JP4376958B2 - 無電解めっきにより金属薄膜を形成しためっき物及びその製造方法 - Google Patents

無電解めっきにより金属薄膜を形成しためっき物及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、無電解めっきにより金属薄膜を形成しためっき物及びその製造方法に関する。
特にULSI超微細銅配線(ダマシン銅配線)を形成する際のシード層として、無電解銅めっきにより金属薄膜を形成しためっき物及びその製造方法に関する。
ULSI超微細銅配線(ダマシン銅配線)の銅の成膜方法として、無電解銅めっき法は現行のスパッタリング法、電気銅めっき法に替わるものとして期待されている。
従来、半導体ウェハーのような鏡面上に無電解銅めっきを行った場合、析出しためっき膜に十分な密着性を得るのは困難であった。また、めっきの反応性が低く、基板全面に均一なめっきを行うことも困難であった。従来は、例えば、窒化タンタルなどのバリアメタル層上に無電解めっき法で銅シード層を形成する場合、めっきを均一に形成することが難しく密着力が十分でないという問題があった。
本発明者らは、既に、無電解銅めっき液に添加剤として重量平均分子量(Mw)の小さい水溶性窒素含有ポリマーを加え、一方被めっき物の基板にはめっき液浸漬前に触媒金属を付着させるか、あるいは触媒金属を予め最表面に成膜した後、めっき液に浸漬させて該触媒金属上に窒素原子を介してポリマーを吸着させることにより、めっきの析出速度が抑制され、かつ結晶が非常に微細化して膜厚15nm以下の均一な薄膜がウェハーのような鏡面上に形成可能となることを見出した(特許文献1)。また、本発明者らは、前記発明の実施例において、触媒金属を予め最表面に成膜した後、めっき液に浸漬させて該触媒金属上に窒素原子を介してポリマーを吸着させることにより、めっきの析出速度が抑制され、かつ結晶が非常に微細化して膜厚6nm以下の均一な薄膜がウェハーのような鏡面上に形成可能となることを示した。
特願2007−064348号
このような方法、すなわちダマシン銅配線形成において、触媒金属層を成膜した後に無電解めっきにより銅シード層を設ける場合は、銅拡散防止のためのバリア層が触媒金属層とは別に予め形成されていることが必要であり、従って、銅シード層を成膜する前にバリア層と触媒金属層の二層もの層を形成することになるため、膜厚を厚くできない超微細配線では実工程への適用が困難であるという問題が判明した。
本発明は、銅シード層の成膜に先立つこうした二つの層形成の煩雑さを解消して、しかも超微細配線の形成が可能な、薄くかつ均一な膜厚でシード層を成膜できる予備処理技術を提供し、またこれを利用して無電解めっきにより薄くかつ均一な膜厚で形成したシード層を含むめっき物を提供すること、およびそのめっき物を製造する方法を提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意検討した結果、無電解めっきの触媒活性を有する金属と、バリア機能を有し、かつ無電解めっき液中の金属イオンと置換することが可能な金属とを合金化することで、バリア機能と触媒能とを兼ね備えた単一の層とし、さらに無電解置換および還元めっきを併用することで、その上に形成する銅シード層の膜厚を薄く均一に形成できることを見出し本発明に至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]基材上に、無電解めっきの触媒活性を有する白金、金、銀、パラジウムから選ばれる少なくとも1種の金属(A)と、無電解めっき液に含まれる金属イオンと置換めっきが可能な金属(B)との合金薄膜が形成され、その上に無電解置換及び還元めっきにより金属薄膜が形成されためっき物であって、
該触媒活性を有する金属(A)と、該置換めっき可能な金属(B)との合金薄膜が、触媒活性を有する金属(A)を5原子%以上、40原子%以下とする組成であり、
該無電解置換および還元めっきにより形成された金属薄膜が厚さ10nm以下で抵抗率10μΩ・cm以下である金属薄膜であることを特徴とするめっき物。
[2]無電解置換及び還元めっきにより形成された金属薄膜が厚さ10nm以下で抵抗率5μΩ・cm以下であることを特徴とする[1]記載のめっき物。
[3]さらに、前記金属薄膜の上に配線部がめっきで形成されたことを特徴とする[1]又は[2]に記載のめっき物。
