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JP2003142487A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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Publication number
JP2003142487A
JP2003142487A JP2001338953A JP2001338953A JP2003142487A JP 2003142487 A JP2003142487 A JP 2003142487A JP 2001338953 A JP2001338953 A JP 2001338953A JP 2001338953 A JP2001338953 A JP 2001338953A JP 2003142487 A JP2003142487 A JP 2003142487A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
semiconductor device
alloy
plating
copper
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
JP2001338953A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Inoue
裕章 井上
Chikaaki O
新明 王
Moriharu Matsumoto
守治 松本
Makoto Kanayama
真 金山
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.)
Ebara Corp
JCU Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Ebara Udylite Co Ltd
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 Ebara Corp, Ebara Udylite Co Ltd filed Critical Ebara Corp
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Priority to EP02758831A priority patent/EP1418619A4/en
Priority to CNB028157907A priority patent/CN1329972C/en
Priority to KR10-2004-7002117A priority patent/KR20040018558A/en
Priority to PCT/JP2002/008214 priority patent/WO2003017359A1/en
Priority to US10/216,902 priority patent/US7060618B2/en
Publication of JP2003142487A publication Critical patent/JP2003142487A/en
Priority to US11/254,790 priority patent/US7279408B2/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor device in which wiring can be protected by covering the exposed surface of buried wiring selectively with a continuous protective layer (thin film) having uniform thickness and the magnetism of the protective layer does not cause the deterioration of the semiconductor characteristics. SOLUTION: Wiring protective layers 30 and 42 each having an amorphous phase are formed selectively on the surfaces of exposed wirings 28 and 40 of a semiconductor device having a buried wiring structure.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に半導体基板等の表面に設けた配
線用の微細な凹部に銅や銀等の導電体を埋め込んで構成
した埋込み配線構造を有し、配線の表面を配線保護層で
保護した半導体装置及びその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a buried wiring structure formed by burying a conductor such as copper or silver in a fine wiring recess provided on the surface of a semiconductor substrate or the like. The present invention relates to a semiconductor device in which the surface of the wiring is protected by a wiring protection layer and a method for manufacturing the semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の配線形成プロセスとして、
配線溝及びコンタクトホールに金属(導電体)を埋込む
ようにしたプロセス(いわゆる、ダマシンプロセス)が
使用されつつある。これは、層間絶縁膜に予め形成した
配線溝やコンタクトホールに、アルミニウム、近年では
銅や銀等の金属を埋め込んだ後、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
技術である。
2. Description of the Related Art As a wiring forming process of a semiconductor device,
A process (a so-called damascene process) in which a metal (conductor) is embedded in a wiring groove and a contact hole is being used. This is because after filling a wiring groove or contact hole previously formed in an interlayer insulating film with a metal such as aluminum, copper or silver in recent years, excess metal is removed by chemical mechanical polishing (CMP) to planarize the metal. It is a process technology.

【0003】この種の配線、例えば配線材料として銅を
使用した銅配線にあっては、平坦化後、銅からなる配線
の表面が外部に露出しており、配線(銅)の熱拡散を防
止したり、例えばその後の酸化性雰囲気の絶縁膜(酸化
膜)を積層して多層配線構造の半導体装置を作る場合等
に、配線(銅)の酸化を防止したりするため、Co合金
やNi合金等からなる配線保護層(蓋材)で露出配線の
表面を選択的に覆って、配線の熱拡散及び酸化を防止す
ることが検討されている。このCo合金やNi合金等
は、例えば無電解めっきによって得られる。
In this type of wiring, for example, a copper wiring using copper as a wiring material, the surface of the wiring made of copper is exposed to the outside after the flattening, and the heat diffusion of the wiring (copper) is prevented. For example, in order to prevent the wiring (copper) from being oxidized, for example, when a semiconductor device having a multilayer wiring structure is formed by laminating insulating films (oxide films) in an oxidizing atmosphere thereafter, a Co alloy or a Ni alloy is used. It has been studied to selectively cover the surface of the exposed wiring with a wiring protection layer (cover material) made of, for example, to prevent thermal diffusion and oxidation of the wiring. This Co alloy, Ni alloy, etc. are obtained by electroless plating, for example.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ここで、この種の配線
保護層(蓋材)は、エレクトロマイグレーション耐性に
富むことが要求される。エレクトロマイグレーション
は、電流が集中して生じるジュール熱に起因するといわ
れており、配線保護層内の薄肉部やピンホール部を起点
に発生する。このため、この要求に応えるためには、部
分的な薄肉部やピンホールが生じないように、均一な膜
厚で連続した、例えば50nm以下、好ましくは10〜
30nm程度の膜厚の薄膜からなる配線保護層で露出配
線の表面を一様に覆うことが望まれる。
The wiring protection layer (cover) of this type is required to have a high electromigration resistance. It is said that electromigration is caused by Joule heat generated by concentration of electric current, and is generated from a thin portion or a pinhole portion in the wiring protection layer as a starting point. Therefore, in order to meet this demand, continuous thin films having a uniform film thickness, for example, 50 nm or less, preferably 10
It is desirable to uniformly cover the surface of the exposed wiring with a wiring protection layer made of a thin film having a thickness of about 30 nm.

【0005】しかしながら、例えば図15に示すよう
に、SiO等からなる絶縁膜10の内部に銅を埋込ん
で形成した銅配線12の表面に、例えば無電解めっきに
よって得られる、Co−W−B合金からなる50nm以
下の膜厚の結晶質相を有する配線保護層(薄膜)14を
形成すると、銅配線12を構成する銅は、複数の結晶配
向を持つ多結晶膜であるので、この結晶配向の影響を受
けて、例えば面方位(111)の銅結晶12aの上に面
方位(111)のCo−W−B合金結晶14aが、面方
位(222)の銅結晶12bの上に面方位(222)の
Co−W−B合金結晶14bがそれぞれ成長(エピタキ
シャル成長)する。そして、これらの面方位の異なるC
o−W−B合金結晶14a,14bは、その成長速度が
異なり、このため、均一な膜厚でかつ連続した配線保護
層(薄薄)を得ることが困難であるといった問題があっ
た。
However, as shown in FIG. 15, for example, Co--W--, which is obtained by, for example, electroless plating, is formed on the surface of a copper wiring 12 formed by burying copper inside an insulating film 10 made of SiO 2 or the like. When the wiring protection layer (thin film) 14 made of B alloy and having a crystalline phase with a thickness of 50 nm or less is formed, the copper forming the copper wiring 12 is a polycrystalline film having a plurality of crystal orientations. Under the influence of the orientation, for example, the Co-WB alloy crystal 14a having the plane orientation (111) on the copper crystal 12a having the plane orientation (111) and the plane orientation on the copper crystal 12b having the plane orientation (222). The Co-WB alloy crystals 14b of (222) grow (epitaxially grow), respectively. Then, C having different plane orientations
Since the growth rates of the o-W-B alloy crystals 14a and 14b are different, there is a problem that it is difficult to obtain a continuous wiring protective layer (thin and thin) having a uniform film thickness.

【0006】つまり、銅の表面に結晶質相を有する配線
保護層(蓋材)を成長させると、この膜は、下地となる
銅の結晶面に整合した膜となり、均一かつ連続した膜が
得られなくなって、十分なエレクトロマイグレーション
耐性を得ることができなくなってしまう。更に、無電解
めっきによって得られるCo合金またはNi合金からな
る配線保護層で配線の表面を選択的に覆って配線を保護
すると、Co合金やNi合金は一般に磁性体であり、こ
の配線保護層の磁性が半導体特性を劣化させてしまう。
That is, when a wiring protection layer (cover material) having a crystalline phase is grown on the surface of copper, this film becomes a film aligned with the crystal face of copper as a base, and a uniform and continuous film is obtained. Cannot be achieved, and sufficient electromigration resistance cannot be obtained. Furthermore, when the wiring is protected by selectively covering the surface of the wiring with a wiring protection layer made of a Co alloy or a Ni alloy obtained by electroless plating, the Co alloy or the Ni alloy is generally a magnetic substance. Magnetism deteriorates semiconductor characteristics.

【0007】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、埋込み配線の露出した表面を均一な膜厚で連続した
配線保護層(薄膜)で選択的に覆って配線を保護するこ
とができ、またこの配線を保護する配線保護層が半導体
特性を劣化させてしまうことがないようにした半導体装
置及びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the exposed surface of the buried wiring can be selectively covered with a continuous wiring protection layer (thin film) having a uniform film thickness to protect the wiring. It is another object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same in which a wiring protection layer for protecting the wiring does not deteriorate semiconductor characteristics.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、埋込み配線構造を有する半導体装置の露出配線の表
面に、非晶質相を有する配線保護層を選択的に形成した
ことを特徴とする半導体装置である。
The invention according to claim 1 is characterized in that a wiring protective layer having an amorphous phase is selectively formed on the surface of an exposed wiring of a semiconductor device having a buried wiring structure. And a semiconductor device.

【0009】これにより、下地となる配線の結晶配向に
影響されることなく、均一かつ連続した非晶質相を有す
る配線保護層(蓋材)で露出配線の表面を選択的に覆っ
て配線を保護することができる。例えば、図1に示すよ
うに、SiO等からなる絶縁膜10の内部に銅を埋込
んで形成した銅配線12の表面に、例えば無電解めっき
によって得られる、Co−W−B合金からなる50nm
以下の膜厚の非晶質相を有する配線保護層(薄膜)16
を形成すると、例え銅配線12を構成する銅が複数の結
晶配向を持つ多結晶膜であっても、この結晶配向の影響
を受けることなく、例えば面方位(111)の銅結晶1
2aや面方位(222)の銅結晶12bの上にCo−W
−B合金16aが一様に成長し、これによって、均一な
膜厚でかつ連続した配線保護層(薄膜)16を得ること
できる。
As a result, the surface of the exposed wiring is selectively covered with the wiring protection layer (cover material) having a uniform and continuous amorphous phase without being affected by the crystal orientation of the underlying wiring. Can be protected. For example, as shown in FIG. 1, on the surface of a copper wiring 12 formed by embedding copper inside an insulating film 10 made of SiO 2 or the like, for example, a Co—W—B alloy obtained by electroless plating is used. 50 nm
Wiring protective layer (thin film) 16 having an amorphous phase having the following film thickness
When the copper wiring 12 is formed, for example, even if the copper forming the copper wiring 12 is a polycrystalline film having a plurality of crystal orientations, the copper crystal 1 having a plane orientation (111) is not affected by the crystal orientation.
Co-W on the copper crystal 12b of 2a or plane orientation (222)
The -B alloy 16a grows uniformly, whereby a continuous wiring protection layer (thin film) 16 having a uniform film thickness can be obtained.

