KR100654413B1 - 기판의 도금방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세한 배선용 홈 등의 미세 오목부에 구리 또는 구리합금 등의 전기저항이 작은 재료를 간극없이 균일하게, 또한 표면을 평탄하게 충전할 수 있도록 한 기판의 도금방법 및 장치를 제공하는 것이다. 미세 오목부(10)를 가지는 기판(W)에 전해도금을 실시하여 미세 오목부(l0)에 금속(13)을 충전하는 기판의 도금 방법에 있어서, 기판(W)을 균일 전착성이 뛰어난 조성의 제 1 도금액중에 침지시켜 제 1 단 도금처리(11)를 행한 후, 레벨링성이 뛰어난 조성의 제 2 도금액중에 침지시켜 제 2 단 도금처리(12)를 행한다.

Description

기판의 도금방법{METHOD FOR PLATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판의 도금방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 반도체기판에 형성된 미세한 배선용 오목부에 구리(Cu) 등의 금속을 충전하는 등의 용도에 가장 적합한 기판의 도금방법 및 장치에 관한 것이다.
종래에는 반도체 기판상에 배선회로를 형성하기 위해서는 기판면상에 스패터링등을 사용하여 도체의 성막을 행한 후, 다시 레지스트 등의 패턴 마스크를 사용한 화학적 드라이에칭에 의해 막의 불필요부분을 제거하고 있었다.
배선회로를 형성하기 위한 재료로서는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금이 사용되고 있었다. 그러나 반도체의 집적도가 높아짐에 따라 배선이 가늘어지고, 전류밀도가 증가하여 열응력이나 온도상승을 일으킨다. 이것은 스트레스마이그레이션이나 일렉트로마이그레이션에 의해 Al 등이 박막화함에 따라 더욱 현저해지고, 마침내는 단선 또는 단락 등의 염려가 생긴다.
여기서 통전에 의한 과도의 발열을 피하기 위하여 더욱 도전성이 높은 구리 등의 재료를 배선형성에 채용하는 것이 요구되고 있다. 그러나 구리 또는 그 합금은 드라이에칭이 어렵고, 전면을 성막한 후 패턴을 형성하는 상기 방법의 채용은 곤란하다. 따라서 미리 소정패턴의 배선용 홈을 형성하여 두고, 그 속에 구리 또 는 그 합금을 충전하는 공정을 생각할 수 있다. 이에 의하면 막을 에칭에 의해 제거하는 공정은 불필요하며, 표면단차를 없애기 위한 연마공정을 행하면 좋다. 또 다층회로의 상하를 연락하는 플러그라 불리우는 부분도 동시에 형성할 수 있는 이점이 있다.
그러나, 이와 같은 배선홈 또는 플러그의 형상은 배선폭이 미세화함에 따라 종횡비(깊이와 폭의 비)가 매우 높아져, 스패터링성막에서는 균일한 금속의 충전이 곤란하였다. 또 각종 재료의 성막수단으로서 기상성장(CVD)법이 사용되나, 구리 또는 그 합금으로는 적당한 기체원료를 준비하는 것이 곤란하고, 또 유기원료를 채용하는 경우에는 이것으로부터 퇴적막중으로 탄소(C)가 혼입하여 저항치가 오른다는 문제점이 있었다.
따라서, 기판을 도금액중에 침지시켜 무전해 또는 전해도금을 행하는 방법이 제안되어 있다. 이와 같은 도금에 의한 성막에서는 높은 종횡비의 배선홈을 균일하게 금속으로 충전하는 것이 가능해진다.
여기에 예를 들어 전해구리도금에 있어서는 도금액으로서 그 조성에 황산구리와 황산을 함유하는 것이 일반적으로 사용되고 있다. 그리고 황산구리농도가 낮고 황산농도가 높은 도금액을 사용하면 도금액의 도전율이 올라가고 분극이 크게 되어 균일전착(電着)성 및 피복성이 향상하고, 반대로 황산구리농도가 높고 황산농도가 낮은 도금액을 사용하면 첨가제의 작용과 더불어 미세 오목부의 바닥으로부터 도금이 성장하는 이른바 레벨링성이 좋아지는 것이 알려져 있다.
