KR20070022869A - 집적회로 전자장치에서 금속 상호연결부의 캐핑 - Google Patents

집적회로 전자장치에서 금속 상호연결부의 캐핑 Download PDF

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에릭 야콥슨
리차드 허투비스
크리스티안 비트
칭윈 첸
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Abstract

다층 집적 회로 장치에 병합하기 위한 유전층의 금속 충진된 상호연결 특징부 위의 다층 금속 캡(18, 20), 및 이 캡의 형성 방법.
다층 집적 회로 장치, 유전체, 상호연결부, 캡, 침착

Description

집적회로 전자장치에서 금속 상호연결부의 캐핑{CAPPING OF METAL INTERCONNECTS IN INTEGRATED CIRCUIT ELECTRONIC DEVICES}
본 발명은 집적회로 제조에 관한 것으로서, 특히 상호연결부 금속화의 금속계 캐핑(capping)에 관한 것이다.
상감세공 방법에 있어서, 기판에 형성된 바이어스 및 트렌치 등과 같은 상호연결 특징부의 금속 충진에 의해 집적회로 기판에 전기 상호연결부를 형성하기 위해 금속화가 이용된다. 만일 이러한 기판상에 침착된 금속이 Cu일 경우에는, 예를 들어 SiO2 또는 k값이 낮은 유전체 등의 Si 기판 및 유전 필름내로 급속히 확산될 수 있다. 구리는 다층 장치 어플리케이션에서 기판의 상부에 축적된 장치층 내로 확산될 수 있다. 이러한 확산은 장치에 해로운데, 그 이유는 기판에 전기 누설을 초래하거나 또는 두 개의 상호연결부 사이에 불필요한 전기접속을 형성하여 전기 쇼트를 유발시키기 때문이다. 또한, 상호연결부 외부로의 대응 확산은 전기 흐름을 붕괴시킬 수도 있다.
기판상에 침착된 금속은 전류가 작동중인 특징부를 통과할 때 상호연결 특징부의 외부로 이동하려는 경향을 갖고 있다. 금속의 전자폭격은 금속을 상기 특징부 의 외부로 이동시킨다. 이러한 이동은 인접한 상호연결선을 손상시켜 접합 누설을 초래하여, 불필요한 전기접속을 형성할 수도 있고, 금속이 이동하려는 특징부에 전기흐름을 두절시킬 수도 있다.
따라서, 집적회로 장치 제조자에게 직면한 과제는 충진된 상호연결 특징부로부터 금속의 확산 및 전자이동(electromigration)을 감소시키는 것이다. 이러한 과제는 장치가 더욱 소형화됨에 따라 또한 상기 특징부가 더욱 소형화되고 밀집화됨에 따라 첨예한 문제로 되고 있다.
금속 상호연결 특징부에 대한 또 다른 과제는 부식으로부터의 보호이다. 이러한 상호연결 금속, 특히 Cu는 부식에 매우 민감하다.
구리는 주위환경하에서 쉽게 산화되는 상당한 반응성 금속이다. 이러한 반응성은 유전체 및 얇은 필름으로의 고착을 약화시켜, 공극 및 층분열(delamination)을 초래한다. 따라서, 또 다른 과제는 산화와의 싸움이며, 캡과 Cu 사이 그리고 층들 사이의 고착을 강화시키는 것이다.
이러한 과제를 다루기 위하여, 산업분야에서는 Cu 및 기타 다른 금속 상호연결 특징부 위의 캡으로서 다양한 확산 장벽 필름을 사용하여 왔다. 물리적 증착(PVD)에 의해 얇은 필름에는 내화 금속 및 그 합금이 침착된다. 이를 위해, 화학적 증착(CVD)에 의해 SiN 및 SiC 가 침착된다. SiN 및 SiC 의 한계는 이들이 매우 높은 유전상수(k 값)를 갖기 때문에 상호연결부의 커패시턴스(capacitance)를 증가시키려는 경향을 띈다는 점이다. 커패시턴스의 증가는 저항/커패시턴스 결합(RC 딜레이)로 인해 전력 분산(power dissipation)을 증가시키고, 이에 따라 성능을 제한 하게 된다.
일반적으로, 블랭킷 증착에 의한 장벽이나 캐핑층 형성은 복합적인 가공 단계를 수반하기 때문에, 비용이 많이 소요되고 시간소모적이다. 침착된 필름은 저항제거에 이어 패턴화 및 에칭될 필요가 있다. 리토그래픽 패턴화에 의해 일부 오정렬이 예견될 수도 있다.
예를 들어 미국 특허공보 제2003/0207560호에는 전기 상호연결선 위의 보호층으로서 무전해(electroless) Co 및 Ni 가 개시되어 있다.
성형(formation)을 통해 예를 들어 상감세공 중에 침착된 불필요한 과량의 Cu를 제거하고 표면을 평탄화하기 위해, 캐핑(capping) 이전에 기판에 대해 화학적 기계연마(CMP)가 실행된다. 이러한 CMP는 미량의 구리가 유전 물질에 매립되거나 남아 있게 할 수 있다. 이러한 미량의 구리는 만일 제거되지 않을 경우 유전체를 오염시킬 수 있다. 미량의 Cu는 미량의 Cu들 사이의 유전체상에 무전해 Co의 침착을 유발시키고, 그 결과 접합부 누설을 초래하여, 합동 캐핑 처리과정의 선택성에 악영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 이러한 미량의 구리를 제거하고 이들이 존재하는 유전체 부분을 도려내거나 또는 이 둘을 모두 실시하기 위해 전처리 조성물에 에칭액이 사용된다.
종래의 습식 방법에 따르면, 유전체의 세척 및 금속의 세척을 위한 일련의 별도의 세척액이 사용된다. 유전체 클리너는 CMP 처리중 유전체상에 매립된 미량의 금속을 도려내기 위해, 유전체 표면을 미세하게 에칭한다. 금속 클리너는 Cu 상의 표면 산화물과, 유전체 세척중에 제거되지 않고 유전체에 매립된 잔존하는 미량의 Cu를 제거한다. 클리너는 CMP 공정 중에 사용된 벤조트리아졸(BTA) 성분 등과 같은 Cu 반응억제제 유래의 잔류물을 제거하는데 필요할 수도 있는데, 이는 이러한 잔류물이 작동효율성과, 작동 및 시동의 균일성과, 캡 침착의 부드러움와, 캐핑 침착물의 고착과, 캡의 열 안정성에 간섭하지 못하게 하기 위함이다.
발명의 개요
따라서, 요컨대 본 발명은 다층 집적회로 장치에 병합하기 위한 집적회로 기판에서 금속 충진된 상호연결 특징부 위에 다층 금속캡을 형성시키는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 금속 이온의 공급원과 환원제를 함유하는 무전해조로부터 무전해 금속 침착을 구성하는 제1 침착 방법에서 금속 충진된 상호연결 특징부 위에 제1 금속 캡 층을 침착시키는 단계; 및 상기 제1 침착 방법과는 다른 제2 침착 방법에서 상기 제1 금속 캡 층 위에 제2 금속 캡 층을 침착시켜, 상기 금속 충진된 상호연결 특징부와는 다른 영구적인 구성부재로서 다층 금속 캡을 형성시키는 단계를 포함한다.
또한 본 발명은 상술한 바와 같은 방법에 의해 형성된 집적회로 기판에서 금속 충진된 상호연결 특징부 위의 다층 캡에 관한 것이며, 또한 상술한 바와 같은 방법에 의해 형성된 금속 충진된 상호연결 특징부 위에 다층 캡을 포함하는 집적회로 기판에 관한 것이다.
도1은 단면도시된 집적회로 장치의 세그먼트의 개략적인 사시도.
바람직한 구체예의 상세한 설명
본 발명에 따르면, 다층 금속캡은 전자장치 기판에서 상호연결 특징부 위에 침착된다. 상기 기판은 SiO2 또는 k값이 낮은 유전체 등과 같은 유전체에서 전형적으로 Cu(그러나, 일부의 경우에는 Ag)인 금속 상호연결 특징부를 갖는 적절한 기판에서 선택된다.
본 발명의 바람직한 특정 구체예에서, 캡은 독특한 주요 목적으로 작용하는 다층을 포함하거나, 상기와 동일한 주요 목적을 달성하도록 작용하는 독특한 다층을 포함한다. 하기에 상세히 서술되는 바와 같이, 캡에 두 개 이상의 층은 상이한 화학을 가지며 및/또는 독특한 조건 및 독특한 두께 하에서 독특한 방법에 의해 침착되어, 두 개 이상의 층이 독특하게 형성된다.
