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JP2014105360A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2014105360A
JP2014105360A JP2012259306A JP2012259306A JP2014105360A JP 2014105360 A JP2014105360 A JP 2014105360A JP 2012259306 A JP2012259306 A JP 2012259306A JP 2012259306 A JP2012259306 A JP 2012259306A JP 2014105360 A JP2014105360 A JP 2014105360A
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film
semiconductor wafer
metal
anode electrode
semiconductor device
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JP2012259306A
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Emiko Nakazawa
絵美子 中沢
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Renesas Electronics Corp
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Renesas Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device, which suppresses decomposition reaction of an additive caused on the surface of an anode electrode.SOLUTION: The method of manufacturing a semiconductor device comprises processes of: forming grooves VH in a second interlayer insulating film IL2 formed on a semiconductor wafer WA; forming a metal film MF in the grooves VH and on the second interlayer insulating film IL2; and removing the metal film MF formed on the second interlayer insulating film IL2 to embed the metal film MF in the grooves VH. The process of forming the metal film MF comprises steps of: placing the semiconductor wafer WA on a support part having a cathode electrode so that the outer periphery of the semiconductor wafer WA is brought into contact with the cathode electrode; immersing the semiconductor wafer WA in a treatment tank having an anode electrode; and subjecting the semiconductor wafer WA to electrolytic plating. The anode electrode is obtained by covering the surface of a metal material ISAN with a conductive organic film CPOF.

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、例えばメッキを用いて金属膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法に適用可能な技術である。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and is a technique applicable to a method for manufacturing a semiconductor device having a step of forming a metal film using plating, for example.

半導体装置における配線材料の一つに、Cuがある。以下に、Cu配線を形成する方法について説明する。
まず、トランジスタ等の半導体素子が形成された基板上に層間絶縁膜を形成する。次に、層間絶縁膜に配線層およびビア層を設けるための溝部を形成し、基板上にバリアメタル膜と金属シード膜を成膜する。そして、その上にメッキ法を用いて金属の厚膜を形成する。
One of wiring materials in semiconductor devices is Cu. Below, the method of forming Cu wiring is demonstrated.
First, an interlayer insulating film is formed over a substrate over which a semiconductor element such as a transistor is formed. Next, a groove for providing a wiring layer and a via layer is formed in the interlayer insulating film, and a barrier metal film and a metal seed film are formed on the substrate. Then, a thick metal film is formed thereon using a plating method.

溝が形成された基板上に、メッキ法を用いて金属の厚膜を形成する際、ボトムアップ成長および平坦化を目的として、有機物の添加剤をメッキ液に加えるようになっている。   When a metal thick film is formed on a substrate on which grooves are formed by using a plating method, an organic additive is added to the plating solution for the purpose of bottom-up growth and planarization.

特許文献1には、金属の厚膜を形成するために用いるメッキ装置が開示されている。具体的には、アノード電極側に添加剤が移動することを抑制するため、カソード電極とアノード電極との間に膜を配する構成が記載されている。   Patent Document 1 discloses a plating apparatus used for forming a thick metal film. Specifically, a configuration is described in which a film is disposed between the cathode electrode and the anode electrode in order to prevent the additive from moving to the anode electrode side.

米国特許第6569299号明細書US Pat. No. 6,568,299

しかしながら、上記特許文献1に記載のメッキ装置を用いて金属膜を形成した場合においてもなお、メッキ液に含まれる添加物が少しずつ膜を通過してアノード電極側に移動してしまうことがある。アノード電極側に移動してしまった添加剤は、アノード電極表面において電子を授受することによって分解してしまう。添加剤が分解すると、ボイドが発生するため、十分に金属メッキされない、分解物が金属膜に取り込まれてしまう、等の欠陥が生じることがある。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   However, even when the metal film is formed using the plating apparatus described in Patent Document 1, the additive contained in the plating solution may gradually pass through the film and move to the anode electrode side. . The additive that has moved to the anode electrode side is decomposed by transferring electrons on the surface of the anode electrode. When the additive is decomposed, voids are generated, which may cause defects such as insufficient metal plating and decomposition products taken into the metal film. Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

一実施の形態によれば、金属膜を形成する際に用いるアノード電極として、金属材料の表面を導電性有機フィルムにより被覆したものを用いる。   According to one embodiment, the anode electrode used when forming the metal film is a metal material whose surface is covered with a conductive organic film.