이 때문에, 균일 전착성 및 피복성이 뛰어난 조성의 도금액을 사용한 구리 도금을 행하여 종횡비가 큰 기판의 미세 오목부 내에 구리를 충전하면 레벨링성이 뒤떨어지고, 미세 오목부의 입구가 먼저 막혀 이른바 빈 구멍(보이드)이 생기기 쉬워지고, 반대로 레벨링성이 뛰어난 조성의 도금액을 사용한 구리도금을 행하면, 균일 전착성 및 피복성이 뒤떨어지고, 미세 오목부의 벽면이나 바닥부의 일부에 도금 미착부가 생긴다는 문제가 있었다.
또 기판의 미세 오목부의 주위 및 바닥면은 일반적으로 Cu의 시드층이 형성되어 있으나, TiN이나 TaN 등의 배리어층에 직접 전해도금하면 이 배리어층의 시트저항치가 상기 황산구리 도금액의 저항치와 비교하여 매우 크기 때문에 황산구리 도금액을 사용한 도금처리에서는 바늘형상으로 결정이 석출되므로 밀착력이 부족한 도금막이 생긴다는 문제가 있었다.
한편, 분극성이 높고 계단형상 석출성의 성질로부터 밀착성이 뛰어난 피롤린산 구리도금액을 사용하는 것도 널리 행하여지고 있으나, 이 피롤린산 도금액은 레벨링성이 뒤떨어지고, 이 때문에 피롤린산 구리도금액을 사용한 도금처리에서 미세오목부 내에 구리를 충전하면 미세 오목부의 입구가 먼저 막혀 이른바 빈 구멍(보이드)이 생기기 쉬워진다는 문제가 있었다. 피롤린산 구리도금액은 물론 Cu 시드층상에 제 1 층째로서 도금하여도 좋다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 미세한 배선용 홈 등의 미세 오목부에 구리 또는 구리합금 등의 전기저항이 작은 재료를 간극없이 균일하게 또한 표면을 평탄하게 충전할 수 있게 한 기판의 도금방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기판의 도금방법은 미세 오목부를 가지는 기판에 전해도금을 실시하여 상기 미세 오목부에 금속을 충전하는 기판의 도금방법에 있어서, 상기 기판을 균일 전착성이 뛰어난 조성의 제 1 도금액중에 침지시켜 제 1 단 도금처리를 행한 후, 레벨링성이 뛰어난 조성의 제 2 도금액중에 침지시켜 제 2 단 도금처리를 행하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여 제 1 단 도금처리에서 미세 오목부의 벽면이나 바닥면에 도금 미착부가 없는 균일한 초기도금막을 형성하고, 제 2 단 도금처리에서 이 초기도금 막의 표면에 보이드없이 표면을 평탄하게 한 표면도금막을 형성할 수 있다.
여기에 상기 제 1 도금액으로서 프린트기판용 하이 스로우 황산구리도금액을, 제 2 도금액으로서 황산구리도금액을 각각 사용하는 것이 바람직하다. 프린트기판용 하이 스로우 황산구리도금액은 황산구리의 농도가 낮고, 황산농도가 높은 균일부착(전착)성 및 피복성이 뛰어난 조성의 구리도금액이다. 황산구리도금액은 황산구리의 농도가 높고, 황산농도가 낮은 레벨링성이 뛰어난 조성의 구리도금액이다. 이에 따라 미세 오목부 내에 구리를 간극없이 균일하게 충전하고, 또한 표면을 평탄하게 한 구리도금을 실시할 수 있다.
또한 상기 프린트기판용 하이 스로우 황산구리도금액으로서, 황산구리 5 내지 100g/ℓ, 황산 100 내지 250g/ℓ의 조성의 것을, 황산구리도금액으로서 황산구리 100 내지 300g/ℓ, 황산 10 내지 100g/ℓ의 조성의 것을 각각 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 미세 오목부가 배리어층으로 덮힌 기판에 전해도금을 실시하여 상기 미세 오목부에 금속을 충전하는 기판의 도금방법에 있어서,
상기 기판을 상기 배리어층과의 밀착성과 균일 전착성이 뛰어난 조성의 제 1도금액중에 침지시켜 제 1 단 도금처리를 행한 후, 레벨링성이 뛰어난 조성의 제 2도금액중에 침지시켜 제 2 단 도금처리를 행하는 것이 바람직하다.