【0010】請求項2に記載の発明は、銅、銅合金、銀
または銀合金を配線材料とした埋込み配線構造を有し、
露出配線の表面に非晶質相を有する配線保護層を選択的
に形成したことを特徴とする半導体装置である。このよ
うに、配線材料として銅や銀等の低抵抗材料を使用する
ことで、半導体装置の高速化、高密度化を図ることがで
きる。
The invention according to claim 2 has an embedded wiring structure using copper, copper alloy, silver or silver alloy as a wiring material.
The semiconductor device is characterized in that a wiring protection layer having an amorphous phase is selectively formed on the surface of the exposed wiring. In this way, by using a low resistance material such as copper or silver as the wiring material, it is possible to increase the speed and density of the semiconductor device.

【0011】請求項3に記載の発明は、埋込み配線構造
を有する半導体装置の露出配線の表面に、非磁性膜で構
成される配線保護層を選択的に形成したことを特徴とす
る半導体装置である。前述の非晶質相を有する配線保護
層は、結晶とは異なり3次元的な秩序を持たないアモル
ファス構造を有しており、このアモルファス構造の合金
は、一般に非磁性(強磁性が生じない)である。このた
め、配線保護層をアモルファス構造とすることで、各合
金組成で配線保護層を非磁性膜とすることができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device characterized in that a wiring protection layer made of a non-magnetic film is selectively formed on a surface of an exposed wiring of a semiconductor device having a buried wiring structure. is there. Unlike the crystal, the wiring protection layer having an amorphous phase has an amorphous structure that does not have a three-dimensional order, and an alloy having this amorphous structure is generally non-magnetic (no ferromagnetism occurs). Is. Therefore, by forming the wiring protection layer with an amorphous structure, the wiring protection layer can be a non-magnetic film with each alloy composition.

【0012】請求項4に記載の発明は、銅、銅合金、銀
または銀合金を配線材料とした埋込み配線構造を有し、
露出配線の表面に非磁性膜で構成される配線保護層を選
択的に形成したことを特徴とする半導体装置である。請
求項5に記載の発明は、前記配線保護層は、Ni合金、
Co合金またはCu合金からなることを特徴とする請求
項1乃至4のいずれかに記載の半導体装置である。この
Ni合金としては、Ni−P,Ni−B,Ni−W−P
またはNi−W−B合金等が挙げられ、Co合金として
は、Co−P,Co−B,Co−W−PまたはCo−W
−B合金等が挙げられる。また、Cu合金としては、C
u−B合金等が挙げられる。
The invention according to claim 4 has an embedded wiring structure using copper, copper alloy, silver or silver alloy as a wiring material.
The semiconductor device is characterized in that a wiring protection layer made of a nonmagnetic film is selectively formed on the surface of the exposed wiring. In the invention according to claim 5, the wiring protection layer is a Ni alloy,
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is made of a Co alloy or a Cu alloy. As this Ni alloy, Ni-P, Ni-B, Ni-WP
Alternatively, a Ni-WB alloy or the like may be used. Examples of the Co alloy include Co-P, Co-B, Co-WP or Co-W.
-B alloy etc. are mentioned. Also, as a Cu alloy, C
u-B alloy etc. are mentioned.

【0013】請求項6に記載の発明は、前記Ni合金、
Co合金またはCu合金からなる配線保護層を無電解め
っきで形成したことを特徴とする請求項5記載の半導体
装置である。請求項7に記載の発明は、埋込み配線構造
を有する半導体装置の表面に無電解めっきを施して、露
出配線の表面に非晶質相を有する配線保護層を選択的に
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法であ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, the Ni alloy,
The semiconductor device according to claim 5, wherein the wiring protection layer made of a Co alloy or a Cu alloy is formed by electroless plating. The invention according to claim 7 is characterized in that the surface of a semiconductor device having a buried wiring structure is subjected to electroless plating to selectively form a wiring protective layer having an amorphous phase on the surface of the exposed wiring. And a method for manufacturing a semiconductor device.

【0014】請求項8に記載の発明は、埋込み配線構造
を有する半導体装置の表面に無電解めっきを施して、露
出配線の表面に非磁性膜で構成される配線保護層を選択
的に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法で
ある。請求項9に記載の発明は、前記配線保護層は、N
i合金、Co合金またはCu合金からなることを特徴と
する請求項7または8記載の半導体装置の製造方法であ
る。
According to an eighth aspect of the present invention, electroless plating is applied to the surface of a semiconductor device having a buried wiring structure to selectively form a wiring protective layer made of a non-magnetic film on the surface of the exposed wiring. A method of manufacturing a semiconductor device is characterized by the above. In the invention according to claim 9, the wiring protective layer is N
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the semiconductor device is made of an i alloy, a Co alloy, or a Cu alloy.

【0015】請求項10に記載の発明は、埋込み配線構
造を有する半導体装置の表面に設けた配線用の凹部に導
電体をめっきにより埋め込む工程と、該半導体装置の表
面を化学的機械的研磨により平坦にする工程と、該半導
体装置の露出配線の表面に、無電解めっきにより非晶質
相を有する配線保護層を選択的に形成する工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法である。請求
項11に記載の発明は、埋込み配線構造を有する半導体
装置の表面に設けた配線用の凹部に導電体をめっきによ
り埋め込む工程と、該半導体装置の表面を化学的機械的
研磨により平坦にする工程と、該半導体装置の露出配線
の表面に、無電解めっきにより非磁性膜で構成される配
線保護層を選択的に形成する工程とを有することを特徴
とする半導体装置の製造方法である。
According to a tenth aspect of the present invention, a step of burying a conductor in a recess for wiring provided on the surface of a semiconductor device having a buried wiring structure by plating, and the surface of the semiconductor device by chemical mechanical polishing. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of flattening and a step of selectively forming a wiring protective layer having an amorphous phase on the surface of exposed wiring of the semiconductor device by electroless plating. is there. According to an eleventh aspect of the present invention, a step of embedding a conductor in a wiring recess provided on the surface of a semiconductor device having a buried wiring structure by plating, and the surface of the semiconductor device is made flat by chemical mechanical polishing. A method of manufacturing a semiconductor device comprising: a step of selectively forming a wiring protection layer made of a nonmagnetic film on a surface of an exposed wiring of the semiconductor device by electroless plating.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図2は、2層の埋込み配線構造を有する本
発明の実施の形態の半導体装置の断面構造を示す。な
お、この例では、配線材料として銅を使用している。図
2に示すように、半導体基材20の表面に堆積した、例
えばSiOからなる絶縁膜22の内部に、例えばリソ
グラフィ・エッチング技術により配線用の微細な凹部2
4を形成し、その上にTaN等からなるバリア層26を
形成している。そして、凹部24の内部に銅を埋め込ん
で第1層の銅配線28を形成し、この銅配線28の露出
表面を配線保護層30で選択的に覆い、更に表面全体を
SiN等からなる保護膜32で覆って第1層の配線構造
を構成している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 2 shows a sectional structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention having a two-layer embedded wiring structure. In this example, copper is used as the wiring material. As shown in FIG. 2, inside the insulating film 22 made of, for example, SiO 2 deposited on the surface of the semiconductor substrate 20, fine recesses 2 for wiring are formed by, for example, the lithography / etching technique.
4 is formed, and the barrier layer 26 made of TaN or the like is formed thereon. Then, copper is embedded in the recess 24 to form a first-layer copper wiring 28, the exposed surface of the copper wiring 28 is selectively covered with a wiring protective layer 30, and the entire surface is further protected by a protective film made of SiN or the like. The wiring structure of the first layer is formed by covering with 32.

【0017】ここで、この銅配線28は、半導体基板W
の表面に銅めっきを施すことで、凹部24の内部に銅を
充填させるとともに、絶縁膜22上に銅を堆積させ、そ
の後、化学的機械的研磨(CMP)により、絶縁膜22
上の銅及びバリア層を除去して、凹部24内に充填させ
た銅の表面と絶縁膜22の表面とをほぼ同一平面にする
ことで形成される。
Here, the copper wiring 28 is formed on the semiconductor substrate W.
The surface of the insulating film 22 is filled with copper by depositing copper on the surface of the insulating film 22 and copper is deposited on the insulating film 22, and then the insulating film 22 is formed by chemical mechanical polishing (CMP).
It is formed by removing the upper copper and the barrier layer so that the surface of the copper filled in the recess 24 and the surface of the insulating film 22 are substantially flush with each other.

【0018】そして、この第1層の配線構造を有する基
板Wの上面に、例えばSiOからなる絶縁膜34を堆
積させ、この絶縁膜34の内部に、例えばリソグラフィ
・エッチング技術により配線保護層30に達する配線用
の微細な凹部36を形成し、その上にTaN等からなる
バリア層38を形成している。そして、凹部36の内部
に銅を埋め込んで第2層の銅配線40を形成し、この銅
配線40の露出表面を配線保護層42で選択的に覆い、
更に表面全体をSiN等からなる保護膜44で覆って第
2層の配線構造を構成している。なお、この銅配線40
は、半導体基板20の表面に銅めっきを施し、しかる
後、化学的機械的研磨(CMP)を施すことにより形成
されることは前述と同様である。
Then, an insulating film 34 made of, for example, SiO 2 is deposited on the upper surface of the substrate W having the wiring structure of the first layer, and inside the insulating film 34, the wiring protection layer 30 is formed by, for example, the lithography / etching technique. To form a fine recess 36 for wiring, and a barrier layer 38 made of TaN or the like is formed thereon. Then, copper is embedded in the recess 36 to form a second-layer copper wiring 40, and the exposed surface of the copper wiring 40 is selectively covered with a wiring protection layer 42.
Further, the entire surface is covered with a protective film 44 made of SiN or the like to form a second layer wiring structure. The copper wiring 40
Is formed by copper-plating the surface of the semiconductor substrate 20 and then performing chemical mechanical polishing (CMP), as described above.

