(57)【要約】【課題】コンタクト用ロジウム構造を製造するプロセスを提供する。【解決手段】その上に誘電体層、ただし内部に前記コンタクト用ロジウムが付着されるキャビティを有する誘電体層を有する基板を得るステップと、前記キャビティ内および前記誘電体層上にシード層を付着させるステップと、ロジウム塩、酸および応力低減剤を含む浴液から電気メッキによって前記ロジウムを付着させるステップと、任意で次に前記構造をアニールするステップと、を含むプロセスを提供する。【選択図】図１
2010525159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンタクト用ロジウム構造を製造するプロセスであって、
基板を得るステップであって、上に誘電体層、ただし内部に前記コンタクト用ロジウムが付着されるキャビティを有する誘電体層を有する前記基板を得るステップと、
前記キャビティ内および前記誘電体層上にシード層を付着させるステップと、
ロジウム塩、酸および応力低減剤を含む浴液から電気メッキによって前記ロジウムを付着させるステップと、
任意で次に前記構造をアニールするステップと、
を含むプロセス。
【請求項２】
前記シード層と前記誘電体層との間に接着層を付着させるステップをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記接着層は、チタニウム、タンタル、窒化チタン、窒化タンタルから成るグループから選択される少なく１つの材料である、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記接着層は、２０オングストロームから２００オングストロームの厚さである、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記シード層は、ルテニウム、白金、銅、タングステン、コバルト、硫化物およびシリコンから成るグループから選択される少なく１つの材料である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記シード層は、ルテニウムである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記シード層は、０．００６μｍから０．２５μｍの厚さである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
前記キャビティが、約２と約２０との間のアスペクト比を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記キャビティが、約４と約１０との間のアスペクト比を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記キャビティが、４０ナノメートルまでのＣＤ寸法を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記ロジウム塩は、硫酸ロジウム、リン酸ロジウムおよび塩化ロジウムから成るグループから選択される少なく１つの材料である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記ロジウム塩は、硫酸ロジウムである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記浴液中の前記ロジウム塩の量は、１から１００グラム／リットルである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記浴液中の前記ロジウム塩の量は、１から１０グラム／リットルであり、特定例としては、５グラム／リットルである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記酸は、硫酸、塩酸およびリン酸から成るグループから選択される少なく１つの材料である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記酸は、硫酸である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記浴液が、約０．１から約３のｐＨ値を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記浴液が、約０．