前記一実施の形態によれば、添加物の分解により生じる欠陥を抑制する半導体装置の製造方法を提供することができる。   According to the embodiment, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device that suppresses defects caused by decomposition of additives.

本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の製造装置を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing apparatus of the semiconductor device which concerns on this embodiment.

以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

図1は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウェハWA上に形成された第2の層間絶縁膜IL2に溝VHを形成する工程と、溝VH内と第2の層間絶縁膜IL2上に金属膜MFを形成する工程と、第2の層間絶縁膜IL2上に形成した金属膜MFを除去することにより溝VH内に前記金属膜MFを埋め込む工程と、を有している。かかる製造方法において、金属膜MFを形成する工程は、カソード電極を有する支持部上に、外周部がカソード電極と接触するよう半導体ウェハWAを載置する工程と、アノード電極を有する処理槽内に半導体ウェハWAを浸漬させる工程と、半導体ウェハWAに対し電解メッキ処理を施す工程と、を備えている。このとき、アノード電極は、金属材料ISANの表面を導電性有機フィルムCPOFにより被覆したものである。また、本実施形態によれば、導電性有機フィルムCPOFの導電率は、アノード電極を形成する金属材料よりも低いものであることが好ましい。こうすることで、添加物の分解により生じる欠陥をより一層高度に抑制することができる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.
The semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment includes a step of forming a trench VH in the second interlayer insulating film IL2 formed on the semiconductor wafer WA, and a metal in the trench VH and on the second interlayer insulating film IL2. A step of forming a film MF, and a step of burying the metal film MF in the trench VH by removing the metal film MF formed on the second interlayer insulating film IL2. In this manufacturing method, the step of forming the metal film MF includes the steps of placing the semiconductor wafer WA on the support portion having the cathode electrode so that the outer peripheral portion is in contact with the cathode electrode, and in the processing tank having the anode electrode. A step of immersing the semiconductor wafer WA, and a step of subjecting the semiconductor wafer WA to an electrolytic plating process. At this time, the anode electrode is obtained by coating the surface of the metal material ISAN with the conductive organic film CPOF. Further, according to the present embodiment, the conductivity of the conductive organic film CPOF is preferably lower than that of the metal material forming the anode electrode. By carrying out like this, the defect which arises by decomposition | disassembly of an additive can be suppressed still more highly.

以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について、一例をあげて、詳細に説明する。
本実施形態に係る製造方法は、特に限定されないが、例えば、以下に説明する半導体装置を製造する際に用いることができる。具体的に、この半導体装置は、多層配線構造を有しており、素子分離領域EILとMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などのトランジスタTRが形成された半導体基板SUB上に、第1の層間絶縁膜IL1、ゲート電極GEと配線層をつなぐコンタクトCOMが形成されたものである(図1(a))。なお、本実施形態に係るトランジスタTRには、ゲート電極GE等が設けられている。この半導体装置において、第1の層間絶縁膜IL1上には、第1の配線構造INC1が形成されている。また、当該第1の配線構造INC1上には、第2の配線構造を形成するための溝VH(ビア溝および配線溝)が形成された第2の層間絶縁膜IL2が設けられている。なお、本実施形態に係るコンタクトCOM材料としては、特に限定されないが、例えばタングステンがある。
Hereinafter, the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described in detail with an example.
The manufacturing method according to the present embodiment is not particularly limited, but can be used, for example, when manufacturing a semiconductor device described below. Specifically, the semiconductor device has a multilayer wiring structure, and a first interlayer is formed on a semiconductor substrate SUB on which a transistor TR such as an element isolation region EIL and a MOSFET (Metal Oxide Field Effect Transistor) is formed. A contact COM that connects the insulating film IL1, the gate electrode GE, and the wiring layer is formed (FIG. 1A). Note that the transistor TR according to the present embodiment is provided with a gate electrode GE and the like. In this semiconductor device, a first wiring structure INC1 is formed on the first interlayer insulating film IL1. Further, a second interlayer insulating film IL2 in which a groove VH (via groove and wiring groove) for forming the second wiring structure is formed is provided on the first wiring structure INC1. The contact COM material according to the present embodiment is not particularly limited, and for example, tungsten.