[4]合金薄膜と無電解置換および還元めっきで形成された金属薄膜との界面の酸素濃度がオージェ電子分光法で分析して1原子%以下であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載のめっき物。
[5]触媒活性を有する金属(A)が、白金、金、銀、パラジウムから選ばれる少なくとも1種の金属であり、
置換めっき可能な金属(B)が、鉄、ニッケル、コバルト、タングステン、ニオブ、錫、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、鉛から選ばれる少なくとも1種の金属であり、
合金薄膜上に無電解置換および還元めっきで形成された金属薄膜が、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、鉄、錫から選ばれる少なくとも1種の金属からなる薄膜であり、
配線部が銅又は銅を主成分とする合金であることを特徴とする[3]又は[4]に記載のめっき物。
[6]触媒活性を有する金属(A)が、白金、パラジウムから選ばれる少なくとも1種の金属であり、
置換めっき可能な金属(B)が、タングステン、ニオブから選ばれる少なくとも1種の金属であり、
合金薄膜上に無電解置換および還元めっきで形成された金属薄膜が、銅又は銅を主成分とする合金の薄膜であり、
配線部が銅又は銅を主成分とする合金であることを特徴とする[5]に記載のめっき物。
[7]触媒活性を有する金属(A)が、パラジウムであり、
置換めっき可能な金属(B)が、タングステンであり、
合金薄膜上に無電解置換および還元めっきで形成された金属薄膜が、銅薄膜であり、
配線部が銅であることを特徴とする[5]〜[6]のいずれか1項に記載のめっき物。
[8]無電解置換および還元めっきにより形成された金属薄膜がダマシン銅配線用シード層であることを特徴とする[1]〜[7]のいずれか1項に記載のめっき物。
[9]合金薄膜がスパッタリングにより形成されたことを特徴とする[1]〜[8]のいずれか1項に記載のめっき物。
[10][1]〜[9]のいずれか1項に記載のめっき物を構成に含むことを特徴とする半導体素子。
11]基材上に、無電解めっきの触媒活性を有する金属(A)と、無電解めっき液に含まれる金属イオンと置換めっきが可能な金属(B)との合金薄膜を形成し、その上に無電解置換および還元めっきにより金属薄膜を形成するめっき物の製造方法であって、
該触媒活性を有する金属(A)と、該置換めっき可能な金属(B)との合金薄膜が、触媒活性を有する金属(A)を5原子%以上、40原子%以下とする組成であり、
該無電解置換および還元めっきにより形成する金属薄膜が厚さ10nm以下で抵抗率10μΩ・cm以下である金属薄膜であることを特徴とするめっき物の製造方法。
12]無電解置換及び還元めっきにより形成する金属薄膜が厚さ10nm以下で抵抗率5μΩ・cm以下であることを特徴とする[11]記載のめっき物の製造方法。
13]さらに、前記金属薄膜の上に配線部をめっきで形成することを特徴とする[11]又は[12]に記載のめっき物の製造方法。
14]合金薄膜と無電解置換および還元めっきで形成する金属薄膜との界面の酸素濃度がオージェ電子分光法で分析して1原子%以下であることを特徴とする[11]〜[13]のいずれか1項に記載のめっき物の製造方法。
15]触媒活性を有する金属(A)が、白金、金、銀、パラジウムから選ばれる少なくとも1種の金属であり、
置換めっき可能な金属(B)が、鉄、ニッケル、コバルト、タングステン、ニオブ、錫、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、鉛から選ばれる少なくとも1種の金属であり、
合金薄膜上に無電解置換および還元めっきで形成する金属薄膜が、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、鉄、錫から選ばれる少なくとも1種の金属からなる薄膜であり、
配線部が銅又は銅を主成分とする合金であることを特徴とする[13]又は[14]に記載のめっき物の製造方法。
16]触媒活性を有する金属(A)が、白金、パラジウムから選ばれる少なくとも1種の金属であり、
置換めっき可能な金属(B)が、タングステン、ニオブから選ばれる少なくとも1種の金属であり、
合金薄膜上に無電解置換および還元めっきで形成する金属薄膜が、銅又は銅を主成分とする合金の薄膜であり、
配線部が銅又は銅を主成分とする合金であることを特徴とする[14]又は[15]に記載のめっき物の製造方法。