５から約１のｐＨ値を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記応力低減剤は、ハロゲン化物、架橋二座スルファト基を有する硫酸ロジウムの錯体、スルファミン酸、スルホン酸、ジカルボン酸またはポリカルボン酸から供給されるアルミニウム・イオンの組み合わせ、およびアルコールから成るグループから選択される少なくとも１つの材料である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記ロジウムが、１９０℃より高い温度でアニールされる場合、約５マイクロ・オーム・センチメートルから約５０マイクロ・オーム・センチメートルの間、および約５マイクロ・オーム・センチメートルから約２０マイクロ・オーム・センチメートルの間の抵抗率を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記電気メッキが、１から１００ミリアンペア／ｃｍ２の電流密度を使用して実施される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記電気メッキが、１０℃から８０℃の温度で実施される、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記基板は、少なくとも２００ｍｍである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２４】
多孔質シールドが、アノードとメッキされる基板との間に存在する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２５】
前記シールドの多孔度が、前記基板の端部から内側に中央部に向かって増加する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２６】
前記電気メッキが、所望の膜厚をメッキするために、０．１ミリアンペア／ｃｍ２から５ミリアンペア／ｃｍ２の初期電流密度を１から２０秒間と、次いで前記電流密度の上昇を５秒から１２０秒の間と、１から１００ミリアンペア／ｃｍ２と高くなった電流密度を６０秒から６０分間とを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２７】
前記構造が、１９０℃より高い温度で、空気、Ｏ２、Ｎ２、Ｈ２、フォーミング・ガス、アルゴンまたはヘリウムの雰囲気中でアニールされる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２８】
前記構造を平坦化するステップをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２９】
請求項１に記載の前記プロセスによって得られる構造。
【請求項３０】
前記キャビティが、少なくとも約２のアスペクト比を有する、請求項２９に記載の構造。
【請求項３１】
上に誘電体層を有する基板を含むコンタクト用ロジウム構造であって、前記誘電体層が、内部にキャビティを有し、前記キャビティが、実質的に内部シームまたはボイドのない電気メッキ・ロジウムでフィルされている、構造。
【請求項３２】
前記キャビティが、少なくとも約２のアスペクト比を有する、請求項３１に記載の構造。
【請求項３３】
前記ロジウムが、１９０℃より高い温度でアニールされる場合、約５マイクロ・オーム・センチメートルから約５０マイクロ・オーム・センチメートルの間、および約５マイクロ・オーム・センチメートルから約２０マイクロ・オーム・センチメートルの間の抵抗率を有する、請求項３１に記載の構造。
【請求項３４】
シード層と前記誘電体層との間に接着層をさらに含む、請求項３１に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、コンタクト用冶金構造、特に、ロジウム構造を製造することに関する。本開示は、高アスペクト比のサブミクロン構造をフィルする場合に特に重要である。
【背景技術】
【０００２】
従来のコンタクト・プラグは、前工程（ＦＥＯＬ：ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ｏｆ  ｌｉｎｅ）デバイスにコンタクトするためにＣＶＤ（化学気相付着：ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）タングステン（Ｗ）で作られている。ＣＶＤ（化学気相付着：ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）Ｗプロセスは、プラグ内にセンタ・ボイドおよびシームが発生しやすいコンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）なプロセスである。コンタクト形状が縮小しコンタクトのアスペクト比が増大しているため、ＣＶＤＷプロセスによって構造にフィルすることがますます困難になっている。さらに、コンタクト形状が縮小すると、ＣＶＤＷの高い抵抗率および高抵抗のＴｉ／ＴｉＮライナ・スタックによって、ＣＶＤＷプラグ構造全体からの寄生抵抗が著しく増大する。ＣＶＤＷプロセスによる構造へのフィリングが不充分であると、ボイドおよびシームによって接触抵抗が増大するため、チップ全体の性能が大幅に劣化する可能性がある。