이에 의하여 제 1 단 도금처리에서 배리어층으로 덮힌 미세 오목부의 벽면이나 바닥면에 도금 미착부가 없는 균일한 초기 도금막을 형성하고, 제 2 단 도금처리에서 이 초기 도금막의 표면에 보이드없이, 표면을 평탄하게 한 표면 도금막을 형성할 수 있다.
여기서 상기 제 1 도금액으로서 피롤린산 구리도금액을, 제 2 도금액으로서 황산구리도금액을 각각 사용하는 것이 바람직하다. 피롤린산 구리도금액은 분극성이 높고, 그 계단형상 석출성의 성질로부터 TiN 등의 배리어층과의 밀착성이 뛰어 나며, 또 황산구리의 농도가 높고 황산농도가 낮은 황산구리도금액은 레벨링성이 우수하다. 이에 의하여 배리어층으로 덮힌 미세 오목부내에 구리를 간극없이 균일하게 충전하고, 또한 표면을 평탄하게 한 구리도금을 실시할 수 있다. 또한 상기 황산구리도금액으로서 황산구리 100 내지 300g/ℓ, 황산 10 내지 100g/ℓ의 조성의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기판의 도금장치는 도금조와, 이 도금조에 균일 전착성이 뛰어난 조성의 제 1 도금액을 공급하는 제 1 도금액 공급수단과, 이 도금조에 레벨링성이 뛰어난 조성의 제 2 도금액을 공급하는 제 2 도금 액 공급수단과, 상기 제 1 도금액 공급수단과 제 2 도금액 공급수단에 의한 도금 액의 공급을 전환하는 전환수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
이에 의하여 먼저 도금조내에 균일 전착성이 뛰어난 조성의 제 1 도금액을 공급하여 기판의 제 1 단 도금처리를 행하고, 그후 도금액의 공급을 전환하고, 레벨링성이 뛰어난 조성의 제 2 도금액을 공급하여 기판의 제 2 단 도금처리를 행함 으로써, 제 1 단 도금처리와 제 2 단 도금처리를 동일설비내에서 연속적으로 행할 수 있다.
상기 제 1 도금액은 기판의 배리어층과의 밀착성과 균일 전착성이 뛰어난 조성의 것이 바람직하다. 이에 의하여 먼저 도금조내에 기판의 배리어층과의 밀착성이 뛰어난 조성의 제 1 도금액을 공급하여 기판의 제 1 단 도금처리를 행하고, 그후 도금액의 공급을 전환하여 레벨링성이 뛰어난 조성의 제 2 도금액을 공급하여 기판의 제 2 단 도금처리를 행함으로써 제 1 단 도금처리와 제 2 단 도금처리를 동일설비내에서 연속적으로 행할 수 있다.
도 1A 내지 도 1C는 기판의 도금방법에 의해 제조되는 반도체소자의 제조공정을 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명의 실시형태의 도금방법의 공정을 나타내는 공정도,
도 3A 내지 도 3C는 도 2의 공정의 설명에 따른 단면도,
도 4A 및 도 4B는 레벨링성의 설명에 따른 단면도,
도 5는 본 발명의 실시형태의 도금장치를 나타낸 개략도,
도 6A 내지 도 6C는 본 발명의 실시예 1과 비교예 1 및 2와의 차이를 나타내는 단면도,
도 7A 내지 도 7C는 본 발명의 제 2 실시형태의 도금방법의 공정을 나타내는 단면도,
도 8A 내지 도 8C는 본 발명의 실시예 2와 비교예 1 및 2와의 차이를 나타내는 단면도,
도 9는 도 5의 변형예의 도금장치를 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해서 도면을 참조하여 설명한다.