다양한 조립 및 서비스 조건에 따라, 두개 이상의 독특한 층을 포함하여, 상기 캡의 물성은 특정의 용도, 예를 들어 상호연결부로부터 시작되는 상호연결 금속의 전자이동에 대해 훨씬 불침투성으로 되고, 보다 내부식성이며 및/또는 장치의 침착층의 에칭백중 에칭에 대해 훨씬 저항적인 특정의 용도에 적합할 수 있다. 두 개 이상의 각각의 층이 화학적 성질, 미세구조, 형태, 및/또는 기타 다른 요소에 대해 서로 구별되기 때문에, 그 조합된 특성은 동일한 전체 두께의 연속한 단일층에 비해 강화되는 것으로 밝혀졌다.
캡의 목적은 상호연결부에 독특한 보호층을 제공하는 것이다. 따라서, 캡을 위해서는 효과적인 확산 및 전자이동 장벽 금속 중에서 본 발명의 내용 중의 금속 합금을 포함하는 금속이 선택된다. 이러한 금속은 장치에 의해 직면하게 되는 제조 및 서비스 조건하에서, 낮은 확산도와 낮은 이동도를 특징으로 한다. 특히, 캡 금속은 상호연결부 내로의 확산을 피하도록 선택되는데, 그 이유는 상호연결부 및 캡 금속 유래의 간헐적인 금속간 반응층이 아니라, 상호연결부의 상부에 전체적으로 독특한 캡을 형성하는 것이 목적이기 때문이다. 따라서, 상호연결부에 인접한 캡의 제1최하층을 위한 특정 금속은 Cu 상호연결부와 실질적으로 혼합되지 않도록 선택된다. 실질적으로 혼합되지 않는다는 것은 다소 경미한 양의 혼합은 허용되는 것을 의미하지만, 예측된 서비스 조건하에서 혼합으로 인한 상당한 성능의 감퇴가 존재하지 않을 만큼, 금속은 적어도 충분히 비혼합성이다. 본 발명의 범주 내에서 상이한 용도에 대한 상이한 기준에 의해 적절한 비혼합성이 결정될 수 있으며, 일 양태에 있어서, 금속은 구리가 900℃ 내지 1100℃ 사이의 온도에 대하여는 약 104×exp((-0.75 eV/kT)at% 미만의 용해도를 가지며, 550℃ 내지 700℃ 사이의 온도 영역에서는 약 103×exp((-0.52 eV/kT)at% 미만의 용해도를 갖는 금속 중에서 선택된다. 벌크 Co에서 Cu의 용해도는 900℃ 내지 1100℃ 사이의 온도에 대하여는 ∼4.5×104×exp((-0.75 eV/kT)at% 이고, 550℃ 내지 700℃ 사이의 온도영역에서는 ∼6×102×exp((-0.52 eV/kT)at% 이다. Cu와의 혼합성 때문에, 캡의 제1층에서 피해야 할 금속은 Ni, Au, 및 Ag이다.
모든 층에서의 캡 금속은 인접한 Si 또는 기타 다른 기판 물질로의 확산을 피하도록 선택된다. 본 발명의 범주 내에서 상이한 용도에 대한 상이한 기준에 의해 적절한 확산도가 결정될 수 있다. Si에서의 확산도 및 이동성 때문에 캡의 제2층 및 후속의 층에서 피해야 할 금속은 Au 및 Ag이다.
일반적으로, 상술한 바와 같이 Cu 와의 혼합성으로 인해 Cu 상호연결부의 상부에서 제1층으로서 Ni는 회피되는데, 그 이유는 Ni에는 Ni-Cu 금속간 형성에 의해 Cu의 도전성 및 특징을 변화시키려는 경향이 있기 때문이다. 이와는 대조적으로, 코발트계 합금은 Cu의 도전성 및 특징을 상당히 변화시키지 않는다. 하기에 설명되는 바와 같이 이러한 기준에 부합하는 몇 가지 바람직한 조합중 하나는 Co계 제1층인데, 왜냐하면 Co는 Cu에 대해 양호한 장벽 및 전자이동의 보호를 제공하기 때문이다.
캡 물질은 절연성이기보다는 도전성이도록 선택된다. 이러한 물질은 비-블랭킷 침착 방법에 의해, 즉 Cu 상호연결부를 위해 또는 다층 캡의 이미 침착된 층을 위해 화학적으로 선택되는 방법에 의해 침착될 수 있도록 선택된다.
상술한 바와 같은 물질 선택의 기준 내에서, 본 발명의 일 양태에서는 캡은 두 개 이상의 연속한 층을 가지며, 그중 적어도 한 층은 무전해 도금에 의해 침착되고, 나머지 층(또는 층들)은 무전해 도금이나 침지 방법에 의해 침착된다. 본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 캡의 층들 중에 하나는 무전해 방법에 의해 형성된 불연속 층이며, 나머지 층(또는 층들)은 연속성이며 무전해 도금이나 함침 방법에 의해 침착된다. 다층 금속 캡은 가공중에는 제거되지 않으며, 상호연결부 내로 확산되도록 어닐링되지 않고, 이러한 견지에서 다층 금속 캡은 금속 충진된 상호연결 특징부와는 구별되는 영구적인 구성부재이다.
도1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구체예에서 최종적인 다층 집적회로 장치의 구성부재(10)는 반도체 기판(14)상에 층간 유전체(ILD)를 구성하는 절연 물질(12)을 포함한다. 전형적인 유전 물질은 BD(어플라이드 머티리얼즈에 의해 판매되는), 또는 상표명 Coral로 판매되는 k값이 낮은 유전체(캘리포니아 산호세 소재 노벨러스 시스템즈 인코포레이티드에 의해 판매되는)이다. 전형적인 반도체 기판은 단결정성 Si 이다. 특징부의 상부 표면에서 상호연결 특징부는 Cu 금속화부분(16)으로 충진된다. 본 발명의 다층 캡은 제1금속캡 층(18) 및 제2금속캡 층(20)을 포함한다. Cu 금속화부분과 절연물질(12) 사이의 상호연결부에는 TaN 등과 같은 장벽층이 있지만, 이러한 장벽층은 간략한 도시를 위하여 도1에는 도시하지 않았다.
본 발명은 본 발명의 범주 내의 여러 구체예 중 적어도 5개의 특정한 비배타적인 실시예의 실험에 의해 더욱 이해될 것이다. 본 발명의 제1실시예에서, 다층캡은 환원제로서 디메틸아미노보란(DMAB), 디에틸아미노보란(DEAB), 또는 모르폴린 보란 등과 같은 알킬아민 보란 화합물을 이용하는, 보란의 화학에 의한 무전해 침착 방법에 의해 침착된 Co-B, Co-B-P, Co-W-B-P, 또는 Co-B-W를 함유하는 제1층을 갖는다. 이러한 보란계 환원제는 Cu가 Co 침착을 촉진하도록 한다. 따라서 이 방법은 Cu 상호연결부 상에서 자체적으로 개시되며, 그러므로 Co, Pd, 또는 기타물질의 시딩(seeding)은 생략된다. 이것은 차아인산염 또는 기타 다른 비-보란 환원제와 같은 비-보란의 화학에 기초한 무전해 방법과는 대조적인데, 비-보란은 Cu가 Co 침 착을 촉진하게 하지 않는다. 만일 Cu 상호연결부에 층을 직접 구축하기 위해 사용한다면, 비-보란 방법은 Co 시딩 또는 기타 개시 메카니즘을 필요로 한다. 본 발명의 이러한 제1실시예에서, 상기 보란의 화학을 이용한 무전해 침착은 약 5 내지 50Å(예를 들어 약 5 내지 약 20Å)에 속하는 크기의 Co계 층이 형성될 정도로만 수행된다. 이러한 구체예의 실시예의 변형예에서, 상기 제1층은 실질적으로 전체적으로 유착되어 실질적으로 연속성인 커버리지(coverage)를 제공한다. 이러한 구체예의 다른 변형예에서는, 제1층이 상당히 비유착성이어서, 그 결과 그 커버리지가 상당히 불연속성이다. 이후, 차아인산염 환원제 또는 환원제의 혼합물 등을 이용하는 무전해 침착과 같은 또 다른 침착 방법에 의해, 약 100Å보다 두꺼운 제2의 Co계 층이 침착된다. 차아인산염 환원제를 이용하는 무전해 방법과 같은 비-보란 방법이 적절한데, 왜냐하면 차아인산염은 Co계 제1층이 Co계 제2층의 침착을 촉진하게 하기 때문이다.
본 발명의 제2실시예에서, 다층 캡은 두께가 약 100Å 또는 이보다 두꺼운, 예컨대 약 100 내지 300Å 범위인 Co계 제1층을 가지며; 환원제로서 DMAB, DEAB, 또는 모르폴린 보란과 같은 알킬아민 보란 화합물을 이용하여 침착된 Co-B, Co-B-P, Co-W-B-P, 또는 Co-B-W 등과 같은 조성물을 함유한다. 그 후, 차아인산염 환원제 또는 환원제의 혼합물을 이용하는 무전해 Co 침착과 같이 또 다른 침착 방법에 의해 두께가 100Å보다 두꺼운 Co계 제2층이 침착된다.