【０００３】
電気メッキは、サブミクロン・サイズの形状内へのスーパフィリング能力を有する銅ダマシン・プロセスの発見以来、ＶＬＳＩ製造において大きな注目を集めてきた。例えば、Ｄ．エーデルシュタイン（Ｄ．Ｅｄｅｌｓｔｅｉｎ）ら著，ＩＥＥＥ１９９７年Ｉｎｔｌ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｍｅｅｔｉｎｇ  Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ．７７３（１９９７年）、Ｐ．Ｃ．アンドリカコス（Ｐ．Ｃ．Ａｎｄｒｉｃａｃｏｓ）ら著，ＩＢＭＪ．Ｒｅｓ．Ｄｅｖｅｌｏｐ．，第４２巻，ｐ．５６７（１９９８年）、および米国特許第６，７０９，５６２号を参照のこと。これらの開示は参照することによって本明細書に組み込まれている。電着による他の材料のスーパフィリング・システムについて調査している多くの研究がある。しかしながら、Ｃｕに加えてスーパフィリング能力を有することが報告されているのは、ＡｇおよびＡｕだけであった。これらに関連して、Ｔ．Ｐ．モファット（Ｔ．Ｐ．Ｍｏｆｆａｔ）ら著，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔ．，４（４），ｐ．Ｃ２６（２００１年）、Ｔ．Ｐ．モファット（Ｔ．Ｐ．Ｍｏｆｆａｔ）ら著，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，第１４９巻，ｐ．Ｃ４３２（２００２年）、およびＤ．ジョセル（Ｄ．Ｊｏｓｅｌｌ）ら著，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔ．，８（３），ｐ．Ｃ５４（２００５年）を参照のこと。
【０００４】
ロジウム（Ｒｈ）は、白金族金属の１つであり、優れた耐腐食性を有する貴金属である。電気メッキＲｈは、その非常に光沢のある外観のため宝石用途に使用されてきた。その接触抵抗は低くて信頼性が高いため、電気接点をとるためにも使用されてきた。さらに、Ｒｈは、よく知られるガス転換用の触媒でもある。Ｄ．プレッチャ（Ｄ．Ｐｌｅｔｃｈｅｒ）ら著，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍ．，第４２１巻，ｐ．１３７（１９９７年）、Ｄ．プレッチャ（Ｄ．Ｐｌｅｔｃｈｅｒ）ら著，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍ．，第４２１巻，ｐ．１４５（１９９７年）、およびＲ．Ｔ．Ｓ．オリベイラ（Ｒ．Ｔ．Ｓ．Ｏｌｉｖｅｉｒａ）ら著，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍ．，第５６９巻，ｐ．２３３（２００４年）を参照のこと。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロジウムは、Ｓｉ中の拡散率が非常に低く（Ｃ．Ｓ．ピータスン（Ｃ．Ｓ．Ｐｅｔｅｒｓｏｎ）ら著，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，５３（７），ｐ．４８６６（１９８２年））、ＶＬＳＩにおけるコンタクト・プラグとしてのＣＶＤタングステン（Ｗ）の代替金属としてＣｕよりも非常に有利である（Ａ．トーポリ（Ａ．Ｔｏｐｏｌ）ら著，ＶＬＳＩｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ（２００５年））。現在のＣＶＤＷの抵抗率は、コンタクト・プラグ内で約２０マイクロ・オーム・センチメートルと報告されている。３２ｎｍノードおよびそれ以上のコンタクト・ビアのフィリングは、前述のように、コンフォーマルなフィリング中にボイドが形成されるために、ＣＶＤタングステン・プロセスにとって難しい問題となっている。さらに、図２を参照のこと。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、完全とは言わないまでも少なくとも実質的にボイド・フリーまたはシームレスあるいはその両方のロジウムのコンタクトを提供することに関する。