제 1 실시형태의 도금방법은, 반도체기판의 표면에 구리도금을 실시하여 구리층으로 이루어지는 배선이 형성된 반도체장치를 얻는 데 사용되는 것으로, 이 공정을 도 1A 내지 도 1C를 참조하여 설명한다.
즉, 반도체기판(W)에는 도 1A에 나타내는 바와 같이 반도체소자가 형성된 반도체기재(1)상의 도전층(1a)의 위에 SiO2로 이루어지는 절연막(2)이 퇴적되어 리소그래피·에칭기술에 의해 콘택트홀(3)과 배선용 홈(4)이 형성되고, 그 위에 TiN 등으로 이루어지는 배리어층(5)이 형성되어 있다.
그리고 도 1B에 나타내는 바와 같이, 상기 반도체기판(W)의 표면에 구리도금을 실시함으로써, 반도체기재(1)의 콘택트홀(3) 및 홈(4)내에 구리층(6)을 충전시킴과 더불어, 절연막(2)상에 구리층(6)을 퇴적시킨다. 그 후 화학적 기계적 연마(CMP)에 의해 절연막(2)상의 구리층(6)을 제거하여 콘택트홀(3) 및 배선용 홈(4)에 충전시킨 구리층(6)의 표면과 절연막(2)의 표면을 대략 동일평면으로 한다. 이에 의하여 도 1C에 나타내는 바와 같이 구리층(6)으로 이루어지는 배선이 형성된다.
이하, 상기 도 1A에 나타내는 반도체기판(W)에 전해구리도금을 실시하는 공정을 도 2를 참조하여 설명한다. 먼저 반도체기판(W)을 예를 들어 황산수용액중에 침지시켜 상기 반도체기판(W)을 활성화시키는 전처리를 행한다.
다음으로 이것을 수세한 후, 제 1 도금액, 예를 들어 프린트기판용 하이 스로우황산구리도금액에 침지시켜 제 1 단 도금처리를 행하고, 이에 의하여 도 3A에 나타내는 바와 같이 반도체기판(W)의 미세 오목부(10)의 측면 및 바닥면을 포함하는 표면에 균일한 초기 도금막(11)을 형성한다. 여기에 프린트 기판용 하이 스로우 황산구리도금액은 황산구리의 농도가 낮고 황산농도가 높은 균일 전착성 및 피복성이 뛰어난 조성의 구리도금액이며, 예를 들어 황산구리 5 내지 100g/ℓ, 황산 100 내지 250g/ℓ의 조성의 것이다.
이와 같이 황산구리농도가 낮고 황산농도가 높은 도금액에서는 도금액의 전도율이 올라 분극이 커지기 때문에, 균일 전착성이 향상한다. 이에 의하여 도금을 반도체기판(W)의 표면에 균일하게 부착시켜 미세 오목부(10)의 바닥부나 측면에 도금의 미착부분이 생기는 것을 방지할 수 있다.
그리고 이것을 수세한 후, 제 2 도금액 예를 들어 장식용 황산구리도금액에 침지시켜 제 2 단 도금처리를 행하고, 이에 의하여 도 3B 및 도 3C에 나타내는 바 와 같이 상기 초기 도금막(11)의 표면에 평탄한 표면 도금막(12)을 형성한다. 여기에 장식용 황산구리도금액은 황산구리의 농도가 높고 황산농도가 낮은 레벨링성이 뛰어난 조성의 구리도금액으로서, 예를 들어 황산구리 100 내지 300g/ℓ, 황산 10 내지 100g/ℓ의 조성의 것이다.
여기에 레벨링성이란, 표면 평탄도에 대한 성질을 의미하여, 레벨링성이 좋으면 도 4A에 나타내는 바와 같이 기판(W)의 표면에 오목부(14)가 있더라도 더욱 평탄한 표면의 도금막(15a)을 얻을 수 있다. 이에 대하여 레벨링성이 나쁘면 도 4B에 나타내는 바와 같이 기판(W) 표면의 오목부(14)의 형상이 그대로 표면에 남은 도금막(15b)을 얻을 수 있다.
