JP4351595B2

JP4351595B2 - 銅の配線層を形成する方法

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Publication number: JP4351595B2
Application number: JP2004216092A
Authority: JP
Inventors: 剛司神吉; 秀樹北田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2024-07-23
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Description

本発明は、一般に半導体装置の配線技術に関連し、特に銅の配線層を形成する方法に関する。

従来、半導体装置の配線には、アルミニウムの配線層が広く使用されてきたが、半導体装置の高性能化、高速化、微細化等の観点から、今後の半導体装置の配線に銅の配線層を使用することが有望視されている。しかしながら、銅の配線層は、アルミニウム配線のように、ドライエッチングでパターン形成を行なうことが困難である。このため、銅の配線層は、絶縁性の基板に窪み、トレンチ又は溝を所望の形状に形成し、その窪みの中に銅を充填することによって、作成される。銅の充填は、電解めっき法を用いて行なわれる。この種のめっき法については、特許文献１及び２に開示されている。
特開平１１−３１５３８５号公報特開平１１−３１５３９５号公報

ところで、半導体装置が微細化するにつれて、密集した微細な配線の近くに幅広の配線を設けることがしばしば必要とされる。即ち、異なるアスペクト比を有する溝が比較的近接して形成される。アスペクト比は、例えば、溝の深さと開口の寸法とで定められる。

図１は、密集した微細な配線の近くに幅広の配線を形成する様子を示す。図示されているように、半導体基板には、例えば３μｍ程度の底部及び０．３μｍ程度の深さを有する第１の窪みを有する第１領域１０と、例えば０．１μｍ程度のピッチで並び、各々が０．３μｍ程度の深さを有する複数の第２の窪みを有する第２領域２０とが、半導体基板又は層間絶縁膜に形成されている。図１左側には、このような半導体構造に、従来方式で銅の配線層を電解めっき法で成膜した様子が示されている。この場合に、広い開口を有する窪みを含む第１領域１０では、窪みに応じた起伏１２が導電層にも反映される一方、狭い開口を有する窪みの並ぶ第２領域２０では、逆に、第２領域２０上に隆起した形状２２の導電層が形成されることが知られている。導電層にこのような段差が生じるのは、ボトムアップ法又はオーバーフィリング法と呼ばれるめっき法が採用されることに起因する。ボトムアップ法では、狭く深い溝でも銅を充分に充填することができるように、めっき液に所定の添加剤が導入されている。このような起伏を有する導電層のうち、窪みや溝の形成されていない基準面に積層された導電層（図中、破線で示される高さの面を有する）よりも高度の低い領域は、アンダープレートと呼ばれ、高度の高い領域は、オーバープレートと呼ばれる。ある添加剤をめっき液に添加することで、充填性の優れためっきを行なうことが可能になるが、その反面、オーバプレート及びアンダープレートによる段差が導電層に形成されてしまう。導電層が堆積された後に、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）により、導電層が研磨され、平坦化され、配線層が形成される。

しかしながら、上記のアンダープレートが過剰に形成されていると、図１右側示されるように、第１領域１０における導電層が不適切に窪んで研磨されてしまう虞がある。このような現象は、ディッシング（ｄｉｓｈｉｎｇ）として知られており、配線不良を生じさせたり、多層配線構造を有する半導体装置に歪を生じさせること等が懸念される。

このようなディッシングに起因する不都合を回避するため、従来は、銅の導電層が充分に厚く成膜されている。図２左側に示されるように、例えば、銅の配線層が溝の深さの３倍や４倍もの厚さで積層され、その後に平坦化されることで、図２右側に示されるような良好な配線層が形成される。

しかしながら、銅の配線層を厚膜化することは、その分だけ成膜材料を多く必要とすること、めっき工程や研磨工程に長時間を要すること、スループットが悪くなること等の観点から、好都合ではない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、少なくとも１つの窪みを有する第１領域と、前記少なくとも１つの窪みのアスペクト比とは異なるアスペクト比を有する窪みが複数個並んだ第２領域とを有する半導体構造に、低コストで銅の配線層を形成する方法を提供することである。