【０００７】
特に、本開示の形態は、実質的に内部シームまたはボイドのないコンタクト用ロジウムを製造するプロセスに関する。
【０００８】
本開示のプロセスは、
基板を得るステップであって、上に誘電体層、ただし内部にコンタクト用ロジウムが付着されるキャビティを有する誘電体層を有する前記基板を得るステップと、
前記キャビティ内および前記誘電体層上にシード層を付着させるステップと、ロジウム塩、酸および応力低減剤を含む浴液から電気メッキによってロジウムを付着させるステップと、任意で次に前記構造をアニールするステップと、を含む。
【０００９】
さらに、本開示は、前述のプロセスによって得られる構造に関する。
【００１０】
さらに、本開示は、上に誘電体層を有する基板を含むコンタクト用ロジウム構造に関し、前記誘電体層は、内部にキャビティを有し、前記キャビティは、実質的に内部シームまたはボイドのない電気メッキ・ロジウムでフィルされる。
【００１１】
本開示のさらに他の目的及び利点は、当業者であれば、単に最良の形態の実例として好適な実施形態においてのみ図示され説明される以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。当然ながら、本開示は、他の様々な実施形態が可能であり、その幾つかの細部は、本開示の趣旨から逸脱することなく様々な明確な観点で変形可能である。したがって、本記載は本質的に説明のためのものであって、制限的なものではないと見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１Ａ〜図１Ｃは、この開示による電気メッキ・ロジウムでフィルされているビアを示す図である。
【図２】従来技術の方法によるＣＶＤタングステンでフィルされているビアを示すＳＥＭ断面図である。
【図３】様々なロジウム・メッキ用浴液のｉ−ｖ曲線を示す図である。
【図４】本開示による電気メッキ・ロジウムをフィルされているビアを示すＳＥＭ断面図である。
【図５】温度勾配時のｉｎ−ｓｉｔｕで電気メッキされたロジウムのシート抵抗を示すグラフである。
【図６】電流波形を示す図である。
【図７】ウェハとアノードとの間にシールドを有するメッキ用セットアップを示す図である。
【図８】図７で使用されるシールドを示す図である。
【図９】サンプル用シールド上の多孔度の例を示す図である。
【図１０】本開示による電気メッキ・ロジウムでフィルされている３００ｍｍウェハ上のビアを示すＳＥＭ断面像である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示の理解を容易にするために、この開示の一プロセス順序による様々な段階の構造を概略的に示す図１Ａ〜図１Ｃを参照する。
【００１４】
図１Ａは、半導体基板（図示せず）上に設けられる絶縁体または誘電体１を示す。半導体基板の限定されない例としては、シリコン、炭化ケイ素、ゲルマニウム、ＧａＡｓおよびＧａＳｂなどのＩＩＩ−Ｖ族半導体がある。
【００１５】
誘電体層１の例としては、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、リンシリケート・ガラス（ＰＳＧ：ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  ｇｌａｓｓ）、ホウ素ドープＰＳＧ（ＢＤＰＳＧ：ｂｏｒｏｎ  ｄｏｐｅｄ  ＰＳＧ）またはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ：ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）、より典型的には、ＳＩＬＫ（Ｒ）（ダウ・ケミカル（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）社から入手可能）、ＳｉＣＨ（ＡＭＡＴ社から商品名ＢＬＯＫ（Ｒ）として入手可能）、ＳｉＣＯＨ（ノベラス（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ）社から商品名Ｃｏｒａｌ（Ｒ）、ＡＭＡＴ社から商品名Ｂｌａｃｋ  Ｄｉａｍｏｎｄ（Ｒ）、およびＡＳＭ社から商品名Ａｕｏｒａ（Ｒ）として入手可能）、ＳｉＣＨＮ（ＩＢＭ社から商品名Ｎ  Ｂｌｏｋ（ＩＢＭ社の登録商標）として入手可能）、ＣＶＤ炭素ドープ酸化物、多孔質ＣＶＤ炭素ドープ酸化物、多孔質および非多孔質有機ケイ素、多孔質および非多孔質有機スピン・オン・ポリマなどの、３．９未満の誘電率を有する低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）誘電体がある。
