(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層において少なくとも１つの穴を有する基板上に、金属めっき浴から金属含有膜を堆積させる方法であって、
少なくとも１つの穴が前記の金属含有層で実質的に埋め込まれるまで、前記の基板上に、前記の金属めっき浴から金属含有層を堆積させるステップと、
前記の堆積された金属含有層に、加熱ステップおよび／または真空ステップを実行するステップと、
前記の堆積された金属含有層上に、前記のめっき浴から金属含有層を堆積させるステップと
から成る方法。
【請求項２】
加熱ステップおよび／または真空ステップを実行する前記のステップと、堆積された金属含有層上に前記の金属含有層を堆積させる前記のステップが、全ての穴が、前記の金属含有層で実質的に埋め込まれるまで、複数回続けて繰り返される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記の堆積された金属含有層中に含まれた、または、前記の金属含有層の表面に付着した不純物の除去が、熱アニ−ルステップによっておよび／または銅堆積層を真空ステップにさらすことによって、実行されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
金属堆積層を真空ステップにさらすステップが、大気／真空サイクルとして実行されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記の金属含有層が、銅層またはコバルト層であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記の穴が、絶縁層における狭い穴であり、前記の絶縁層は、ＵＬＳＩメタライゼーション構造の一部であることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記の狭い穴が、トレンチ、コンタクトホール、および、ビアのグループの１つであることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記の金属含有層が、銅層またはコバルト層であることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの穴が、前記の金属含有層で実質的に埋め込まれるまで、前記の基板に前記の金属めっき浴から金属含有層を堆積させる前記のステップに先立ち、さらに、金属含有シード層を堆積させるステップを含む、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記の金属めっき浴が、無電解金属含有めっき浴または電解金属含有めっき浴であることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体加工に関し、より詳細には、めっき浴から堆積される金属層の特性を改善する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＵＬＳＩのメタライゼーション機構において、アルミニウムの替わりに銅が採用されている。銅がアルミニウムよりも低抵抗であり、エレクトロマイグレーション耐性が高いからである。銅は、導電路として使用される。銅の堆積技術はいくつか知られており、その中には、無電解銅めっき、電気化学的銅めっき、銅の化学的気相成長法がある。
【０００３】
配線技術においては、ＡｌとＳｉＯ2が今なお広く使用されているが、銅と新しい低誘電率（ｌｏｗ−Ｋ）材料（たとえば、高分子）が、現在、えり抜きの未来材料として認められているので、急速にマイクロエレクトロニクスで採用されている。この大きな変化は、特性サイズが減少し続けることにより必要とされる。特性サイズは、ＲＣ遅延時間が次世代マイクロプロセッサの制約因子であることを示す。銅を使用すればより低い抵抗が得られ、多くの処理パラメーターによっては、それがより優れたエレクトロマイグレーション耐性と結びつくことも可能である。同時に、最近では、かなり狭い構造（０．２５μｍ）を形成する手段としてダマシン構造の利用が導入された。