JP2007246981A - Electroless plating liquid - Google Patents

Electroless plating liquid Download PDF

Info

Publication number
JP2007246981A
JP2007246981A JP2006071454A JP2006071454A JP2007246981A JP 2007246981 A JP2007246981 A JP 2007246981A JP 2006071454 A JP2006071454 A JP 2006071454A JP 2006071454 A JP2006071454 A JP 2006071454A JP 2007246981 A JP2007246981 A JP 2007246981A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electroless plating
wiring
cobalt
plating solution
metal
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
JP2006071454A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohisa Konno
智久 金野
Taichi Matsumoto
太一 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JSR Corp
Original Assignee
JSR Corp
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 JSR Corp filed Critical JSR Corp
Priority to JP2006071454A priority Critical patent/JP2007246981A/en
Priority to KR1020087025080A priority patent/KR20090008225A/en
Priority to PCT/JP2007/054957 priority patent/WO2007111125A1/en
Priority to US12/282,993 priority patent/US20090088511A1/en
Priority to TW096108988A priority patent/TW200741029A/en
Publication of JP2007246981A publication Critical patent/JP2007246981A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemically Coating (AREA)

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; polyoxyalkylene monoalkyl ether; and alkylammonium 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 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ことが必要になってきている。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 has become necessary to use copper or a copper alloy having a specific resistance lower than that of an aluminum-based 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とによるRC遅延)が大きくなるという問題が生ずる。こうした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, the wiring delay (RC delay due to the resistor R and the capacitor C) increases. Arise. It has been proposed to use cobalt tungsten phosphorus (CoWP) as a material that improves the RC delay and is excellent in electromigration resistance and is effective in preventing copper diffusion (US Pat. No. 5,958,810). 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。ところが、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. However, it is known that sodium hypophosphite is an inactive reducing agent that does not proceed on copper and cannot be plated directly on copper (eg, GOMallory, JB Hajdu, “Electroless Plating-Fundamentals & Applications -", American Electroplaters And Surface Finishers Society, Florida, page 318,1990) (Non-Patent Document 1)
.

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還元剤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メッキ液の安定性が劣り、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。   Thus, in order to avoid the influence on the copper wiring due to the reaction of palladium with copper, it is necessary to use a reducing agent that does not use palladium as a catalyst, and dimethylamine borane (DMAB) is used as such a reducing agent. CoWB electroless plating methods have 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 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、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、ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルおよび次式(1)で表される水酸化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 to selectively form a protective film on the surface of the wiring exposed during the manufacture of a semiconductor device having a wiring structure. It contains a second metal ion different from the above, a chelating agent, a reducing agent, a polyoxyalkylene monoalkyl ether and an alkylammonium hydroxide represented by the following formula (1).

Figure 2007246981
Figure 2007246981

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、ヒドロキシアルキル基よりなる群から選ばれる少なくとも一種類の基である。 In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently at least one group selected from the group consisting of an alkyl group and a hydroxyalkyl group.

本発明の無電解めっき液では、ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテル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 of the present invention, by using polyoxyalkylene monoalkyl ether, the stability of the plating solution is good without using palladium, and the ability to selectively prevent diffusion uniformly only on the wiring. It can be set as the electroless-plating liquid which can form the protective film which has.

さらに、上記式(1)で表される水酸化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、めっき液及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。   Furthermore, by using the alkylammonium hydroxide represented by the above formula (1) as a pH adjuster not containing an alkali metal, an alkali metal is contained in the plating film and the protective film formed by electroless plating. Can be prevented.

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.

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。
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、好ましくは、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。
These can be used alone or in combination.
In the present invention, among these exemplified cobalt salts, cobalt sulfate, cobalt nitrate, and cobalt hydroxide are preferable. The amount of the cobalt salt to be blended is appropriately determined depending on the type of cobalt salt to be used, but is preferably 0.001 to 1 mol / liter, preferably 0.01 to 1 mol / liter, as cobalt ions. .