【００１６】
誘電体層１にあるビアの底部または側壁あるいはその両方、および誘電体層１の上面に、接着層（図示せず）を任意で付着させることができる。
【００１７】
典型的な接着層としては、チタニウム、タンタルおよびこれらの窒化物がある。必要に応じて、様々な接着層の複数の層を使用することができる。使用の際、接着層の厚さは、典型的には、約２０オングストロームから約２００オングストロームであり、より典型的には、約２０オングストロームから約６０オングストロームである。接着層は、ＣＶＤ（化学気相付着：ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＡＬＤ（原子層付着：ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、あるいは物理気相付着（ＰＶＤ：ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）またはイオン化物理気相付着（ＩＰＶＤ：ｉｏｎｉｚｅｄ  ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などのスパッタリングによって付着させることができる。付着させるステップの一例として、アプライド・マテリアルズ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）社から商品名「Ｅｎｄｕｒａ（Ｒ）」として入手可能なものなどのＨＣＭ（ホロー・カソード・マグネトロン（Ｈｏｌｌｏｗ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ））スパッタ・システムを使用するステップがある。
【００１８】
存在するならば接着層の表面に、または誘電体のビアの側壁または上面にあるのが、導電性シード層２である。典型的なシード層として、ルテニウム、白金、銅、タングステン、コバルト、硫化物およびシリコンがある。シード層２は、周知の技術によって付着させることができる。特定例として、ＡＬＤまたはＣＶＤルテニウムがある。シード層は、典型的には、約０．００６μｍから約０．２５μｍの厚さがある。
【００１９】
次に、ロジウム膜が、本開示による電気メッキによって付着されてキャビティ（例えば、ビアまたはバー）をフィルする。図１Ａおよび図１Ｂを参照のこと。本発明は、高アスペクト比のビアまたはバーをフィルする場合に特に有利である。アスペクト比は、典型的には、約２と約１０との間であり、より典型的には、約４と約１０との間にある。
【００２０】
ビアまたはバーは、典型的には、約３０ｎｍから約２５０ｎｍ、より典型的には、約４０ｎｍから約１００ｎｍの限界寸法（ＣＤ：ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を有する。本開示は、約４０ナノメートルまでのＣＤ寸法を有するサブミクロンのビアおよびバーをフィルするのに特に有利である。
【００２１】
ボイド・フリーでシームレスな導体を実現するため、ロジウムは、ロジウム塩、酸および応力低減剤を含む組成物を使用して電気メッキされる。ロジウム塩としては、典型的には、硫酸ロジウム、リン酸ロジウムまたは塩化ロジウムがあり、より典型的には、硫酸ロジウムがある。浴液中のロジウム塩の量は、典型的には、約１から約１００グラム／リットルであり、より典型的には、約１から約１０グラム／リットルであり、特定例としては、５グラム／リットルである。
【００２２】
さらに、浴液は、硫酸、塩酸およびリン酸などの酸を、典型的には、約０．１から約３のｐＨ値、より典型的には、約０．５から約１のｐＨ値を供給する量で含む。
【００２３】
応力低減剤は、典型的には、電気メッキ条件でボイド・フリーまたはシームレスあるいはその両方の導体を提供するのに充分な量で存在する。必要に応じて、様々な応力低減剤の混合物を使用することができる。
【００２４】
応力低減剤の例としては、塩化物、特に、ＡｌＣｌ３およびＣｒＣｌ３などのＩおよびＩＩ族塩化物などの、米国特許出願公開第２００４／２４７９２０号に開示されるハロゲン化物がある。使用の際、前記物質は、典型的には、電気メッキ用浴液中に約２０ｐｐｍから約５０００ｐｐｍの量で存在する。
【００２５】