この機構では、まず、低誘電率材料に狭いトレンチやビアがエッチされ、その後続いて、Ｃｕで埋め込まれる。これらの構造の深さ／幅の比が増加するにつれて、ボイドを形成せずに埋め込むこと、または、最上部でその構造を塞ぐことさえ、ますます困難になる。それ故、めっき液にブライトナーやサプレッサー（ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ）が加えられる。ブライトナーやサプレッサーという言葉は当業者には知られている（下記参照）。銅めっき浴から銅層を堆積させるために、現在は、電気化学的めっき、または、無電解めっきが好ましい方法である。銅層を堆積した後、大抵、熱アニ−ルステップが実行される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、堆積される金属膜の特性に関して、なお、問題がある。
【０００５】
（広いトレンチやボンディングパッド、または、コンデンサのような一般的に３μｍよりも大きい線幅の）より広い穴と（トレンチやビアのような）より狭い穴から成る構造が埋め込まれなければならない時、広い穴がコンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）に埋め込まれる一方で、狭い穴上ではヒロックが形成される。結果として、これは、通例直面する過剰埋め込みという現象をもたらしたり、堆積されたままの膜が局部的に規定の厚さの２倍になる原因であるトレンチ上のヒロックを生じさせる。これは、後に続く、平面膜に最も作用する化学機械処理（ＣＭＰ）というステップに、深刻な問題を引き起こす。ＣＭＰを除けば、膜厚改良が結晶粒界移動を防ぐ追加要素である。
【０００６】
銅堆積層の形態についての否定的な結果が知られているが、めっき浴からの銅層の堆積は、現在、最も利用されている技術である。化学的気相成長法のような他の技術により生成された膜は、めっき浴から堆積された膜よりも信頼性に欠け、高価である。
【０００７】
めっきによる銅堆積膜は、層中で高い応力を示す可能性もある。また、それらは、めっきによって、高いシート抵抗を示す可能性もある。
【０００８】
発生するもう１つの問題は、銅堆積層が、銅拡散バリア層または誘電体層のような下部層と有害な付着をすることである。
【０００９】
上述の問題は、銅層の堆積に限らず、例えばコバルト層のような他の金属層にも起こる。コバルト層がめっき浴から堆積される時、コバルト層は、上述されたような不都合な性質を示す。
【００１０】
本発明の目的は、ＵＬＳＩメタライゼーション構造における金属層の特性に関する問題に対して解決方法を提供することである。本発明の方法は、めっき浴から金属層を堆積させる方法に関連した問題を解決することを目指している。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の側面で、金属含有層を金属めっき浴から堆積させる方法が述べられている。この方法は、金属含有層を堆積させるステップと、その後に続く加熱ステップおよび／または真空ステップから成る。この続いたステップは、異なる順序で少なくとも２回繰り返すことができる。加熱ステップおよび／または真空ステップを実行するステップは、その金属堆積膜に含まれた不純物や、金属堆積膜の表面に付着した不純物を取り除くためのものである。
【００１２】
発明の第１の実施の形態で、空気／真空サイクルとして真空ステップが実行される。空気／真空サイクルは、金属堆積層を、空気、または、Ｎ2、Ｈ2、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＮＨ3、または、これらの気体の１以上を含む任意の混合気体の雰囲気に、大気圧でさらすこと、および、金属堆積層を、空気、または、Ｎ2、Ｈ2、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＮＨ3、または、これらの気体の１以上を含む任意の混合気体、または、真空の雰囲気に、大気圧よりも低い圧力でさらすことに置き換わるものとして定義される。大気圧より低い圧力は、限定されないが、典型的には、大気圧と１０-2から１０-4、１０-6、１０-8 Ｔｏｒｒの間の範囲である。従って真空ステップは、堆積された膜を大気圧よりも低い圧力環境にさらすこととして定義される。