본 발명의 제3실시예에서, 다층 캡은 두께가 약 100Å 또는 이보다 두꺼운, 예컨대 100 내지 300Å 범위인 제1층을 가지며; 환원제로서 DMAB, DEAB, 또는 모르 폴린 보란과 같은 알킬아민 보란 화합물을 이용하는 자체적으로 개시된 무전해 침착에 의해 침착된 Co-B, Co-B-P, Co-W-B-P, 또는 Co-B-W 등과 같은 조성물을 함유한다. 그 후, 종래의 무전해 침착과 같은 또 다른 침착 방법에 의해 두께가 100Å보다 두꺼운 Ni계 제2층(예를 들어, Ni-Co) 또는 기타 다른 Co계 층이 침착된다.
본 발명의 제4실시예에서, 다층 캡은 Co 시드 층인 제1층을 갖는다. 시드 층은 상당히 불연속성이며, 비유착성이다. 커버리지가 존재하는 영역에서, 이는 특히 얇다(예를 들어 10Å). 이러한 시드 층은 촉매 금속이나 Co 또는 Ni 의 PVD 또는 CVD와 같은 종래의 시딩 기법에 의해, 또는 환원제로서 DMAB, DEAB, 또는 모르폴린 보란과 같은 알킬아민 보란 환원제를 이용하는 자체적으로 개시되는 보란-화학의 무전해 침착에 의해 도포될 수 있다. 제2층은 두께가 100Å 또는 이보다 두꺼운, 예컨대 100 내지 300Å 범위이며, Co-W-B-P, 또는 Co-W-B와 같은 Co계 조성물을 함유하고, 무전해 침착에 의해 침착된다. 제3층은 동일 또는 대안적인 침착 방법에 의해 침착된 약 100Å보다 두꺼운 Co계, Ni계, 또는 기타 다른 비-Co계 층이다.
본 발명의 제5실시예에서는 a)상이한 조건하에서 동일한 무전해 도금 반응조(electroless plating bath)를 이용하여, 또는 b)상이한 조건하에서 상이한 무전해조(electroless bath)를 이용하여, 또는 c)동일한 조건하에서 상이한 무전해 도금 반응조를 이용하여, 침착되는 두 개 이상의 인접한 층이 제공된다. 따라서, 각각의 층은 1 이상의 변수를 조정하여 그 조성이 조정된다. 예를 들어, 제2인접층의 침착중 pH 및/또는 온도가 제1층의 침착중 pH 및/또는 온도와 상이하다는 점을 제외하고는, 두 개의 인접한 층 각각은 동일한 반응조 및 동일한 조건을 이용하여 침 착된다. 조성에 영향을 끼치도록 조정될 수 있는 다른 조건에는 반응조 교반, 기판 회전, 회전 속도, 용액 유속 등과 같은 공구와 연관된 효과가 포함된다. 또는 pH, 온도, 및 기타 다른 모든 변수들은 각각의 층에 대해 동일하지만, 제1층이 Co-B를 함유하고 제2층이 Co-B-W를 함유한다는 점에서, 그 조성이 구별된다.
따라서 본 발명의 범주 내에서 이러한 5개의 특정한 비배타적인 실시예는 하기와 같이 요약될 수 있다.
실시예Ⅰ
층1: 알킬아민 보란 환원제를 이용하는 무전해 침착에 의해 형성된, 두께가 얇은 Co계 층
층2: 층1의 방법과는 다른 무전해 침착에 의해 형성된, >100Å의 Co계 층.
실시예Ⅱ
층1: 알킬아민 보란 환원제를 이용하는 무전해 침착에 의해 형성된, >100Å의 Co계 층.
층2: 층1의 방법과는 다른 무전해 침착에 의해 형성된, >100Å의 Co계 층.
실시예Ⅲ
층1: 알킬아민 보란 환원제를 이용하는 무전해 침착에 의해 형성된, >100 옹스트롬의 Co계 층.
층2: >100 옹스트롬의 Ni계 층.
실시예Ⅳ
층1: Co계 시드 층
층2: 무전해 침착에 의해 형성된 >100Å의 Co계 층.
층3: >100Å의 Co계 또는 Ni계 층
실시예Ⅴ
층1: 무전해 침착에 의해 형성된 >100Å의 Co계 층.
층2: 무전해 침착에 의해 형성된 >100Å의 Co계 층.
상술한 실시예 내에서의 대안은 두 개, 세 개, 또는 그 이상의 독특한 침착 방법을 이용하는 것인데, 그 결과, 다층캡의 "다층"은 두 개, 세 개, 또는 이보다 많은 층을 언급하는 것이 된다. 순전히 비용 및 방법상 공학적 견지에서는, 오직 두 개의 층을 사용하는 것이 가장 전형적인데, 왜냐하면 보다 적은 작업을 관여시키기 때문이다. 그러나, 세 개, 네 개, 또는 이보다 많은 층이 바람직한 경우도 있다. 예를 들어, 캡이 여러가지 기능을 담당하는 경우에는 세 개 또는 네 개의 층이 바람직하다. 또 다른 대안으로는 매우 두꺼운(100+ Å) 층들 중 하나의 층을, 예를 들어 60Å 내지 100Å 사이의 적당한 두께의 층으로 대체하는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 캡에 의해 수행되는 한가지 기능은 Cu의 전자이동에 대한 장벽으로서 역할을 하는 것이다. 이 경우, 3원(ternary) Co계 합금이 특히 바람직한 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 많은 바람직한 구체예에 대하여, 적어도 하나의 층은 하기의 합금중 하나를 사용한다:
Co-W-P
Co-W-B
Co-W-B-P
Co-B-P
Co-B
Co-Mo-B
Co-W-Mo-B
Co-W-Mo-B-P
Co-Mo-P
본 발명에 사용하기 위해 3원 및 이보다 더 복합적인 합금의 성분은 장벽 원소인 Co를 함유하며, 이러한 Co는 상당한 부(part)로 선택되는데, 그 이유는 Cu와 혼합될 수 없어 조립중이나 작동중 Cu와 혼합되지 않기 때문이다. 제2성분은 열안정성, 내부식성 및 내확산성을 증가시키는 작용을 하는 W, Mo, 또는 Re와 같은 내화성 원소이다. 제3성분은 환원제의 분해로 인해 존재하는 P 또는 B 이다. 이러한 요소의 효과는 알갱이(grain) 크기를 감소시키는 것으로서, 이에 의해 미세구조는 Cu 전자이동에 대해 더욱 불침투성이 되게 할 수 있다. W 함량이 높은 CoWB는 전반적으로 무정형에 가까운 것으로 보이는 상(phase)을 갖는다. 특정 이론으로 고수하려는 의도는 아니지만, B 및 P와 함께 내화성 금속의 존재는 캐핑 필름의 결정질 구조의 알갱이 경계를 충진함에 의해 장벽의 물성을 개선시키는 것으로 여겨진다.
캡의 1 이상의 층은 4원 합금(quaternary alloy)을 함유한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 여러 용도 중에서 캡에 의해 수행된 또 다른 기능은 일련의 에칭 작동중 상호연결부에 대한 손상을 억제하기 위한 에칭 정지층을 제공하는 것이다.
캡에 의해 수행되는 또 다른 기능은 화학 부식에 대한 저항이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 캡을 침착하기 위해 본 발명의 방법을 수행함에 있어서, 방법에 있어서의 단계는 기판의 준비, 자체적으로 개시되는 무전해 침착, 표면 활성화, 혼합 세척(complexation rinsing), 무전해 침착 등을 포함하여 수행된다.
캐핑을 위한 기판을 준비함에 있어서, 층간 유전체(ILD)를 부드럽게 에칭하기 위해 1 이상의 산이 사용되며, Cu 산화물을 용해하기 위해 1 이상의 산이 사용된다. 선택적으로, 특정 기판을 에칭하기 위해서는 알칼리 용액이 바람직할 수도 있다.
제1전처리 작업은 유전체를 부드럽게 에칭하여 CMP에 의해 유전체에 매립되어 있는 Cu를 제거하기 위해, 기판을 HF, NH4F, H2SO4에서 선택한 산에 노출시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 이러한 목적을 위한 하나의 공지된 HF 산 에칭은 500:1 완충된 플루오루화수소산(BHF) 에칭이다.
제1전처리 작업이 완료된 후, 기판은 예를 들어 탈이온수로 세척된다.
제2전처리에서는 금속 상호연결 특징부로부터 산화물을 제거하기 위해, 유기산이나 무기산 또는 기본적인 클리너를 사용한다. 이러한 클리너는 상호연결부에서 금속화부분의 실질적인 양을 제거하지 않고서도, 예컨대 구리 산화물과 같은 모든 산화물을 양호하게 제거한다. 만일 제거되지 않는다면, 상기 산화물은 캡의 고착에 간섭하여 도전성을 손상시킬 수 있다. 이러한 형태의 클리너는 공지되어 있으며, HF, HNO3, 또는 H2SO4 등과 같은 강한 미네랄산, 또는 시트르산 또는 말론산과 같은 유기산 또는 카르복시산을 10중량% 미만만큼 함유하는 묽은 산용액과 같은 에칭제를 함유한다. 이러한 클리너는 Rhodafac RE620(Rhone-Poulenc)과 같이, 표면을 적시는데 도움을 주는 계면활성제를 포함한다. 또 다른 산 클리너는 pH 6.5의 시트르산 및 붕산을 포함한다.