【0019】ここで、銅配線28,40の露出表面を選
択的に覆って該銅配線28,40を保護する配線保護層
30,42は、非晶質相を有する、例えばCo−W−P
合金からなり、膜厚が50nm以下、好ましくは10〜
30nm(この例では20nm)の薄膜で構成されてい
る。この非晶質相を有する配線保護層30,42は、無
電解めっきによって形成される。このように、配線保護
層30,42を、非晶質相を有するCo−W−P合金で
構成することで、この膜厚が20nmと薄くても、下地
となる銅配線28,40の銅の結晶配向に影響されるこ
となく、均一かつ連続した膜とすることができる。
Here, the wiring protection layers 30 and 42 for selectively covering the exposed surfaces of the copper wirings 28 and 40 to protect the copper wirings 28 and 40 have an amorphous phase, for example, Co-WP.
It is made of an alloy and has a film thickness of 50 nm or less, preferably 10 to
It is composed of a thin film of 30 nm (20 nm in this example). The wiring protection layers 30 and 42 having the amorphous phase are formed by electroless plating. As described above, the wiring protection layers 30 and 42 are made of a Co-WP alloy having an amorphous phase, so that even if the film thickness is as thin as 20 nm, the copper of the underlying copper wirings 28 and 40 is formed. It is possible to form a uniform and continuous film without being affected by the crystal orientation of.

【0020】つまり、前述の図15に示すように、銅配
線12の表面に結晶質相を有する配線保護層(薄膜)1
4を形成すると、銅配線12を構成する銅の結晶配向の
影響を受けて、例えば面方位(111)の銅結晶12a
の上に面方位(111)のCo−W−B合金結晶14a
が、面方位(222)の銅結晶12bの上に面方位(2
22)のCo−W−B合金結晶14bがそれぞれ成長
(エピタキシャル成長)するが、前述の図1に示すよう
に、銅配線12の表面に非晶質相を有する配線保護層
(薄膜)16を形成すると、例え銅配線12を構成する
銅が複数の結晶配向を持つ多結晶膜であっても、この結
晶配向の影響を受けることなく、例えば面方位(11
1)の銅結晶12aや面方位(222)の銅結晶12b
の上にCo−W−B合金16aが一様に成長し、これに
よって、均一な膜厚でかつ連続した配線保護層(薄膜)
16を得ることできる。
That is, as shown in FIG. 15, the wiring protection layer (thin film) 1 having a crystalline phase on the surface of the copper wiring 12 is formed.
4 is affected by the crystal orientation of copper forming the copper wiring 12, and the copper crystal 12a having, for example, a plane orientation (111) is formed.
On top of which a (111) orientation Co-WB alloy crystal 14a
On the copper crystal 12b having the plane orientation (222), the plane orientation (2
22) Co-WB alloy crystals 14b are grown (epitaxially grown), respectively, but as shown in FIG. 1, a wiring protection layer (thin film) 16 having an amorphous phase is formed on the surface of the copper wiring 12. Then, even if the copper forming the copper wiring 12 is a polycrystalline film having a plurality of crystal orientations, for example, the plane orientation (11
1) copper crystal 12a and plane orientation (222) copper crystal 12b
The Co-WB alloy 16a grows uniformly on the top surface of the wiring layer, and as a result, a continuous wiring protection layer (thin film) having a uniform film thickness.
You can get 16.

【0021】このように、下地となる銅配線28,40
の銅の結晶配向に影響されることなく、均一かつ連続し
た非晶質相を有する配線保護層(蓋材)30,42で銅
配線28,40の表面を選択的に覆って銅配線28,4
0を保護することで、十分なエレクトロマイグレーショ
ン耐性を得ることができる。
In this way, the copper wirings 28 and 40 which are the bases are formed.
Of the copper wiring 28, 40 by selectively covering the surface of the copper wiring 28, 40 with a wiring protection layer (covering material) 30, 42 having a uniform and continuous amorphous phase without being affected by the crystal orientation of copper. Four
By protecting 0, sufficient electromigration resistance can be obtained.

【0022】しかも、非晶質相を有する配線保護層3
0,42は、結晶とは異なり3次元的な秩序を持たない
アモルファス構造を有しており、このアモルファス構造
の合金は、一般に非磁性(強磁性が生じない)であるた
め、配線保護層30,42を非磁性膜として、磁性が半
導体装置に影響を与えることを防止することができる。
Moreover, the wiring protection layer 3 having an amorphous phase
Unlike crystals, 0 and 42 have an amorphous structure that does not have a three-dimensional order. Since an alloy having this amorphous structure is generally nonmagnetic (no ferromagnetism occurs), the wiring protection layer 30 , 42 as non-magnetic films, it is possible to prevent magnetism from affecting the semiconductor device.

【0023】この配線保護層30,42を無電解めっき
で形成する工程を図3に、この無電解めっきを行うめっ
き装置の全体構成を図4に示す。めっき装置は、ロード
・アンロード部50、めっき前処理を行うめっき前処理
槽52、めっき処理と活性化処理を行うめっき槽54、
及びこれらの間に基板の搬送を行う搬送ロボット56を
備えている。ここで、めっき前処理槽52は、洗浄機能
を有し、まためっき槽54は、洗浄・乾燥機能を有して
いる。
FIG. 3 shows a process of forming the wiring protection layers 30 and 42 by electroless plating, and FIG. 4 shows an overall configuration of a plating apparatus for performing the electroless plating. The plating apparatus includes a loading / unloading unit 50, a plating pretreatment tank 52 for performing plating pretreatment, a plating tank 54 for performing plating treatment and activation treatment,
Further, a transfer robot 56 that transfers the substrate is provided between them. Here, the plating pretreatment bath 52 has a cleaning function, and the plating bath 54 has a cleaning / drying function.

【0024】先ず、CMP処理を終了し、カセットに収
納した基板をロード・アンロード部50に搬入し、カセ
ットから1枚の基板を搬送ロボット56で取り出してめ
っき前処理槽52に搬送する。このめっき前処理槽52
で下地となる銅配線28,40の表面にめっき前処理
(表面洗浄)を施し、水洗する。しかる後、このめっき
前処理後の基板をめっき槽54に搬送し、ここで、活性
化液による活性化処理を行い、引き続き、基板の表面に
無電解めっきを施して、銅配線28,40の外部への露
出表面にCo−W−B合金からなり、非晶質相を有する
配線保護層30,42を選択的に形成し、しかる後、水
洗し乾燥させる。そして、この乾燥の後の基板をロード
・アンロード部50のカセットに戻す。
First, the CMP process is completed, the substrate stored in the cassette is carried into the loading / unloading section 50, one substrate is taken out from the cassette by the transport robot 56 and transported to the pre-plating treatment bath 52. This plating pretreatment tank 52
The surface of the copper wirings 28, 40 to be the base is subjected to pretreatment (surface cleaning) for plating and then rinsed with water. Then, the substrate after the pretreatment for plating is conveyed to a plating bath 54, where it is subjected to activation treatment with an activating solution, and subsequently, electroless plating is performed on the surface of the substrate to form the copper wirings 28, 40. The wiring protection layers 30 and 42 made of a Co-WB alloy and having an amorphous phase are selectively formed on the exposed surface to the outside, and then washed with water and dried. Then, the substrate after this drying is returned to the cassette of the load / unload unit 50.

【0025】ここで、この例では、配線保護層30,4
2として、Co−W−B合金を使用している。つまり、
Coイオン、錯化剤、pH緩衝剤、pH調整剤、還元剤
としてのアルキルアミンボラン、及びWを含む化合物を
含有しためっき液を使用し、このめっき液に基板の表面
を浸漬させることで、Co−W−B合金からなる配線保
護層30,42を形成している。
Here, in this example, the wiring protection layers 30 and 4 are provided.
2, a Co-WB alloy is used. That is,
By using a plating solution containing a compound containing Co ions, a complexing agent, a pH buffering agent, a pH adjusting agent, an alkylamine borane as a reducing agent, and W, and immersing the surface of the substrate in this plating solution, The wiring protection layers 30 and 42 made of a Co-WB alloy are formed.

【0026】ここで、Coに対してBを5〜50at%
以上含有させることで、非晶質相を有するCo−W−B
合金からなる配線保護層30,42を得ることができ
る。このことは、Co−B合金も同様で、また、Coに
対してPを5〜50at%以上含有させることで、非晶
質相を有するCo−PまたはCo−W−P合金からなる
配線保護層を得ることができる。更に、Niに対してB
またはPを5〜50at%以上含有させることで、非晶
質相を有するNi−B、Ni−W−B、Ni−Pまたは
Ni−W−P合金からなる配線保護層を得ることができ
Here, B is 5 to 50 at% with respect to Co.
By containing the above, Co-WB having an amorphous phase
The wiring protection layers 30 and 42 made of an alloy can be obtained. This is the same for Co-B alloys, and by containing P in an amount of 5 to 50 at% or more with respect to Co, wiring protection made of Co-P or Co-WP alloy having an amorphous phase. Layers can be obtained. Furthermore, B with respect to Ni
Alternatively, by containing P in an amount of 5 to 50 at% or more, a wiring protective layer made of Ni-B, Ni-WB, Ni-P, or Ni-WP alloy having an amorphous phase can be obtained.