【００１３】
この発明の第１側面の実施の形態において、その金属含有膜の層は、銅層またはコバルト層であってよい。
【００１４】
この本発明の第１側面のさらなる実施の形態において、その金属含有膜の層は、周囲の絶縁層における少なくとも１つの狭い穴に堆積される。この狭い穴は、ＵＬＳＩメタライゼーション構造の一部である。
【００１５】
この本発明の第１側面のさらなる実施の形態において、その狭い穴は、半導体加工で知られる、トレンチ、コンタクトホール、または、ビアであってもよい。
【００１６】
この本発明の第１側面のさらなる実施の形態において、その金属含有層は、銅層またはコバルト層であってよい。
【００１７】
この本発明の第１側面のさらなる実施の形態において、その金属含有膜の層は、金属シード層上に堆積される。その金属シード層は、めっき浴から、または、金属ＰＶＤによって堆積できる。
【００１８】
この本発明の第１側面のさらなる実施の形態において、その金属含有膜の層は、無電解めっき浴から、または、電気めっき浴から堆積される。
【００１９】
本発明の第２の側面で、絶縁層において少なくとも１つの穴を有する基板上に、金属含有層を金属めっき浴から堆積させる方法が開示されている。
その方法は、少なくとも１つの穴がその金属含有層で実質的に埋め込まれるまで、その基板上に、その金属めっき浴から金属含有層を堆積させるステップと、
その堆積された金属含有層に、加熱ステップおよび／または真空ステップを実行するステップと、
その堆積された金属含有層に、そのめっき浴から金属含有層を堆積させるステップとから成る方法である。
その加熱ステップまたは真空ステップは、金属堆積層に含まれた不純物やその金属堆積層の表面に付着した不純物を取り除くために実行される。その金属堆積層の特性が改善される。この発明の第１の側面の実施形態において、本発明の第２の側面に記載の方法が開示され、その実施形態で、加熱ステップおよび／または真空ステップを実行するステップ、および／または、その金属含有層を堆積させるステップは、全ての穴が、その金属層で実質的に埋め込まれるまで、異なる順序で何回も続けて繰り返される。
【００２０】
発明のさらなる実施の形態において、その金属堆積層を真空ステップにさらすステップは、空気／真空サイクルとして実行される。
【００２１】
この発明の第２の側面の実施の形態において、その金属含有層は、銅層またはコバルト層であってよい。
【００２２】
この発明の第２の側面のさらなる実施の形態において、その穴は周囲の絶縁層における狭い穴であり、その狭い穴は、ＵＬＳＩメタライゼーション構造の一部である。
【００２３】
この発明の第２の側面のさらなる実施の形態において、その狭い穴は、半導体加工でしられる、トレンチ、コンタクトホール、または、ビアである。
【００２４】
この発明の第２の側面のさらなる実施の形態において、その金属含有層の堆積が、ある金属含有層上に実行される。その金属含有層は、銅層またはコバルト層であってよい。
【００２５】
この発明の第２の側面のさらなる実施の形態において、その金属含有層の堆積が、ある金属シード層上で実行される。その金属シード層は、金属めっき浴から、または、金属ＰＶＤによる堆積によって実行できる。
【００２６】
この発明の第２の側面のさらなる実施の形態において、そのめっき浴は無電解めっき浴である。
【００２７】
この発明の第２の側面のさらなる実施の形態において、その金属含有層の堆積は、電解めっき浴で実行される。発明の異なる側面と実施の形態を結合できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の側面によると、発明の背景で述べられたようなＵＬＳＩメタライゼーション機構でのめっき処理によって堆積される金属層の特性に関する問題は、金属めっき浴に存在する不純物や基板の表面に付着した不純物を除去することによって回避できる。発明の方法のこの側面は、一層の銅堆積層中の不純物の除去に限らず、金属めっき浴を利用して堆積される多くの金属層にあてはまる。不純物は、金属源の分子（またはイオン）を除いためっき浴に存在する化合物や、基板の表面に存在する化合物として定められる。その不純物は、金属のめっきを改良するためのめっき液に加えられる添加剤、または、めっき浴に偶然存在する化合物でもよい。