まず、半導体基板SUBに素子分離膜を形成する。これにより、素子形成領域EILが分離される。素子分離膜は、例えばSTI法を用いて形成されるが、LOCOS法を用いて形成されても良い。次いで、素子形成領域EILに位置する半導体基板SUBに、ゲート絶縁膜及びゲート電極GEを形成する。ゲート絶縁膜は酸化シリコン膜であってもよいし、酸化シリコン膜よりも誘電率が高い高誘電率膜(例えばハフニウムシリケート膜)であってもよい。ゲート絶縁膜が酸化シリコン膜である場合、ゲート電極GEはポリシリコン膜により形成される。またゲート絶縁膜が高誘電率膜である場合、ゲート電極GEは、金属膜(例えばTiN)とポリシリコン膜の積層膜により形成される。また、ゲート電極GEがポリシリコンにより形成される場合、ゲート電極GEを形成する工程において、素子分離膜上にポリシリコン抵抗を形成しても良い。   First, an element isolation film is formed on the semiconductor substrate SUB. Thereby, the element formation region EIL is isolated. The element isolation film is formed using, for example, the STI method, but may be formed using the LOCOS method. Next, a gate insulating film and a gate electrode GE are formed on the semiconductor substrate SUB located in the element formation region EIL. The gate insulating film may be a silicon oxide film or a high dielectric constant film (for example, a hafnium silicate film) having a higher dielectric constant than that of the silicon oxide film. When the gate insulating film is a silicon oxide film, the gate electrode GE is formed of a polysilicon film. When the gate insulating film is a high dielectric constant film, the gate electrode GE is formed of a laminated film of a metal film (for example, TiN) and a polysilicon film. Further, when the gate electrode GE is formed of polysilicon, a polysilicon resistor may be formed on the element isolation film in the step of forming the gate electrode GE.

次いで、素子形成領域EILに位置する半導体基板SUBに、ソース及びドレインのエクステンション領域を形成する。次いでゲート電極GEの側壁にサイドウォールを形成する。次いで、素子形成領域EILに位置する半導体基板SUBに、ソース及びドレインとなる不純物領域を形成する。このようにして、半導体基板SUB上にMOSトランジスタTRが形成される。   Next, source and drain extension regions are formed in the semiconductor substrate SUB located in the element formation region EIL. Next, a sidewall is formed on the sidewall of the gate electrode GE. Next, impurity regions serving as a source and a drain are formed in the semiconductor substrate SUB located in the element formation region EIL. In this way, the MOS transistor TR is formed on the semiconductor substrate SUB.

次いで、素子分離膜上及びMOSトランジスタTR上に、多層配線層を形成する。最上層の配線層には、電極パッドが形成される。次いで、多層配線層上に、保護絶縁膜(パッシベーション膜)を形成する。保護絶縁膜には、電極パッド上に位置する開口が形成される。   Next, a multilayer wiring layer is formed on the element isolation film and the MOS transistor TR. An electrode pad is formed on the uppermost wiring layer. Next, a protective insulating film (passivation film) is formed on the multilayer wiring layer. An opening located on the electrode pad is formed in the protective insulating film.