本発明の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周期金属及び第6周期金属のイオン、及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。
The electroless plating solution of the present invention contains second metal ions in addition to cobalt ions.
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 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の金属のイオンの供給源としては、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 the source of these second metal ions, 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の金属の量は、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 amount of the second metal as described above is usually 0.001 to 1 mol / liter, preferably 0.01 to 1 mol / liter in terms of zero-valent metal. Used in.

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、カルボン酸及びその塩、アミノカルボン酸及びその塩、オキシカルボン酸及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。特に限定されるものではないが、好ましい例として、酢酸、グリシン、クエン酸、酒石酸、エチレンジアミン四酢酸、及びそれらの塩、ピロリン酸及びその塩等が
挙げられ、クエン酸が更に好ましい。これらのキレート剤は単独で使用してもよく、二種類以上を混合して使用してもよい。
A chelating agent is blended in the electroless plating solution of the present invention in order to stabilize metal ions such as cobalt.
Examples of chelating agents that can be used in the present invention include general chelating agents such as carboxylic acids and salts thereof, aminocarboxylic acids and salts thereof, and oxycarboxylic acids and salts thereof. Although not particularly limited, preferred examples include acetic acid, glycine, citric acid, tartaric acid, ethylenediaminetetraacetic acid, and salts thereof, pyrophosphoric acid and salts thereof, and citric acid is more preferred. These chelating agents may be used alone or in combination of two or more.

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。   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およびトリアルキルアミンボランを挙げることができ、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 reducing agents include monoalkylamine boranes, dialkylamine boranes and trialkylamine boranes that do not contain alkali metals such as sodium, and specific examples include dimethylamine borane (Boran- dimethylamine complex, or dimethylamineborane, 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 constituent 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。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。
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. 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.

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。   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ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテル型のノニオン系界面活性剤を使用する。   In the present invention, in consideration of such effects on workers and the surrounding environment, a polyoxyalkylene monoalkyl ether type nonionic surfactant having no endocrine disrupting action is used as the surfactant.

本発明で使用されるポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルはノニオン系界面活性剤である。このポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルは次式(2)で表すことができる。   The polyoxyalkylene monoalkyl ether used in the present invention is a nonionic surfactant. This polyoxyalkylene monoalkyl ether can be represented by the following formula (2).

Figure 2007246981
Figure 2007246981

上記式(2)において、R5は、炭素数10以上のアルキル基であり、R6は水素原子または炭素巣1〜3のアルキル基であり、nは5以上30未満の整数である。上記式(2)において、炭素数10以上のアルキル基であるR5の例としてはデシル基、イソデシル基、
ラウリル基、トリデシル基、セチル基、オレイル基、ステアリル基を挙げることができる。R5である上記のアルキル基は、同一であっても異なっていてもよい。
In the above formula (2), R 5 is an alkyl group having 10 or more carbon atoms, R 6 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and n is an integer of 5 or more and less than 30. In the above formula (2), examples of R 5 which is an alkyl group having 10 or more carbon atoms include a decyl group, an isodecyl group,
A lauryl group, a tridecyl group, a cetyl group, an oleyl group, and a stearyl group can be exemplified. The above alkyl groups as R 5 may be the same or different.

また、R6は、水素原子、あるいは、炭素数1〜3のアルキル基であり、具体的には水
素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基を挙げることができる。
これらは単独であっても組み合わされていてもよい。さらに式(2)において、nは5以上30未満の整数であり、5〜20の整数であることが特に好ましい。
R 6 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and specific examples include a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an iso-propyl group.
These may be used alone or in combination. Furthermore, in Formula (2), n is an integer of 5 or more and less than 30, and is particularly preferably an integer of 5 to 20.

このようなポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルの分子量は、通常は400以上である。
また、このようなポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルについて、グリフィン(Griffin)法により測定したHLB値(Hydrophile - lipophile balance)は12以上で
あることが好ましい。
The molecular weight of such polyoxyalkylene monoalkyl ether is usually 400 or more.
Moreover, about such polyoxyalkylene monoalkyl ether, it is preferable that the HLB value (Hydrophile-lipophile balance) measured by the Griffin method is 12 or more.

このようなポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルの具体的な例としては、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンイソデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシプロピレンデシルエーテル、ポリオキシプロピレンラウリルエーテル、ポリオキシプロピレントリデシルエーテルを挙げることができる。このようなポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルは単独であるいは組み合わせて使用することができる。   Specific examples of such polyoxyalkylene monoalkyl ether include polyoxyethylene decyl ether, polyoxyethylene isodecyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene tridecyl ether, polyoxypropylene decyl ether, Examples thereof include oxypropylene lauryl ether and polyoxypropylene tridecyl ether. Such polyoxyalkylene monoalkyl ethers can be used alone or in combination.

本発明の無電解めっき液に配合されるポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルの量は、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。   The amount of the polyoxyalkylene monoalkyl ether blended in the electroless plating solution of the present invention is usually within the range of 0.0001% by mass to 1% by mass, preferably 0.001% by mass to 0.5% by mass. is there. 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 2007246981
Figure 2007246981

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、層間絶縁膜としては、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, the interlayer insulating film is obtained by a silicon oxide film (PETOS 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 a silicon oxide film, etc.), a small amount of boron and phosphorus added boron phosphorus silicate film (BPSG film), FSG fluorine-doped SiO 2 (fluorine-doped silicate glass ) and an insulating film called the SiO 2, SiON (silicon Examples thereof include an insulating film called oxynitride) and silicon nitride.

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。
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.

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。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。
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. 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加えて溶解させた。
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 added to the TMAH aqueous solution and dissolved.

次に、別の容量5000mlのガラス製ビーカーに、2500mlの25質量%のTMAH水溶液を入れ、このTMAH水溶液中に、850gのクエン酸、150gのホウ酸、及び180gの硫酸コバルト七水和物を添加して溶解させた。   Next, in a glass beaker having a volume of 5000 ml, 2500 ml of 25% by mass of TMAH aqueous solution was put, and 850 g of citric acid, 150 g of boric acid, and 180 g of cobalt sulfate heptahydrate were put into this TMAH aqueous solution. Added and dissolved.

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、この混合液にHLB値が13.3であるポリオキシエチレントリデシルエーテル(第一工業製薬株式会社製、製品名;ノイゲンTDS−80)3g添加して溶解させた。   Next, after mixing the two solutions prepared as described above, polyoxyethylene tridecyl ether having a HLB value of 13.3 (product name; Neugen TDS-, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was added to this mixed solution. 80) 3 g was added and dissolved.

さらにこうして得られた溶液に、脱イオン水および25質量%TMAH水溶液を加えて
、混合溶液の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。
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。
Furthermore, deionized water and 25% by mass TMAH aqueous solution were added to the solution thus obtained to adjust the pH value of the mixed solution to 9.0 and the total volume to 10 liters.
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、めっき液−1は80℃加熱後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 had sufficient stability without the occurrence of turbidity due to metal deposition for 20 minutes or more after heating at 80 ° C.
(3) Evaluation of plating performance 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. did.

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。
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.

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、めっき時間及び試験片面積からめっき速度を算出した。   Measure the weight (W2) of the test piece after washing with a precision balance, calculate the amount of plated metal from the change in mass before and after plating (W2-W1), 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、0.5nm/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及びCMS7452)とバリアメタル用CMPスラリー(製品名;CMS8401及び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。
The plating rate of the plating solution-1 was 0.5 nm / sec.
Next, it is polished using a copper CMP slurry (product name; CMS7401 and CMS7452) and barrier metal CMP slurry (product name; CMS8401 and CMS8452) manufactured by JSR Corporation, and patterned silicon with copper wiring exposed on the insulating film. A substrate (a substrate with ATDF copper damascene wiring, 854CMP001) was prepared and cut into a 3 cm square test piece. 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.

〔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及び2000mlの25質量%のTMAH水溶液を入れ、このTMAH水溶液を80℃に加熱し三酸化タングステンを溶解させた。
[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 25 mass% TMAH aqueous solution, and the TMAH aqueous solution was heated to 80 ° C. to dissolve tungsten trioxide. .

