代わりにポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルリン酸エステル(東邦化学工業株式会社製、製品名;フォスファノールRE−610)を用いた以外は、同じ配合にてめっき液−5を調製した。
For this plating solution, the stability and plating performance of the electroless plating solution were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained.
[Comparative Example 1]
In the procedure for preparing the plating solution described in Example 2, except that dodecylbenzenesulfonic acid was not used, plating solution-4 was prepared with the same composition.
[Comparative Example 2]
Of the preparation procedures of the plating solution described in Example 2, polyoxyethylene tridecyl ether phosphate ester (product name: Phosphanol RS-610, manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd.) having an HLB value of 10.5 was used. Plating solution-5 was prepared with the same composition except that oxyethylene nonylphenyl ether phosphate ester (product of Toho Chemical Industry Co., Ltd., product name: Phosphanol RE-610) was used.

比較例1〜2についても、それらの評価結果を表1に示す。   Table 1 shows the evaluation results for Comparative Examples 1 and 2 as well.

Figure 2007246979
Figure 2007246979

以上の結果から、実施例1〜3は比較例1との対比より、充分なめっき速度を有しながら、めっき工程を安定するに充分な安定性を有しており、さらには、本来の目的である、銅もしくは銅合金を配線材料とした配線構造を有する半導体基板上の露出した配線の表面
のみに銅の拡散防止能を有する保護膜を選択的に形成する能力を有していることが判る。
From the above results, Examples 1 to 3 have sufficient stability to stabilize the plating process while having a sufficient plating rate as compared with Comparative Example 1, and further, the original purpose. It has an ability to selectively form a protective film having a copper diffusion preventing ability only on the exposed wiring surface on the semiconductor substrate having a wiring structure using copper or a copper alloy as a wiring material. I understand.

また、比較例2との対比からは、従来の界面活性剤を使用しためっき液と同等以上のめっき液安定性を有していることが判り、さらには、露出した銅配線上のみにめっきする選択性が向上していることが判る。   In contrast to Comparative Example 2, it can be seen that the plating solution has a stability equal to or higher than that of a conventional plating solution using a surfactant, and further, plating is performed only on the exposed copper wiring. It can be seen that the selectivity is improved.

銅もしくは銅合金を配線材料とした配線構造を有する半導体装置の製造に際して露出した該配線の表面に銅の拡散防止能を有する保護膜を選択的に形成するために、無電解めっきによる保護膜形成が有効な手段として提案されているが、無電解めっき液として、コバルトイオン、コバルトとは異なる第2の金属のイオン、キレート剤、還元剤、スルホン酸型アニオン界面活性剤および次式R1234NOH(式中、R1、R2、R3、R4は前記と同義)で表される水酸化テトラアルキルアンモニウムを含有する本発明の無電解めっき液を使用することにより、優れた選択性をもって銅等の配線上のみにコバルト系合金を保護膜として形成することができ、露出した配線の表面汚染や、積層した層間絶縁膜へのエレクトロマイグレーションを防止することができる。また、パラジウム等のシード層を必要としないため、配線抵抗が増大する虞あるいは配線以外の絶縁物上へのパラジウム付着による配線以外へのめっき金属析出の虞を回避することができる。さらには、従来のポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルやポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等の内分泌撹乱物質(環境ホルモン)を使用することなく、これらの性能を達成することができるため、無電解めっき作業者および周辺環境への影響を抑えることができる。 Protective film formation by electroless plating to selectively form a protective film having copper diffusion prevention capability on the surface of the wiring exposed when manufacturing a semiconductor device having a wiring structure using copper or copper alloy as a wiring material Is proposed as an effective means, but as an electroless plating solution, cobalt ions, ions of a second metal different from cobalt, a chelating agent, a reducing agent, a sulfonic acid type anionic surfactant, and the following formula R 1 R By using the electroless plating solution of the present invention containing tetraalkylammonium hydroxide represented by 2 R 3 R 4 NOH (wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 are as defined above) Cobalt alloy can be formed as a protective film only on wiring such as copper with excellent selectivity, surface contamination of the exposed wiring, and electromigration on the laminated interlayer insulation film. It is possible to prevent the emissions. Further, since a seed layer of palladium or the like is not required, it is possible to avoid the possibility that the wiring resistance may increase or the plating metal may be deposited on the wires other than the wires due to the adhesion of palladium on an insulator other than the wires. Furthermore, since these performances can be achieved without using endocrine disrupting substances (environmental hormones) such as conventional polyoxyethylene octylphenyl ether and polyoxyethylene nonylphenyl ether, electroless plating workers and The influence on the surrounding environment can be suppressed.

Claims (4)

配線構造を有する半導体装置の製造に際して露出した該配線の表面に保護膜を選択的に形成するのに使用される無電解めっき液であって、
上記無為電めっき液が、コバルトイオン、コバルトとは異なる第2の金属のイオン、キレート剤、還元剤、スルホン酸型アニオン界面活性剤および下記式(1)で表される水酸化テトラアルキルアンモニウムを含有することを特徴とする無電解めっき液;
Figure 2007246979
(上記式(1)において、R1、R2、R3、R4は、それぞれ独立に、アルキル基およびヒドロキシアルキル基よりなる群から選ばれる何れかの基を表す。)。
An electroless plating solution used to selectively form a protective film on the surface of the wiring exposed when manufacturing a semiconductor device having a wiring structure,
The electroless plating solution contains cobalt ions, ions of a second metal different from cobalt, a chelating agent, a reducing agent, a sulfonic acid type anionic surfactant, and a tetraalkylammonium hydroxide represented by the following formula (1). An electroless plating solution characterized by containing;
Figure 2007246979
(In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents any group selected from the group consisting of an alkyl group and a hydroxyalkyl group).
前記コバルトとは異なる第2の金属が、コバルト以外の元素周期表の第4周期金属、第5周期金属または第6周期金属であることを特徴とする請求項1記載の無電解めっき液。   2. The electroless plating solution according to claim 1, wherein the second metal different from cobalt is a fourth periodic metal, a fifth periodic metal, or a sixth periodic metal in the periodic table of elements other than cobalt. 上記コバルトとは異なる第2の金属がタングステンおよび/またはモリブデンであり、これらの第2の金属のイオンの供給源が、
二酸化タングステン、三酸化タングステン、二酸化モリブデンおよび三酸化モリブデンからなる金属酸化物、
五塩化タングステンおよび六塩化タングステンからなる金属塩、
タングステン酸、モリブデン酸、タングステン酸塩、モリブデン酸塩、タングストリン酸のヘテロポリ酸およびタングストリン酸のヘテロポリ酸の塩よりなる群から選ばれる少なくとも一種類の化合物であることを特徴とする請求項2記載の無電解めっき液。
The second metal different from cobalt is tungsten and / or molybdenum, and the source of ions of these second metals is
Metal oxides consisting of tungsten dioxide, tungsten trioxide, molybdenum dioxide and molybdenum trioxide,
A metal salt comprising tungsten pentachloride and tungsten hexachloride,
3. A compound comprising at least one compound selected from the group consisting of tungstic acid, molybdic acid, tungstate, molybdate, tungstophosphoric acid heteropolyacid and tungstophosphoric acid heteropolyacid salt. The electroless plating solution described.
上記還元剤が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記載の無電解めっき液。   2. The electroless plating solution according to claim 1, wherein the reducing agent is an alkylamine borane.
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