이와 같이 레벨링성이 뛰어난 도금액에 있어서는 도 3B에 나타내는 바와 같이 미세 오목부(10)의 입구에서의 막성장이 늦어지고, 이에 의하여 보이드의 발생을 방지하면서 미세 오목부(10)내에 구리를 균일하게 간극없이 충전하고, 또한 표면을 평탄하게 할 수 있다.
그 후, 수세를 행하여 건조시켜 도금처리를 종료하는 것으로, 이에 의하여 미세 오목부(10)의 벽면이나 바닥면에 도금 미착부가 생기는 일이 없고, 또한 보이드없이, 또한 표면이 평탄한 도금막(13)을 얻을 수 있다.
상기 도금처리에 적합한 도금장치를 도 5에 나타낸다.
상기 도금장치에는 도금조(20)와, 이 도금조(20)의 내부에 상기 제 1 도금 액(21)을 공급하는 제 1 도금액 공급수단(22a)과, 상기 제 2 도금액(23)을 공급하는 제 2 도금액 공급수단(22b)이 구비되어 있다. 상기 제 1 도금액 공급수단(22a) 에는 제 1 도금액(21)을 도금조(20)로 보내는 펌프(24a)가 구비되고, 이 펌프(24a)의 상류측에 개폐밸브(25a)가 배치되어 있음과 더불어, 이 개폐밸브(25a)를 개폐하는 전환수단으로서의 타이머(26a)가 구비되어 있다.
제 2 도금액 공급수단(22b)도 마찬가지로 제 2 도금액(23)을 도금조(20)에 보내는 펌프(24b)가 구비되고, 이 펌프(24b)의 상류측에 개폐밸브(25b)가 배치되어 있음과 더불어, 이 개폐밸브(25b)를 개폐하는 전환수단으로서의 타이머(26b)가 구비되어 있다.
또한 상기 도금조(20)에는 이 내부에 세정수를 도입하는 세정수 공급관(27)과, 이 도금조(20)내의 세정수를 외부로 배수하는 배수관(28)이 접속되고, 이 배수관(28)에는 펌프(29)가 접속되어 있다.
그리고 상기한 바와 같이 하여 전처리를 실시한 반도체기판을 도금조(20)의 내부에 넣고, 먼저 도금조(20)의 내부로 세정수를 도입하여 수세를 행한 후, 타이머(26a)를 거쳐 제 1 도금액 공급수단(22a)의 개폐밸브(25a)를 개방하고, 도금조 (20)내에 제 1 도금액(21)을 공급하여 제 1 단 도금처리를 행한다. 그리고 일정시간 경과후에 상기 개폐밸브(25a)를 폐쇄하고, 도금조(20)의 내부로 세정수를 도입하여 수세를 행한 후, 이번에는 타이머(26b)를 거쳐 제 2 도금액 공급수단(22b)의 개폐밸브(26b)를 개방하고, 도금조(20)내에 제 2 도금액(23)을 공급하여 제 2 단 도금처리를 행한다. 이에 의하여 제 1 단 도금처리와 제 2 단 도금처리를 동일설비에서 연속하여 행할 수 있다.
또한 이 예에서는 도금액의 공급을 전환하는 전환수단으로서 타이머를 사용 한 예를 나타내고 있으나, 타이머 이외의 임의의 수단을 사용하여도 됨은 물론이다.
또 상기 실시예에 있어서는 제 1 단 도금처리, 제 2 단 도금처리 및 수세처리 등을 동일한 처리조를 사용하여 행하고 있으나, 이들 처리를 각각 별개의 조를 사용하여 행하도록 하여도 좋다. 예를 들어 도 9에 나타내는 바와 같이 처리공정에 따라 각 조를 배치하고, 반도체기판을 각 조에 순서대로 침지하여 처리하도록 하여도 좋다.
(실시예 1)
반도체기판(W)상에 폭이 1.0㎛ 이하의 미세 오목부(10)를 만들고, 이것을 50℃로 유지한 100g/ℓ의 황산수용액에 15초간 침지시켜 전처리를 실시한 후, 제 1 도금액에 의한 제 1 단 도금처리를 실시하고, 수세 후에 제 2 도금액에 의한 제 2 단 도금처리를 실시하였다. 그리고 수세를 행하여 건조시켰다.