次に、図1(a)に示すように、第2の層間絶縁膜IL2に、第2の配線構造を形成するための溝VHを形成する。当該溝VHの形成方法としては、特に限定されないが、たとえば、レジストパターンを形成し、エッチングする等といった方法を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 1A, a trench VH for forming a second wiring structure is formed in the second interlayer insulating film IL2. The method for forming the groove VH is not particularly limited. For example, a method of forming a resist pattern and etching can be used.

次に、図1(c)に示すように、第2の層間絶縁膜IL2および溝VH上に、金属膜MFを形成する。金属膜MFの形成方法は、後述する。   Next, as shown in FIG. 1C, a metal film MF is formed over the second interlayer insulating film IL2 and the trench VH. A method for forming the metal film MF will be described later.

次に、図1(d)に示すように、第2の層間絶縁膜IL2上に形成した金属膜MFを除去する。ここで、金属膜MFを除去する方法としては、たとえば、化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)を行う等といった方法を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 1D, the metal film MF formed on the second interlayer insulating film IL2 is removed. Here, as a method of removing the metal film MF, for example, a method of performing chemical mechanical polishing can be used.

次に、第2の層間絶縁膜IL2上および溝VH内に、金属膜MFを形成する方法を具体的に説明する。   Next, a method for forming the metal film MF on the second interlayer insulating film IL2 and in the trench VH will be specifically described.

第2の層間絶縁膜IL2に設けられた溝VHを金属膜MFで埋め込む際、まず、バリアメタル膜BMと金属シード膜を、たとえば、PVD(Physical Vapor Deposition)法により形成する(図1(b))。なお、バリアメタル膜BMや金属シード膜の形成方法としては、これに限定されるものでない。   When the trench VH provided in the second interlayer insulating film IL2 is filled with the metal film MF, first, the barrier metal film BM and the metal seed film are formed by, for example, a PVD (Physical Vapor Deposition) method (FIG. 1B). )). The method for forming the barrier metal film BM and the metal seed film is not limited to this.

また、本実施形態においてバリアメタル膜BMや金属シード膜を形成する材料としては、特に限定されないが、たとえば、以下の材料を用いることが挙げられる。バリアメタル膜BMを形成するために用いる材料としては、たとえば、TiN等の材料が挙げられる。金属シード膜を形成する材料としては、たとえば、Cu等の材料が挙げられる。   In the present embodiment, the material for forming the barrier metal film BM and the metal seed film is not particularly limited, and for example, the following materials may be used. Examples of a material used for forming the barrier metal film BM include a material such as TiN. Examples of the material for forming the metal seed film include a material such as Cu.

次に、バリアメタル膜BMと金属シード膜を形成した半導体ウェハWAに対し、電解メッキを行う。電解メッキを行う装置については、図2を用いて後述に説明する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法において用いる上記装置としては、図2に示す装置を用いることが好ましい。また、メッキさせる金属元素としては、たとえば、Cu等の元素が挙げられる。なお、このメッキさせる金属元素は、メッキ液に含まれている。   Next, electrolytic plating is performed on the semiconductor wafer WA on which the barrier metal film BM and the metal seed film are formed. An apparatus for performing electrolytic plating will be described later with reference to FIG. As the apparatus used in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the apparatus shown in FIG. 2 is preferably used. Further, examples of the metal element to be plated include elements such as Cu. The metal element to be plated is contained in the plating solution.