次に、別の容量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、2000mlの脱イオン水を加えて溶解させた。
こうして得られた2つの溶液を混合した後、この混合溶液に3000mlの25質量%のTMAH水溶液、300mlの50質量%の次亜リン酸水溶液、150gのホウ酸を添加し
て溶解させた。
Next, another glass beaker with a capacity of 5000 ml was charged with 800 g of citric acid and 60 g of cobalt hydroxide, and 2000 ml of deionized water was added and dissolved.
After mixing the two solutions thus obtained, 3000 ml of 25 wt% TMAH aqueous solution, 300 ml of 50 wt% hypophosphorous acid aqueous solution and 150 g of boric acid were added and dissolved in this mixed solution.

さらに、30gのDMABおよびHLB値が14.7であるポリオキシアルキレンイソデシルエーテル(第一工業製薬株式会社製、製品名;ノイゲンXL−100)1gを加えて溶解させた。   Further, 30 g of DMAB and 1 g of polyoxyalkylene isodecyl ether (product name: Neugen XL-100, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) having an HLB value of 14.7 were added and dissolved.

その後、脱イオン水および25質量%TMAH水溶液を用いて、混合溶液の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。
こうして得られためっき液−2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。
Thereafter, the pH value of the mixed solution was 9 using deionized water and 25% by mass TMAH aqueous solution.
. The plating solution-2 was prepared by adjusting 0 and the total volume to 10 liters.
For the plating solution-2 thus obtained, 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.

〔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、このTMAH水溶液に150gの三酸化タングステンを加えて溶解させた。
Example 3
(1) Preparation of electroless plating solution A glass beaker having a capacity of 5000 ml was charged with 2000 ml of 25 mass% TMAH aqueous solution heated to 80 ° C., and 150 g of tungsten trioxide was added to the TMAH aqueous solution 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TMAH水溶液、850gのクエン酸、150gのホウ酸、及び180gの硫酸コバルト七水和物を入れこれらを混合し溶解させた。   Next, 3500 ml of 25% by weight TMAH aqueous solution, 850 g of citric acid, 150 g of boric acid, and 180 g of cobalt sulfate heptahydrate were put into another glass beaker having a volume of 5000 ml, and these were mixed and dissolved. .

上記のようにして製造された2つの溶液を混合した後、この混合溶液に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、HLB値が12.5であるポリオキシアルキレンラウリルエーテル(第一工業製薬株式会社製、製品名;DKS NL−Dash410)0.1gを添加して溶解させた。
After mixing the two solutions prepared as described above, 150 ml of a 50% by mass hypophosphorous acid aqueous solution, 10 g of N- (2-hydroxyethyl) ethylenediamine-
N, N ′, N′-triacetic acid, 0.1 g of polyoxyalkylene lauryl ether (product name: DKS NL-Dash410) manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. having an HLB value of 12.5 is added and dissolved. It was.

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、混合溶液のpHが9.0及び総容量が10リットルになるように調整し、めっき液−3を調製した。
Further, add 10 g of DMAB, and then adjust the pH of the mixed solution to 9.0 and the total volume to 10 liters using deionized water and 25% by mass TMAH aqueous solution to prepare plating solution-3 did.

こうして調製されためっき液−3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。
〔実施例4〕
(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水溶液を入れて、80℃に加熱して三酸化タングステンを溶解させた。
For the plating solution-3 thus prepared, 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 4
(1) Preparation of electroless plating solution In a glass beaker having a capacity of 5000 ml, 150 g of tungsten trioxide and 2000 ml of 25 mass% TMAH aqueous solution were placed and heated to 80 ° C. to dissolve the tungsten trioxide.