【００２９】
高いアスペクト比をもつ穴のボトムアップフィルは、めっき液に複数の有機添加剤を追加をすることによって得られることが、当業界で知られている。一般的な添加剤は、ここで限定されないが、いわゆるサプレッサーといわゆるブライトナーである。サプレッサーは、当業者によって、界面活性ポリマーとして知られている。このポリマーは、金属表面上に吸収重合膜を形成し、このため、他の浴成分に影響される自由領域が効果的に減少させられる。結局、その成長は抑制される。一般的な例は、ここで限定されないが、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）やポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）や多くの非常に低密度の誘導体から考案されたポリマーである。ブライトナー（促進剤または非抑制剤ともよばれる）はＣｕ堆積を促進し、サプレッサーの働きを妨げ、金属グレインの大きさを小さくする。一般的な例は、ここで限定されないが、有機ジスルフィド、ポリエチレンイミンのアルキレート誘導体である。もう一種の添加剤は、いわゆるレベラである。この種類の添加剤は、明白なヒロックが少ない、より平坦な金属層を提供する。一般的に、添加剤は、電気化学的めっき浴中に発生する有機分子、有機ポリマー分子、より小さい分子である。これらの分子は、すなわち、硫黄、炭素、水素、または、塩素を含んでもよい。これらの添加物は、金属堆積層中に含まれる、または、金属堆積層の表面上に存在してもよい。意外なことに、これらの材料が、めっき浴からの金属堆積中に金属膜に含まれるか、または、めっき浴からの堆積後に金属堆積層の表面に存在する時、これらの添加剤は、堆積層の特性に否定的な影響を与える。その添加剤は、堆積されたままである膜の表面中、または、表面上の不純物の一部であり、堆積それ自体と、続くグレイン成長とグレイン処理の両方に大きな影響を与える。不純物の有害な効果は、金属堆積層の特性に影響する。例えば、めっき浴における添加剤中のより小さな粒子が、トレンチやビアに蓄積し、それらの穴が完全に埋め込まれた後でさえ、これらの構造上のグレイン成長に対して促進効果をもつので、これらのトレンチまたはビアの上にヒロックが形成される。従って、金属膜層のＣＭＰが妨げられる。観察された他の問題は、金属膜の下にある層との付着の悪さと、金属堆積膜中の高い応力と高いシート抵抗である。これは、不純物の除去を通して軽減できる。不純物の除去は、例えば、堆積層を熱アニ−ルステップ、または、数回の空気／真空サイクル、または、両者にさらすことによってなされる。熱アニ−ルステップは、室温より高い温度範囲で実行できる。温度範囲は、限定されないが、典型的には、３０−６００℃、５０−５００℃、８０−４００℃、１００−３００℃であり、好ましくは、３００℃と４００℃の間である。アニ−ルの時間周期は、一般的に、５秒と１０分、５秒と５分、１０秒と２分の間であり、好ましくは、２０秒と９０秒の間である。アニ−ルは、短時間処理炉で行われるか、または、不活性ガス雰囲気（Ｎ２、Ａｒ、Ｋｒ、ＨＥ、...）またはＨ2／Ｎ2雰囲気またはＮＨ3雰囲気または半導体デバイス加工で一般的に使用される他の任意のアニ−ル雰囲気のもとで、通常の炉で行われる。空気／真空サイクルは、金属堆積層を、空気、または、Ｎ2、Ｈ2、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＮＨ3のような他の気体、または、任意の混合気体の雰囲気に大気圧でさらすこと、および、金属堆積層を、空気、または、Ｎ2、Ｈ2、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＮＨ3、または、任意の混合気体、または、真空の雰囲気に、大気圧よりも低い圧力でさらすことに置き換わるものとして定義される。大気圧より低い圧力は、限定されないが、典型的には、大気圧と１０-2から１０-4、１０-6、１０-8 Ｔｏｒｒの間の範囲である。不純物の除去は、Ｈ2雰囲気において室温でも実行できる。