図2は、本実施形態に係る半導体装置の製造装置を説明するための断面図である。
図2に示すように、本実施形態に係る製造装置は、メッキ処理チャンバーOCと、メッキ液を貯めるタンクTNKと、メッキ液を循環させるポンプPOMと、半導体ウェハWAを保持するウェハホルダーWAHと、定電流電源ECSとを含む。
この装置におけるメッキ処理チャンバーOCは、メッキ液を保持するメッキ処理チャンバー内槽OCTを含んでおり、当該メッキ処理チャンバーOCには、循環ドレインCDがさらに備えられている。また、循環ドレインCDは、メッキ処理チャンバー内槽OCTに接続されている。このメッキ処理チャンバー内槽OCTは、アノード電極と、ディフューザプレートDFDとを含んで構成されており、その内部にメッキ液を保持している。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the semiconductor device manufacturing apparatus according to this embodiment.
As shown in FIG. 2, the manufacturing apparatus according to the present embodiment includes a plating chamber OC, a tank TNK that stores a plating solution, a pump POM that circulates the plating solution, a wafer holder WAH that holds a semiconductor wafer WA, A constant current power supply ECS.
The plating process chamber OC in this apparatus includes a plating process chamber inner tank OCT for holding a plating solution, and the plating process chamber OC is further provided with a circulation drain CD. The circulation drain CD is connected to the plating process chamber inner tank OCT. The plating processing chamber inner tank OCT includes an anode electrode and a diffuser plate DFD, and holds a plating solution therein.

図2において、矢印は、メッキ液の流れを示している。メッキ液は、タンクTNKからポンプPOMにより、メッキ処理チャンバー内槽OCTに吸い上げられた後、ディフューザプレートDFDを透過して半導体ウェハWAに到達してから、メッキ処理チャンバーOCおよび循環ドレインCDを経て再び、タンクTNKに戻る場合と、ディフューザプレートDFDを透過せずにメッキ処理チャンバーOCおよび循環ドレインCDを経て再び、タンクTNKに戻る場合がある。このように、メッキ液を装置内に循環させることによって、半導体ウェハWAの表面に対して均一に、メッキ液を供給させることができる。   In FIG. 2, the arrows indicate the flow of the plating solution. The plating solution is sucked up from the tank TNK by the pump POM into the plating processing chamber inner tank OCT, passes through the diffuser plate DFD and reaches the semiconductor wafer WA, and then passes again through the plating processing chamber OC and the circulation drain CD. When returning to the tank TNK, there is a case where the tank TNK returns to the tank TNK again through the plating chamber OC and the circulation drain CD without passing through the diffuser plate DFD. Thus, by circulating the plating solution in the apparatus, the plating solution can be supplied uniformly to the surface of the semiconductor wafer WA.

以下、上記装置を用いて溝VH内に金属膜MFを形成する方法について詳細に説明する。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、バリアメタル膜BMと金属シード膜を形成した半導体ウェハWAを、まず、図2に示す装置に設置する。このとき、当該半導体ウェハWAを、カソード電極を有する支持部上に、外周部がカソード電極と接触するよう載置する。
Hereinafter, a method of forming the metal film MF in the groove VH using the above apparatus will be described in detail.
According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the semiconductor wafer WA on which the barrier metal film BM and the metal seed film are formed is first installed in the apparatus shown in FIG. At this time, the semiconductor wafer WA is placed on the support portion having the cathode electrode so that the outer peripheral portion is in contact with the cathode electrode.

また、半導体ウェハWAを図2の装置の載置する向きは、特に限定されないが、半導体ウェハWAを下側に、メッキ液を介してアノード電極を上側に置く構成としてもよい。こうすることで、アノード電極表面で発生する酸素分子が半導体ウェハWAに近づくことを、重力を利用して避けることができる。   Further, the direction in which the semiconductor wafer WA is placed on the apparatus of FIG. 2 is not particularly limited, but the semiconductor wafer WA may be placed on the lower side and the anode electrode may be placed on the upper side through the plating solution. By doing so, it is possible to avoid the oxygen molecules generated on the surface of the anode electrode from approaching the semiconductor wafer WA using gravity.