전형적으로 기본적인 클리너는 pH 9 내지 12의 범위에서, 하이드록실아민이 첨가된 TMAH, MEA, TEA, EDA(에틸렌디아민), 또는 DTA(디에틸렌트리아민)을 함유한다.
상술한 바와 같이, 금속화부분 상의 제1층으로서 본 발명의 특정 구체예는 보란의 화학을 이용하는 무전해 침착에 의한 제1의 Co계 층의 침착을 포함한다. 이러한 노출에는 딥(dip), 범람 침지, 분사, 또는 침착 반응조에 기판을 노출시키는 기타 방법이 포함되는데, 단 노출 방법은 원하는 두께 및 집적도의 Co-계 침착의 목적을 적절하게 달성할 수 있는 것이어야 한다.
무전해 침착의 자체 개시에 있어서, 본 발명은 예를 들어 DMAB, DEAB, 모르포린 보란, 이들의 혼합물, 또는 이들과 차아인산염과의 혼합물 등과 같이, 알킬아민 보란 환원제 등의 보란계 환원제를 사용한다. 보란계 환원제 및 Co 이온이 관계된 산화/환원 반응은 Cu에 의해 촉진된다. 특히, 예를 들어 pH 및 온도 등과 같은 도금 조건에 있어서, 환원제는 Cu의 존재하에 산화되고, 이로써 Co 이온을 Cu 상에 침착되는 Co 금속으로 환원시킨다. 현재 선호되고 있는 바람직한 환원제 시스템은 약 10 g/L 차아인산염 환원제를 갖는 혼합물에서 약 1 g/L DMAB 를 사용한다. 이 방법은 Co가 기본적으로 Cu 상호연결부에만 침착된다는 점에서 자가배열성(self-alignig)이며, 그 결과, 상호연결부 이외의 영역을 마스크(mask)할 필요가 없기 때문에 이 방법은 마스크리스(maskless)성 이다. 또한, 후속적으로 유전체에서 이탈된 상당량의 Co 침착을 제거할 필요도 없다.
자체-개시 무전해 Co 침착 반응조는 약 1 내지 20 g/L Co2 + 범위에서 염화물 및/또는 황산염 또는 기타 다른 적절한 무기염 등과 같은, 무기 Co 염으로서 용액내에 유입되는 Co 이온의 공급원과, 또는 피로인산(pyrophosphate) 등과 같은 무기 착물과, 또는 Co 아세테이트, 시트르산염, 젖산염, 호박산, 프로피온산, 히드록시아세테이트, EDTA 등과 같은 유기 카르복실산과의 Co 착물을 함유한다.
반응조는 내화 금속이온의 무알칼리성(alkali-free) 공급원을 함유할 수 있다. 침착 반응조에서의 내화 금속이온의 수준은 용액 내 내화성 금속이 0 내지 최대 약 50 g/L사이인 범위이다. 일 구체예에서, 내화 금속은 W, Re, Mo, 및 이들의 혼합물에서 선택된다.
반응조는 추가적으로 1 이상의 착화제(complexing agent)를 함유한다. 반응조에 사용된 착화제는 시트르산, 사과산, 글리신, 프로피온산, 호박산, 젖산, DEA, TEA, 및 암모늄 염화물, 암모늄 황화물, 암모늄 수산화물, 피로인산과 같은 암모늄염, 및 이들의 혼합에서 선택된다. 완충제는 암모늄, 붕산염, 인산염, 아세테이트, 및 이들의 혼합물에서 선택된다. pH 조정에 있어서, 암모늄, TMAH, 또는 이들의 혼 합물은 전형적으로 알칼리 pH 조정에 사용된다. 황산, 염산, 시트르산은 산성 pH 조정에 사용되며, 이러한 산은 Co 공급원의 음이온과 상호연관되도록 선택된다.
상술한 바와 같이, 자체적으로 개시된 침착을 위한 하나의 무전해조는 하기의 성분을 중량단위로 함유한다:
CoCl2 6H2O 25 g/L
시트르산 50 g/L
텅스텐산 4 g/L
DMAB 1 g/L
pH 조정을 위해 25%의 TMAH 용액의 TMAH ca. 30 g/L
물 잔량
pH 9.5
상술한 바와 같이 금속화부분 상의 대안적인 제1층으로서, 본 발명의 특정 구체예는 Cu가 Co 침착을 촉진하게 하는, 환원제를 사용하지 않는 무전해 Co-계 침착 방법을 이용한다. 그러한 방법을 위해서, 표면 활성화 작업이 일련의 무전해 침착을 촉진하기 위해 이용된다. 현재 이용되는 바람직한 표면 활성화 방법은 Pd 침지 반응을 이용한다. 유기 합성을 위한, 기타 공지된 수소화/탈수소화 촉매가 적절하며, 이에는 Rh, Ru, Pt, Ir, 및 Os가 포함된다. 선택적으로, 표면은 당해 기술분야에 알려진 PVD, CVD, 또는 기타 기법에 의해 침착된 Co 씨딩과 함께 씨딩함에 의하는 무전해 침착을 위해 준비될 수 있다.
염화팔라듐(PdCl2)은 바람직한 표면 활성화 방법을 위해서 용이하게 입수 가능한 Pd 공급원이다. 본 발명은 인산염 또는 기타 공지된 완충제를 이용하여 pH가 2 이상이 되게 완충시킴으로써 온화한 조건으로 pH를 치우치게 하는 경향이 있다. pH를 완충시킴에 의해, 표면 상의 Cu 상호연결부의 과도한 에칭이 최소화된다는 것이 밝혀졌다. 완충 단계에 있어서, 바람직한 붕산염의 공급원은 작업 용액 내에서 테트라메틸 암모늄 보레이트(tetramethyl ammonium borate)로 중화된 붕산이다.
표면 활성화 용액에 있어서, 용액 내에 Pd 이온을 유지시키기 위해서는 리간드가 필요하다. 용액 내에 Pd를 유지시킴과 동시에, 상당히 착화된 Pd 착물을 형성하지 않은 것이 한가지 과제인데, 그 이유는 궁극적인 목적이 약 30초 이하와 같이 합리적인 침착 시간 동안 Cu 상에 Pd를 방출 및 침착하게 하는 것이기 때문이다. 브롬화물은 본 발명의 활성화 방법에 있어서 한가지 바람직한 리간드이다. 브롬화물은 HBr에 의해 제공될 수 있다. 약 50ppm 내지 수g/L 사이의 브롬화물이 낮은 농도(예, 10 ppm)로 PdCl2를 이용할 수 있게 한다는 것이 밝혀졌는데, 그 이유는 브롬화물-Pd 착물이 너무 강하지도, 너무 약하지도 않기 때문이다. 그러므로, 브롬화물-Pd 착물은 기판 상의 침착을 위해 이들이 용이하게 방출되지 않도록 그다지 강하지 않으며, 그러나 이들이 너무 용이하게 방출되어 그 결과 선택성이 손실될만큼 너무 약하지도 않다. 그러므로, 브롬화물-Pd 착물을 이용하면, 선택성이 증강되고, 이는 용액 내 Pd의 양을 다른 착물이 이용되는 경우 보다 낮출 수 있다는 추가적인 유리한 효과를 제공한다. 그러한 브롬화물의 수준은 30초 미만의 적합한 Pd 침착 개시 속도를 제공한다. 구체적으로, Pd 10ppm, 브롬화물 120ppm, 및 pH 4에서, 적합한 개시속도는 감지할만한 Cu 에칭 없이 달성된다.
PdCl2 이외의 Pd2 + 공급원에는 PdSO4, PdBr2, Pd(NO3)2, 아세트산팔라듐, 및 프로피온산팔라듐이 포함된다. Pd2 +를 안정화 시키기 위한 혼성 리간드(complexing ligand)는 시트르산염, 아세트산, 또는 MSA이다. Pd 화합물의 음이온과 상호작용하는 산 또는 산들의 혼합물, 예컨대 염산, 브롬산, 황산, 및 인산과 같은 예시적인 무기산이 pH 조절을 위해 이용된다. Cu와 Ta 사이의 경계면 또는 유전체 상의 기타 장벽에서의 미세에칭의 문제를 완화하기 위해서 여러 경우에 있어서, 덜 공격적인 산이 바람직하다. 그러한 산은 선택적으로, 유기 지방족 모노- 및 디-카르복시산(글리콜산, 석신산, 옥살산, 젖산, 트리플루오로아세트산(할로겐-치환된)), 방향족 모노- 및 디-카르복시산(벤조산, 프탈산), 방향족 설폰 또는 설핀산(벤젠설폰산, 톨루엔설폰산, 큐멘설폰산, 자일렌설폰산, 페놀설폰산, 크레졸설폰산, 나프탈렌설폰산, 및 유사-설핀산), 방향족 포스폰산 또는 포스핀산, 또는 환원적 성질을 가진 무기산(차인산, 황산)이다. 팔라듐 공급원은 반드시 그렇지는 않지만, 전형적으로 그러한 산과 상호작용하는 음이온을 보유한다.