使用することができる応力低減剤の別の例としては、アビス（Ａｂｙｓ）らに付与される米国特許第６，２４１，８７０号に開示されている硫酸ロジウムに基づく溶液があり、その溶液は、金属結合に対して最小量の金属および主に架橋二座スルファト（ｓｕｌｐｈａｔｏ）基を介して形成される錯体を有する硫酸ロジウム分子の錯体を使用している。
【００２６】
応力低減剤の別のグループとして、芳香族スルホン酸などのスルホン酸があり、例として、クロイター（Ｋｒｅｕｔｅｒ）に付与される米国特許第４，４０２，８０２号に開示されるフェノールスルホン酸がある。使用の際、前記物質は、通常、約０．１から約５グラム／リットルの量で存在する。
【００２７】
別の応力低減剤として、米国特許第３，６７１，４０８号および第３，８９２，６３８号に開示されるスルファミン酸がある。使用の際、前記物質は、典型的には、約３０グラム／リットルから約１００グラム／リットルの量で存在する。
【００２８】
別の応力低減剤は、ブラウニング（Ｂｒｏｗｎｉｎｇ）らに付与される米国特許第３，７２９，３９６号に開示されており、前記物質としては、例えば、リン酸アルミニウム、およびアゼライン酸またはピメリン酸などのジカルボン酸またはポリカルボン酸によって供給されるアルミニウム・イオンの組み合わせがある。使用の際、アルミニウム・イオンは、典型的には、約０．０５から約５グラム／リットルの量で存在し、ジカルボン酸またはポリカルボン酸は、典型的には、約１から約２５グラム／リットルの量で存在する。
【００２９】
応力低減剤の別のグループとして、ゲイブ（Ｇａｂｅ）に付与される米国特許出願公開第２００５／０１５５８６６号に開示されるアルコールがある。典型的なアルコールは、アルキル、アルケニル、アルキニル、芳香族および非芳香族環式アルコールを含む。使用の際、アルコールは、典型的には、約０．００１グラム／リットルから約１００グラム／リットル、より典型的には、約０．０１グラム／リットルから約２０グラム／リットルの量で使用される。
【００３０】
電気メッキは、Ｐｔまたは他の貴金属などのアノードと、導電性シード層でメッキされるウェハ基板であるカソードとを使用して実施することができる。前述のシード層は、どんな導電性材料であってもよい。使用される典型的なＲｈメッキ・ケミストリは、エンソーン−ＥＭＩ（Ｅｎｔｈｏｎｅ−ＥＭＩ）社から入手され、５グラム／リットルのＲｈ金属濃度を有する主塩を含むＲｈｏｄｅｘ１００（Ｒ）、１０体積％で使用されるＲｈｏｄｅｘ１００（Ｒ）応力低減剤、および３体積％のＨ２ＳＯ４の３つの成分から成る。この開示に従って使用することができる他の市販の電気メッキ用浴液として、これらに限定されないが、Ｒｈｏｄｅｘ  Ｂｒｉｇｈｔ  Ｒｈｏｄｉｕｍ（Ｒ）、Ｔｅｃｈｎｉｃ−Ｒｈｏｄｉｕｍ（Ｒ）、Ｔｅｃｈｎｉｃ  Ｒｈｏｄｉｕｍ  Ｓ−ｌｅｓｓ（Ｒ）が含まれる。
【００３１】
電気メッキは、典型的には、約１から約１００ミリアンペア／ｃｍ２、より典型的には、約１から約５０ミリアンペア／ｃｍ２、さらに典型的には、約２から約１０ミリアンペア／ｃｍ２の電流密度を使用して実施される。さらに、電気メッキは、典型的には、約１０℃から約８０℃の温度で実施される。
【００３２】
本開示は、少なくとも２００ｍｍ、より典型的には、約２００ｍｍから約５００ｍｍ、さらに典型的には、約２００ｍｍから約３００ｍｍのウェハのような相対的に大口径の抵抗基板またはウェハ上に電気メッキする場合に、特に重要なことが分かる。Ｒｈを大口径の抵抗基板（２００ｍｍおよび３００ｍｍウェハなど）上に電気メッキする場合、均一な付着物を形成するには、典型的には、特定の方法およびツールが必要とされる。電気接点がとられるウェハ端部からウェハの中央部までの抵抗は、定電流密度波形を使用しようとする場合に、ウェハ端部の細いリング上にのみ付着させるにはかなり充分である。最初に、狭いリングが小電流でメッキされた。その後、電流が上昇するとメッキはウェハ中央部に向かって内側に伝播して行き、電流が一定値で維持された状態で全厚がメッキされる。
【００３３】
ウェハ用「シーフ（ｔｈｉｅｆ）」を使用して、電流をウェハ端部からシーフの電極上に迂回させることによってより均一な付着物を得ることができる。しかし、この方法の範囲は、シーフの大きさ、したがって電流が迂回する深さが限定されること、あるいは、シーフは充分大きいが、付着物が中央よりも薄い端部がウェハ端部の広い面積を犠牲にするほど広いことによって制限される。ウェハ（カソード）とアノードとの間のディフューザ（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）、またはセラミック・プラグ、または他の抵抗構造は、最終的に広い面積上に均一な付着物を生成するためのツール構成の要素である。３００ｍｍウェハは、アノードとカソードとの間のセラミック・プラグを有するメッキ・ツールによってメッキされた。付着物の膜厚均一性は、プラグの抵抗が増加するに伴って改善する。