次に、アノード電極を有し、内部にメッキ液を保持したメッキ処理チャンバー内槽OCTに、半導体ウェハWAを浸漬させる。そして、浸漬させた半導体ウェハWAに対し電解メッキ処理を施す。こうすることによって、本実施形態に係る半導体装置を得ることができる。   Next, the semiconductor wafer WA is immersed in a plating processing chamber inner tank OCT having an anode electrode and holding a plating solution therein. Then, electrolytic plating is performed on the immersed semiconductor wafer WA. By doing so, the semiconductor device according to the present embodiment can be obtained.

また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、電解メッキ処理を施す際に用いるアノード電極として、金属材料ISANの表面を導電性有機フィルムCPOFにより被覆したものを用いる。こうすることによって、アノード電極表面において生じる添加物の分解反応を抑制することができる。すなわち、添加物の分解により生じる欠陥を抑制することができる。   In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the anode electrode used when performing the electrolytic plating process is one in which the surface of the metal material ISAN is covered with the conductive organic film CPOF. By doing so, the decomposition reaction of the additive occurring on the anode electrode surface can be suppressed. That is, defects caused by the decomposition of the additive can be suppressed.

上記で説明したように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、水に対して不溶性の金属材料ISANにより形成されたアノード電極を用い、かつ当該アノード電極表面を導電性有機フィルムCPOFで被覆したことによって、電子授受による添加剤の分解を抑制することができる。この理由としては、以下に説明することが考えられる。ボイドの発生により十分に金属メッキされない、分解物が金属膜に取り込まれてしまう、等の欠陥は、アノードの電極表面での電子の授受によって添加剤が分解されてしまうことによって生じる。これに対し、本実施形態では、水に対して不溶性の金属材料ISANによりアノード電極を形成するとともに、当該アノード電極表面を導電性有機フィルムCPOFで被覆した構成を採用している。こうすることによって、アノード電極に供給される電子の単位時間当たりの量を小さくすることができる。このため、電子授受による添加剤の分解を抑制することができるものと考えられる。
また、本実施形態によれば、メッキ液から供給された金属イオンが、アノード電極に到達して析出してしまうこと自体も防ぐことができる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the anode electrode formed of the metal material ISAN insoluble in water is used, and the surface of the anode electrode is formed on the conductive organic film CPOF. By covering with, it is possible to suppress decomposition of the additive due to electron transfer. The reason for this can be explained below. Defects such as insufficient metal plating due to the generation of voids, and decomposition products taken into the metal film are caused by the decomposition of the additive by the transfer of electrons on the electrode surface of the anode. On the other hand, in this embodiment, the anode electrode is formed of a metal material ISAN that is insoluble in water, and the anode electrode surface is covered with a conductive organic film CPOF. By doing so, the amount of electrons supplied to the anode electrode per unit time can be reduced. For this reason, it is thought that decomposition | disassembly of the additive by electron transfer can be suppressed.
Further, according to the present embodiment, it is possible to prevent the metal ions supplied from the plating solution from reaching the anode electrode and being deposited.

また、本実施形態に係るアノード電極を形成する水に対して不溶性の金属材料ISANとしては、特に限定されないが、たとえば、白金およびチタンから成る群より選択される少なくとも1種以上の成分により形成されたものであることが好ましい。こうすることによって、アノード電極表面において生じる添加物の分解反応をより一層効果的に抑制することができる。すなわち、添加物の分解により生じる欠陥をより一層高度に抑制することができる。   Further, the water-insoluble metal material ISAN that forms the anode electrode according to the present embodiment is not particularly limited. For example, the metal material ISAN is formed of at least one component selected from the group consisting of platinum and titanium. It is preferable that By so doing, the decomposition reaction of the additive occurring on the anode electrode surface can be more effectively suppressed. That is, defects caused by decomposition of the additive can be further suppressed to a high degree.