次に、別の容量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、2000mlの脱イオン水を加えて溶解させた。
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、この混合溶液に3000mlの25質量%のTMAH水溶液、300mlの50質量%の次亜リン酸水溶液、150g
のホウ酸を加えて溶解させた。
Next, another glass beaker with a capacity of 5000 ml was charged with 800 g of citric acid and 60 g of cobalt hydroxide, and 2000 ml of deionized water was added and dissolved.
Next, after mixing the two solutions prepared as described above, 3000 ml of 25% by weight TMAH aqueous solution, 300 ml of 50% by weight hypophosphorous acid aqueous solution, 150 g
Of boric acid was added and dissolved.

さらに、30gのDMABおよびHLB値が13.2であるポリオキシエチレンイソデシルエーテル(第一工業製薬株式会社製、製品名;ノイゲンSD−70)0.5gを加えて溶解させた。   Furthermore, 30 g of DMAB and 0.5 g of polyoxyethylene isodecyl ether (product name: Neugen SD-70, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) having an HLB value of 13.2 were added and dissolved.

その後、この溶液に脱イオン水および25質量%TMAH水溶液を用いて、混合溶液の
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−4を調製した。
Thereafter, deionized water and 25% by mass TMAH aqueous solution were used for this solution to adjust the pH value of the mixed solution to 9.0 and the total volume to 10 liters, thereby preparing a plating solution-4.

こうして得られためっき液−4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及びめっき性能を評価し、表−1に示す結果を得た。
〔実施例5〕
(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加えて溶解させた。
For the plating solution-4 thus obtained, 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 5
(1) Preparation of electroless plating solution A glass beaker having a capacity of 5000 ml was charged with 2000 ml of 25 mass% TMAH aqueous solution heated to 80 ° C., and 150 g of tungsten trioxide was added to the TMAH aqueous solution and dissolved.

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添加して溶解させた。   Next, in another glass beaker with a capacity of 5000 ml, 2500 ml of 25% by mass of aqueous TMAH hydroxide solution, 850 g of citric acid, 150 g of boric acid, and 180 g of cobalt sulfate heptahydrate were added and dissolved. .

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、この混合溶液にHLB値が13.1であるポリオキシアルキレントリデシルエーテル(第一工業製薬株式会社製、製品名;ノイゲンTDX−80D)2gを加えて溶解させた。   Next, after mixing the two solutions prepared as described above, polyoxyalkylene tridecyl ether having a HLB value of 13.1 (product name; Neugen TDX-, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was added to this mixed solution. 80D) 2 g was added and dissolved.

さらに、この混合溶液に脱イオン水および質量%の水酸化2−ヒドロキシエチルトリメ
チルアンモニウム水溶液を用いて、混合溶液の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。
Furthermore, deionized water and a mass% aqueous 2-hydroxyethyltrimethylammonium hydroxide solution were used for the mixed solution so that the mixed solution had a pH value of 9.0 and a total volume of 10 liters.

こうして得られた溶液に、20gのDMABを加えて溶解させ、めっき液−5を調製した。
得られためっき液−5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。
To the solution thus obtained, 20 g of DMAB was added and dissolved to prepare a plating solution-5.
For the obtained plating solution-5, 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.

〔比較例1〕
実施例2記載のめっき液の調製手順のうち、HLB値14.7のポリオキシアルキレンイソデシルエーテル(第一工業製薬株式会社製、製品名;ノイゲンXL−100)を用いなかった以外は、同じ配合にてめっき液−6を調製した。
[Comparative Example 1]
The same procedure except that polyoxyalkylene isodecyl ether having a HLB value of 14.7 (product name; Neugen XL-100, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was not used in the procedure for preparing the plating solution described in Example 2. Plating solution-6 was prepared by blending.

〔比較例2〕
実施例1記載のめっき液の調製手順のうち、HLB値13.3のポリオキシエチレントリデシルエーテル(第一工業製薬株式会社製、製品名;ノイゲンTDS−80)の代わりにHLB値13.5のポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル(ダウケミカル社製、製品名Triton X−100)を用いた以外は、同じ配合にてめっき液−7を調製した。
[Comparative Example 2]
Among the preparation procedures of the plating solution described in Example 1, instead of polyoxyethylene tridecyl ether (product name: Neugen TDS-80, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) having an HLB value of 13.3, an HLB value of 13.5 A plating solution-7 was prepared with the same composition except that polyoxyethylene octylphenyl ether (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd., product name Triton X-100) 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。   The evaluation results for Comparative Examples 1 and 2 are also shown in Table 1.