【００３０】
ボンディングパス（線幅は一般的に５μｍよりも大きい）から成る構造や、トレンチやビアのような高いアスペクト比を有する構造のような、ＵＬＳＩメタライゼーション機構における構造が、埋め込まれることを要するとき、ボンディングパスがコンフォーマルに埋め込まれる一方で、高いアスペクト比をもつ構造上にはヒロックが形成される（図１参照）。おそらく、それらのトレンチまたはビア上のヒロックは、添加物中のより小さい分子が、トレンチやビア、および、金属堆積膜の表面上に蓄積するために形成される。その不純物は、トレンチやビアが完全に埋め込まれた後でさえ、これらの構造上のグレイン成長に対して促進効果をもち続ける。本発明で、絶縁層において少なくとも１つの穴をもつ基板上に、金属めっき浴から金属含有膜を堆積させるある方法が開示される。その穴は、ここで限定されないが、トレンチ、ビア、コンタクトホール、ボンディングパス、または、コンデンサでもよい。この方法は、少なくとも１つの穴がその金属含有層で実質的に満たされるまで、その基板上に、その金属めっき浴から金属含有層を堆積させるステップと、その堆積された金属含有層に、加熱ステップおよび／または真空ステップを実行するステップと、その堆積された金属含有層に、金属含有層を堆積させるステップとから成る。加熱ステップおよび／または真空ステップおよび／または第２の金属含有層を堆積させるステップは、すべての穴が実質的にその金属含有層で埋め込まれるまで、異なった順序で何回も続けて繰り返せる。加熱または真空ステップは、金属堆積層に含まれた不純物または金属堆積層の表面に存在する不純物を取り除くために行われる。
【００３１】
発明の実施の形態によると、それらヒロックの形成は、まずその穴を、金属で、最も高いアスペクト比をもつ構造のボトムアップフィルを完成するのに十分な厚さまで埋め込むことによって回避できる。その後、第１の金属層中または金属層上にある不純物は、熱アニ−ルによって取り除かれるか、または、堆積層を数回の空気／真空サイクルにさらすことによってか、または、両者によって取り除かれる。続くステップで、さらなる堆積が平坦化に十分な厚さまで行われる。この方法で、ヒロックの形成は避けられ（図２参照）、ＣＭＰはたやすく実行できる。
【００３２】
公知の加工で起こるもう１つの問題は、銅堆積膜が、高い応力を示す可能性があるということである。金属堆積層を熱アニ−ルステップまたは数回の空気／真空サイクルまたは両者にさらすと、不純物が除かれ、そのため、応力が小さくなる。
【００３３】
最後に、公知の加工による銅堆積層は、銅拡散バリア層または誘電層のような下部層との付着が悪い。硫黄と炭素、または、硫黄、または、水素を含む小さい分子のような添加物は、金属層や周囲の層の表面に移動することができ、従って、付着特性を減少させる。金属堆積層を熱アニ−ルステップまたは数回の空気／真空サイクルまたは両者にさらすことによってそれらの添加物（不純物）を取り除くと、付着問題が減少する。
【００３４】
発明の第１の実施の形態の記述において、Ｃｕバリア層、Ｃｕシード層、他の金属層は、絶縁層（ステップ０）における穴を堆積させる。その絶縁層における穴は、高いアスペクト比、すなわち、１／２、１／５、１／１０のアスペクト比を持つ穴でもよい。この穴は、５μｍよりも大きい線幅を有する穴、すなわち、ボンディングパスまたはキャパシタであってもよい。銅バリア層は、Ｃｏ、Ｔａ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＷxＮまたはその化合物であってよい。その金属層、すなわち、コバルト層であってよい。銅の電気化学的堆積（ＥＣＤ）間の次のステップにおいて（ステップ１と呼ばれる）、その堆積は、狭い構造のボトムアップフィルを完成するのに十分な厚さまで進む。
【００３５】
混入した種（不純物）やめっきされた表面に付着した種の局所的濃度変化を排除するためには、さらなるステップ（ステップ２）が含まれなければならない。これは、熱アニ−ル、または、そのサンプルを数回の空気／真空サイクルに通すこと（各々、ステップ２ａとステップ２ｂとして定められる）によってなされてもよい。これは、めっきが中断されるべきであることを意味している。例えば、そのサンプルは、チャンバーから取り出され、初期のトップダウン結晶化を引き起こさなければならない。熱アニ−ル法（ステップ２ａ）はその材料のほとんどを洗浄するが、熱的応力や二次的なグレイン成長も含む。