【0027】このめっき液には、必要に応じて、安定剤
としての重金属化合物または硫黄化合物の1種または2
種以上、または界面活性剤の少なくとも一方が添加さ
れ、またアンモニア水または水酸化第四級アンモニウム
等のpH調整剤を用いて、pHが好ましくは5〜14、
より好ましくは6〜10に調整されている。めっき液の
温度は、例えば30〜90℃、好ましくは40〜80℃
である。めっき液のコバルトイオンの供給源としては、
例えば硫酸コバルト、塩化コバルト、酢酸コバルト等の
コバルト塩を挙げることができる。コバルトイオンの添
加量は、例えば0.001〜1mol/L、好ましくは
0.01〜0.3mol/L程度である。
The plating solution may contain one or two of a heavy metal compound or a sulfur compound as a stabilizer, if necessary.
Or more, or at least one of surfactants is added, and the pH is preferably 5 to 14, using a pH adjuster such as aqueous ammonia or quaternary ammonium hydroxide.
It is more preferably adjusted to 6 to 10. The temperature of the plating solution is, for example, 30 to 90 ° C, preferably 40 to 80 ° C.
Is. As a supply source of cobalt ions of the plating solution,
Examples thereof include cobalt salts such as cobalt sulfate, cobalt chloride, and cobalt acetate. The amount of cobalt ions added is, for example, about 0.001 to 1 mol / L, preferably about 0.01 to 0.3 mol / L.

【0028】錯化剤としては、例えば酢酸等のカルボン
酸及びそれらの塩、酒石酸、クエン酸等のオキシカルボ
ン酸及びそれらの塩、グリシン等のアミノカルボン酸及
びそれらの塩を挙げることができる。また、それらは単
独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。錯化剤
の総添加量は、例えば0.001〜1.5mol/L、
好ましくは0.01〜1.0mol/L程度である。p
H緩衝剤としては、例えば硫酸アンモニウム、塩化アン
モニウム、ホウ酸等を挙げることができる。pH緩衝剤
の添加量は、例えば0.01〜1.5mol/L、好ま
しくは0.1〜1mol/L程度である。
Examples of the complexing agent include carboxylic acids such as acetic acid and salts thereof, oxycarboxylic acids such as tartaric acid and citric acid and salts thereof, aminocarboxylic acids such as glycine and salts thereof. Further, they may be used alone or in combination of two or more kinds. The total amount of complexing agent added is, for example, 0.001 to 1.5 mol / L,
It is preferably about 0.01 to 1.0 mol / L. p
Examples of the H buffer include ammonium sulfate, ammonium chloride, boric acid and the like. The addition amount of the pH buffer is, for example, 0.01 to 1.5 mol / L, preferably 0.1 to 1 mol / L.

【0029】pH調整剤としては、例えばアンモニア
水、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)等を
挙げることができ、pHを5〜14、好ましくはpH6
〜10に調整する。還元剤としてのアルキルアミンボラ
ンとしては、例えばジメチルアミンボラン(DMA
B)、ジエチルアミンボラン等を挙げることができる。
還元剤の添加量は、例えば0.01〜1mol/L、好
ましくは0.01〜0.5mol/L程度である。
Examples of the pH adjusting agent include aqueous ammonia, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) and the like. The pH is 5 to 14, preferably pH 6
Adjust to -10. Examples of the alkylamine borane as the reducing agent include dimethylamine borane (DMA
B), diethylamine borane, etc. can be mentioned.
The addition amount of the reducing agent is, for example, about 0.01 to 1 mol / L, preferably about 0.01 to 0.5 mol / L.

【0030】タングステンを含む化合物としては、例え
ばタングステン酸及びそれらの塩、または、タングスト
リン酸(例えば、H(PW1240)・nHO)等
のヘテロポリ酸及びそれらの塩等を挙げることができ
る。タングステンを含む化合物の添加量は、例えば0.
001〜1mol/L、好ましくは0.01〜0.1m
ol/L程度である。このめっき液には、上記成分以外
に公知の添加剤を添加することができる。この添加剤と
しては、例えば、浴安定剤として鉛化合物等の重金属化
合物やチオシアン化合物等の硫黄化合物等の1種または
2種以上、またアニオン系、カチオン系、ノニオン系の
界面活性剤を挙げることができる。
Examples of the compound containing tungsten include tungstic acid and salts thereof, or heteropolyacids such as tungstophosphoric acid (eg, H 3 (PW 12 P 40 ) nH 2 O) and salts thereof. be able to. The amount of the compound containing tungsten added is, for example, 0.
001 to 1 mol / L, preferably 0.01 to 0.1 m
It is about ol / L. In addition to the above components, known additives can be added to this plating solution. Examples of this additive include one or more kinds of heavy metal compounds such as lead compounds and sulfur compounds such as thiocyan compounds as bath stabilizers, and anionic, cationic and nonionic surfactants. You can

【0031】なお、この例では、配線保護層30,42
としてCo−W−B合金を使用しているが、配線保護層
30,42として、Co−B、Co−P、Co−W−
P、Ni−B、Ni−W−B、Ni−PまたはNi−W
−P合金からなる配線保護層を形成するようにしてもよ
い。また、配線材料として、銅を使用した例を示してい
るが、銅の他に、銅合金、銀及び銀合金等を使用しても
良い。
In this example, the wiring protection layers 30, 42 are
Although a Co-WB alloy is used as the wiring protection layers 30 and 42, Co-B, Co-P, and Co-W- are used as the wiring protection layers 30 and 42.
P, Ni-B, Ni-WB, Ni-P or Ni-W
A wiring protection layer made of a -P alloy may be formed. Further, although an example in which copper is used as the wiring material is shown, copper alloy, silver, silver alloy, or the like may be used instead of copper.

【0032】図5は、図4に示すめっき槽54の概略構
成図である。図5に示すように、このめっき槽54は、
半導体基板Wをその上面に保持する保持手段11と、保
持手段11に保持された半導体基板Wの被めっき面(上
面)の周縁部に当接して該周縁部をシールする堰部材
(めっき液保持機構)31と、堰部材31でその周縁部
をシールされた半導体基板Wの被めっき面にめっき液
(無電解めっき処理液)を供給するシャワーヘッド(無
電解めっき処理液(分散)供給手段)41を備えてい
る。めっき槽54は、さらに保持手段11の上部外周近
傍に設置されて半導体基板Wの被めっき面に洗浄液を供
給する洗浄液供給手段51と、排出された洗浄液等(め
っき廃液)を回収する回収容器61と、半導体基板W上
に保持しためっき液を吸引して回収するめっき液回収ノ
ズル65と、前記保持手段11を回転駆動するモータ
(回転駆動手段)Mとを備えている。
FIG. 5 is a schematic diagram of the plating bath 54 shown in FIG. As shown in FIG. 5, the plating bath 54 is
A holding means 11 for holding the semiconductor substrate W on the upper surface thereof, and a dam member (plating solution holding means) that abuts on the peripheral portion of the plated surface (upper surface) of the semiconductor substrate W held by the holding means 11 and seals the peripheral portion. Mechanism) 31 and a shower head (electroless plating treatment liquid (dispersion) supply means) for supplying a plating liquid (electroless plating treatment liquid) to the surface to be plated of the semiconductor substrate W whose peripheral portion is sealed by the dam member 31. 41 is provided. The plating tank 54 is further installed near the outer periphery of the upper part of the holding means 11 and supplies a cleaning liquid to the surface to be plated of the semiconductor substrate W, and a recovery container 61 for recovering the discharged cleaning liquid or the like (plating waste liquid). And a plating solution recovery nozzle 65 for sucking and recovering the plating solution held on the semiconductor substrate W, and a motor (rotational driving means) M for rotationally driving the holding means 11.

【0033】保持手段11は、その上面に半導体基板W
を載置して保持する基板載置部13を有している。この
基板載置部13は、半導体基板Wを載置して固定するよ
うに構成されており、具体的には半導体基板Wをその裏
面側に真空吸着する図示しない真空吸着機構を備えてい
る。一方、基板載置部13の裏面側には、面状であって
半導体基板Wの被めっき面を下面側から暖めて保温する
裏面ヒータ(加熱手段)15が設置されている。この裏
面ヒータ15は、例えばラバーヒータによって構成され
ている。この保持手段11は、モータMによって回転駆
動されると共に、図示しない昇降手段によって上下動で
きるように構成されている。堰部材31は、筒状であっ
てその下部に半導体基板Wの外周縁をシールするシール
部33を有し、図示の位置から上下動しないように設置
されている。
The holding means 11 has a semiconductor substrate W on its upper surface.
It has a substrate mounting portion 13 for mounting and holding. The substrate mounting portion 13 is configured to mount and fix the semiconductor substrate W, and specifically includes a vacuum suction mechanism (not shown) that vacuum-sucks the semiconductor substrate W on its back surface side. On the other hand, on the back surface side of the substrate mounting portion 13, there is provided a back surface heater (heating means) 15 which is planar and warms and heats the plated surface of the semiconductor substrate W from the lower surface side. The back surface heater 15 is composed of, for example, a rubber heater. The holding means 11 is configured to be rotationally driven by a motor M and can be moved up and down by an elevating means (not shown). The dam member 31 is cylindrical and has a seal portion 33 that seals the outer peripheral edge of the semiconductor substrate W in the lower portion thereof, and is installed so as not to move vertically from the position shown in the figure.

【0034】シャワーヘッド41は、先端に多数のノズ
ルを設けることで、供給されためっき液をシャワー状に
分散して半導体基板Wの被めっき面に略均一に供給する
構造のものである。また洗浄液供給手段51は、ノズル
53から洗浄液を噴出する構造である。めっき液回収ノ
ズル65は、上下動且つ旋回できるように構成されてい
て、その先端が半導体基板Wの上面周縁部の堰部材31
の内側に下降して半導体基板W上のめっき液を吸引する
ように構成されている。
The shower head 41 has a structure in which a large number of nozzles are provided at the tip of the shower head 41 so that the supplied plating solution is dispersed in a shower shape and supplied substantially uniformly to the surface to be plated of the semiconductor substrate W. The cleaning liquid supply means 51 has a structure in which the cleaning liquid is ejected from the nozzle 53. The plating solution recovery nozzle 65 is configured to be vertically movable and swivelable, and its tip has a dam member 31 at the peripheral portion of the upper surface of the semiconductor substrate W.
It is configured to descend to the inside of and to suck the plating solution on the semiconductor substrate W.