17]触媒活性を有する金属(A)が、パラジウムであり、
置換めっき可能な金属(B)が、タングステンであり、
合金薄膜上に無電解置換および還元めっきで形成する金属薄膜が、銅薄膜であり、
配線部が銅であることを特徴とする[15]〜[16]のいずれか1項に記載のめっき物の製造方法。
18]無電解置換および還元めっきにより形成する金属薄膜がダマシン銅配線用シード層であることを特徴とする[11]〜[17]のいずれか1項に記載のめっき物の製造方法。
19]合金薄膜をスパッタリングにより形成することを特徴とする[11]〜[18]のいずれか1項に記載のめっき物の製造方法。
発明の効果
本発明によれば、基材上のバリアメタル層上に無電解めっき法でシード層を形成する場合、無電解めっきの触媒活性を有する金属と、無電解めっき液に含まれる金属イオンと置換めっきが可能な金属との特定の組成を有する合金薄膜を予備的に形成することが重要であるが、このことにより、その上に無電解置換および還元めっきにより銅等の金属薄膜を形成する際に下地となる前記予備薄膜表面を浸食することなく、その上に形成する銅等の金属薄膜層の膜厚を十分に薄く、均一でかつ優れた密着性で成膜することができる。また、前記予備形成した合金薄膜とその上の無電解めっき層との界面においては実質的に酸素を含まない状態とすることができる。
さらに、前記無電解めっき液に含まれる金属イオンと置換めっき可能な金属を、無電解めっきにより形成される金属薄膜の金属に対して拡散を防止するバリア機能を有する金属とすることにより、前記合金薄膜は、バリア機能と触媒能とを兼ね備えた単一の層とすることができ、ダマシン銅配線形成における、バリア層と触媒金属層との二層を形成する煩雑さを解消でき、さらに薄膜化が可能となる。
本発明は、無電解めっきにより金属薄膜を形成する際に、基材上に予め無電解めっきの触媒活性を有する金属(A)と、無電解めっき液に含まれる金属イオンと置換めっきが可能な金属(B)との合金薄膜を形成し、無電解めっき液の還元反応と、無電解めっき液に含まれる金属イオンとの置換反応とを併用させることにより金属薄膜(シード層)を形成する方法および得られたシード層を形成しためっき物に関する発明である。
本発明において無電解めっきは、還元型めっきと置換型めっきが併用される。
置換めっきにより、前記合金薄膜の表面の酸化物が置換めっきの過程で除かれ、さらに同時に還元めっきが起こることで、所望の導電性を有するシード層を形成するに必要な膜厚を均一に薄くすることができる。
その結果、シード層の厚みを10nm以下でかつ抵抗率10μΩ・cm以下とすることができる。シード層の膜厚を薄くすることにより、線幅が数十nmレベルのダマシン銅配線への適用が可能となる。
また上記の作用により、合金薄膜と銅等の無電解置換および還元めっきで形成された金属薄膜との界面の酸素濃度をオージェ電子分光法(AES)にて分析したところ1原子%以下(検出限界以下)であった。一方、置換めっきが作用しないタンタルをバリア機能を持つ金属として使った場合には界面に酸素が顕著に検出される。
界面に酸素が存在する場合には、配線の抵抗が上がったり、バリア機能が落ちる等の悪影響がある。
無電解めっきの触媒活性を有する金属(A)としては、白金、金、銀、パラジウムなどが挙げられ、これらの金属から選ばれる少なくとも1種以上の金属を使用するが、中でも白金、パラジウムの使用が好ましく、パラジウムが特に好ましい。また、触媒活性を有する金属を二種類以上含む合金の使用も可能である。本発明において、前記無電解めっきの触媒活性を有するとは、無電解めっき液中の銅等の金属イオンを還元してめっき膜を形成する反応の触媒能を有することをいう。
無電解めっき液に含まれる金属イオンと置換めっきが可能な金属(B)としては、鉄、ニッケル、コバルト、タングステン、ニオブ、錫、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、鉛が挙げられる。また、金属(B)は、無電解置換および還元めっきで形成される金属薄膜の金属に対してバリア機能を有する金属とすることにより、前記合金薄膜をバリア機能と触媒能を兼ね備えた単一の層とすることができ、ダマシン銅配線形成における、バリア層と触媒金属層との二層を形成する煩雑さを解消でき、さらに薄膜化が可能となり好ましい。該バリア機能を有する金属(B)としては、タングステン、ニオブが挙げられ、これらの金属から選ばれる少なくとも1種以上の金属を使用するが、特にタングステンが好ましい。