Figure 2007246981
Figure 2007246981

以上の結果から、実施例1〜5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、めっき処理を安定に行うに足りる充分な安定性を有しており、更には、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該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 5 have sufficient stability to stably perform the plating treatment while having a sufficient plating speed, as compared with Comparative Example 1, and moreover, It has the ability to selectively form a protective film having a copper diffusion preventing ability only on the exposed surface of the wiring on the semiconductor substrate having a wiring structure using copper or a copper alloy as a wiring material. I know that.

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、更には、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。
Further, from comparison with Comparative Example 2, it is found 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おいて、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。本発明の無電解めっき液は、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、ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルおよび次式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や、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。更には、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及び周辺環境への影響を抑えることができる。 In manufacturing a semiconductor device having a wiring structure using copper or a copper alloy as a wiring material, a protective film by electroless plating is used to selectively form a protective film having a copper diffusion preventing function on the exposed surface of the wiring. Formation has been proposed as an effective means. The electroless plating solution of the present invention comprises cobalt ions, ions of a second metal different from cobalt, chelating agents, reducing agents, polyoxyalkylene monoalkyl ethers, and R 1 R 2 R 3 R 4 NOH (wherein , R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are as defined above), and a protective film is formed on the cobalt alloy only on the wiring such as copper with excellent selectivity. It is possible to prevent the surface contamination of the exposed wiring and the electromigration to the laminated interlayer insulating film. Moreover, since a seed layer of palladium or the like is not required, it is possible to avoid the possibility of increasing the wiring resistance and the possibility of plating metal being deposited on the wiring other than the wiring due to the adhesion of palladium on the insulating material other than the wiring. 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、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、ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルおよび次式(1)で表される水酸化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 2007246981
(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、ヒドロキシアルキル基よりなる群から選ばれる少なくとも一種類の基である。)。
An electroless plating solution used for selectively forming a protective film on a surface of a wiring exposed in the manufacture of a semiconductor device having a wiring structure, wherein the ion of a second metal different from cobalt ion and cobalt An electroless plating solution comprising a chelating agent, a reducing agent, a polyoxyalkylene monoalkyl ether, and an alkylammonium hydroxide represented by the following formula (1):
Figure 2007246981
(In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently at least one 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周期金属又は第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. 前記コバルトとは異なる第2の金属がタングステン及び/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.
前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1〜3記載の無電解めっき液。   The electroless plating solution according to claim 1, wherein the reducing agent is an alkylamine borane.
JP2006071454A 2006-03-15 2006-03-15 Electroless plating liquid Pending JP2007246981A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006071454A JP2007246981A (en) 2006-03-15 2006-03-15 Electroless plating liquid
KR1020087025080A KR20090008225A (en) 2006-03-15 2007-03-13 Electroless plating liquid
PCT/JP2007/054957 WO2007111125A1 (en) 2006-03-15 2007-03-13 Electroless plating liquid
US12/282,993 US20090088511A1 (en) 2006-03-15 2007-03-13 Electroless plating liquid
TW096108988A TW200741029A (en) 2006-03-15 2007-03-15 Electroless plating liquid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006071454A JP2007246981A (en) 2006-03-15 2006-03-15 Electroless plating liquid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007246981A true JP2007246981A (en) 2007-09-27

Family

ID=38591598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006071454A Pending JP2007246981A (en) 2006-03-15 2006-03-15 Electroless plating liquid

