[发明专利]在阻挡层上具有钌电镀层的ULSI微细配线构件

说明书

技术领域

本发明涉及在基材上形成的ULSI微细配线的阻挡层上具有采用电镀法成膜的用作为种子层的钌层的ULSI微细配线构件、其形成方法和形成有ULSI微细配线的半导体晶片。

背景技术

作为ULSI(超大规模集成电路；ultra-large scale integration)微细铜配线(大马士革铜配线；damascene copper wiring)的铜的成膜方法，已知通过无电解镀铜设置种子层(籽晶层；seed layer)，通过电镀铜来形成铜膜的方法。

然而，在如半导体晶片那样的镜面上进行无电解镀铜的场合，析出的镀膜难以获得充分的粘附性。并且，镀层的反应性低，也难以在基板整个面上进行均匀的镀覆。过去，在采用例如无电解镀法在氮化钽等的阻挡金属层上形成铜种子层的场合，存在难以均匀地形成镀层且粘附力不充分的问题。

本发明者们已发现：在无电解镀铜液中加入作为添加剂的重均分子量(Mw)小的水溶性含氮聚合物，另一方面在镀液浸渍前使催化剂金属附着在被镀物的基板上，或者预先在最表面上将催化剂金属进行成膜后，通过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可抑制镀层的析出速度，并且晶体非常微细化，能够在如晶片那样的镜面上形成膜厚15nm以下的均匀薄膜(专利文献1)。

另外，本发明者在上述发明的实施例中还公开了：预先在最表面上将催化剂金属进行成膜后，通过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可抑制镀层的析出速度，并且晶体非常微细化，能够在如晶片那样的镜面上形成膜厚6nm以下的均匀的薄膜。

在这样的方法中，即在大马士革铜配线形成中，在将催化剂金属进行成膜后通过无电解镀设置铜种子层的场合，需要与催化剂金属层不同地预先形成用于防止铜扩散的阻挡层，因此，在成膜出铜种子层前将形成阻挡层和催化剂金属层这两层的层，所以判明对于不能够增厚膜厚的超微细配线而言存在难以适用于实际工序的问题。

另外，对于电子构件而言希望降低膜中的杂质浓度，但在采用CVD(化学气相沉积)法、尤其是ALD(原子层沉积)法、无电解镀法形成的膜中有机物的杂质浓度高，碳浓度超过100重量ppm。该杂质产生提高电阻、阻碍电镀铜时电的均匀流动、发生镀覆不均匀等的不良情况。

专利文献1：日本特开2008-223100号报公报

发明内容

本发明是解决这样的问题的发明，其目的在于提供能够膜厚均匀地形成种子层，尤其是通孔和沟槽内侧壁的可达范围也能够充分地成膜，与表面部的膜厚均匀，并且杂质浓度少的种子层。另外，其目的在于提供利用该种子层并通过接下来的电镀铜以均匀的膜厚形成没有空隙(voids)发生的微细配线的ULSI微细配线构件、其形成方法和形成有该ULSI微细配线的半导体晶片。

本发明者们潜心进行研究的结果发现，采用电镀法在ULSI微细配线的阻挡层上形成的钌镀层具有均匀的膜厚，并且杂质少，还发现通过使用其本身作为种子层能够解决上述课题，从而完成了本发明。

即，本发明涉及以下的发明。

(1)一种ULSI微细配线构件，具有基材和在基材上形成的ULSI微细配线，其特征在于，该ULSI微细配线至少具有在基材上形成的阻挡层和在该阻挡层上形成的钌电镀层。

(2)根据(1)所述的ULSI微细配线构件，其特征在于，将上述钌电镀层作为种子层，在其上形成了铜电镀层。

(3)根据(1)或(2)所述的ULSI微细配线构件，其特征在于，上述ULSI微细配线的阻挡层包含选自钨、钼和铌中的1种或2种以上的金属元素。

(4)根据(1)～(3)的任一项所述的ULSI微细配线构件，其特征在于，上述钌电镀层的作为杂质含有的碳是100重量ppm以下。

(5)根据(1)～(4)的任一项所述的ULSI微细配线构件，其特征在于，上述基材是硅基板。

(6)根据(1)～(5)的任一项所述的ULSI微细配线构件，其特征在于，上述ULSI微细配线是大马士革铜配线。

(7)一种ULSI微细配线的形成方法，其特征在于，至少在基材上形成阻挡层并在其上形成钌电镀层。

(8)根据(7)所述的ULSI微细配线的形成方法，其特征在于，将上述钌电镀层作为种子层，在其上形成铜电镀层。

(9)根据(7)或(8)所述的ULSI微细配线的形成方法，其特征在于，上述ULSI微细配线的阻挡层包含选自钨、钼和铌中的1种或2种以上的金属元素。