本発明では、
線幅の異なる２以上の溝を有する半導体構造に、第１の硫酸濃度を有するめっき液で銅の導電層を形成する第１工程と、
前記第１の硫酸濃度より薄い第２の硫酸濃度を有するめっき液で、前記導電層上に更に導電層を積層する第２工程と、
前記半導体構造上に成膜された銅の導電層を研磨する研磨工程と
を有することを特徴とする銅の配線層を形成する方法が、使用される。

本発明によれば、線幅の異なる２以上の溝を有する半導体構造に、低コストで銅の配線層を形成することができる。

本発明の一態様によれば、線幅の異なる２以上の溝を有する半導体構造に、第１の硫酸濃度を有するめっき液で銅の導電層が形成され、前記第１の硫酸濃度より薄い第２の硫酸濃度を有するめっき液で、更に導電層が積層される。めっき工程を２段階に分けて行ない、第１工程では線幅の狭い溝に銅が完全に充填され、第２工程ではアンダープレートを抑制しながら導電層が成膜される。これにより、これにより、密集した複数の微細な配線の近くに幅広の配線を有する銅の配線構造を低コストに形成できる。

本発明の一態様によれば、前記研磨工程の少なくとも開始時における導電層の合計膜厚が、任意の溝の深さの２倍よりも薄い。第２工程の成膜にてアンダープレートが充分に抑制されるので、導電層の膜厚を従来より薄くしても、以後の平坦化の際にディッシングが生じることを抑制することができる。

本発明の一態様によれば、前記第１の硫酸濃度を有するめっき液に添加される硫黄系化合物の濃度が、前記第２の硫酸濃度を有するめっき液に添加される硫黄系化合物の濃度より薄い。また、前記第１の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の分子量が、前記第２の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の分子量より小さい。更に、前記第１の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の量が、前記第２の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の量より少ない。このような添加剤を採用することで、第２工程にてオーバープレート及びアンダープレートを好都合に抑制しながらめっきを行ない、導電層の段差を小さくすることができる。

図３は、本発明の一実施例によるめっき法を行なうための概略的な装置を示す。この装置は、めっきセル３０２，３０２”と、第１のめっきタンク３０４と、コントローラ３０６と、第１の添加剤タンク３０８−１，３１０−１，３１２−１と、第２のめっきタンク３１４と、第２の添加剤タンク３０８−２，３１０−２，３１２−２と、アノード３１６，３１６”と、電源３１８，３１８”とを有する。

めっきセル３０２，３０２”には、第１、第２のめっきタンク３０４，３１４からのめっき液が蓄えられる。図中のバルブ３０５，３０７，３１５，３２７付近に描かれている矢印は、めっき液の流れる向きを示す。めっき液の中に基板３２０を浸し、基板３２０及びアノード３１６，３１６”間に電圧を与えることで、基板３２０に電解めっきが行なわれる。第１のめっきタンク３０４中のめっき液には、第１の添加剤タンク又は添加剤供給部３０８−１，３１０−１，３１２−１からの添加剤が導入される。コントローラ３０６は、めっきタンク３０４内のめっき液の状態又は成分を監視し、その状態が一定になるように添加剤タンクの各々から供給される添加剤の量を調整する。第１のめっきタンク内のめっき液は、バルブ３０５及び３０７を開くことで、めっきセル３０２に導入され、それらを閉じることで、めっきセル３０２と第１のめっきタンク３０４とが分離される。同様に、第２のめっきタンク３１４中のめっき液には、第２の添加剤タンク３０８−２，３１０−２，３１２−２からの添加剤が導入される。コントローラ３０６は、めっきタンク３１４内のめっき液の状態又は成分を監視し、その状態が一定になるように添加剤タンクの各々から供給される添加剤の量を調整する。第２のめっきタンク内のめっき液は、バルブ３１５及び３１７を開くことで、めっきセル３０２”に導入され、それらを閉じることで、めっきセル３０２”と第２のめっきタンク３１４とが分離される。