활성화 화학물질을 배합하는데 있어서 제2의 과제는 유전체 표면상에 활성화 부위를 형성하는 것을 회피하기 위한, 유전체 상의 금속에 대한 침착의 선택성이다. 이러한 과제는 본원에 설명된 바와 같이, 예비-세척, Pd 활성화 화학물질, 및 활성화 후 세척/혼성 세척의 조합에 의해 다루어진다.
이 방법은 활성화제가 본질적으로 Cu 상호연결부에만 침착된다는 점에서 실질적으로 자가배열성인데, 그 결과 상호연결부 이외의 마스크 영역이 필요없으므로, 이 방법은 마스크리스성이다.
Calsoft LAS99와 같은 계면활성제가 선택적으로 젖음성을 개선하기 위해 이용될 수 있다.
활성화 이후에, 기판은 혼성 세척에 노출되는데, 이는 활성화제 조성물에 의해 뒤에 남겨진 잔여 이온성 활성화제를 제거하여, 이로써 표면상에 불필요한 후속적 침착을 최소화하는 기능을 한다.
몇몇 양태에 있어서, 본 발명은 또한 상기 설명한 보란계 환원제 이외의 환원제를 이용하는 무전해 침착을 포함한다. 구체적으로, 그러한 침착은 a) 제1층(단, Cu 기판이 활성화되거나 또는 상기 설명한 것과 같이 시딩된다), b) Co-계 제1층 상부에 제2층, 또는 c) 제2층 또는 후속의 층 상부에 제3층 또는 후속의 층이 형성될 경우에 이용된 옵션 중의 하나이다. (a)양태에 있어서, 본 발명은 i) Cu 상의 금속 시드가 침착을 촉진하게 하고, 또는 ii) 활성화된 Cu 기판의 Pd-촉매화 침착을 보조하는, 환원제의 도움으로 침착된 무전해 금속 침착층을 이용한다. (b)양태에 있어서, 본 발명은 미리 도포된 Co계 층이 다음 층의 침착을 촉진하게 하는 환원제의 도움으로 침착된, 무전해 Co 및/또는 Ni 및/또는 기타 금속 침착층을 이용한다. 예컨대, 이를 달성하기 위해서는, Co 이온의 공급원 및 환원제를 함유한 무전해조가 이용된다. Co 이온은 무기 Co염으로서, 예컨대 염화물 및/또는 황산염 또는, Co 아세트산염, 시트르산염, 젖산염, 석신산염, 프로피온산염, 또는 하이드 록시아세트산염과 같은 유기 카르복시산과의 착물로서, 약 2 내지 약 50g/L 사이 범위로 주입된다.
차아인산염 환원제(예, 차아인산암모늄)와 같은 1 이상의 환원제가 대략 약 2 내지 약 30g/L 사이의 농도로 이용된다. 이 환원제는 무-알칼리성; 특히 Na를 함유하지 않는다. 기타 환원제는 문헌[Malloy and Hajdu (Eds.), Electroless Plating, Fundamentals and Applications, American Electroplaters and Surface finishers Society(1980)]뿐만 아니라, Ni 및 Co 무전해 도금을 위한 다양한 무전해조 조성물 및 반응 화학에 기재되어있다. 일 구체예에서, 차아인산염 또는 기타 환원제가 보란계 환원제에 보충될 수 있다.
이 반응조는 또한 추가적으로 내화성 금속 이온의 알칼리 비함유 공급원을 함유할 수도 있다. 침착 반응조 내에 내화성 금속 이온의 수준은 내화성 금속염 0 내지 50g/L의 농도이다. 일 구체예에서, 내화성 금속은 W, Re, Mo, 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다.
특히 바람직한 일 구체예에서, W 이온은 W 이온의 무알칼리성, 텅스텐산염-계 공급원에 의해 제공된다. 그러한 W 이온의 공급원 중에서 바람직한 것은 테트라메틸암모늄 텅스테이트, 포스포텅스테이트, 실리코텅스테이트, 및 이들의 혼합물이다. 예를 들어, 바람직한 침착 반응조 중 하나는 TMAH에 의해 중화된 텅스텐산을 약 2 내지 약 10g/L 사이로 함유한다. 내화성 금속의 기타 공급원에는 암모늄 몰리브데이트가 포함된다.
Co를 위한 안정화제가 무전해 Co 침착 반응조의 바람직한 일 구체예에 혼합 된다. 용액 내에서 Co 착물이 환원제의 부존재 하에서도 안정하다고 해도, 안정화제의 이용은 반응조 성분의 자발적인 분해를 방지하는데 도움이 될 수 있다. 예컨대, 예시적인 안정화제에는 Pb, Bi, Sn, Sb, IO3, MoO3, AsO3, 이미다졸과 같은 아졸 및 이들의 유도체가 포함된다. 안정화제의 수준은 약 0.1 내지 약 100 ppm 사이에 속한다. 예를 들어, Pb+2에 대하여는 약 5 내지 약 20ppm이 효과적인 것으로 나타났다. MoO4 -2에 대하여는, 약 10 내지 약 100ppm이 효과적인 것으로 나타났다. 바람직한 안정화제 중 하나는 말레산인데, 이는 문헌[Malloy and Hajdu (Eds.), Electroless Plating, Fundamentals and Applications, American Electroplaters and Surface finishers Society(1980)(p. 34-44)]에 논의된 4개의 그룹 내에 속한다.
침착된 Co를 위한 알갱이 정련제(refiner)가 선택적으로 반응조에 혼합될 수 있다. 이 알갱이 정련제는 또한 안정화제로서의 특성을 나타낼 수 있는데, 하지만 이러한 알갱이 정련제는, 상기 서술한 안정화제가 알갱이 정련 기능을 주로 수행하지는 못한다는 점에서 상기 서술한 안정화제와는 구별된다. 예컨대, 예시적인 알갱이 정련제에는 Cd, Cu, Al, 사카린, 2-부틴-1,4-디올 및 이의 알콕실레이트, 3-헥신-2,5-디올, 프로파질 알콜(propagyl alcohol) 및 이의 알콕실레이트 및 설포네이트, 알릴 설포네이트(alyl sulfonate), 베타인 및 이의 설포베타인 유도체가 포함된다.
전형적으로 반응조는 원하는 범위로 pH를 안정화하기 위해서 pH 완충제를 함유한다. 일 구체예에서는, 원하는 pH 범위가 약 8.0 내지 약 10.0 사이이다. 만약 pH가 안정화되지 않는다면, 침착 속도 및 침착의 화학에 있어서 의도되지 않고, 바람직하지 않으며, 예기치 못한 변화가 일어날 수 있다. 예를 들어, 예시적인 완충제에는 붕산염, 테트라붕산염 및 펜타붕산염, 인산염, 아세테이트, 글리콜레이트, 젖산염, 암모니아, 및 피로인산염이 포함된다. 이 pH 완충제의 수준은 약 10 내지 약 50g/L 사이에 속한다.
Co에 대한 착화제가 용액 내 Co를 유지하기 위해서 반응조에 함유된다. 이 욕도는 전형적으로 약 8 내지 약 10 사이의 pH에서 작동되는데, 이러한 pH 수준에서 Co는 수산화물을 형성하여 용액에서 침전되는 경향을 갖는다. 예시적인 착화제에는 시트르산염, 클리콜산, 젖산, 말산, 석신산, 피로인산염, 암모늄, DEA, TEA, 및 EDTA가 포함된다. 이 착화제의 농도는 일반적으로, 착화제와 Co 사이의 몰 비율이 약 2:1 내지 약 4:1 사이가 되도록 선택된다. 착화제의 분자량에 따라, 착화제의 수준이 약 20g/L 내지 약 120g/L 사이에 속할 수 있다.
