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積層構造、超LSI配線板及びそれらの形成方法 コモンズ

国内特許コード P08A013365
整理番号 WASEDA-650
掲載日 2008年5月2日
出願番号 特願2006-247604
公開番号 特開2008-069389
登録番号 特許第4911586号
出願日 平成18年9月13日(2006.9.13)
公開日 平成20年3月27日(2008.3.27)
登録日 平成24年1月27日(2012.1.27)
発明者
  • 逢坂 哲彌
  • 吉野 正洋
出願人
  • 学校法人早稲田大学
発明の名称 積層構造、超LSI配線板及びそれらの形成方法 コモンズ
発明の概要

【解決手段】ケイ素化合物系低誘電率材料からなる基材上に、無電解めっきにより形成されたバリア層を介して無電解銅めっき層が積層された積層構造であって、上記バリア層が、有機シラン化合物の単分子層、及び該単分子層の上記バリア層側の端部を修飾するパラジウム触媒を介して上記基材上に形成され、かつ該基材側から無電解NiBめっき層と無電解CoWPめっき層とで構成されている積層構造。
【効果】ケイ素化合物系低誘電率材料上に、簡単な工程で密着性の良好なバリア層、配線層等に適用される無電解銅めっき層を全てウエットプロセスにて形成することができ、ケイ素化合物系低誘電率材料からなる基材、バリア層、及び配線層等の無電解銅めっき層が、相互に強固に密着した積層構造を得ることができる。また、この積層構造は、超LSIの銅配線、特に、従来に比べて更に狭小化されたトレンチに形成される銅配線の形成構造として好適である。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


超LSI配線板においては、超LSIの高容量化と製造の低コスト化の要求に伴い、配線構造の微細化と製造工程の簡略化が望まれている。このような点から、超LSI配線構造の作製手法としては、現在、デュアルダマシンプロセスが主流である。この場合、超LSI配線板においては、配線層をCu(銅)により形成した場合に、Cuが層間絶縁部に拡散すると、絶縁不良を引き起こすため、バリア層を配線層と層間絶縁部との間に介在させてCuが層間絶縁部中に拡散するのを防止することが必須である。



従来、このバリア層には、主にスパッタリング法によって形成されたTaNやTiN等が用いられている。また、このバリア層上に配線層を電気銅めっきによって形成する場合、上記TaNやTiN等のバリア層は、導電性に劣ることから、導通層としてCuシード層等を設ける必要がある。



しかしながら、デュアルダマシンプロセスでは、プロセスの簡略化及びウエットプロセスの適用による低コスト化が利点と考えられるにもかかわらず、バリア層及び導通層作製時にスパッタリングというドライプロセスを用いることは、最善の手法とは言い難い。



そこで、まずバリア層をウエットプロセスである無電解めっき法により作製する手法が考えられる。バリア層を無電解めっきで形成する方法は、例えば、Electrochimica Acta,44,1999年,p.3639~3649(非特許文献1)に報告されている。無電解めっきでバリア層を形成するには、層間絶縁部の表面への触媒性の付与が必須であるが、上記報告では、CoWPのバリア層の形成のために、触媒層として、スパッタリングによりCo層を形成し、触媒性を付与している。このように、触媒層をスパッタリングで形成する場合、バリア層と層間絶縁部との密着性やバリア層の均一性を保つためには、ある程度の厚さを必要とする。



超LSIにおける配線の幅を数100nm以下、特に100nm程度又はそれ以下とすることが求められている昨今にあっては、このような方法では超LSI配線構造の更なる細密化は難しい。また、上述したプロセスでは、配線層の作製までに多くの工程を必要とし、また、ドライプロセスであるスパッタリングやCVDと、ウエットプロセスであるめっきという相の異なる2つのプロセスを実施しなければならず、工程が煩雑であり、コスト的にも不利である。更に、配線層を形成するトレンチが狭小になるのに伴い、スパッタリングやCVD等のドライプロセスで均一な層を形成することが困難になる。



そのため、バリア層と配線層との双方を無電解めっきにより形成するオールウエットプロセスの開発が望まれている。



なお、本発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある。

【特許文献1】特開2003-51538号公報

【特許文献2】特開2005-142534号公報

【非特許文献1】Electrochimica Acta,44,1999年,p.3639~3649

【非特許文献2】Journal of The Electrochemical Society,149,2002年,(4)C187-C194

【非特許文献3】Journal of The Electrochemical Society, 149,2002年,(11)C573-C578

【非特許文献4】Electrochimica Acta,51,2005年,p.916~920

産業上の利用分野


本発明は、超LSI(ULSI)等において、ケイ素化合物系低誘電率材料からなる基材上に形成される銅配線の形成構造として好適な積層構造及びその形成方法に関する。また、本発明は、配線層がバリア層を介してケイ素化合物系低誘電率材料からなる層間絶縁部によって隔離形成された超LSI配線板及びその形成方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ケイ素化合物系低誘電率材料からなる基材上に、無電解めっきにより形成されたバリア層を介して無電解銅めっき層が積層された積層構造であって、
上記バリア層が、有機シラン化合物の単分子層、及び該単分子層の上記バリア層側の端部を修飾するパラジウム触媒を介して上記基材上に形成され、かつ該基材側から無電解NiBめっき層と無電解CoWPめっき層とで構成されていることを特徴とする積層構造。

【請求項2】
ケイ素化合物系低誘電率材料からなる基材上に、該基材表面を、有機シラン化合物に接触させることにより有機シラン化合物の単分子層を形成する工程、
該単分子層を、パラジウム化合物を含有する水溶液と接触させることにより修飾して触媒化する工程、
該触媒化された単分子層上に、無電解NiBめっきにより無電解NiBめっき層を形成する工程、
該無電解NiBめっき層上に、無電解CoWPめっきにより無電解CoWPめっき層を形成する工程、及び
該無電解CoWPめっき層上に、無電解銅めっきにより無電解銅めっき層を形成する工程
を含むことを特徴とする請求項1記載の積層構造の形成方法。

【請求項3】
配線層がバリア層を介してケイ素化合物系低誘電率材料からなる層間絶縁部によって隔離形成され、上記層間絶縁部を構成するケイ素化合物系低誘電率材料上に、無電解めっきにより形成されたバリア層を介して上記配線層である無電解銅めっき層が積層された超LSI配線板であって、
上記バリア層が、有機シラン化合物の単分子層、及び該単分子層の上記バリア層側の端部を修飾するパラジウム触媒を介して上記層間絶縁部上に形成され、かつ該層間絶縁部側から無電解NiBめっき層と無電解CoWPめっき層とで構成されていることを特徴とする超LSI配線板。

【請求項4】
上記配線層が、幅32~500nmのトレンチ内に形成されていることを特徴とする請求項3記載の超LSI配線板。

【請求項5】
ケイ素化合物系低誘電率材料からなる層間絶縁部上に、該層間絶縁部表面を、有機シラン化合物に接触させることにより有機シラン化合物の単分子層を形成する工程、
該単分子層を、パラジウム化合物を含有する水溶液と接触させることにより修飾して触媒化する工程、
該触媒化された単分子層上に、無電解NiBめっきにより無電解NiBめっき層を形成する工程、
該無電解NiBめっき層上に、無電解CoWPめっきにより無電解CoWPめっき層を形成する工程、及び
該無電解CoWPめっき層上に、無電解銅めっきにより無電解銅めっき層を形成する工程
を含むことを特徴とする請求項3又は4記載の超LSI配線板の形成方法。
産業区分
  • 表面処理
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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