無電解めっき液に含まれる金属イオンと置換めっきが可能な金属(B)と無電解めっきの触媒活性を有する金属(A)の合金薄膜における組成は、一般的に金属(A)の組成比は5原子%以上、40原子%以下が望ましい。金属(A)が5原子%より少なくなると、めっき液の還元反応より置換反応が優勢になり、被めっき材を侵食し均一な薄膜を形成することができない。さらに金属(B)が前記バリア機能を有する金属である場合は、膜が不均一なために膜厚の極端に薄い部分が生じ、バリア機能の低下をきたす。また、40原子%より多くなると、金属(A)がめっき膜中に混入し、抵抗値を高くし、信号の遅延をきたす。また、膜のコストが高くなるという問題も生じる。
前記合金薄膜は、前記金属(A)と金属(B)を含むスパッタリング合金ターゲットを用いて、基材上にスパッタリングで形成することが好ましい。前記組成の合金薄膜は、所望の合金薄膜の組成と略同一組成の金属(A)と金属(B)を含むスパッタリングターゲットにより形成することができる。
合金薄膜の膜厚は3〜20nmであることが好ましく、より好ましくは5〜15nmである。
本発明において合金薄膜を形成する基材としては、半導体ウェハーが好ましく、酸処理、アルカリ処理、界面活性剤処理、超音波洗浄あるいはこれらを組み合わせた処理を実施することで、基材のクリーニング、濡れ性向上を図ることができる。
無電解置換および還元めっきで形成される金属薄膜は、無電解めっき液に含まれる金属イオンと金属(B)との置換反応、及び金属(A)が無電解めっき液の金属イオンを還元する触媒として働くことにより、無電解めっき液に含まれる金属イオンが金属として析出して形成される。該金属薄膜としては、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、鉄、錫から選ばれる少なくとも1種の金属からなる薄膜が挙げられ、銅又は銅を主成分とする合金の薄膜が好ましく、銅薄膜が特に好ましい。
本発明のバリア兼触媒層(合金薄膜)を用いて無電解置換および還元めっきを行う際に用いる無電解めっき方法としては、一般的な方法を用いることができる。同様に使用するめっき液も一般的なめっき液を用いることができる。
本発明のバリア兼触媒層(合金薄膜)を用いて無電解置換および還元めっきを行う際に用いる無電解銅めっき方法としては、一般的な方法を用いることができる。同様に使用する銅めっき液も一般的な無電解銅めっき液を用いることができる。
無電解銅めっき液は、通常、銅イオン、銅イオンの錯化剤、還元剤、およびpH調整剤等を含んでいる。
無電解銅めっき液の還元剤としては、ホルマリンの人体や環境への悪影響を考え、グリオキシル酸を用いることが好ましい。また、ホスフィン酸は銅上では還元作用を示さないものの、パラジウムなどの触媒金属上では高い還元作用を示すため、触媒金属を介する初期のめっき反応性を高くする効果がある。また、これらは半導体用途では避けたい不純物であるナトリウムを含まない。
したがって、還元剤としてより好ましいのは、グリオキシル酸とホスフィン酸を同時に使用することである。この併用により、グリオキシル酸単独で使用した場合よりもめっきの反応性が高くなり、その結果、めっき反応が起こりにくい半導体ウェハーのような鏡面上で、より低温で均一なめっきが可能となる無電解銅めっき液が得られる。めっき反応性が高くなることで、より低温でのめっきが可能となり、さらにより低温であることにより、液安定性が増し、また析出する銅の粒子が細かく均一になりやすい。
グリオキシル酸の濃度は、めっき液中0.005〜0.5mol/Lが好ましく、0.01〜0.2mol/Lがより好ましい。濃度が0.005mol/L未満であるとめっき反応が起こらず、0.5mol/Lを超えるとめっき液が不安定になり分解する。
ホスフィン酸の濃度は、めっき液中0.001〜0.5mol/Lが好ましく、0.005〜0.2mol/Lがより好ましい。濃度が0.001mol/L未満であると前記の効果が見られなくなり、0.5mol/Lを超えるとめっき液が不安定になり分解する。
本発明において無電解銅めっき液の銅イオン源としては、一般的に用いられている銅イオン源すべてを用いることができ、例えば、硫酸銅、塩化銅、硝酸銅等が挙げられる。また、銅イオンの錯化剤としても、一般的に用いられている錯化剤すべてを用いることができ、例えば、エチレンジアミン四酢酸、酒石酸等が挙げられる。
