[发明专利]通过无电镀形成金属薄膜的镀敷物及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过无电镀形成了金属薄膜的镀敷物及其制造方法。

特别是涉及通过无电镀形成了金属薄膜来作为形成ULSI超微细铜配线(大马士革铜配线)时的籽晶层(晶种层；seed layer)的镀敷物及其制造方法。

背景技术

作为ULSI超微细铜配线(大马士革铜配线)的铜的成膜方法，无电镀铜法作为代替现行的溅射法、电镀铜法的方法被寄予厚望。

以往，在半导体晶片之类的镜面上进行无电镀铜的场合，析出的镀膜难以得到充分的密着性。另外，镀敷的反应性低，也难以在基板整个面上进行均匀的镀敷。以往，例如在采用无电镀法在氮化钽等的阻挡金属层上形成铜籽晶层的场合，存在难以均匀地形成镀层、密着力不充分的问题。

本发明者们已发现，在无电镀铜液中添加重均分子量(Mw)小的水溶性含氮聚合物作为添加剂，另一方面在镀液浸渍前使催化剂金属附着于被镀物的基板上，或者预先在最表面将催化剂金属成膜后，浸渍在镀液中，借助于氮原子使聚合物吸附在该催化剂金属上，由此抑制镀层的析出速度，并且结晶非常地微细化，能够在晶片之类的镜面上形成膜厚15nm以下的均匀薄膜(专利文献1)。另外，本发明者们在上述发明的实施例中还显示出：预先在最表面将催化剂金属成膜后，浸渍在镀液中，借助于氮原子使聚合物吸附在该催化剂金属上，由此抑制镀层的析出速度，并且结晶非常地微细化，能够在晶片之类的镜面上形成膜厚6nm以下的均匀薄膜。

专利文献1：日本专利申请2007-064348号

发明内容

在这样的方法中，即在大马士革铜配线形成中，在成膜出催化剂金属层后通过无电镀设置铜籽晶层的场合，必须与催化剂金属层分开地预先形成用于防止铜扩散的阻挡层，因此，在成膜出铜籽晶层之前形成阻挡层和催化剂金属层这二层的层，因此判明不能够将膜厚增厚的超微细配线难以适用于实际工序的问题。

本发明的目的是提供消除在铜籽晶层成膜前形成这样的两层的烦杂，而且能够形成超微细配线的、能够以薄而均匀的膜厚成膜出籽晶层的预处理技术，还提供含有利用该技术通过无电镀以薄而均匀的膜厚形成的籽晶层的镀敷物、以及提供制造该镀敷物的方法。

本发明者们潜心进行研究的结果发现，通过将具有无电镀的催化活性的金属与具有阻挡功能并且能够与无电镀液中的金属离子置换的金属进行合金化，形成为兼具阻挡功能和催化能力的单一的层，再通过并用无电解置换和还原镀，能够薄而均匀地形成在其上面形成的铜籽晶层的膜厚。从而完成了本发明。

即，本发明是如下的发明。

一种镀敷物，是在基材上形成了具有无电镀的催化活性的金属(A)与能够与无电镀液中含有的金属离子置换镀敷的金属(B)的合金薄膜，并在该合金薄膜上通过无电解置换和还原镀而形成了金属薄膜的镀敷物，其特征在于，该具有催化活性的金属(A)与该能够置换镀敷的金属(B)的合金薄膜，是使具有催化活性的金属(A)为5原子％～40原子％的组成；该通过无电解置换和还原镀而形成的金属薄膜，是厚度为10nm以下、电阻率为10μΩ·cm以下的金属薄膜。

根据[1]所述的镀敷物，其特征在于，通过无电解置换和还原镀而形成的金属薄膜的厚度为10nm以下、电阻率为5μΩ·cm以下。

根据[1]或[2]所述的镀敷物，其特征在于，还在上述金属薄膜上通过镀敷而形成了配线部。

根据[1]～[3]的任一项所述的镀敷物，其特征在于，合金薄膜与通过无电解置换和还原镀而形成的金属薄膜的界面的氧浓度，采用俄歇电子光谱法进行分析为1原子％以下。

根据[3]或[4]所述的镀敷物，其特征在于，具有催化活性的金属(A)是选自铂、金、银、钯中的至少一种金属；能够置换镀敷的金属(B)是选自铁、镍、钴、钨、铌、锡、镁、铝、锌、铅中的至少一种金属；在合金薄膜上通过无电解置换和还原镀而形成的金属薄膜是包含选自金、银、铜、镍、钴、铁、锡中的至少一种金属的薄膜；配线部是铜或以铜为主成分的合金。

根据[5]所述的镀敷物，其特征在于，能够置换镀敷的金属(B)，对通过无电解置换和还原镀而形成的金属薄膜的金属具有防止扩散的阻挡功能。

根据[5]或[6]所述的镀敷物，其特征在于，具有催化活性的金属(A)是选自铂、钯中的至少一种金属；能够置换镀敷的金属(B)是选自钨、铌中的至少一种金属；在合金薄膜上通过无电解置换和还原镀而形成的金属薄膜是铜薄膜或以铜为主成分的合金薄膜；配线部是铜或以铜为主成分的合金。