【００３４】
図６に示される電流波形を使用して、６０ｎｍ×２９０ｎｍのビア・パターンを有する３００ｍｍウェハに付着させた。ビアは、ウェハ中央部からウェハ端部まで何らボイドまたはシームもなくＲｈでスーパフィルされた。
【００３５】
ウェハとアノードとの間にディフューザまたはシールドを有するメッキ用セットアップを用いて２００ｍｍウェハが付着された。均一性は、シールドの相対多孔度によって制御される。図８は、ウェハ全体に均一な付着物を実現するためのシールド多孔度の一例を示す。特に、図７は、ウェハとアノードとの間にシールドを有する２００ｍｍメッキ用セットアップを示す。シールドの相対多孔度は、付着物の均一性を制御する。図６と同様な電流波形を使用して、２２５ｎｍ×５４０ｎｍのビア・パターンを有する２００ｍｍウェハをメッキした。ビアは、ウェハ中央部からウェハ端部までボイドまたはシームなしにスーパフィルされた。
【００３６】
図９は、２００ｍｍウェハ用シールドの多孔度の例を示す。多孔密度を得るために細孔の大きさの変化として、Ｄ＝０．０１ｃｍから２．０ｃｍの細孔径が使用される。細孔分布密度を使用して多孔密度が得られ、多孔度を得るために直径は同じでも密度が異なる細孔が使用される。
【００３７】
大きな基板上にメッキする場合、典型的には、電流波形が使用される。最初の電流密度は、典型的には、約０．１ミリアンペア／ｃｍ２から約５ミリアンペア／ｃｍ２であり、典型的には、約１から約２０秒、より典型的には、約１から約１０秒の間実施される。次いで、電流密度は、典型的には、約５から１２０秒、より典型的には、約５から６０秒のうちに増加し、例としては、約１５秒のうちに高い電流密度まで増加して所望の厚さまでメッキする。
【００３８】
メッキ電流密度は最初の値よりも高く、典型的には、約１から約１００ミリアンペア／ｃｍ２、より典型的には、約１から約５０ミリアンペア／ｃｍ２、さらに典型的には、約２から約１０ミリアンペア／ｃｍ２である。最終的な電流密度は、所望の厚さを得るまで、典型的には、約６０秒から約６０分間実施される。電流密度の勾配は、典型的には、線形である。
【００３９】
図６は、非常に薄いＲｕ用シード層（８０Å）を有する３００ｍｍウェハをメッキする際に使用される電流波形の例を示す。シート抵抗は、約３５オーム／スクェア（ｏｈｍ／ｓｑ．）であった。
【００４０】
この開示のプロセスは、ロジウムの抵抗率を下げる必要がある場合には、任意で、熱アニールするステップを含んでもよい。使用の際、アニールするステップは、典型的には、１９０℃を超える温度、より典型的には、約１９０℃から約４００℃の温度で実施される。アニールするステップは、典型的には、空気、０２、Ｎ２、Ｈ２、フォーミング・ガス、アルゴンまたはヘリウム雰囲気中で実施される。この開示によるロジウムのコンタクトは、典型的には、５マイクロ・オーム・センチメートルから１０マイクロ・オーム・センチメートルの間の抵抗率を有し、任意でアニールするステップを使用することでさらに低い値が得られる。
【００４１】
この構造は、フィールド・エリアのメッキ・ロジウム用シード層および、存在するならば接着層を誘電体層に達するまで研磨することなどによって、平坦化することができる。図１Ｃを参照のこと。
【実施例】
【００４２】
以下の限定されない実施例は、本開示をさらに説明するために提示される。
【実施例１】
【００４３】
−２．５ミリアンペア／ｃｍ２の定電流密度および１００ｒｐｍの電極回転速度で５０℃のＲｈメッキ用溶液を用いて、Ｒｕのシードとなる基板上に、５００ｎｍ以下のＲｈの薄膜をメッキした。次に、この膜をシート抵抗用の４点プローブで測定した。測定したシート抵抗および膜厚を用いて、膜の抵抗率を、４４マイクロ・オーム・センチメートルと計算した。次いで、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分光：ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｉｏｎ  ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法を用いて膜の組成を測定し、Ｒｈ中に高いレベルの酸素、塩化物、および硫黄の不純物を有することが分かった。次に、フォーミング・ガス中でＲｈ膜を４００℃で４時間アニールした。Ｘ線回折からかなりの粒子成長が観察され、Ｒｈの抵抗率は９マイクロ・オーム・センチメートルまで大幅に減少した。