その他の添加剤として、めっき液に一般的に用いられている添加剤、例えば2,2’−ビピリジル、ポリエチレングリコール、フェロシアン化カリウム等を用いることができる。
また、本発明における無電解銅めっき液は、pH10〜14で用いることが好ましく、pH12〜13で用いることがより好ましい。pH調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等一般的に用いられているものを用いることができるが、半導体用途でナトリウム、カリウム等のアルカリ金属を避けたい場合には、水酸化テトラメチルアンモニウムを用いるとよい。
また、本発明における無電解銅めっき液は、浴温40〜90℃で使用するのが、浴安定性および銅の析出速度の点から好ましい。
本発明において無電解銅めっき液を用いてめっきを行う場合、被めっき材をめっき浴中に浸漬する。被めっき材は、前記のような合金薄膜を成膜したものである。
本発明の無電解置換および還元めっきにより作製した金属薄膜の厚さは、3〜10nmがより好ましい。
本発明の無電解置換および還元めっきにより作製された金属薄膜は、めっき膜が薄く、膜厚が均一となる。したがってダマシン銅配線用シード層として用いた場合、配線幅が100nm以下の微細なビア・トレンチ内にも膜厚の均一な薄膜シード層形成が可能であり、その結果、ボイド・シーム等の欠陥の発生しない半導体ウェハーが得られる。
本発明のめっき物は、無電解めっきにより形成された金属薄膜上に、さらに、配線部をめっきにより設けることができる。めっきは、電気めっき又は無電解めっきを用いることができる。
配線部は銅又は銅を主成分とする合金であることが好ましく、銅がより好ましい。電気銅めっき液は、一般にダマシン銅配線埋め込み用に使用されている組成であればよく、特に限定されないが、例えば主成分として硫酸銅及び硫酸、微量成分として塩素、ポリエチレングリコール、二硫化ビス(3−スルホプロピル)二ナトリウム、ヤヌスグリーンなどを含んだ液を用いることができる。また、埋め込みに使用する無電解銅めっき液としては、例えば特開2005−038086号公報に記載の銅配線埋め込み用めっき液を用いることができる。
本発明のめっき物は、基材上に形成した前記特定の合金薄膜を有し、その上に無電解置換および還元めっきにより形成したシード層として作用する金属薄膜を有する。前記特定の合金薄膜は既に述べているように触媒機能とバリア機能とを兼ね備えた単一の層とすることができるので、通常膜厚が数十nmとなるバリア層の形成を要しない。このように本発明のめっき物においては、合金薄膜をバリア機能と触媒能とを兼ね備えた単一の層とすることができ、該シード層として作用する金属薄膜の膜厚が10nm以下であるので、この金属薄膜上に常法により配線部となる金属めっきすることにより、線幅が数十nmレベルのダマシン銅配線への適用が可能な半導体素子とすることができる。加えて、前記シード層として作用する金属薄膜の抵抗率が10μΩ・cm以下であるので、その後の電気めっき初期の均一成膜が容易となる。前記金属薄膜の抵抗率は5μΩ・cm以下であることが好ましい。
次に本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
実施例1
半導体基板上に、無電解めっきの触媒活性を有する金属としてパラジウム、無電解めっき液に含まれる金属イオンと置換めっきが可能な金属としてタングステンからなるスパッタリング合金ターゲットを用いて表1に示す組成の膜厚10nmの合金薄膜を作製し、その合金膜上に無電解めっき法により銅めっき薄膜を形成した。尚、無電解めっきによる銅膜の形成は、以下の組成のめっき液を用いて、pH12.5(調整剤:水酸化カリウム)、50℃×30〜40秒の条件で実施した。
めっき液組成
硫酸銅 0.02mol/L
エチレンジアミン四酢酸塩 0.21mol/L
グリオキシル酸 0.03mol/L
ホスフィン酸 0.09mol/L
2、2’−ビピリジル 20mg/L
得られた銅めっき薄膜の膜厚、抵抗率、合金薄膜中への銅の拡散の有無、無電解めっきの触媒活性を有する金属(A)の銅めっき薄膜への拡散の有無、銅めっき薄膜剥離後の孔の有無について評価した。また、めっき時の銅薄膜と合金薄膜の界面の酸化状態(酸素量)の確認をAESデプスプロファイル測定により確認した。
また、線幅90nm、アスペクト比4のトレンチパターン付き半導体基板に対し、前記のスパッタ合金薄膜、及び無電解銅めっき薄膜を成膜後、それをシード層として電気銅めっきで配線の埋め込みを行った。