【0035】次にこのめっき槽の動作を説明する。まず
図示の状態よりも保持手段11を下降して堰部材31と
の間に所定寸法の隙間を設け、基板載置部13に半導体
基板Wを載置・固定する。半導体基板Wとしては、例え
ばφ8インチウエハを用いる。次に、図5に示すよう
に、保持手段11を上昇させ、その上面を堰部材31の
下面に当接させ、同時に半導体基板Wの外周を堰部材3
1のシール部33によってシールする。この時、半導体
基板Wの表面は開放された状態となっている。
Next, the operation of this plating tank will be described. First, the holding means 11 is lowered from the state shown in the figure to form a gap of a predetermined size between the holding means 11 and the dam member 31, and the semiconductor substrate W is mounted and fixed on the substrate mounting portion 13. As the semiconductor substrate W, for example, a φ8 inch wafer is used. Next, as shown in FIG. 5, the holding means 11 is raised so that its upper surface abuts the lower surface of the dam member 31, and at the same time, the outer circumference of the semiconductor substrate W is dammed with the dam member 3.
The sealing is performed by the seal portion 33 of No. 1. At this time, the surface of the semiconductor substrate W is in an open state.

【0036】次に裏面ヒータ15によって半導体基板W
自体を直接加熱して、シャワーヘッド41からめっき液
を噴出して半導体基板Wの表面の略全体にめっき液を降
り注ぐ。半導体基板Wの表面は、堰部材31によって囲
まれているので、注入しためっき液は全て半導体基板W
の表面に保持される。供給するめっき液の量は半導体基
板Wの表面に1mm厚(約30ml)となる程度の少量
で良い。なお被めっき面上に保持するめっき液の深さは
10mm以下であれば良く、この例のように1mmでも
良い。供給するめっき液が少量で済めばこれを加熱する
加熱装置も小型のもので良くなる。
Next, the backside heater 15 is used to form the semiconductor substrate W.
By directly heating itself, the plating solution is ejected from the shower head 41 to pour the plating solution onto almost the entire surface of the semiconductor substrate W. Since the surface of the semiconductor substrate W is surrounded by the dam member 31, the injected plating solution is entirely contained in the semiconductor substrate W.
Retained on the surface of. The amount of the plating solution to be supplied may be as small as 1 mm (about 30 ml) on the surface of the semiconductor substrate W. The depth of the plating solution held on the surface to be plated may be 10 mm or less, and may be 1 mm as in this example. If only a small amount of plating solution needs to be supplied, a small heating device for heating the plating solution will suffice.

【0037】このように半導体基板W自体を加熱するよ
うに構成すれば、加熱するのに大きな消費電力の必要な
めっき液の温度をそれほど高く昇温しなくても良いの
で、消費電力の低減化やめっき液の材質変化の防止が図
れ、好適である。なお半導体基板W自体の加熱のための
消費電力は小さくて良く、また半導体基板W上に溜める
めっき液の量は少ないので、裏面ヒータ15による半導
体基板Wの保温は容易に行え、裏面ヒータ15の容量は
小さくて良く装置のコンパクト化を図ることができる。
また半導体基板W自体を直接冷却する手段を用いれば、
めっき中に加熱・冷却を切替えてめっき条件を変化させ
ることも可能である。半導体基板上に保持されているめ
っき液は少量なので、感度良く温度制御が行える。
If the semiconductor substrate W itself is heated in this way, the temperature of the plating solution, which requires a large amount of power consumption for heating, does not have to be raised so high, so that the power consumption can be reduced. This is preferable because it can prevent the change of the material of the plating solution. Since the power consumption for heating the semiconductor substrate W itself may be small and the amount of the plating solution accumulated on the semiconductor substrate W is small, the backside heater 15 can easily keep the temperature of the semiconductor substrate W, and the backside heater 15 can be kept warm. The capacity is small and the device can be made compact.
If a means for directly cooling the semiconductor substrate W itself is used,
It is also possible to change the plating conditions by switching between heating and cooling during plating. Since a small amount of plating solution is held on the semiconductor substrate, temperature control can be performed with good sensitivity.

【0038】そして、モータMによって半導体基板Wを
瞬時回転させて被めっき面の均一な液濡れを行い、その
後半導体基板Wを静止した状態で被めっき面のめっきを
行う。具体的には、半導体基板Wを1secだけ100
rpm以下で回転して半導体基板Wの被めっき面上をめ
っき液で均一に濡らし、その後静止させて1min間無
電解めっきを行わせる。なお瞬時回転時間は長くても1
0sec以下とする。
Then, the semiconductor substrate W is momentarily rotated by the motor M to uniformly wet the surface to be plated, and then the surface to be plated is plated while the semiconductor substrate W is stationary. Specifically, the semiconductor substrate W is set to 100 for 1 sec.
The surface to be plated of the semiconductor substrate W is uniformly wetted with the plating solution by rotating at rpm or less, and then allowed to stand still to perform electroless plating for 1 min. The instantaneous rotation time is at least 1
Set to 0 sec or less.

【0039】上記めっき処理が完了した後、めっき液回
収ノズル65の先端を半導体基板Wの表面周縁部の堰部
材31内側近傍に下降し、めっき液を吸い込む。このと
き半導体基板Wを、例えば100rpm以下の回転速度
で回転させれば、半導体基板W上に残っためっき液を遠
心力で半導体基板Wの周縁部の堰部材31の部分に集め
ることができ、効率良く、且つ高い回収率でめっき液の
回収ができる。そして保持手段11を下降させて半導体
基板Wを堰部材31から離し、半導体基板Wの回転を開
始して洗浄液供給手段51のノズル53から洗浄液(超
純水)を半導体基板Wの被めっき面に噴射して被めっき
面を冷却すると同時に希釈化・洗浄することで無電解め
っき反応を停止させる。このときノズル53から噴射さ
れる洗浄液を堰部材31にも当てることで堰部材31の
洗浄を同時に行っても良い。このときのめっき廃液は、
回収容器61に回収され、廃棄される。
After the above plating process is completed, the tip of the plating solution recovery nozzle 65 is lowered to the vicinity of the inside of the dam member 31 at the peripheral portion of the surface of the semiconductor substrate W to suck the plating solution. At this time, if the semiconductor substrate W is rotated at a rotational speed of, for example, 100 rpm or less, the plating solution remaining on the semiconductor substrate W can be collected by centrifugal force in the dam member 31 at the peripheral edge of the semiconductor substrate W, The plating solution can be recovered efficiently and with a high recovery rate. Then, the holding means 11 is lowered to separate the semiconductor substrate W from the dam member 31, the rotation of the semiconductor substrate W is started, and the cleaning liquid (ultra pure water) is applied from the nozzle 53 of the cleaning liquid supply means 51 to the plated surface of the semiconductor substrate W. The electroless plating reaction is stopped by spraying to cool the surface to be plated and at the same time diluting and washing. At this time, the cleaning liquid sprayed from the nozzle 53 may be applied to the dam member 31 to simultaneously clean the dam member 31. The plating waste liquid at this time is
It is collected in the collection container 61 and discarded.

【0040】なお、一度使用しためっき液は再利用せ
ず、使い捨てとする。前述のようにこの装置において使
用されるめっき液の量は従来に比べて非常に少なくでき
るので、再利用しなくても廃棄するめっき液の量は少な
い。なお場合によってはめっき液回収ノズル65を設置
しないで、使用後のめっき液も洗浄液と共にめっき廃液
として回収容器61に回収しても良い。そしてモータM
によって半導体基板Wを高速回転してスピン乾燥した
後、保持手段11から取り出す。
The plating solution used once is not reused but is thrown away. As described above, the amount of the plating solution used in this apparatus can be made much smaller than the conventional one, so that the amount of the plating solution to be discarded is small even if it is not reused. In some cases, the plating solution recovery nozzle 65 may not be installed, and the used plating solution may be recovered together with the cleaning solution in the recovery container 61 as a plating waste solution. And motor M
After the semiconductor substrate W is rotated at a high speed by spin-drying, the semiconductor substrate W is taken out from the holding means 11.

【0041】図6は、他のめっき槽の概略構成図であ
る。図6において、図5に示すめっき槽54と相違する
点は、保持手段11内に裏面ヒータ15を設ける代わり
に、保持手段11の上方にランプヒータ(加熱手段)1
7を設置し、このランプヒータ17とシャワーヘッド4
1−2とを一体化した点である。即ち、例えば複数の半
径の異なるリング状のランプヒータ17を同心円状に設
置し、ランプヒータ17の間の隙間からシャワーヘッド
41−2の多数のノズル43−2をリング状に開口させ
ている。なおランプヒータ17としては、渦巻状の一本
のランプヒータで構成しても良いし、さらにそれ以外の
各種構造・配置のランプヒータで構成しても良い。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of another plating bath. 6 is different from the plating bath 54 shown in FIG. 5 in that instead of providing the back surface heater 15 in the holding means 11, the lamp heater (heating means) 1 is provided above the holding means 11.
7, the lamp heater 17 and the shower head 4 are installed.
It is a point that 1-2 is integrated. That is, for example, a plurality of ring-shaped lamp heaters 17 having different radii are installed concentrically, and a large number of nozzles 43-2 of the shower head 41-2 are opened in a ring shape from the gaps between the lamp heaters 17. It should be noted that the lamp heater 17 may be composed of a single spiral lamp heater, or may be composed of other lamp heaters having various structures and arrangements.

【0042】このように構成しても、めっき液は各ノズ
ル43−2から半導体基板Wの被めっき面上にシャワー
状に略均等に供給でき、またランプヒータ17によって
半導体基板Wの加熱・保温も直接均一に行える。ランプ
ヒータ17の場合、半導体基板Wとめっき液の他に、そ
の周囲の空気をも加熱するので半導体基板Wの保温効果
もある。
Even with such a configuration, the plating solution can be supplied from the nozzles 43-2 to the surface of the semiconductor substrate W to be plated in a substantially uniform manner, and the lamp heater 17 heats / heats the semiconductor substrate W. Can be done directly and evenly. In the case of the lamp heater 17, not only the semiconductor substrate W and the plating solution but also the surrounding air is heated, so that the semiconductor substrate W also has a heat retaining effect.