여기에 제 1 도금액의 조성은, 이하와 같다.
CuSO4·5H2O 70g/ℓ
H2SO4 200g/ℓ
NaCl 100mg/ℓ
유기첨가물 5mℓ/ℓ
한편, 제 2 도금액의 조성은 이하와 같다.
CuSO4·5H2O 200g/ℓ
H2SO4 50g/ℓ
NaCl 100mg/ℓ
유기첨가물 5mℓ/ℓ
또, 도금조건은 쌍방 모두 동일하고, 이하와 같다.
욕온 25℃
전류밀도 2A/dm2
도금시간 2.5분
PH < 1
이에 의하여 도 6A에 나타내는 바와 같이, 반도체기판(W)의 미세 오목부(10)내를 도금 미착부를 생기게 하는 일 없고 보이드없는 구리도금막(13)으로 메울 수 있었다.
(비교예 1)
비교예 1로서, 상기와 동일한 전처리를 실시한 반도체기판(W)에 상기 제 1 도금액만으로 도금처리를 실시한 바, 도 6B에 나타내는 바와 같이 미세 오목부 (10)내의 구리도금막(13)의 내부에 보이드(30)가 생긴 것이 확인되었다.
(비교예 2)
비교예 2로서, 상기와 동일한 전처리를 실시한 반도체 웨이퍼에 상기 제 2 도금액만으로 도금처리를 실시한 바, 도 6C에 나타내는 바와 같이 미세 오목부(10)의 바닥부의 구석부에 도금 미착부(31)가 생긴 것이 확인되었다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다.
반도체기판(W)에는 도 1A에 나타내는 바와 같이, 반도체소자가 형성된 반도체기재(1)상의 도전층(1a)의 위에 SiO2로 이루어지는 절연막(2)이 퇴적되고, 리소그래피·에칭기술에 의해 콘택트홀(3)과 배선용 홈(4)이 형성되고, 그 위에 TiN 등으로 이루어지는 배리어층(5)이 형성되어 있다.
먼저, 반도체기판(W)을 예를 들어 황산수용액중에 침지시켜 상기 반도체기판 (W)을 활성화시키는 전처리를 행한다. 다음으로 이것을 수세한 후, 제 1 도금액, 예를 들어 피롤린산 구리도금액에 침지시켜 제 1 단 도금처리를 행하고, 이에 의하여 도 7A에 나타내는 바와 같이 반도체기판(W)의 미세 오목부(10)의 측면 및 바닥면을 덮는 배리어층(5)을 포함하는 표면에 균일한 초기 도금막(11a)을 형성한다.
이와 같이 피롤린산 구리도금액은 계단형상 석출성의 성질로부터 TiN 등의 배리어층(5)과의 밀착성이 뛰어나고, 이에 의하여 균일 전착성이 좋은 초기도금 막(11a)을 얻어 미세 오목부(10)를 덮는 배리어층(5)과의 사이에 미착부분이 생기는 것을 방지할 수 있다.
그리고 이것을 수세한 후, 제 2 도금액, 예를 들어 황산구리도금액에 침지시켜 제 2 단 도금처리를 행하고, 이에 의하여 도 7B 및 도 7C에 나타내는 바와 같이 상기 초기도금막(11a)의 표면에 평탄한 표면 도금막(12)을 형성한다. 여기에 황산구리도금액으로서 황산구리의 농도가 높고, 황산농도가 낮은 레벨링성이 뛰어난 조성의 황산구리도금액, 예를 들어 황산구리 100 내지 300g/ℓ, 황산 10 내지 100g/ ℓ의 조성의 것을 사용한다.
(실시예 2)
반도체기판(W)상에 폭이 1.0㎛ 이하의 미세 오목부(10)를 만들고, 이 미세 오목부(10)를 배리어층(5)으로 피복하여 이것을 50℃로 유지한 100g/ℓ의 황산수용액에 15초간 침지시켜 전처리를 실시한 후, 제 1 도금액에 의한 제 1 단 도금처리를 실시하고, 수세 후에 제 2 도금액에 의한 제 2 단 도금처리를 실시하였다. 그리고 수세를 행하여 건조시켰다.