なお、電気めっきによる配線の埋め込みは、以下の組成のめっき液を用いて25℃×60秒、電流密度1A/dmで実施した。
硫酸銅 0.25mol/L
硫酸 1.8mol/L
塩酸 10mmol/L
微量添加剤(ポリエチレングリコール、二硫化ビス(3−スルホプロピル)二ナトリウム、ヤヌスグリーン)
得られた銅めっき膜の劈開断面SEM観察により、線幅90nmトレンチ部の埋め込み性を評価した。
結果を表1に示す。
実施例2〜7、比較例1〜3
実施例1における合金薄膜の組成を表1記載のように変えた以外は実施例1と同様にして合金薄膜を作製し、無電解めっきを行い、評価した。
結果を表1に示す。
Figure 0004376958

Claims (19)

  1. 基材上に、無電解めっきの触媒活性を有する白金、金、銀、パラジウムから選ばれる少なくとも1種の金属(A)と、無電解めっき液に含まれる金属イオンと置換めっきが可能な金属(B)との合金薄膜が形成され、その上に無電解置換および還元めっきにより金属薄膜が形成されためっき物であって、
    該触媒活性を有する金属(A)と、該置換めっき可能な金属(B)との合金薄膜が、触媒活性を有する金属(A)を5原子%以上、40原子%以下とする組成であり、
    該無電解置換および還元めっきにより形成された金属薄膜が厚さ10nm以下で抵抗率10μΩ・cm以下である金属薄膜であることを特徴とするめっき物。
  2. 無電解置換及び還元めっきにより形成された金属薄膜が厚さ10nm以下で抵抗率5μΩ・cm以下であることを特徴とする請求の範囲第1項記載のめっき物。
  3. さらに、前記金属薄膜の上に配線部がめっきで形成されたことを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項に記載のめっき物。
  4. 合金薄膜と無電解置換および還元めっきで形成された金属薄膜との界面の酸素濃度がオージェ電子分光法で分析して1原子%以下であることを特徴とする請求の範囲第1項〜第3項のいずれか1項に記載のめっき物。
  5. 触媒活性を有する金属(A)が、白金、金、銀、パラジウムから選ばれる少なくとも1種の金属であり、
    置換めっき可能な金属(B)が、鉄、ニッケル、コバルト、タングステン、ニオブ、錫、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、鉛から選ばれる少なくとも1種の金属であり、
    合金薄膜上に無電解置換および還元めっきで形成された金属薄膜が、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、鉄、錫から選ばれる少なくとも1種の金属からなる薄膜であり、
    配線部が銅又は銅を主成分とする合金であることを特徴とする請求の範囲第3項又は第4項に記載のめっき物。
  6. 触媒活性を有する金属(A)が、白金、パラジウムから選ばれる少なくとも1種の金属であり、
    置換めっき可能な金属(B)が、タングステン、ニオブから選ばれる少なくとも1種の金属であり、
    合金薄膜上に無電解置換および還元めっきで形成された金属薄膜が、銅又は銅を主成分とする合金の薄膜であり、
    配線部が銅又は銅を主成分とする合金であることを特徴とする請求の範囲第5項に記載のめっき物。
  7. 触媒活性を有する金属(A)が、パラジウムであり、
    置換めっき可能な金属(B)が、タングステンであり、
    合金薄膜上に無電解置換および還元めっきで形成された金属薄膜が、銅薄膜であり、
    配線部が銅であることを特徴とする請求の範囲第5項〜第6項のいずれか1項に記載のめっき物。
  8. 無電解置換および還元めっきにより形成された金属薄膜がダマシン銅配線用シード層であることを特徴とする請求の範囲第1項〜第7項のいずれか1項に記載のめっき物。
  9. 合金薄膜がスパッタリングにより形成されたことを特徴とする請求の範囲第1項〜第8項のいずれか1項に記載のめっき物。
  10. 請求の範囲第1項〜第9項のいずれか1項に記載のめっき物を構成に含むことを特徴とする半導体素子。
  11. 基材上に、無電解めっきの触媒活性を有する金属(A)と、無電解めっき液に含まれる金属イオンと置換めっきが可能な金属(B)との合金薄膜を形成し、その上に無電解置換および還元めっきにより金属薄膜を形成するめっき物の製造方法であって、
    該触媒活性を有する金属(A)と、該置換めっき可能な金属(B)との合金薄膜が、触媒活性を有する金属(A)を5原子%以上、40原子%以下とする組成であり、