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007246981A (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1150295A (en) * 1997-07-28 1999-02-23 Daiwa Kasei Kenkyusho:Kk Plating bath
JP2000349417A (en) * 1999-06-02 2000-12-15 Shin Etsu Chem Co Ltd Manufacture of wiring board
JP2003049280A (en) * 2001-06-01 2003-02-21 Ebara Corp Electroless plating solution and semiconductor device
JP2004297035A (en) * 2003-03-13 2004-10-21 Hitachi Chem Co Ltd Abrasive agent, polishing method, and manufacturing method of electronic component
JP2004339578A (en) * 2003-05-16 2004-12-02 Nikko Materials Co Ltd Cobalt alloy plating solution, plating method and plated article
JP2005029810A (en) * 2003-07-07 2005-02-03 Ebara Corp Method for forming cap coating film by electroless plating, and apparatus used therefor
WO2005038085A2 (en) * 2003-10-17 2005-04-28 Applied Materials, Inc. Selective self-initiating electroless capping of copper with cobalt-containing alloys
WO2007111125A1 (en) * 2006-03-15 2007-10-04 Jsr Corporation Electroless plating liquid

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1150295A (en) * 1997-07-28 1999-02-23 Daiwa Kasei Kenkyusho:Kk Plating bath
JP2000349417A (en) * 1999-06-02 2000-12-15 Shin Etsu Chem Co Ltd Manufacture of wiring board
JP2003049280A (en) * 2001-06-01 2003-02-21 Ebara Corp Electroless plating solution and semiconductor device
JP2004297035A (en) * 2003-03-13 2004-10-21 Hitachi Chem Co Ltd Abrasive agent, polishing method, and manufacturing method of electronic component
JP2004339578A (en) * 2003-05-16 2004-12-02 Nikko Materials Co Ltd Cobalt alloy plating solution, plating method and plated article
JP2005029810A (en) * 2003-07-07 2005-02-03 Ebara Corp Method for forming cap coating film by electroless plating, and apparatus used therefor
WO2005038085A2 (en) * 2003-10-17 2005-04-28 Applied Materials, Inc. Selective self-initiating electroless capping of copper with cobalt-containing alloys
JP2007509235A (en) * 2003-10-17 2007-04-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Selective self-initiated electroless capping of copper with cobalt-containing alloys
WO2007111125A1 (en) * 2006-03-15 2007-10-04 Jsr Corporation Electroless plating liquid

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7205233B2 (en) Method for forming CoWRe alloys by electroless deposition
JP4597135B2 (en) Selective self-initiated electroless capping of copper with cobalt-containing alloys
JP4401912B2 (en) Method for forming semiconductor multilayer wiring board
JP4055319B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US7049234B2 (en) Multiple stage electroless deposition of a metal layer
US20050161338A1 (en) Electroless cobalt alloy deposition process
US6398855B1 (en) Method for depositing copper or a copper alloy
KR20090008225A (en) Electroless plating liquid
US7064065B2 (en) Silver under-layers for electroless cobalt alloys
JP4911586B2 (en) Laminated structure, VLSI wiring board and method for forming them
US20050095830A1 (en) Selective self-initiating electroless capping of copper with cobalt-containing alloys
JP2009516640A (en) Semiconductor device including coupled dielectric layer and metal layer, manufacturing method thereof, and substance for coupling dielectric layer and metal layer of semiconductor device
US8551560B2 (en) Methods for improving selectivity of electroless deposition processes
US20050170650A1 (en) Electroless palladium nitrate activation prior to cobalt-alloy deposition
JP2007246980A (en) Electroless plating liquid
JP5554928B2 (en) Coating method for enhancing electromigration resistance of copper
US7658790B1 (en) Concentrated electroless solution for selective deposition of cobalt-based capping/barrier layers
JP5131267B2 (en) Hydrophobic film forming material, multilayer wiring structure, semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor device
JP2007246978A (en) Electroless plating liquid
JP2007246981A (en) Electroless plating liquid
JP2007246979A (en) Electroless plating liquid
TWI817348B (en) Method and wet chemical compositions for diffusion barrier formation
JP3864138B2 (en) Method for forming copper wiring on substrate
JP4343366B2 (en) Copper deposition on substrate active surface
EP1022355B1 (en) Deposition of copper on an activated surface of a substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081030

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110524

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20111004