本実施形態に係る導電性有機フィルムCPOFを形成する材料としては、特に限定されないが、たとえば、ポリアセチレンを含む材料を用いることが好ましい。こうすることによって、アノード電極表面において生じる添加物の分解反応をより一層効果的に抑制することができる。すなわち、添加物の分解により生じる欠陥をより一層高度に抑制することができる。   Although it does not specifically limit as a material which forms the electroconductive organic film CPOF which concerns on this embodiment, For example, it is preferable to use the material containing a polyacetylene. By so doing, the decomposition reaction of the additive occurring on the anode electrode surface can be more effectively suppressed. That is, defects caused by decomposition of the additive can be further suppressed to a high degree.

また、本実施形態に係るアノード電極の抵抗率は、アノード電極を形成する水に対して不溶性の金属材料ISANと比べて高くする必要がある。このようにメッキ液に接するアノード電極表面の抵抗率を上げることで、単位面積あたりでやりとりされる電子の量を制限することができる。なお、本実施形態に係るアノード電極の抵抗率は、たとえば、0.1〜400Ω/□に設定することが挙げられる。こうすることにより、アノード電極表面において生じる添加物の分解反応をより一層効果的に抑制することができる。さらに、本実施形態によれば、メッキ槽の構造を従来の技術水準と比べてシンプルにすることができるため、メッキ槽のメンテナンスを簡便な方法で行うことができる。   In addition, the resistivity of the anode electrode according to this embodiment needs to be higher than that of the metal material ISAN that is insoluble in water forming the anode electrode. Thus, by increasing the resistivity of the anode electrode surface in contact with the plating solution, the amount of electrons exchanged per unit area can be limited. In addition, setting the resistivity of the anode electrode which concerns on this embodiment to 0.1-400 ohm / square is mentioned, for example. By doing so, the decomposition reaction of the additive occurring on the anode electrode surface can be more effectively suppressed. Furthermore, according to this embodiment, since the structure of the plating tank can be simplified as compared with the prior art, the maintenance of the plating tank can be performed by a simple method.

また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、アノード電極を水に対して不溶性の金属材料ISANで形成しているだけでなく、当該金属材料の表面を導電性有機フィルムCPOFにより被覆しているため、メッキ液中の元素・分子の流れを止めることなく、添加物の分解反応だけを抑制することができる。このため、製造装置の性能が時間とともに変化することは生じにくくなる。   Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, not only the anode electrode is formed of the metal material ISAN that is insoluble in water, but also the surface of the metal material is covered with the conductive organic film CPOF. Therefore, only the additive decomposition reaction can be suppressed without stopping the flow of elements and molecules in the plating solution. For this reason, it becomes difficult to produce the performance of a manufacturing apparatus changing with time.

また、本実施形態に係るアノード電極は、水に対して不溶性の金属材料ISANにより形成され、かつ導電性有機フィルムCPOFで被覆したものである。このアノード電極表面において酸化反応を引き起こすことによって、金属の陽イオンが溶出される代わりに、メッキ液中の水の分解により酸素を発生させている。   In addition, the anode electrode according to the present embodiment is formed of a metal material ISAN that is insoluble in water and covered with a conductive organic film CPOF. By causing an oxidation reaction on the surface of the anode electrode, oxygen is generated by the decomposition of water in the plating solution instead of elution of metal cations.

これに対して、本実施形態によれば、図2において、メッキ液をアノード電極中央部からメッキ処理チャンバー内槽OCTに供給するとともに、ディフューザプレートDFDの中央がアノードに近い位置に配置されるようにしてもよい。こうすることで、発生した酸素を半導体ウェハWAに到達させず、メッキ処理チャンバー内槽OCTの周辺に逃すようなアノードチャンバー構造ANCCとすることもできる。   On the other hand, according to the present embodiment, in FIG. 2, the plating solution is supplied from the central portion of the anode electrode to the plating processing chamber inner tank OCT, and the center of the diffuser plate DFD is disposed at a position close to the anode. It may be. By doing so, it is possible to provide an anode chamber structure ANCC that does not allow the generated oxygen to reach the semiconductor wafer WA but escapes to the periphery of the plating processing chamber inner tank OCT.