    該無電解置換および還元めっきにより形成する金属薄膜が厚さ10nm以下で抵抗率10μΩ・cm以下である金属薄膜であることを特徴とするめっき物の製造方法。
  12. 無電解置換及び還元めっきにより形成する金属薄膜が厚さ10nm以下で抵抗率5μΩ・cm以下であることを特徴とする請求の範囲第11項記載のめっき物の製造方法。
  13. さらに、前記金属薄膜の上に配線部をめっきで形成することを特徴とする請求の範囲第11項又は第12項に記載のめっき物の製造方法。
  14. 合金薄膜と無電解置換および還元めっきで形成する金属薄膜との界面の酸素濃度がオージェ電子分光法で分析して1原子%以下であることを特徴とする請求の範囲第11項〜第13項のいずれか1項に記載のめっき物の製造方法。
  15. 触媒活性を有する金属(A)が、白金、金、銀、パラジウムから選ばれる少なくとも1種の金属であり、
    置換めっき可能な金属(B)が、鉄、ニッケル、コバルト、タングステン、ニオブ、錫、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、鉛から選ばれる少なくとも1種の金属であり、
    合金薄膜上に無電解置換および還元めっきで形成する金属薄膜が、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、鉄、錫から選ばれる少なくとも1種の金属からなる薄膜であり、
    配線部が銅又は銅を主成分とする合金であることを特徴とする請求の範囲第13項又は第14項に記載のめっき物の製造方法。
  16. 触媒活性を有する金属(A)が、白金、パラジウムから選ばれる少なくとも1種の金属であり、
    置換めっき可能な金属(B)が、タングステン、ニオブから選ばれる少なくとも1種の金属であり、
    合金薄膜上に無電解置換および還元めっきで形成する金属薄膜が、銅又は銅を主成分とする合金の薄膜であり、
    配線部が銅又は銅を主成分とする合金であることを特徴とする請求の範囲第14項又は第15項に記載のめっき物の製造方法。
  17. 触媒活性を有する金属(A)が、パラジウムであり、
    置換めっき可能な金属(B)が、タングステンであり、
    合金薄膜上に無電解置換および還元めっきで形成する金属薄膜が、銅薄膜であり、
    配線部が銅であることを特徴とする請求の範囲第15項〜第16項のいずれか1項に記載のめっき物の製造方法。
  18. 無電解置換および還元めっきにより形成する金属薄膜がダマシン銅配線用シード層であることを特徴とする請求の範囲第11項〜第17項のいずれか1項に記載のめっき物の製造方法。
  19. 合金薄膜をスパッタリングにより形成することを特徴とする請求の範囲第11項〜第18項のいずれか1項に記載のめっき物の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009078255A1 (ja) 2007-12-17 2009-06-25 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. 基板、及びその製造方法
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WO2009116347A1 (ja) 2008-03-19 2009-09-24 日鉱金属株式会社 基材上にバリア兼シード層が形成された電子部材
EP2237312B1 (en) * 2008-03-19 2015-08-19 JX Nippon Mining & Metals Corporation Electronic member wherein barrier-seed layer is formed on base
JP5388191B2 (ja) * 2009-05-26 2014-01-15 Jx日鉱日石金属株式会社 貫通シリコンビアを有するめっき物及びその形成方法
CN102605359A (zh) * 2011-01-25 2012-07-25 台湾上村股份有限公司 化学钯金镀膜结构及其制作方法、铜线或钯铜线接合的钯金镀膜封装结构及其封装工艺
CN103741122A (zh) * 2014-01-20 2014-04-23 厦门大学 一种制备光滑尖锐afm-ters针尖的化学镀方法