図４は、本実施例による銅の配線層を形成する方法の主な工程図を示す。図４（ａ）に示されるように、まず、層間絶縁膜４０を有する半導体基板３２０が用意される。簡単のため、層間絶縁膜４０の下地は図４に図示されていない。層間絶縁膜４０には、例えば３μｍ程度の底部及び０．３μｍ程度の深さを有する第１の窪みを有する第１領域１０と、例えば０．１μｍ程度のピッチで並び、各々が０．３μｍ程度の深さを有する複数の第２の窪みを有する第２領域２０とが、半導体基板又は層間絶縁膜に形成されている。このような第１及び第２領域を有する構造の基板に、例えば、スパッタリングにより銅のシード層が成膜される（図示せず）。シード層の成膜された基板３２０は、図３の電源３１８に接続され、めっき液に浸され、図４（ａ）に示されるように、第１及び第２領域上に第１の導電層４２が成膜される。説明の便宜上、図４（ａ）に示される工程は、第１のめっき工程と呼ばれる。この成膜工程は、第２領域の微細な複数の窪みが銅で完全に充填されるまで続けられる。これにより、第２領域２０上には、導電層の隆起した形状が形成され、オーバプレートが形成される。また、第１領域１０では、アンダープレートが形成される。

図４（ａ）の工程では、第１のめっきタンク３０４から与えられるめっき液が、めっきタンク３０２に供給され、めっき液は、基本浴（ＶＭＳ：ｖｉｒｇｉｎｍａｋｅ−ｕｐｓｏｌｕｔｉｏｎ）と添加剤より成り、基本浴は、硫酸銅（ＣｕＳＯ_４）、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）及び塩酸（ＨＣｌ）を主成分とする。添加剤は、銅の膜成長を促進する光沢剤（ブライトナー）、銅の膜成長を抑制する抑止剤（ポリマー）、膜を平滑化する平滑剤（レベラー）を主成分とし、これらは単にＡ剤、Ｂ剤及びＣ剤とも呼ばれる。Ａ剤は、硫黄系化合物である。Ｂ剤は、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールのような重合体である。Ｃ剤は、アミン系化合物である。これらの添加剤を基本浴に添加することで、充填性の優れためっきを行なうことが可能になるが、その反面、上述したようなオーバプレート及びアンダープレートによる段差が導電層に形成されてしまう。

図４（ｂ）に示される工程では、第２のめっき工程が行なわれる。次に、バルブ３１５，３１７を開くことで、第２のめっきタンク３１４内のめっき液がめっきセル３０２”に供給される。後述するように、第２工程におけるめっき液は、第１工程のめっき液のものよりも、薄い硫酸濃度、薄いＡ剤の添加濃度を有し、より大きな分子量のＣ剤が採用されている。第１の導電層４２上に銅の第２の導電層４４が電解めっきにより成膜される。上記のような条件の下に、電解めっきを行なうことで、アンダープレートを小さくすることができる。図５は、図４（ｂ）の工程のみが行なわれた場合に形成される導電層４４’と、従来の手法で形成される導電層４３とを示す。図５に示されるように、図４（ｂ）の第２工程で成膜される導電層のアンダープレートは、従来の手法で成膜される導電層のものより小さい。

図４（ｃ）に示される工程では、銅の導電層を化学機械研磨（ＣＭＰ）法によって平滑可することで、銅の配線層が形成される。図４（ｂ）の工程で形成されるアンダープレートは、従来よりも小さいので、従来懸念されていたディッシングが抑制される。

本発明の発明者等は、本願に関する基礎研究において、以下に示されるような測定結果取得し、上記のようなアンダープレートを抑制するのに好都合な銅の成膜法を見出した。以下、好都合な成膜法に関する様々な実験結果が示される。

実験では、（１）基本浴（ＶＭＳ）に添加されるＡ剤及びＣ剤の割合、（２）基本浴に含まれる硫酸の濃度及び（３）Ｃ剤の構造が様々に変えられている。

（１）Ａ剤及びＣ剤の割合
図６は、Ａ剤及びＣ剤の割合を９種類に変化させた９つの条件を示す図表である。第１工程における添加剤の割合（ｍｌ／Ｌ）を１００％（基準値）としている。第１及び第２工程を通じて、基本浴の銅イオンの濃度は、４０ｇ／Ｌであり、硫酸の濃度は４０ｇ／Ｌであり、塩素イオンの濃度は５０ｐｐｍである。条件１乃至５は、Ｂ剤及びＣ剤の割合が一定である場合において、Ａ剤の割合が０％乃至２００％の範囲内で変えられている。Ａ剤は、銅の成膜を促進する性質を有するので、その割合を減らすことで、オーバープレートを減らせることが期待できる。条件６乃至９では、Ａ剤及びＢ剤の割合が一定である場合において、Ｃ剤の割合が変えられている。Ｃ剤は銅の成膜を抑制する性質を有するので、その割合を増やすことで、オーバープレートを減らせることが期待できる。Ａ剤とＣ剤の割合を変化させ、Ｂ剤を一定にしているのは、Ａ剤とＣ剤がＢ剤よりも銅の成長に大きく影響を及ぼすことが予想されるからである。