【0043】なおランプヒータ17によって半導体基板
Wを直接加熱するには、比較的大きい消費電力のランプ
ヒータ17が必要になるので、その代わりに比較的小さ
い消費電力のランプヒータ17と前記図4に示す裏面ヒ
ータ15とを併用して、半導体基板Wは主として裏面ヒ
ータ15によって加熱し、めっき液と周囲の空気の保温
は主としてランプヒータ17によって行うようにしても
良い。また半導体基板Wを直接、または間接的に冷却す
る手段を設けて、温度制御を行っても良い。
In order to directly heat the semiconductor substrate W by the lamp heater 17, a relatively large power consumption lamp heater 17 is required. Therefore, instead of the relatively low power consumption lamp heater 17 shown in FIG. The semiconductor substrate W may be heated mainly by the rear surface heater 15 in combination with the rear surface heater 15 shown, and the lamp heater 17 may mainly maintain the temperature of the plating solution and the surrounding air. Further, the temperature may be controlled by providing a means for directly or indirectly cooling the semiconductor substrate W.

【0044】図7は本発明の別実施例である。図示する
ように、本めっき装置は半導体ウエハを収容したウエハ
カセットの受け渡しを行う搬入・搬出エリア520と、
プロセス処理を行うプロセスエリア530と、プロセス
処理後の半導体ウエハの洗浄及び乾燥を行う洗浄・乾燥
エリア540を具備する。洗浄・乾燥エリア540は搬
入・搬出エリア520とプロセスエリア530の間に配
置されている。搬入・搬出エリア520と洗浄・乾燥エ
リア540には隔壁521を設け、洗浄・乾燥エリア5
40とプロセスエリア530の間には隔壁523を設け
ている。
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention. As shown in the figure, the present plating apparatus includes a loading / unloading area 520 for delivering and receiving a wafer cassette containing a semiconductor wafer,
A process area 530 for performing process processing and a cleaning / drying area 540 for cleaning and drying the semiconductor wafer after the process processing are provided. The cleaning / drying area 540 is arranged between the loading / unloading area 520 and the process area 530. A partition 521 is provided in the carry-in / carry-out area 520 and the cleaning / drying area 540 to clean the cleaning / drying area 5
A partition wall 523 is provided between 40 and the process area 530.

【0045】隔壁521には搬入・搬出エリア520と
洗浄・乾燥エリア540との間で半導体ウエハを受け渡
すための通路(図示せず)を設け、該通路を開閉するた
めのシャッター522を設けている。また、隔壁523
にも洗浄・乾燥エリア540とプロセスエリア530と
の間で半導体ウエハを受け渡すための通路(図示せず)
を設け、該通路を開閉するためのシャッター524を設
けている。洗浄・乾燥エリア540とプロセスエリア5
30は独自に給排気できるようになっている。
The partition wall 521 is provided with a passage (not shown) for transferring the semiconductor wafer between the loading / unloading area 520 and the cleaning / drying area 540, and a shutter 522 for opening and closing the passage. There is. In addition, the partition wall 523
Also, a passage (not shown) for transferring the semiconductor wafer between the cleaning / drying area 540 and the process area 530.
And a shutter 524 for opening and closing the passage. Cleaning / drying area 540 and process area 5
30 can supply and exhaust air independently.

【0046】上記構成の半導体ウエハ配線用のめっき装
置はクリーンルーム内に設置され、各エリアの圧力は、 (搬入・搬出エリア520の圧力)>(洗浄・乾燥エリ
ア540の圧力)>(プロセスエリア530の圧力) に設定され、且つ搬入・搬出エリア520の圧力はクリ
ーンルーム内圧力より低く設定される。これにより、プ
ロセスエリア530から洗浄・乾燥エリア540に空気
が流出しないようにし、洗浄・乾燥エリア540から搬
入・搬出エリア520に空気が流出しないようにし、さ
らに搬入・搬出エリア520からクリーンルーム内に空
気が流出しないようにしている。
The semiconductor wafer wiring plating apparatus having the above-described structure is installed in a clean room, and the pressure in each area is (the pressure of the loading / unloading area 520)> (the pressure of the cleaning / drying area 540)> (the process area 530). Pressure) and the pressure in the carry-in / carry-out area 520 is set lower than the pressure in the clean room. This prevents air from flowing from the process area 530 to the cleaning / drying area 540, prevents air from flowing from the cleaning / drying area 540 to the carry-in / carry-out area 520, and further air from the carry-in / carry-out area 520 into the clean room. To prevent it from leaking.

【0047】搬入・搬出エリア520には半導体ウエハ
収容カセットを収納するロードユニット520aとアン
ロードユニット520bが配置されている。洗浄・乾燥
エリア540にはめっき処理後の処理を行う各2基の水
洗部541、乾燥部542が配置されると共に、半導体
ウエハの搬送を行う搬送部(搬送ロボット)543が備
えられている。ここに水洗部541としては、例えば前
端にスポンジがついたペンシル型のものやスポンジ付き
ローラ形式のものが用いられる。乾燥部542として
は、例えば半導体ウエハを高速でスピンさせて脱水、乾
燥させる形式のものが用いられる。
In the carry-in / carry-out area 520, a load unit 520a and a unload unit 520b for accommodating a semiconductor wafer accommodating cassette are arranged. In the cleaning / drying area 540, two water washing units 541 and a drying unit 542 for performing post-plating processing are arranged, and a transfer unit (transfer robot) 543 for transferring semiconductor wafers is provided. As the water washing section 541, for example, a pencil type with a sponge on the front end or a roller type with a sponge is used. As the drying unit 542, for example, a unit in which a semiconductor wafer is spun at high speed to dehydrate and dry is used.

【0048】プロセスエリア530内には、半導体ウエ
ハのめっきの前処理を行う前処理槽531と、銅めっき
処理を行うめっき槽532が配置されると共に、半導体
ウエハの搬送を行う搬送部(搬送ロボット)543が備
えられている。
In the process area 530, a pretreatment bath 531 for pretreatment of semiconductor wafer plating and a plating bath 532 for copper plating treatment are arranged, and a transport unit (transport robot) for transporting semiconductor wafers. ) 543 is provided.

【0049】図8は半導体ウエハ配線用のめっき装置内
の気流の流れを示す。洗浄・乾燥エリア540において
は、配管546より新鮮な外部空気が取込まれ、高性能
フィルタ544を通してファンにより押込まれ、天井5
40aよりダウンフローのクリーンエアとして水洗部5
41、乾燥部542の周囲に供給される。供給されたク
リーンエアの大部分は床540bより循環配管545に
より天井540a側に戻され、再び高性能フィルタ54
4を通してファンにより押込まれて、洗浄・乾燥エリア
540内に循環する。一部の気流は、水洗部541及び
乾燥部542内からダクト552を通って排気される。
FIG. 8 shows the flow of air flow in the plating apparatus for semiconductor wafer wiring. In the washing / drying area 540, fresh external air is taken in from the pipe 546 and pushed by the fan through the high-performance filter 544, so that the ceiling 5
Washing part 5 as clean air downflow from 40a
41, around the drying unit 542. Most of the supplied clean air is returned from the floor 540b to the ceiling 540a side by the circulation pipe 545, and again the high performance filter 54 is supplied.
It is pushed in by a fan through 4 and circulates in the washing / drying area 540. Part of the airflow is exhausted from the water washing section 541 and the drying section 542 through the duct 552.

【0050】プロセスエリア530は、ウエットゾーン
といいながらも、半導体ウエハ表面にパーティクルが付
着することは許されない。このためプロセスエリア53
0内に天井530aより、ファンにより押込まれて高性
能フィルタ533を通してダウンフローのクリーンエア
を流すことにより、半導体ウエハにパーティクルが付着
することを防止している。
Although the process area 530 is called a wet zone, particles are not allowed to adhere to the surface of the semiconductor wafer. Therefore, the process area 53
Particles are prevented from adhering to the semiconductor wafer by being pushed into the space 0 from the ceiling 530a by a fan and flowing down-flow clean air through the high-performance filter 533.

【0051】しかしながら、ダウンフローを形成するク
リーンエアの全流量を外部からの給排気に依存すると、
膨大な給排気量が必要となる。このため、室内を負圧に
保つ程度の排気のみをダクト553よりの外部排気と
し、ダウンフローの大部分の気流を配管534,535
を通した循環気流でまかなうようにしている。
However, if the total flow rate of the clean air that forms the downflow depends on the supply / exhaust from the outside,
A huge amount of air supply and exhaust is required. For this reason, only the exhaust to the extent that the pressure in the room is kept negative is external exhaust from the duct 553, and most of the downflow airflow is made into the pipes 534 and 535.
It is designed to be covered by a circulating air flow.

【0052】循環気流とした場合に、プロセスエリア5
30を通過したクリーンエアは薬液ミストや気体を含む
ため、これをスクラバ536及びミトセパレータ53
7,538を通して除去する。これにより天井530a
側の循環ダクト534に戻ったエアは、薬液ミストや気
体を含まないものとなり、再びファンにより押込まれて
高性能フィルタ533を通ってプロセスエリア530内
にクリーンエアとして循環する。
When the circulating air flow is used, the process area 5
Since the clean air that has passed through 30 contains the chemical liquid mist and gas, the clean air is passed through the scrubber 536 and the mito separator 53.
Remove through 7,538. As a result, the ceiling 530a
The air that has returned to the side circulation duct 534 does not contain the chemical mist or gas, is pushed again by the fan, passes through the high-performance filter 533, and circulates in the process area 530 as clean air.

【0053】床部530bよりプロセスエリア530内
を通ったエアの一部が配管553を通って外部に排出さ
れ、薬液ミストや気体を含むエアがダクト553を通っ
て外部に排出される。天井530aのダクト539から
は、これらの排気量に見合った新鮮な空気がプロセスエ
リア530内に負圧に保った程度に供給される。
A part of the air that has passed through the process area 530 from the floor portion 530b is discharged to the outside through the pipe 553, and the air containing the chemical mist and gas is discharged to the outside through the duct 553. From the duct 539 of the ceiling 530a, fresh air corresponding to these exhaust amounts is supplied to the process area 530 to such an extent that the negative pressure is maintained.