【００３６】
空気／真空サイクル（ステップ２ｂ）は、２次的なグレイン成長を引き起こさずに望まれない材料を取り除き、実際に、ゼロに近い値まで応力を減少させる。かなりの深さまで濃度を減少させることが知られている。加えて、付着を改善することができる。誘発される拡散は、熱アニ−ルによる拡散よりも、（表面に対して）より一方向の指向性がある。
【００３７】
次の処理ステップ（ステップ３）において、大きな構造を平坦化に十分な厚さにまで埋め込むさらなる堆積のために、ウェハはＥＣＤ（電気化学的銅堆積）チャンバーに戻される。これは、大きな構造が、ボトムアップフィリングよりもむしろコンフォーマルフィリングを示すので必要である。このステップで得られた成長は、ステップ２の可能性のうちどちらが選ばれるかによる。一方は、物質中における大きなグレインと熱的応力を引き起こし（ステップ２ａ）、一方は、グレインが比較的小さく留まったままである（ステップ２ｂ）。
【００３８】
ＣＭＰステップ（ステップ５）に行く前に、ＣＭＰ処理を促進する大きなグレインを得るためにここでもう１つのアニ−ル（ステップ４）が含まれてもよい。それは、自己アニ−ルを防ぐことによってその構造を安定化させ、そのために、ＣＭＰ処理を、堆積に関するその処理自身の時間的調節から独立させる助けになることは確かである。また、ステップ２でどの処理が選ばれたかによって、トレンチやビアにおける最終的なグレインサイズは、アニ−ルがＣＭＰの後に行われるか、先に行われるかに左右され得る。成長のための核発生が、最上部層が除かれる前と後で異なるからである。
【００３９】
最終アニ−ル（ステップ６）が、グレイン構造を安定化／最適化するのに必要とされてもよい。
【００４０】
発明の第２の実施形態の記述において、Ｃｕバリア層、Ｃｕシード層、他の金属層が、金属めっき浴を用いて絶縁層における穴に堆積される（ステップ０）。絶縁層における穴は、高いアスペクト比、すなわち、１／２、１／５、または、１／１０のアスペクト比を有する穴であってもよい。この穴はまた、５μｍよりも大きい線幅をもつ穴、すなわち、ボンディングパスまたはコンデンサであってもよい。その銅バリア層は、Ｃｏ、Ｔａ、Ｔｉを基にしたものであってよい。その金属層は、すなわちコバルト層であってよい。Ｃｕバリア層、Ｃｕシード層、または、他の金属層のグループの１つは、絶縁層における穴に堆積されるが、その穴を完全には埋め込まない（ステップ１）。
【００４１】
混入した種（不純物）やめっきされた表面に付着した種の局所的濃度変化を排除するためには、さらなるステップが含まれなければならない。これは、熱アニ−ル、または、そのサンプルを数回の空気／真空サイクルに通すこと（各々、ステップ２ａとステップ２ｂとして定められる）によってなされてもよい。これは、めっきが中断されるべきであることを意味している。例えば、そのサンプルは、チャンバーから取り出され、初期のトップダウン結晶化を引き起こさなければならない。
【００４２】
続くステップ（ステップ３として定められる）において、めっき浴からの銅の堆積が、狭い構造のボトムアップフィルを完成するのに十分な厚さまで進む。
【００４３】
また、続くステップ（ステップ４）が、混入した種（不純物）やめっきされた表面に付着した種の局所的濃度変化を排除するために含められてもよい。これは、熱アニ−ル、または、そのサンプルを数回の空気／真空サイクルに通すこと（各々、ステップ４ａとステップ４ｂとして定められる）によってなされてもよい。どちらの選択でも、そのサンプルは、チャンバーから取り出され、初期のトップダウン結晶化を引き起こさなければならない。その第１の処理モード（ステップ４ａ）は、その材料のほとんどを洗浄するが、熱的応力や、２次的なグレイン成長を含む。第２の処理モード（ステップ４ｂ）は、２次的なグレイン成長を引き起こさずに望まれない材料を取り除き、実際に、ゼロに近い値まで応力を減少させる。かなりの深さまで濃度を減少させることが知られている。加えて、付着を改善することができる。誘発される拡散が、熱アニ−ルによる拡散よりも（表面に対して）より一方向の指向性がある。