KR101736300B1 (ko) 2015-08-07 2017-05-17 아트켐 주식회사 무전해 은 도금액 및 이를 이용한 은 도금 방법
CN108735408B (zh) * 2017-04-21 2020-02-21 李文熙 高导电卑金属电极或合金低欧姆芯片电阻器的制作方法
JP6754152B1 (ja) * 2020-02-18 2020-09-09 日本高純度化学株式会社 めっき積層体
CN112207276B (zh) * 2020-10-16 2023-02-03 西安工程大学 一种微米镀镍铝粉的制备方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85100096B (zh) * 1985-04-01 1988-12-07 清华大学 平面磁控溅射靶及其镀膜方法
JPS6258524A (ja) 1985-09-06 1987-03-14 エヌオーケー株式会社 電気接点部品の接触面被覆方法
US5969422A (en) * 1997-05-15 1999-10-19 Advanced Micro Devices, Inc. Plated copper interconnect structure
JPH11312680A (ja) * 1998-04-30 1999-11-09 Nec Corp 配線の形成方法
KR100338112B1 (ko) * 1999-12-22 2002-05-24 박종섭 반도체 소자의 구리 금속 배선 형성 방법
JP2002025908A (ja) 2000-07-06 2002-01-25 Tanaka Kikinzoku Hanbai Kk 半導体メモリ用のキャパシタ用電極及び電極前駆材料
JP4083968B2 (ja) 2000-11-02 2008-04-30 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JP3768908B2 (ja) * 2001-03-27 2006-04-19 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源、画像形成装置
US20030143837A1 (en) 2002-01-28 2003-07-31 Applied Materials, Inc. Method of depositing a catalytic layer
JP2004115885A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Tokyo Electron Ltd 無電解メッキ方法
JP5214092B2 (ja) * 2003-01-23 2013-06-19 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド 触媒を用いた無電解めっきによりパターン化された絶縁体上に金属層を形成する方法
JP3819381B2 (ja) 2003-07-07 2006-09-06 株式会社半導体理工学研究センター 多層配線構造の製造方法
JP2005038086A (ja) 2003-07-17 2005-02-10 Bank Of Tokyo-Mitsubishi Ltd ポイント管理方法、icカード及びicカード端末
KR100767942B1 (ko) 2003-10-17 2007-10-17 닛코킨조쿠 가부시키가이샤 무전해 구리도금액
JP2007064348A (ja) 2005-08-31 2007-03-15 Ntn Corp 一方向クラッチおよびクラッチ内蔵プーリ
US7622382B2 (en) * 2006-03-29 2009-11-24 Intel Corporation Filling narrow and high aspect ratio openings with electroless deposition
JP5377831B2 (ja) 2007-03-14 2013-12-25 Jx日鉱日石金属株式会社 ダマシン銅配線用シード層形成方法、及びこの方法を用いてダマシン銅配線を形成した半導体ウェハー
JP4376959B2 (ja) * 2007-07-31 2009-12-02 日鉱金属株式会社 無電解めっきにより金属薄膜を形成しためっき物およびその製造方法

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