【0054】上記のように搬入・搬出エリア520、洗
浄・乾燥エリア540及びプロセスエリア530のそれ
ぞれの圧力は、 (搬入・搬出エリア520の圧力)>(洗浄・乾燥エリ
ア540の圧力)>(プロセスエリア530の圧力) に設定されている。従って、シャッター522,524
(図7参照)を開放すると、これらのエリア間の空気の
流れは図9に示すように、搬入・搬出エリア520、洗
浄・乾燥エリア540及びプロセスエリア530の順に
流れる。また、排気はダクト552及び553を通し
て、図10に示すように集合排気ダクト554に集めら
れる。
As described above, the pressures of the loading / unloading area 520, the cleaning / drying area 540 and the process area 530 are as follows: (pressure of loading / unloading area 520)> (pressure of cleaning / drying area 540)> (process Area 530 pressure). Therefore, the shutters 522, 524
When (see FIG. 7) is opened, the air flow between these areas flows in the order of the loading / unloading area 520, the cleaning / drying area 540, and the process area 530, as shown in FIG. Further, the exhaust gas is collected in the collective exhaust duct 554 through the ducts 552 and 553 as shown in FIG.

【0055】図10は本発明に係る半導体ウエハ配線用
のめっき装置がクリーンルーム内に配置された一例を示
す外観図である。搬入・搬出エリア520のカセット受
渡し口555と操作パネル556のある側面が仕切壁5
57で仕切られたクリーンルームのクリーン度の高いワ
ーキングゾーン558に露出しており、その他の側面は
クリーン度の低いユーティリティゾーン559に収納さ
れている。
FIG. 10 is an external view showing an example in which the plating apparatus for semiconductor wafer wiring according to the present invention is arranged in a clean room. The side of the loading / unloading area 520 where the cassette delivery port 555 and the operation panel 556 are located is the partition wall 5.
It is exposed in a working zone 558 having a high degree of cleanliness of a clean room partitioned by 57, and the other side faces are housed in a utility zone 559 having a low degree of cleanliness.

【0056】上記のように、洗浄・乾燥エリア540を
搬入・搬出エリア520とプロセスエリア530の間に
配置し、搬入・搬出エリア520と洗浄・乾燥エリア5
40の間及び洗浄・乾燥エリア540とプロセスエリア
530の間にはそれぞれ隔壁521を設けたので、ワー
キングゾーン558から乾燥した状態でカセット受渡し
口555を通して半導体ウエハ配線用のめっき装置内に
搬入される半導体ウエハは、半導体ウエハ配線用のめっ
き装置内でめっき処理され、洗浄・乾燥した状態でワー
キングゾーン558に搬出されるので、半導体ウエハ面
にはパーティクルやミストが付着することなく、且つク
リーンルーム内のクリーン度の高いワーキングゾーン5
58をパーティクルや薬液や洗浄液ミストで汚染するこ
とはない。
As described above, the cleaning / drying area 540 is arranged between the loading / unloading area 520 and the process area 530, and the loading / unloading area 520 and the cleaning / drying area 5 are arranged.
Since partition walls 521 are provided between the cleaning and drying areas 40 and between the cleaning / drying area 540 and the process area 530, they are carried into the semiconductor wafer wiring plating apparatus from the working zone 558 through the cassette transfer port 555 in a dry state. The semiconductor wafer is plated in a semiconductor wafer wiring plating apparatus, and is carried out to the working zone 558 in a cleaned and dried state. Therefore, particles and mist are not attached to the surface of the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is kept in a clean room. Highly clean working zone 5
58 is not contaminated with particles, chemicals or cleaning liquid mist.

【0057】なお、図7及び図8では、半導体ウエハ配
線用のめっき装置が搬入・搬出エリア520、洗浄・乾
燥エリア540、プロセスエリア530を具備する例を
示したが、プロセスエリア530内に又はプロセスエリ
ア530に隣接してCMP装置を配置するエリアを設
け、該プロセスエリア530又はCMP装置を配置する
エリアと搬入・搬出エリア520の間に洗浄・乾燥エリ
ア540を配置するように構成しても良い。要は半導体
ウエハ配線用のめっき装置に半導体ウエハが乾燥状態で
搬入され、めっき処理の終了した半導体ウエハが洗浄さ
れ、乾燥した状態で排出される構成であればよい。
Although FIGS. 7 and 8 show an example in which the plating apparatus for semiconductor wafer wiring is provided with the carry-in / carry-out area 520, the cleaning / drying area 540 and the process area 530. An area for arranging the CMP device may be provided adjacent to the process area 530, and a cleaning / drying area 540 may be arranged between the process area 530 or the area for arranging the CMP device and the loading / unloading area 520. good. The point is that the semiconductor wafer may be carried in a dry state into a semiconductor wafer wiring plating apparatus, and the semiconductor wafer after the plating process may be washed and discharged in a dry state.

【0058】上記例では基板めっき装置を半導体ウエハ
配線用のめっき装置を例に説明したが、基板は半導体ウ
エハに限定されるものではなく、まためっき処理する部
分も基板面上に形成された配線部に限定されるものでは
ない。また、上記例ではCuめっきを例に説明したが、
Cuめっきに限定されるものではない。
In the above example, the substrate plating apparatus has been described as an example of a semiconductor wafer wiring plating apparatus, but the substrate is not limited to the semiconductor wafer, and the portion to be plated is also formed on the substrate surface. It is not limited to a section. In addition, in the above example, Cu plating was described as an example,
It is not limited to Cu plating.

【0059】(実施例)シリコン基板の上にTaNを堆
積させ、この上にスパッタリングによって100nmの
銅、電解銅めっきによって700nmの銅を堆積させ、
350℃のN環境下で1時間アニール(熱処理)した
試料を用意した。そして、めっき前処理、水洗、活性化
処理を行った後、無電解めっき装置を用い、下記の表1
に示す組成の無電解めっき液を使用した無電解めっき処
理を行って、試料(基板)の表面にCo−W−B合金
(配線保護層)を約50nm堆積させた。しかる後、試
料を水洗し乾燥させた。この膜(Co−W−B合金)中
の各成分の含有率は、Co:85at%、W:1.5a
t%、B:13.5at%であった。
(Example) TaN was deposited on a silicon substrate, 100 nm copper was deposited thereon by sputtering, and 700 nm copper was deposited by electrolytic copper plating.
A sample annealed (heat-treated) for 1 hour in a N 2 environment at 350 ° C. was prepared. Then, after performing a pretreatment for plating, washing with water, and an activation treatment, using an electroless plating apparatus, the following Table 1 is used.
An electroless plating process using an electroless plating solution having the composition shown in was performed to deposit a Co—WB alloy (wiring protection layer) on the surface of the sample (substrate) by about 50 nm. After that, the sample was washed with water and dried. The content ratio of each component in this film (Co-WB alloy) is Co: 85 at%, W: 1.5 a.
t% and B: 13.5 at%.

【表1】 [Table 1]

【0060】(比較例)比較例として、前述と同様な試
料の表面に、表2に示す組成の無電解めっき液を使用し
た無電解めっき処理を行って、Co−W−B合金を約5
0nm堆積させた。しかる後、試料を水洗し乾燥させ
た。この膜(Co−W−B合金)中の各成分の含有率
は、Co:89.5at%、W:10at%、B:0.
5at%であった。
(Comparative Example) As a comparative example, the surface of a sample similar to that described above was subjected to an electroless plating treatment using an electroless plating solution having the composition shown in Table 2, and a Co-WB alloy of about 5 was obtained.
0 nm was deposited. After that, the sample was washed with water and dried. The content ratio of each component in this film (Co-WB alloy) is Co: 89.5 at%, W: 10 at%, B: 0.
It was 5 at%.

【表2】 [Table 2]

【0061】この実施例で、めっき処理前の試料の表面
をSEM(走査電子顕微鏡)で撮影した写真を図11
(a)に、めっき処理後の写真を図11(b)に、X線
回折を行った時の回折強度と2θとの関係を示すデータ
を図12にそれぞれ示す。この図11(b)により、図
11(a)に示す下地銅の結晶配向に影響されず、均一
で連続したCo−W−B合金からなる薄膜が得られるこ
とが判る。また、図12により、明確なCo(11
1)、Co(222)のピークが観察されず、従って、
このCo−W−B合金からなる薄膜は、非晶質相を有す
ることが判る。
FIG. 11 is a photograph of the surface of the sample before the plating treatment taken by SEM (scanning electron microscope) in this example.
FIG. 11B shows a photograph after plating treatment in (a), and FIG. 12 shows data showing the relationship between the diffraction intensity and 2θ when X-ray diffraction is performed. It can be seen from FIG. 11B that a uniform and continuous thin film of Co—WB alloy, which is not affected by the crystal orientation of the underlying copper shown in FIG. 11A, can be obtained. Further, according to FIG. 12, clear Co (11
1), Co (222) peaks are not observed, and therefore
It can be seen that the thin film made of this Co-WB alloy has an amorphous phase.