【実施例２】
【００４４】
−２．５ミリアンペア／ｃｍ２の定電流密度および１００ｒｐｍの電極回転速度で室温（１９〜２４℃の間で変動する）のＲｈメッキ用溶液を用いて、Ｒｕのシードとなる基板上に、Ｒｈの薄膜をメッキした。次に、この膜をシート抵抗用の４点プローブで測定した。測定したシート抵抗および膜厚を用いて、膜の抵抗率を、１９マイクロ・オーム・センチメートルと計算した。次いで、ＳＩＭＳ法を用いて膜の組成を測定し、Ｏ、ＣｌおよびＳの濃度が約２桁低い、非常に低いレベルの酸素および塩化物の不純物をＲｈ中に有することが分かった。次に、フォーミング・ガス中でＲｈ膜を４００℃で４時間アニールした。Ｘ線回折からかなりの粒子成長が観察され、Ｒｈの抵抗率は７マイクロ・オーム・センチメートルまで大幅に減少した。
【００４５】
異なる温度でメッキした２つのＲｈの実施例１と２との比較について、表１を参照のこと。
【００４６】
【表１】
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【実施例３】
【００４７】
１２５ｎｍ×５６０ｎｍの大きさのコンタクト・ビアを有するシリサイド／酸化物／ＡＬＤＴａＮ／ＡＬＤＲｕから成る構造にＲｈをメッキした。−２．５ミリアンペア／ｃｍ２の定電流密度および１００ｒｐｍの電極回転速度で室温メッキした。ビアは、センタ・ボイドまたはセンタ・シームなしにＲｈでフィルされた。
【実施例４】
【００４８】
３００ｍｍウェハのコンタクト・ビアは、電気メッキによってロジウムでフィルされる。この構造は、シリサイド／ＵＳＧ／ＡＬＤＴａＮ／ＡＬＤＲｕ／Ｒｈメッキから成る。ビア寸法は約６０ｎｍ×２９０ｎｍである。図１０から分かるように、高アスペクト比のビアは、何らボイドまたはセンタ・シームもなく良好にフィルされる。図５に示される電流波形が使用される。
【実施例５】
【００４９】
４０ｎｍ×２３０ｎｍの大きさのコンタクト・ビアおよび４０ｎｍ×１３０ｎｍ×２３０ｎｍの大きさのコンタクト・バーを有するシリサイド／窒化物／酸化物／ＡＬＤＴａＮ／ＡＬＤＲｕから成る構造にＲｈをメッキした。−２．５ミリアンペア／ｃｍ２の定電流密度および１００ｒｐｍの電極回転速度で室温メッキした。ビアおよびバーは、センタ・ボイドまたはセンタ・シームなしにＲｈでフィルされた。図９を参照のこと。
【００５０】
以上をまとめると、Ｒｈを何らセンタ・ボイドまたはセンタ・シームなしにサブミクロン・サイズの構造内に電気メッキするために、この開示のスーパフィリング・メッキ・プロセスが提供される。メッキされる膜は、アニール後に７マイクロ・オーム・センチメートルの低い抵抗率を達成することが可能である。このプロセス条件に基づく膜は、化学気相プロセスによりメッキされる典型的なＲｈ膜よりも、非常に低い不純物濃度、したがって、低い抵抗率を有する。スーパフィリング能力と合わせて、低い不純物および低い抵抗率が、コンタクト用途にとって非常に重要である。
【００５１】
図３は、様々な成分を有するロジウム・メッキ用溶液のボルタモグラム（ｖｏｌｔａｍｍｏｇｒａｍｓ）を示す。この図は、応力低減剤が反応抑制剤として作用しており、硫酸が付着を促進していることを示す。図４は、室温（１９〜２２℃）でロジウムを電気メッキすることによる、ボイドのないＣＤ４０ｎｍ×高さ２４０ｎｍのビアおよびバーのスーパコンフォーマルなフィリングを示すＴＥＭ画像である。パターンは、電子ビーム・リソグラフィを用いて生成された後、接着層としてＡＬＤＴａＮ、およびメッキ用シード層としてＡＬＤＲｕの薄い層で被覆された。パターニングされたビアおよびバー内にロジウムをボイドおよびシームなしに付着させることに成功した。ＰＶＤＴａＮおよびＰＶＤＲｕ用シード層を有するブランケット・シリコン・ウェハの上に１９０ｎｍのＲｈの薄膜を付着させた。図５は、この膜についての温度に対するｉｎ−ｓｉｔｕの抵抗測定値を示す。図から分かるように、１９０℃より高い温度でアニールされると、付着物は再結晶過程を経た。アニール後のＲｈ薄膜は、７マイクロ・オーム・センチメートルの抵抗率を示した。物質の供給元が推奨する５０℃のメッキでも、同様の構造をスーパフィルできるが、メッキされたロジウムの抵抗率は、室温で付着されたものよりもかなり高い。５０℃で付着されたロジウム薄膜をアニールすると、１９マイクロ・オーム・センチメートルの抵抗率が得られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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