【００４４】
その後、大きな構造を平坦化に十分な厚さにまで埋め込むためのさらなる堆積のために、ウエハはＥＣＤチャンバーに戻される。これは、大きな構造が、ボトムアップフィリングよりもコンフォーマルフィリングを示すので必要である。このステップで得られた成長は、ステップ２とステップ４の可能性のうちどちらが選ばれるかによる。一方は、物質中における大きなグレインと熱的応力を引き起こし（ステップ２ａ、４ａ）、一方は、グレインが比較的小さく留まったままである（ステップ２ｂ、４ｂ）。
【００４５】
ＣＭＰステップに行く前に、ＣＭＰ処理を促進する大きなグレインを得るために、もう１つのアニ−ル（ステップ４ｂｉｓ）がここで含まれてもよい。それは、自己アニ−ルを防ぐことによってその構造を安定化させ、そのために、ＣＭＰ処理を、堆積に関するその処理自身の時間的調節から独立させる助けになることは確かである。また、ステップ２または４でどの処理が選ばれるかによって、トレンチやビアにおける最終的なグレインサイズは、アニ−ルがＣＭＰの後におこなわれるか、先に行われるかに左右され得る。成長のための核発生が、最上部層が除かれる前と後で異なるからである。
【００４６】
最終アニ−ル（ステップ６）が、グレイン構造を安定化／最適化するのに必要とされてもよい。
【００４７】
実験は、６インチや８インチのシリコンウェハ上で、めっき浴に基づいた市販の硫酸銅と有機添加物を用いて行われた。この有機添加物は、ＩＣ埋め込みのために開発されてＳｈｉｐｌｅｙから販売されている。ウェハには、誘電的にパターン化された基板上でプラズマによりスパッタされたＴａＮバリア層とＣｕシード層が付着している。２種類の有機添加物が使用される。１つは「ブライトナー」もうひとつは「サプレッサー」とよばれ、Ｓｈｉｐｌｅｙ社から販売されている。サプレッサー濃度は一定に保たれる。めっき浴におけるこれらの添加物の解析は、ＣＶＳ法（ｃｙｃｌｉｃ ｖｏｌｔａｍｅｔｒｉｃ ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）に基づいている。銅ＥＣＤ層は、Ｓｅｍｉｔｏｏｌ Ｅｑｕｉｎｏｘ社のｆｏｕｎｔａｉｎ ｐｌａｔｅｒを用いて堆積される。パターン化されたダイに堆積されたＣｕ ＥＣＤの表面形状を測定するために、ＫＬＡ社製の高分解能プロファイラーＨＲＰ２２０が使用される。この評価のために、種々の線幅をもつ構造が選ばれる。集束イオンビーム（ＦＩＢ）イメージングとＳＥＭ写真のために、ＦＥＩ２０００、Ｐｈｉｌｉｐｓ ＸＬ３０がそれぞれ使用される。一般的に結果として得られる構造は、図２に示されている。
【００４８】
最良の実施の形態に使用された順序は、アニ−ル処理をトレンチを埋め込んだ後に挿入し、同じ表面グレインサイズを得て堆積を助けることにある。この順序は、ボイドのない堆積を維持し、ＣＭＰ処理の望まれない段差を制限する。
【００４９】
図３は、最良の加工形態による、銅層で覆われた密集したトレンチ構造である。手段として３ステップのアプローチが用いられた。それは明らかに、「過剰埋め込み」がこれ以上観察されないということを示す。その処理順序の詳細は以下のようである。ステップ１：Ｃｕの電気化学的堆積、ステップ２：堆積処理の中断と、窒素（Ｎ２）雰囲気下での通常の炉中における１２０℃でのアニ−ル、ステップ３：続いて電気化学的堆積による穴の埋め込み
【図面の簡単な説明】
【図１】  現在の技術によるＣｕ堆積の問題を表わす、電気化学的に堆積されたＣｕの過剰埋め込み形成の異なる段階におけるＳＥＭ断面写真。
【図２】  本発明の実施の形態による加工を用いたＥＣＤ ＣｕのＳＥＭ断面写真。
【図３】  本発面の最良の実施形態による３ステップ加工を用いると、密集した０．２５μｍ線幅上に過剰埋め込みが全く存在しないことを示す写真。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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