【0062】これに対して、比較例で、めっき処理前の
試料の表面をSEM(走査電子顕微鏡)で撮影した写真
を図13(a)に、めっき処理後の写真を図13(b)
に、X線回折を行った時の回折強度と2θとの関係を示
すデータを図14にそれぞれ示す。この図13(b)に
より、図13(a)示す下地銅の結晶配向に整合した不
均一で不連続なCo−W−B合金からなる薄膜が得られ
ることが判る。また、図14により、明確なCo(11
1)、Co(222)のピークが観察され、従って、こ
のCo−W−B合金からなる薄膜は、結晶質相を有する
ことが判る。
On the other hand, in the comparative example, a photograph of the surface of the sample before the plating treatment taken by the SEM (scanning electron microscope) is shown in FIG. 13 (a), and a photograph after the plating treatment is shown in FIG. 13 (b).
FIG. 14 shows data showing the relationship between the diffraction intensity and 2θ when X-ray diffraction is performed. From this FIG. 13B, it can be seen that a thin film made of a non-uniform and discontinuous Co—WB alloy that matches the crystal orientation of the underlying copper shown in FIG. 13A is obtained. Further, from FIG. 14, it is clear that Co (11
1) and the peaks of Co (222) are observed. Therefore, it is understood that the thin film made of this Co-WB alloy has a crystalline phase.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下地となる配線の結晶配向に影響されることなく、均一
かつ連続した非晶質相を有する配線保護層(蓋材)で露
出配線の表面を選択的に覆って配線を保護し、また非晶
質相を有する配線保護層で露出配線の表面を選択的に覆
って配線を保護することで、この配線保護層を非磁性膜
とすることができる。
As described above, according to the present invention,
Protects the wiring by selectively covering the surface of the exposed wiring with a wiring protection layer (covering material) that has a uniform and continuous amorphous phase without being affected by the crystal orientation of the underlying wiring By selectively covering the surface of the exposed wiring with the wiring protection layer having a quality to protect the wiring, the wiring protection layer can be made to be a nonmagnetic film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】銅配線の上に非晶質相を有する合金からなる薄
膜を堆積(成長)させた時の状態を模式的に示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a state in which a thin film made of an alloy having an amorphous phase is deposited (grown) on a copper wiring.

【図2】本発明の実施の形態の半導体装置を示す断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図3】無電解めっきにより配線保護層を形成する工程
を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a process of forming a wiring protection layer by electroless plating.

【図4】無電解めっきにより配線保護層を形成するめっ
き装置の全体配置図である。
FIG. 4 is an overall layout diagram of a plating apparatus for forming a wiring protection layer by electroless plating.

【図5】図4に示すめっき槽の一例を示す概略構成図で
ある。
5 is a schematic configuration diagram showing an example of the plating tank shown in FIG.

【図6】めっき槽の他の例を示す概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing another example of a plating tank.

【図7】本発明の半導体ウエハ配線用のめっき装置の平
面構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a planar configuration of a plating apparatus for semiconductor wafer wiring according to the present invention.

【図8】本発明の半導体ウエハ配線用のめっき装置内の
気流の流れを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the flow of airflow in the plating apparatus for semiconductor wafer wiring of the present invention.

【図9】本発明の半導体ウエハ配線用のめっき装置の各
エリア間の空気の流れを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the flow of air between the areas of the semiconductor wafer wiring plating apparatus of the present invention.

【図10】本発明の半導体ウエハ配線用のめっき装置を
クリーンルーム内に配置した一例を示す外観図である。
FIG. 10 is an external view showing an example in which the semiconductor wafer wiring plating apparatus of the present invention is arranged in a clean room.

【図11】実施例によるめっき処理を施した前後の試料
のSEM写真である。
FIG. 11 is SEM photographs of samples before and after the plating process according to the example.

【図12】実施例によるめっき処理を施した後にX線回
折を行った時の回折強度と2θとの関係を示すグラフで
ある。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the diffraction intensity and 2θ when X-ray diffraction was performed after the plating treatment according to the example.

【図13】比較例によるめっき処理を施した前後の試料
のSEM写真である。
FIG. 13 is SEM photographs of samples before and after being subjected to a plating treatment according to a comparative example.

【図14】比較例によるめっき処理を施した後にX線回
折を行った時の回折強度と2θとの関係を示すグラフで
ある。
FIG. 14 is a graph showing a relationship between diffraction intensity and 2θ when X-ray diffraction is performed after the plating treatment according to the comparative example.

【図15】銅配線の上に結晶質相を有する合金からなる
薄膜を堆積(成長)させた時の状態を模式的に示す断面
図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a state when a thin film made of an alloy having a crystalline phase is deposited (grown) on a copper wiring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 絶縁膜 12,28,40 銅配線 12a,12b 銅結晶 16,30,42 配線保護層(蓋材) 22,34 絶縁膜 24,36 凹部 26,38 バリア層 32,44 保護膜 50 ロード・アンロード部 52 めっき前処理槽 54 めっき槽 10 Insulating film 12, 28, 40 Copper wiring 12a, 12b Copper crystal 16, 30, 42 Wiring protection layer (cover material) 22,34 Insulation film 24,36 recess 26,38 Barrier layer 32,44 protective film 50 Load / unload section 52 Pretreatment tank for plating 54 plating tank

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 王 新明 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 松本 守治 神奈川県藤沢市善行坂1−1−6 荏原ユ ージライト株式会社内 (72)発明者 金山 真 神奈川県藤沢市善行坂1−1−6 荏原ユ ージライト株式会社内 Fターム(参考) 5F033 HH07 HH11 HH12 HH14 HH15 HH32 JJ07 JJ11 JJ12 JJ14 JJ15 JJ32 KK01 KK07 KK11 KK12 KK14 KK15 KK32 LL06 MM02 MM05 MM12 MM13 NN06 NN07 PP27 PP28 QQ48 RR04 RR06 TT02 XX05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shinmei Wang             11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd.             Inside the EBARA CORPORATION (72) Inventor Moriji Matsumoto             Yuzawa Ebara 1-1-6 Zenyokozaka, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture             -Inside Zelite Co., Ltd. (72) Inventor Makoto Kanayama             Yuzawa Ebara 1-1-6 Zenyokozaka, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture             -Inside Zelite Co., Ltd. F term (reference) 5F033 HH07 HH11 HH12 HH14 HH15                       HH32 JJ07 JJ11 JJ12 JJ14                       JJ15 JJ32 KK01 KK07 KK11                       KK12 KK14 KK15 KK32 LL06                       MM02 MM05 MM12 MM13 NN06                       NN07 PP27 PP28 QQ48 RR04                       RR06 TT02 XX05

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 埋込み配線構造を有する半導体装置の露
出配線の表面に、非晶質相を有する配線保護層を選択的
に形成したことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having a wiring protection layer having an amorphous phase selectively formed on a surface of an exposed wiring of a semiconductor device having a buried wiring structure.
【請求項2】 銅、銅合金、銀または銀合金を配線材料
とした埋込み配線構造を有し、露出配線の表面に非晶質
相を有する配線保護層を選択的に形成したことを特徴と
する半導体装置。
2. A buried wiring structure using copper, copper alloy, silver or silver alloy as a wiring material, wherein a wiring protective layer having an amorphous phase is selectively formed on the surface of the exposed wiring. Semiconductor device.
【請求項3】 埋込み配線構造を有する半導体装置の露
出配線の表面に、非磁性膜で構成される配線保護層を選
択的に形成したことを特徴とする半導体装置。
3. A semiconductor device, wherein a wiring protection layer made of a non-magnetic film is selectively formed on a surface of an exposed wiring of a semiconductor device having a buried wiring structure.
【請求項4】 銅、銅合金、銀または銀合金を配線材料
とした埋込み配線構造を有し、露出配線の表面に非磁性
膜で構成される配線保護層を選択的に形成したことを特
徴とする半導体装置。
4. A wiring protection layer having a buried wiring structure using copper, copper alloy, silver or silver alloy as a wiring material, and a wiring protection layer made of a non-magnetic film is selectively formed on the surface of the exposed wiring. Semiconductor device.
【請求項5】 前記配線保護層は、Ni合金、Co合金
またはCu合金からなることを特徴とする請求項1乃至
4のいずれかに記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the wiring protection layer is made of a Ni alloy, a Co alloy, or a Cu alloy.
【請求項6】 前記Ni合金、Co合金またはCu合金
からなる配線保護層を無電解めっきで形成したことを特
徴とする請求項5記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the wiring protection layer made of the Ni alloy, the Co alloy or the Cu alloy is formed by electroless plating.
【請求項7】 埋込み配線構造を有する半導体装置の表
面に無電解めっきを施して、露出配線の表面に非晶質相
を有する配線保護層を選択的に形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
7. A semiconductor device having a buried wiring structure, wherein the surface of the semiconductor device is subjected to electroless plating to selectively form a wiring protective layer having an amorphous phase on the surface of the exposed wiring. Production method.
【請求項8】 埋込み配線構造を有する半導体装置の表
面に無電解めっきを施して、露出配線の表面に非磁性膜
で構成される配線保護層を選択的に形成することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
8. A semiconductor device, wherein a surface of a semiconductor device having a buried wiring structure is electrolessly plated to selectively form a wiring protective layer made of a nonmagnetic film on the surface of the exposed wiring. Manufacturing method.
【請求項9】 前記配線保護層は、Ni合金、Co合金
またはCu合金からなることを特徴とする請求項7また
は8記載の半導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the wiring protection layer is made of a Ni alloy, a Co alloy or a Cu alloy.
【請求項10】 埋込み配線構造を有する半導体装置の
表面に設けた配線用の凹部に導電体をめっきにより埋め
込む工程と、該半導体装置の表面を化学的機械的研磨に
より平坦にする工程と、該半導体装置の露出配線の表面
に、無電解めっきにより非晶質相を有する配線保護層を
選択的に形成する工程とを有することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
10. A step of burying a conductor in a wiring recess provided on the surface of a semiconductor device having a buried wiring structure by plating, a step of flattening the surface of the semiconductor device by chemical mechanical polishing, and And a step of selectively forming a wiring protective layer having an amorphous phase on the surface of the exposed wiring of the semiconductor device by electroless plating.
【請求項11】 埋込み配線構造を有する半導体装置の
表面に設けた配線用の凹部に導電体をめっきにより埋め
込む工程と、該半導体装置の表面を化学的機械的研磨に
より平坦にする工程と、該半導体装置の露出配線の表面
に、無電解めっきにより非磁性膜で構成される配線保護
層を選択的に形成する工程とを有することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
11. A step of embedding a conductor in a wiring recess provided on the surface of a semiconductor device having a buried wiring structure by plating, a step of flattening the surface of the semiconductor device by chemical mechanical polishing, and And a step of selectively forming a wiring protective layer made of a nonmagnetic film on the surface of the exposed wiring of the semiconductor device by electroless plating.
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