図７は、図６に示される９つの条件により、第２工程が行なわれることで成膜された導電層のアンダープレート及びボトムアップ率の測定結果を示す。ここで、ボトムアップ率とは、
（（溝の底部で成長した膜厚ｂ）−（溝の外側で成長した膜厚ａ））／（溝の外側で成長した膜厚ａ）
により定義される量であり、膜厚ａ，ｂは、図８に示されるような場所での膜厚である。例えば、第２工程で、溝の内外で同程度に導電層が成膜された場合は、ｂ＝ａとなり、ボトムアップ率は０（％）である。逆に、溝の中で導電層が、溝の外よりも２倍大きく成膜された場合は、ｂ＝２ａとなり、ボトムアップ率は１００％になる。なお、溝の外側での第１及び第２工程による膜厚合計は、膜厚ｃとして言及され、以下の数値例では、ｃ＝５２０ｎｍ、及びｃ−ａ＝２９７ｎｍである。図７では、第１工程で２９７ｎｍのアンダープレートが形成され、従来の手法で第２工程を行なうと（第１工程と同じ条件で第２のめっきが行なわれた場合）、３０４ｎｍのアンダープレートが形成される。この場合のボトムアップ率は、−３．９％となり、アンダープレートが却って増えている。図示されているように、条件３や６のアンダープレートが低く、ボトムアップ率も良好であることが分かる。図９は、図７に示されるアンダープレートを縦軸にとった棒グラフを示す。これらの実験結果から、銅の成膜を促進するＡ剤を少なくすること、及び／又は成膜を抑制するＣ剤を増やすことが、アンダープレートの抑制等に貢献することが分かる。

（２）硫酸の濃度
図１０は、第２工程の硫酸濃度が、２０，４０及び６０（ｇ／Ｌ）の場合であって、Ａ，Ｂ及びＣ剤の濃度が図７の条件３，４及び６である場合（比較的効果の大きかったもの）の諸条件を示す。第１工程では、４０（ｇ／Ｌ）の硫酸濃度のめっき液が使用される。

図１１は、図１０に示される各種の条件により、第２工程が行なわれることで成膜された導電層のアンダープレート及びボトムアップ率の測定結果を示す。図１２は、図１１のアンダープレートの測定結果を棒グラフに描いたものである。図示されているように、第２工程の硫酸濃度が、第１工程のものと同程度の場合及びそれより薄い場合に、アンダープレートが減少し、ボトムアップ率が向上している。特に、第２工程の硫酸濃度が、第１工程のものより薄い場合であって、条件４に相当するものは、アンダープレートが特に小さくなり、ボトムアップ率も大きく向上している。

硫酸の濃度が増えると、めっき液中の導電性が良くなり、銅の成膜も促進され、オーバープレートを大きくすることが予想される。逆に、硫酸の濃度が減ると、銅の成膜が抑制され、オーバープレートを抑制することが予想される。一方、銅配線の線幅に依存して、幅の狭い溝の部分ではオーバープレートが生じ、幅の広い溝の部分ではアンダープレートが生じる。従って、オーバープレートを抑制することは、アンダープレートを抑制することにもなる。このような考察から、アンダープレートを抑制する観点からは、硫酸の濃度を薄くするほど好都合であることが予測される。