기판 표면을 적시는데 도움을 주기 위하여, 선택적으로 1 이상의 계면활성제가 반응조에 함유될 수 있다. 이 계면활성제는 또한 일정 크기까지의 3차원적 성장을 억제할 수 있는 온화한 침착 억제제로 작용할 수 있는데, 이로써 필름의 형태 및 토포그래피(topography)가 개선된다. 이는 또한 Cu의 이동에 대해 덜 공극을 가진 알갱이 경계를 가진 보다 균일한 코팅이 산출하여, 알갱이 크기를 정련하는데 도움이 될 수 있다. 예시적인 음이온성 계면활성제에는 알킬 포스포네이트, 알킬 에테르 포스포네이트, 알킬 황산염, 알킬 에테르 황산염, 알킬 황산염, 알킬 에테르 설폰산염, 카르복시산 에테르, 카르복시산 에스테르, 알킬 아릴 설폰산염, 및 설포석시네이트가 포함된다. 예시적인 비-이온성 계면활성제에는 알콕시화된 알콜, 에톡시/프로폭시(EO/PO) 블록 공중합체, 알콕시화된 지방산, 글리콜 및 글리콜 에스테르가 포함되며, 폴리에틸렌 글리콜, 및 폴리프로필렌 글리콜/폴리에틸렌 글리콜이 현재 바람직하다. 계면활성제의 수준은 약 0.01 내지 약 5g/L 사이에 속한다.
상기 가이드라인 내에서, 문헌[Shacham-Diamand, Journal of Electrochemical Society "Electroless Deposition of Thin-Film Co-W-P Layers"(2001)]에 게시된 침착을 위한 무전해조는 하기의 성분을 함유한다:
CoSO4-H2O 23g/L
NaH2PO2 21g/L
Na 시트르산염 130g/L
Na2WO4-H2O 10g/L
Rhodafac RE-610 0.05g/L
물 잔량
pH 약 9.0
상기 문헌에 게시된 또 다른 적절한 반응조는 하기의 성분을 함유한다:
CoSO4-H2O 23g/L
NaH2PO2 21g/L
Na 시트르산염 130g/L
H3P(W3O10)4 10g/L
Rhodafac RE-610 0.05g/L
물 잔량
pH 약 9.0
특허 제5,695,810호에 게시된 적절한 반응조이다:
(NH4)2WO4 10g/L
CoCl2-6H2O 30g/L
Na3C6H4O7-2H2O 80g/L
Na2H2PO2 20g/L
Rhodafac RE610 0.05g/L
보란계 환원제를 사용하는 상기 설명된 방법과 같이, 이러한 무전해 방법은 무전해 금속이 본질적으로 금속 상호연결부에만 침착되거나, 또는 다층 침착에 있어서 제2층 또는 후속의 층의 경우에 있어서 미리 침착된 금속 캡 층 상에만 침착된다는 점에서 실질적으로 자가배열성이다. 그러므로, 본 방법에는 리소그래피(lithograpy) 및 패터닝, 스트리핑 등 리소그래피의 몇몇 단계가 필요하지 않다. 더욱이, 나중에 유전체에서 상당량의 불필요한 금속 침착을 제거할 필요도 없다.
상기 설명한 바람직한 구체예에 있어서, 무전해 침착 방법이 강조되고 있지만, 다층 캡 중에서 1 이상의 층이 선택적으로 당업계에 공지된 바와 같은 금속 침지 방법에 의해 도포될 수 있다. 치환 도금이라고도 알려져 있는, 침지 도금에 있어서, 표면 상의 금속은 침지 반응에서 금속 이온으로 치환된다. 이 반응의 원동력은 용액 내 금속 이온의 낮은 산화 퍼텐셜(potential)이다. 침지 도금의 변수는 문헌[Hirsch et al., "Immersion Plating," Metal Finishing Guidebook, 1989, pp. 402-406]에 게시되어 있다. 침지 도금에 있어서, 표면 상의 기본 금속은 환원제로서 기능한다. 그러므로, 침지 도금은 추가적인 환원제가 필요하지 않다는 점에서 무전해 도금과는 구별된다. 이론적으로는, 침지 도금에 있어서 도금이 일단 정지되면 표면은 침착되는 금속으로 뒤덮힌다는 것이 또 다른 차이점이다. 이러한 점에서, 이는 자가-제한성이다. 대조적으로, 무전해 도금은 자가-촉매적이고, 이론적으로는 용액 내에 충분한 환원제가 존재하는 한 계속된다.
본 발명의 다층 캡 및 집적 회로 기판을 생산하기 위해 본 발명의 수행하는데 있어서, 기판은 1 이상의, 전형적으로는 다수의 상호연결 특징부가 형성된 유전체 물질이다. 금속 충진된 상호연결 특징부 상에 다층 캡을 침착하는데 있어서, 이 캡은 상호연결 특징 부의 상부에 축조되며, 공간적으로는 층들(18 및 20)(도 1)을 포함하는 확장부를 형성한다. 따라서, 이 상호연결부/캡의 조합은 캐핑 이전에 상호연결부보다 공간적으로는 더 크다.
캐핑 이전에 상호연결 특징부의 노출된 표면은 전형적으로 유전체 물질의 평편한 상부 면을 보유하는 개략적으로 동일-평면상의 표면이다. 이러한 동일-평면성 은 유전체의 상부 표면에서 금속을 제거하기 위한 CMP에 의해 달성된다(이 금속은 전형적으로 전체 유전체 위에 도포되고, 사전에 전착 작업에 의해 상호연결 특징부에 도포된다). CMP 작업 후에 기판에 남아있는 금속만이, 또한 미량 원소가 전형적으로는 상기 설명된 세척 작업에서 제거된다고 할지라도, CMP에 의해 유전체로 매립된 다소의 미량 금속만이 상호연결 특징부 내에서 노출된 금속이다. 캐핑 이전에 상호연결 특징부가 유전체 물질의 평편한 상부 표면과 동일-평면상에 위치하는 경우에, 본 발명에 의해 도포된 다층 캡은 유전체 물질의 평편한 상부 표면에 의해 제한된 평면 상으로 확장될 수 있으며, 이 확장된 상호연결 특징부의 노출된 표면도 동일-평면상에 위치한다. 그러므로, 이러한 경우에 캡을 침착하는 것은 캡이 유전체의 평면 위로 확장되도록 금속 상호연결부의 상부 상에 캡 물질을 구축하는 단계를 포함한다.
배선의 상부 상에 확장부위를 공간적으로 구성하는 다층캡은 후속의 공정에서 제거되지 않는다는 점에서 영구적이다. 예를 들어, 다층 장치를 형성하는데 있어서, 에칭 정지 층은 전형적으로 유전체의 전체 상부 표면 및 상호연결부를 덮는 임의의 캡 확장부 위에 도포된다. 본 발명에서, 이는 캡 확장부를 제거하기 위한 임의의 간헐적인 화학적, 기계적 또는 기타 작업이 없이도 수행된다. 가장 전형적으로는, 에칭 정치 층은 유전체의 상부 표면 위에 직접 도포되고, 상호연결부를 덮는 임의의 캡 확장부 위에 직접 도포된다. 이는 또한 간헐적인 풀림 공정 없이도 달성되는데, 왜냐하면 Co계 캡이 그러한 풀림이 없이도 보호 캐핑 기능을 제공하기 때문이다.
유전체 및 회로의 다층이 종래의 방법으로 구축된다. 결과적인 다층 집적 회로 장치는 외부 전기 커넥터의 방법에 의해 배선 결합 구조와 같은 전자패키지(electronic package)로 조립될 수도 있다. 이 장치는 금속 캡이 그 위에 있는 금속 상호연결부 사이에 존재하는 일련의 유전체 층을 함유한다. 본 발명의 다층 캡은 유전체에 매립된 Cu 상호연결부의 상부 위의 장벽이다.
상기 검토에 의하여, 본 발명의 몇몇 목적이 달성되었고, 기타 유리한 효과가 결과적으로 수득되었다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명 또는 이의 바람직한 구체예에의 요소를 소개할 경우에, 관사 "a", "an", "the" 및 "상기"라는 표현은 1 이상의 요소가 존재한다는 것을 의미하기 위한 것이다. 예를 들어, 전술한 설명 및 하기의 청구의 범위에서 "한(an)" 상호연결부는 그러한 상호연결부가 1 이상 존재한다는 것을 의미한다. "함유하는(comprising)", "포함하는(including)" 및 "보유하는(having)"이라는 용어는 모든 것을 포함하는 것으로 의도된 것이고 열거된 요소 이외의 추가적인 요소가 존재할 수도 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변화가 만들어 질 수 있을 것이므로, 상기 설명에 포함되고, 첨부된 도면에 나타난 모든 사항은 예증적인 것으로 해석되어야 하고, 제한적인 것이 아닌 것으로 의도되었다.