また、本実施形態によれば、メッキさせる元素は、槽外の循環系に供給槽(図示せず)を設け、例えば、Cuからなるアノード電極を用いてメッキ液中に溶出させるなどの方法を採用してもよい。この時、循環系にはフィルタを設けて添加物がCu供給槽で分解しないようにすることで、メッキ液中の添加物の消費を最小限に抑えることができる。   In addition, according to the present embodiment, the element to be plated is provided with a supply tank (not shown) in a circulation system outside the tank, and for example, is eluted into the plating solution using an anode made of Cu. It may be adopted. At this time, by providing a filter in the circulation system so that the additive is not decomposed in the Cu supply tank, consumption of the additive in the plating solution can be minimized.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

SUB 半導体基板
EIL 素子分離領域
GE ゲート電極
TR トランジスタ
IL1 第1の層間絶縁膜
IL2 第2の層間絶縁膜
COM コンタクト
INC1 第1の配線構造
WA 半導体ウェハ
BM バリアメタル膜
VH 溝
MF 金属膜
OC メッキ処理チャンバー
CD 循環ドレイン
OCT メッキ処理チャンバー内槽
ANCC アノードチャンバー構造
DFD ディフューザプレート
WAH ウェハホルダー
TNK タンク
POM ポンプ
ECS 定電流電源
ISAN 金属材料
CPOF 導電性有機フィルム
SUB Semiconductor substrate EIL Element isolation region GE Gate electrode TR Transistor IL1 First interlayer insulating film IL2 Second interlayer insulating film COM Contact INC1 First wiring structure WA Semiconductor wafer BM Barrier metal film VH Groove MF Metal film OC Plating processing chamber CD Circulating drain OCT Plating chamber inner tank ANCC Anode chamber structure DFD Diffuser plate WAH Wafer holder TNK Tank POM Pump ECS Constant current power supply ISAN Metal material CPOF Conductive organic film

Claims (4)

半導体ウェハ上に形成された絶縁膜に溝を形成する工程と、
前記溝内と前記絶縁膜上に金属膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に形成した前記金属膜を除去することにより前記溝内に前記金属膜を埋め込む工程と、
を有しており、
前記金属膜を形成する工程は、
カソード電極を有する支持部上に、外周部が前記カソード電極と接触するよう前記半導体ウェハを載置する工程と、
アノード電極を有する処理槽内に前記半導体ウェハを浸漬させる工程と、
前記半導体ウェハに対し電解メッキ処理を施す工程と、
を備え、
前記アノード電極は、金属材料の表面を導電性有機フィルムにより被覆したものである半導体装置の製造方法。
Forming a groove in an insulating film formed on a semiconductor wafer;
Forming a metal film in the groove and on the insulating film;
Burying the metal film in the trench by removing the metal film formed on the insulating film;
Have
The step of forming the metal film includes
Placing the semiconductor wafer on a support having a cathode electrode such that an outer peripheral portion is in contact with the cathode electrode;
Immersing the semiconductor wafer in a treatment tank having an anode electrode;
Applying electrolytic plating to the semiconductor wafer;
With
The said anode electrode is a manufacturing method of the semiconductor device which coat | covers the surface of a metal material with the electroconductive organic film.
前記導電性有機フィルムの導電率は、前記金属材料よりも低いものである請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the conductivity of the conductive organic film is lower than that of the metal material. 前記金属材料が、白金およびチタンから成る群より選択される少なくとも1種以上の成分により形成されたものである請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the metal material is formed of at least one component selected from the group consisting of platinum and titanium. 前記導電性有機フィルムが、ポリアセチレンを含む材料によって形成されたものである請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive organic film is formed of a material containing polyacetylene.
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