（３）Ｃ剤の構造
以下に示される実験例では、第２工程で使用するめっき液の基本浴に添加されるＣ剤（アミン系化合物）の分子構造を、Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の３種類に変化させている。各Ｃ剤の分子量は、それぞれ、Ｍ_Ｃ１，Ｍ_Ｃ２，Ｍ_Ｃ３である（Ｍ_Ｃ３＜Ｍ_Ｃ１＜Ｍ_Ｃ２）。図１３は、各種のＣ剤（Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３）の各々について、Ａ，Ｂ及びＣ剤の濃度が、図７の条件３，４及び６である場合の諸条件を示す。Ｃ剤は、銅の成膜を抑制する働きを有する。この例で使用される添加剤Ｃ_２，Ｃ_３の抑制力は、添加剤Ｃ_１の抑制力より強い。第１工程では、添加剤Ｃ_１が基本浴に添加される。

図１４は、図１３に示される各種の条件により、第２工程が行なわれることで成膜された導電層のアンダープレート及びボトムアップ率の測定結果を示す。図１５は、図１４のアンダープレートの測定結果を棒グラフに描いたものである。図示されているように、添加剤Ｃ_３は、成膜の抑制力が添加剤Ｃ_１より強いにもかかわらず、アンダープレートやボトムアップ率が悪化している。一方、第２工程におけるＣ剤の分子量が、第１工程のものより大きい場合（分子量がＭ_Ｃ２の場合）に、アンダープレートが減少し、ボトムアップ率が向上している。中でも条件４に関連するものは、アンダープレートが特に小さくなり、ボトムアップ率も大きく向上している。従って、Ｃ剤については、成膜の抑制力の強いものを選ぶよりも、分子量の大きなものを選択した方が、ボトムアップ率等を改善するには好都合であることが分かる。

上述したように、Ｃ剤は銅の成膜を抑制するように働く。成膜途中の導電層とめっき液との間には拡散層が形成され、Ｃ剤は、その拡散層の中を拡散し、導電層に到達し、成膜を抑制するように作用する。比較的小さな分子量のＣ剤は、速やかに拡散するので、アンダープレートを促す。分子量の大きなＣ剤は、その拡散速度が遅いので、アンダープレートを抑制する。

（４）硫酸濃度及びＣ剤の構造
図１６は、第２工程で使用するＣ剤が、Ｃ_１（分子量Ｍ_Ｃ１）及びＣ_２（分子量Ｍ_Ｃ２＞Ｍ_Ｃ１）であり、硫酸濃度が２０ｇ／Ｌであって、Ａ，Ｂ及びＣ剤の濃度が図７の条件３，４及び６である場合の諸条件を示す。第１工程では、４０ｇ／Ｌの硫酸濃度を有する基本浴が使用され、その基本浴に分子量Ｍ_Ｃ１のＣ剤が添加されている。

図１７は、図１６に示される各種の条件により、第２工程が行なわれることで成膜された導電層のアンダープレート及びボトムアップ率の測定結果を示す。図１８は、図１７のアンダープレートの測定結果を棒グラフに描いたものである。図示されているように、第１工程のものよりも、第２工程における硫酸濃度が薄く且つＣ剤の分子量が大きい場合に、アンダープレートが特に小さくなり、ボトムアップ率も大きく向上している。

本実施例によれば、銅のめっき工程を第１工程と第２工程に分け、第２工程で、より薄い硫酸濃度の基本浴を使用し、分子量の大きいＣ剤をその基本浴に添加することで、銅の導電層のオーバープレート及びアンダープレートを抑制することができる。これにより、めっき工程で成膜する導電層が従来より薄くても、ディッシングを生じさせずに導電層を平坦化することができる。例えば、従来ならば０．３μｍ程度の溝の３〜４倍の１μｍ程度の膜厚の導電層を成膜する必要があったが、本実施例によれば、０．５μｍ程度の膜厚（５２０ｎｍ）、溝の深さの２倍よりも薄い膜厚でも良好な平坦化を行なうことができる。従って、銅の配線層を形成するためのコストが大幅に改善される。

図１９及び図２０は、本発明の一実施例による銅の配線層を形成する方法を示す。本実施例では、実施例１で説明されたようなめっき法が、半導体装置の多層配線構造に使用される。

図１９（ａ）に示される工程では、層間絶縁膜１９０２に導電層１９０４，１９０６が既に形成されている。層間絶縁膜１９０２は、半導体基板であってもよい。更に、層間絶縁膜１９０２上に更なる層間絶縁膜１９０８が成膜されている。層間絶縁膜１９０８には、後に銅の配線層を形成する箇所に、ビア（溝、トレンチ、窪み等とも呼ばれる）が形成される。図中右側の第１領域１９１２には、幅広の開口を有する１つのビアが形成されており、図中左側の第２領域１９２２には、狭い開口を有する細長い複数のビアが形成される。