Claims (57)

  1. 다층 집적 회로 장치에 병합하기 위한 유전층의 금속 충진된 상호연결 특징부 위에 다층 금속 캡을 형성시키는 방법으로서,
    금속 이온의 공급원과 환원제를 함유하는 무전해조로부터 무전해 금속 침착을 구성하는 제1 침착 방법에서 금속 충진된 상호연결 특징부 위에 제1 금속 캡 층을 침착시키는 단계; 및
    상기 제1 침착 방법과는 다른 제2 침착 방법에서 상기 제1 금속 캡 층 위에 제2 금속 캡 층을 침착시켜, 상기 금속 충진된 상호연결 특징부와는 다른 영구적인 구성부재로서 다층 금속 캡을 형성시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제2 침착 방법이 무전해 침착 방법이고,
    제1 침착 방법이 제2 침착 방법에 사용된 제2 용액 조성의 제2 무전해 용액과는 다른 제1 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제1 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제2 침착 방법과는 다른 방법인 것이 특징인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제1 침착 방법이 Co 이온의 공급원과 보란계 환원제를 함유하는 제1 무전해 용액을 이용하는 것이 특징인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제1 침착 방법은 제1 금속 캡 층이 금속 충진된 상호연결부 위에 선택적으로 침착된다는 점에서 자가배열성(self-aligning)이고, 제2 침착 방법은 제2 금속 캡 층이 제1 금속 캡 층 위에 선택적으로 침착된다는 점에서 자가배열성인 것이 특징인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 금속 충진된 상호연결 특징부가 Cu 충진된 상호연결 특징부이고, 제1 금속 캡 층이 Cu와 실질적으로 혼합할 수 없는 금속 또는 금속 합금을 함유하는 것이 특징인 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    제1 침착 방법은 Co 이온의 공급원과 보란계 환원제를 함유하는 제1 무전해 용액을 이용하고;
    제2 침착 방법은 무전해 방법이고, Co 이온의 공급원과 환원제를 함유하는, 제1 무전해 용액과 다르게 별도로 제조되는 제2 무전해 용액을 이용하는 것이 특징인 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    제1 침착 방법은 Co 이온의 공급원과 보란계 환원제를 함유하는 제1 무전해 용액을 이용하고;
    제2 침착 방법은 무전해 방법이고, Ni 이온의 공급원과 환원제를 함유하는 제2 무전해 용액을 이용하는 것이 특징인 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    제1 침착 방법은 Co 이온의 공급원과 보란계 환원제를 함유하는 제1 무전해 용액을 이용하고;
    제2 침착 방법은 무전해 방법이고 Ni 이온의 공급원과 환원제를 함유하는 제2 무전해 용액을 이용하는 것이 특징인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 제2 침착 방법은 pH, 침착 온도, 액체 유속, 반응조 교반, 기판 회전 및 이의 조합 중에서 선택되는 변수가 제1 침착 방법과 다른 무전해 침착 방법인 것이 특징인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 제1 금속 캡 층은 실질적으로 연속성이고 두께가 약 5 내지 약 50Å 사이인 것이 특징인 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    제1 금속 캡 층은 실질적으로 연속성이고 두께가 약 5 내지 약 50Å 사이이며,
    제2 금속 캡 층은 두께가 약 100Å보다 두꺼운 것이 특징인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 제1 금속 캡 층은 불연속성이고 실질적으로 비유착성(uncoalesced) 인 것이 특징인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 제1 침착 방법과 제2 침착 방법 사이에 불연속 침착을 포함하는 것이 특징인 방법.
  14. 제1항에 있어서, 제1 금속 캡 층과 제2 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하는 것이 특징인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 제1 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하고, 제2 금속 캡 층은 Ni계 합금을 함유하는 것이 특징인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 추가로 제2 침착 방법과 다른 제3 침착 방법에서 제2 금속 캡 층 위에 제3 금속 캡 층을 침착시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
  17. 제1항에 있어서, 제1 금속 캡 층을 침착시키기 전에, 금속 충진된 상호연결 특징부 위에 불연속의 실질적으로 비유착성인 Co 시드(seed)를 침착시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제2 침착 방법은 무전해 침착 방법이며;
    제1 침착 방법은 제2 침착 방법에 사용된 제2 용액 조성의 제2 무전해 용액과 다른 제1 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제1 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제2 침착 방법과 다른 방법인 것이 특징인 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제2 침착 방법은 제2 금속 캡 층이 제1 금속 캡 층 위에 선택적으로 침착된다는 점에서 자가배열성인 무전해 침착 방법이고;
    제1 침착 방법은 제2 금속 캡 층이 제1 금속 캡 층 위에 선택적으로 침착된다는 점에서 자가배열성이며;
    제1 침착 방법은 제2 침착 방법에서 사용된 제2 용액 조성의 제2 무전해 용액과 다른 제1 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제1 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제2 침착 방법과 다른 방법인 것이 특징인 방법.
  20. 제1항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제2 침착 방법은 무전해 침착 방법이며;
    제1 침착 방법은 제2 침착 방법에서 사용된 제2 용액 조성의 제2 무전해 용액과 다른 제1 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제1 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제2 침착 방법과 다른 방법이며;
    제2 금속 캡 층은 두께가 약 100Å보다 두껍고;
    제1 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하고 두께가 약 100Å보다 두꺼운 것인 것이 특징인 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제2 침착 방법은 무전해 침착 방법이며;
    제1 침착 방법은 제2 침착 방법에서 사용된 제2 용액 조성의 제2 무전해 용액과 다른 제1 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제1 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제2 침착 방법과 다른 방법이며;
    제2 금속 캡 층은 두께가 약 100Å보다 두껍고;
    제1 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하고, 불연속성이며 실질적으로 비유착성이고, 두께가 약 5 내지 약 50Å 사이인 것인 것이 특징인 방법.
  22. 제1항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제2 침착 방법은 무전해 침착 방법이며;
    제1 침착 방법은 제2 침착 방법에서 사용된 제2 용액 조성의 제2 무전해 용액과 다른 제1 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제1 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제2 침착 방법과 다른 방법이며;
    제2 금속 캡 층은 Ni계 합금을 함유하고 두께가 약 100Å보다 두껍고;
    제1 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하고 두께가 약 100Å보다 두꺼운 것인 것이 특징인 방법.
  23. 제1항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제2 침착 방법은 무전해 침착 방법이며;
    제1 침착 방법은 제2 침착 방법에서 사용된 제2 용액 조성의 제2 무전해 용액과 다른 제1 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제1 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제2 침착 방법과 다른 방법이며;
    제2 금속 캡 층은 Ni계 합금을 함유하고 두께가 약 100Å보다 두껍고;
    제1 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하고, 불연속성이며 실질적으로 비유착성이고, 두께가 약 5 내지 약 50Å 사이인 것인 것이 특징인 방법.
  24. 제1항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제2 침착 방법은 무전해 침착 방법이며;
    제1 침착 방법은 제2 침착 방법에서 사용된 제2 용액 조성의 제2 무전해 용액과 다른 제1 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제1 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제2 침착 방법과 다른 방법이며;
    제1 무전해 용액 조성물은 주 환원제로서 보란계 화합물을 함유하고;
    제2 무전해 용액 조성물은 주 환원제로서 비보란계 화합물을 함유하며;
    제2 금속 캡 층은 두께가 약 100Å보다 두껍고;
    제1 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하고, 두께가 약 100Å보다 두꺼운 것인 것이 특징인 방법.
  25. 제1항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제2 침착 방법은 무전해 침착 방법이며;
    제1 침착 방법은 제2 침착 방법에서 사용된 제2 용액 조성의 제2 무전해 용액과 다른 제1 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제1 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제2 침착 방법과 다른 방법이며;
    제1 무전해 용액 조성물은 주 환원제로서 보란계 화합물을 함유하고;
    제2 무전해 용액 조성물은 주 환원제로서 비보란계 화합물을 함유하며;
    제2 금속 캡 층은 두께가 약 100Å보다 두껍고;
    제1 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하고, 두께가 약 5 내지 약 50Å 사이인 것인 것이 특징인 방법.
  26. 제1항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제2 침착 방법은 무전해 침착 방법이며;
    제1 침착 방법은 제2 침착 방법에서 사용된 제2 용액 조성의 제2 무전해 용액과 다른 제1 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제1 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제2 침착 방법과 다른 방법이며;
    제1 무전해 용액 조성물은 주 환원제로서 보란계 화합물을 함유하고;
    제2 무전해 용액 조성물은 주 환원제로서 차아인산염 화합물을 함유하며;
    제2 금속 캡 층은 두께가 약 100Å보다 두껍고;
    제1 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하고, 두께가 약 100Å보다 두꺼운 것인 것이 특징인 방법.
  27. 제1항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제2 침착 방법은 무전해 침착 방법이며;
    제1 침착 방법은 제2 침착 방법에서 사용된 제2 용액 조성의 제2 무전해 용액과 다른 제1 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제1 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제2 침착 방법과 다른 방법이며;
    제1 무전해 용액 조성물은 주 환원제로서 보란계 화합물을 함유하고;
    제2 무전해 용액 조성물은 주 환원제로서 차아인산염 화합물을 함유하며;
    제2 금속 캡 층은 두께가 약 100Å보다 두껍고;
    제1 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하고, 두께가 약 5 내지 약 50Å보다 두꺼운 것인 것이 특징인 방법.