여기에 제 1 도금액의 조성은 이하와 같다.
Cu2P2O7·3H2O 90g/ℓ
H4P2O7 340g/ℓ
암모니아 3mℓ/ℓ
유기첨가물 0.5mℓ/ℓ
또 도금조건은 이하와 같다
욕온 55℃
전류밀도 0.5 A/dm2
도금시간 3분
PH 8.5
한편, 제 2 도금액의 조성은 이하와 같다.
CuSO4·5H2O 200g/ℓ
H2SO4 50g/ℓ
NaCl 100mg/ℓ
유기첨가물 5 mℓ/ℓ
또 도금조건은 이하와 같다.
욕온 25℃
전류밀도 2A/dm2
도금시간 2.5분
PH < 1
이에 의하여 도 8A에 나타내는 바와 같이, 반도체기판(W)의 미세 오목부(10)내를 배리어층(5)과의 사이에 도금 미착부를 생기게 하는 일 없이, 보이드없는 구리도금막(14)으로 메울 수 있었다.
(비교예 1)
비교예 1로서, 상기와 동일한 전처리를 실시한 반도체기판(W)에 상기 제 1도금액만으로 도금처리를 실시한 바, 도 8B에 나타내는 바와 같이 미세 오목부 (10)내의 구리도금막(14)의 내부에 보이드(30)가 생겼음이 확인되었다.
(비교예 2)
비교예 2로서, 상기와 동일한 전처리를 실시한 반도체웨이퍼에 상기 제 2 도금액만으로 도금처리를 실시한 바, 도 8C에 나타내는 바와 같이 미세 오목부(10)의 바닥부의 구석부에 배리어층(5)과의 사이의 도금 미착부(31)가 생긴 것이 확인되었 다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 제 1 단 도금처리에서 미세 오목부의 벽면이나 바닥면에 도금 미착부가 없는 균일한 초기 도금막을 형성하고, 제 2단 도금처리에서 이 초기 도금막의 표면에 보이드없고 표면을 평탄하게 한 표면 도금막을 형성함으로써, 미세한 배선용 홈 등의 미세 오목부에 구리 또는 구리합금 등의 전기저항이 작은 재료를 간극없이 균일하게 또한 표면을 평탄하게 충전할 수 있다.
본 발명은 반도체기판의 도금에 의한 매립배선층의 형성 등에 사용할 수 있고, LSI 등의 반도체디바이스의 제조 등에 이용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 배선용 미세 오목부를 가지는 반도체기판에 전해도금을 실시하여 상기 미세 오목부에 금속을 충전하는 기판의 도금방법에 있어서,
    상기 기판을 황산구리 5 ~100g/ℓ, 황산 100 ~ 250g/ℓ 조성의 프린트기판용 하이 스로우 황산구리도금액 중에 침지시켜 제 1단 도금처리를 행한 후, 황산구리 100 ~ 300g/ℓ, 황산 10 ~ 100g/ℓ 조성의 황산구리도금액 중에 침지시켜 제 2단 도금처리를 행하는 것을 특징으로 하는 기판의 도금방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 미세 오목부가 배리어층으로 덮여져 있는 것을 특징으로 하는 기판의 도금방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 배선용 미세 오목부를 가지는 반도체기판에 전해도금을 실시하여 상기 미세 오목부에 금속을 충전하는 기판의 도금방법에 있어서,
    상기 기판을 피롤린산 구리도금액 중에 침지시켜 제 1단 도금처리를 행한 후, 황산구리 100 ~ 300g/ℓ, 황산 10 ~ 100g/ℓ 조성의 황산구리도금액 중에 침지시켜 제 2단 도금처리를 행하는 것을 특징으로 하는 기판의 도금방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 미세 오목부가 배리어층으로 덮여져 있는 것을 특징으로 하는 기판의 도금방법.
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