図１９（ｂ）に示される工程では、構造の全面にバリアメタル１９２４が成膜される。バリアメタル１９２４は、例えばタンタルナイトライド（ＴａＮ）、チタニウムナイトライド（ＴｉＮ）、タングステン（Ｗ）等のような導電性の材料を使用してもよい。バリアメタル１９２４は、以後に充填される銅が、層間絶縁膜１９０８内に拡散することを抑制するためのものである。更に、バリアメタル１９２４の上に、銅のシード１９２６が成膜される。シード１９２６は、めっきを行なう際の電極の一方として機能する。バリアメタル１９２４やシード１９２６は、スパッタリング法、ＣＶＤ法のような当該技術分野で周知の薄膜形成技術を用いて成膜できる。

図１９（ｃ）に示される工程では、２段階に分けて行なわれるめっき工程の第１工程が行なわれる。めっき液は、基本浴（ＶＭＳ）に添加剤（Ａ剤、Ｂ剤及びＣ剤）を添加したものである。この第１工程で、第２領域１９２２の複数のビアが、銅の導電層１９２８で完全に充填される。主に添加剤の作用により、第２領域１９２２にはオーバープレートが生じ、第１領域１９１２にはアンダープレートが生じる。

図２０（ｄ）に示される工程では、めっき工程の第２工程が行なわれる。この場合におけるめっき液は、第１工程のめっき液とは異なる。第２工程で使用されるめっき液の硫酸濃度は第１工程のものより薄い。また、第２工程のめっき液に添加されるＣ剤の分子量は、第１工程のものより大きい。このようなめっき液でめっきの第２工程が行なわれることで、オーバープレート及びアンダープレートの抑制された導電層１９３０が、導電層１９２８上に成膜される。

図２０（ｅ）に示される工程では、導電層１９２８，１９３０が平坦化される。平坦化は、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）法を利用することができる。

図２０（ｆ）に示される工程では、キャップ層１９３２が全面に成膜される。キャップ層１９３２には、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、ＳｉＯＣ，ＳｉＯ等の絶縁性材料が使用可能である。本実施例でも、導電層１９３０のアンダープレートは小さく抑制され、導電層１９２８，１９３０の合計膜厚は薄くて済むので、線幅の異なる銅の配線層を低コストで作成することができる。

以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。

（付記１）
線幅の異なる２以上の溝を有する半導体構造に、第１の硫酸濃度を有するめっき液で銅の導電層を形成する第１工程と、
前記第１の硫酸濃度より薄い第２の硫酸濃度を有するめっき液で、前記導電層上に更に導電層を積層する第２工程と、
前記半導体構造上に成膜された銅の導電層を研磨する研磨工程と
を有することを特徴とする銅の配線層を形成する方法。

（付記２）
前記研磨工程の少なくとも開始時における導電層の合計膜厚が、任意の溝の深さの２倍よりも薄い
ことを特徴とする付記１記載の方法。

（付記３）
前記第１の硫酸濃度を有するめっき液に添加される硫黄系化合物の濃度と、前記第２の硫酸濃度を有するめっき液に添加される硫黄系化合物の濃度とが異なる
ことを特徴とする付記１記載の方法。

（付記４）
前記第１の硫酸濃度を有するめっき液に添加される硫黄系化合物の濃度が、前記第２の硫酸濃度を有するめっき液に添加される硫黄系化合物の濃度より薄い
ことを特徴とする付記１記載の方法。

（付記５）
前記第１の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の分子量と、前記第２の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の分子量が異なる
ことを特徴とする付記１記載の方法。

（付記６）
前記第１の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の分子量が、前記第２の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の分子量より小さい
ことを特徴とする付記１記載の方法。

（付記７）
前記第１の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の量が、前記第２の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の量と異なる
ことを特徴とする付記１記載の方法。

（付記８）
前記第１の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の量が、前記第２の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の量より少ない
ことを特徴とする付記１記載の方法。

（付記９）
前記第１工程では、線幅の狭い溝を含む領域に隆起した導電層が形成され、且つ線幅の広い溝に応じて窪んだ形状の導電層が形成される
ことを特徴とする付記１記載の方法。

（付記１０）
付記１に記載される銅の配線層を形成する方法を用いてなる半導体装置の製造方法。

広狭異なる幅の配線層の成膜及び平坦化の様子を示す図である。広狭異なる幅の配線層の成膜及び平坦化の様子を示す図である。本発明の一実施例によるめっきを行なうための装置を示す図である。本発明の一実施例によるめっき法を示す工程図である。図４（ｂ）の工程で形成される導電層と従来法で形成される導電層との相違を示す図である。実験に使用された添加剤に含まれるＡ剤、Ｂ剤及びＣ剤の割合を示す図表である。各種の添加剤を用いて成膜された導電層のアンダープレート及びボトムアップ率の測定値を示す図表である。ボトムアップ率に関連する膜厚ａ，ｂ，ｃの相互関係を示す図である。図７に示されるアンダープレートの大きさを棒グラフで示す図である。実験に使用された硫酸濃度並びに添加剤に含まれるＡ剤、Ｂ剤及びＣ剤の割合を示す図表である。各種の添加剤を用いて成膜された導電層のアンダープレート及びボトムアップ率の測定値を示す図表である。図１１に示されるアンダープレートの大きさを棒グラフで示す図である。実験に使用されたＣ剤の種類並びに添加剤に含まれるＡ剤、Ｂ剤及びＣ剤の割合を示す図表である。各種の添加剤を用いて成膜された導電層のアンダープレート及びボトムアップ率の測定値を示す図表である。図１４に示されるアンダープレートの大きさを棒グラフで示す図である。実験に使用された硫酸濃度、Ｃ剤の種類並びに添加剤に含まれるＡ剤、Ｂ剤及びＣ剤の割合を示す図表である。各種の添加剤を用いて成膜された導電層のアンダープレート及びボトムアップ率の測定値を示す図表である。図１７に示されるアンダープレートの大きさを棒グラフで示す図である。本発明の一実施例による多層配線を形成する方法を示す図（その１）である。本発明の一実施例による多層配線を形成する方法を示す図（その２）である。

符号の説明

１０第１領域；２０第２領域；
３０２めっきセル；３０４，３１４めっきタンク；３０６コントローラ；３０８，３１０，３１２添加剤供給部；３０５，３０７，３１５，３１７バルブ；３１８電源；３２０めっきされる材料；
４０層間絶縁膜；４２，４３，４４，４４’ 導電層；
１９０２層間絶縁膜；１９０４，１９０６配線層；１９０８層間絶縁膜；１９１２第１領域；１９２２第２領域；１９２４バリアメタル；１９２６シード層；１９２８，１９３０銅の導電層；１９３２キャップ層

Claims

線幅の異なる２以上の溝を有する半導体構造に銅の配線層を電解めっき法により形成する方法であって、前記電解めっき法で使用されるめっき液は、硫酸銅、硫酸及び塩酸を主成分とする基本浴に、硫黄形化合物を含む光沢剤、重合体を含む抑止剤及びアミン系化合物を含む平滑剤が添加されたものであり、当該方法は、
前記半導体構造に第１の硫酸濃度を有するめっき液で銅の導電層を形成する第１工程と、
前記第１の硫酸濃度より薄い第２の硫酸濃度を有するめっき液で、前記導電層上に更に導電層を積層する第２工程と、
前記半導体構造上に成膜された銅の導電層を研磨する研磨工程と
を有し、前記第１の硫酸濃度を有するめっき液に添加される硫黄系化合物の濃度が、前記第２の硫酸濃度を有するめっき液に添加される硫黄系化合物の濃度より濃い
ことを特徴とする銅の配線層を形成する方法。
前記研磨工程の少なくとも開始時における導電層の合計膜厚が、任意の溝の深さの２倍よりも薄い
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記第１の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の分子量が、前記第２の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の分子量より小さい
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記第１の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の量が、前記第２の硫酸濃度を有するめっき液に添加されるアミン系化合物の量より少ない
ことを特徴とする請求項１記載の方法。