  28. 다층 집적 회로 장치에 병합하기 위한 유전층의 금속 충진된 상호연결 특징부 위에 다층 금속 캡을 형성시키는 방법으로서,
    귀금속 이온의 공급원을 함유하는 용액으로부터 귀금속 침지 침착을 구성하는 제1 침착 방법에서 금속 충진된 상호연결 특징부 위에 제1 금속 캡 층을 침착시키는 단계;
    상기 제1 침착 방법과는 다른 제2 침착 방법에서 상기 제1 금속 캡 층 위에 제2 금속 캡 층을 침착시키는 단계; 및
    상기 제2 침착 방법과는 다른 제3 침착 방법에서 상기 제2 금속 캡 층 위에 제3 금속 캡 층을 침착시키는 단계를 포함하는 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    제2 침착 방법에서 제1 금속 캡 층 위에 제2 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 금속 이온 공급원과 환원제를 함유하는 무전해조로부터 무전해 금속 침착을 구성하는 것이 특징인 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    제2 침착 방법에서 제1 금속 캡 층 위에 제2 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 금속 이온 공급원과 환원제를 함유하는 무전해조로부터 무전해 금속 침착을 구성하고;
    제3 침착 방법에서 제2 금속 캡 층 위에 제3 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 금속 이온 공급원과 환원제를 함유하는 무전해조로부터 무전해 금속 침착을 구성하는 것이 특징인 방법.
  31. 제28항에 있어서,
    제1 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 불연속성이고 실질적으로 비유착성이며 제2 침착 방법의 시드 층으로서 작용하는 Pd 층을 침착시키는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.
  32. 제28항에 있어서,
    제1 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 불연속성이고 실질적으로 비유착성이며 제2 침착 방법의 시드 층으로서 작용하는 Pd 층을 침착시키는 것을 포함하고,
    제2 침착 방법에서 제1 금속 캡 층 위에 제2 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 금속 이온 공급원과 환원제를 함유하는 무전해조로부터 무전해 금속 침착을 구성하는 것이 특징인 방법.
  33. 제28항에 있어서,
    제1 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 불연속성이고 실질적으로 비유착성이며 제2 침착 방법의 시드 층으로서 작용하는 Pd 층을 침착시키는 것을 포함하고,
    제2 침착 방법에서 제1 금속 캡 층 위에 제2 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 금속 이온 공급원과 환원제를 함유하는 무전해조로부터 무전해 금속 침착을 구성하며,
    제3 침착 방법에서 제2 금속 캡 층 위에 제3 금속 층을 침착시키는 단계가 금속 이온 공급원과 환원제를 함유하는 무전해조로부터 무전해 금속 침착을 구성하는 것이 특징인 방법.
  34. 제28항에 있어서, 제1 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 실질적으로 연속성이며 두께가 약 5 내지 약 50Å 사이인 Pd 층을 침착시키는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.
  35. 제28항에 있어서,
    제1 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 실질적으로 연속성이며 두께가 약 5 내지 약 50Å 사이인 Pd 층을 침착시키고,
    제2 침착 방법에서 제1 금속 캡 층 위에 제2 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 금속 이온 공급원과 환원제를 함유하는 무전해조로부터 무전해 금속 침착을 구 성하는 것이 특징인 방법.
  36. 제28항에 있어서,
    제1 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 실질적으로 연속성이며 두께가 약 5 내지 약 50Å 사이인 Pd 층을 침착시키고,
    제2 침착 방법에서 제1 금속 캡 층 위에 제2 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 금속 이온 공급원과 환원제를 함유하는 무전해조로부터 무전해 금속 침착을 구성하며,
    제3 침착 방법에서 제2 금속 캡 층 위에 제3 금속 캡 층을 침착시키는 단계가 금속 이온 공급원과 환원제를 함유하는 무전해조로부터 무전해 금속 침착을 구성하는 것이 특징인 방법.
  37. 제28항에 있어서,
    제3 침착 방법은 무전해 침착 방법이고,
    제2 침착 방법은 제3 침착 방법에서 사용된 제3 용액 조성의 제3 무전해 용액과는 다른 제2 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제2 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제3 침착 방법과 다른 방법인 것이 특징인 방법.
  38. 제28항에 있어서, 제2 침착 방법이 Co 이온의 공급원과 환원제를 함유하는 무전해 용액을 이용하는 것이 특징인 방법.
  39. 제28항에 있어서, 제2 침착 방법은 제2 금속 캡 층이 제1 금속 캡 층 위에 선택적으로 침착된다는 점에서 자가배열성이고, 제3 침착 방법은 제3 금속 캡 층이 제2 금속 캡 층 위에 선택적으로 침착된다는 점에서 자가배열성인 것이 특징인 방법.
  40. 제28항에 있어서, 금속 충진된 상호연결 특징부가 Cu 충진된 상호연결 특징부이고, 제2 금속 캡 층이 Cu와 실질적으로 혼합할 수 없는 금속 또는 금속 합금을 함유하는 것이 특징인 방법.
  41. 제28항에 있어서,
    제2 침착 방법은 Co 이온의 공급원과 환원제를 함유하는 제2 무전해 용액을 이용하고;
    제3 침착 방법은 무전해 방법이고, Co 이온의 공급원과 환원제를 함유하는, 제2 무전해 용액과 다른 제3 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제3 무전해 용액을 이용하는 것이 특징인 방법.
  42. 제28항에 있어서,
    제2 침착 방법은 Co 이온의 공급원과 환원제를 함유하는 제2 무전해 용액을 이용하고;
    제3 침착 방법은 무전해 방법이고, Ni 이온의 공급원과 환원제를 함유하는 제3 무전해 용액을 이용하는 것이 특징인 방법.
  43. 제28항에 있어서, 제3 침착 방법은 pH와 침착 온도 중에서 선택되는 변수가 제2 침착 방법과 다른 무전해 침착 방법인 것이 특징인 방법.
  44. 제28항에 있어서,
    제1 금속 캡 층은 실질적으로 연속성이고 두께가 약 5 내지 약 50Å 사이이고,
    제2 금속 캡 층은 두께가 약 100Å보다 두꺼운 것인 것이 특징인 방법.
  45. 제28항에 있어서, 제1 침착 방법과 제2 침착 방법 사이, 그리고 제2 침착 방법과 제3 침착 방법 사이에 불연속 침착을 함유하는 것이 특징인 방법.
  46. 제28항에 있어서, 제2 금속 캡 층과 제3 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하는 것이 특징인 방법.
  47. 제28항에 있어서, 제2 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하고, 제3 금속 캡 층은 Ni계 합금을 함유하는 것이 특징인 방법.
  48. 제28항에 있어서, 추가로 제3 침착 방법과 다른 제4 침착 방법으로 제3 금속 캡 층 위에 제4 금속 캡 층을 침착시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
  49. 제28항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제3 침착 방법은 무전해 침착 방법이며;
    제2 침착 방법은 제3 침착 방법에 사용된 제3 용액 조성의 제3 무전해 용액과 다른 제2 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제2 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제3 침착 방법과 다른 방법인 것이 특징인 방법.
  50. 제28항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제2 침착 방법은 제2 금속 캡 층이 제1 금속 캡 층 위에 선택적으로 침착된다는 점에서 자가배열성인 무전해 침착 방법이고;
    제3 침착 방법은 제3 금속 캡 층이 제2 금속 캡 층 위에 선택적으로 침착된다는 점에서 자가배열성이며;
    제2 침착 방법은 제3 침착 방법에서 사용된 제3 용액 조성의 제3 무전해 용액과 다른 제2 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제2 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제3 침착 방법과 다른 방법인 것이 특징인 방법.
  51. 제28항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제3 침착 방법은 무전해 침착 방법이며;
    제2 침착 방법은 제3 침착 방법에서 사용된 제3 용액 조성의 제3 무전해 용액과 다른 제2 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제2 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제3 침착 방법과 다른 방법이며;
    제3 금속 캡 층은 두께가 약 100Å보다 두껍고;
    제2 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하고 두께가 약 100Å보다 두꺼운 것인 것이 특징인 방법.
  52. 제28항에 있어서,
    금속 충진된 상호연결 특징부는 Cu 충진된 상호연결 특징부이고;
    제2 및 제3 침착 방법은 무전해 침착 방법이며;
    제2 침착 방법은 제3 침착 방법에서 사용된 제3 용액 조성의 제3 무전해 용액과 다른 제2 용액 조성을 갖고 별도로 제조된 제2 무전해 용액을 이용한다는 점에서 제3 침착 방법과 다른 방법이며;
    제3 금속 캡 층은 Ni계 합금을 함유하고 두께가 약 100Å보다 두꺼우며;
    제2 금속 캡 층은 Co계 합금을 함유하고, 두께가 약 100Å보다 두꺼운 것인 것이 특징인 방법.
  53. 다층 집적 회로 장치에 병합하기 위한 유전층에 존재하는 금속 충진된 상호연결 특징부 위에 다층 금속 캡을 형성시키는 방법으로서,
    제1 침착 방법에서 금속 충진된 상호연결 특징부 위에 촉매성 제1 금속 캡 층을 침착시키는 단계; 및
    상기 제1 침착 방법과 다른, 자가촉매성 침착과 제1 금속 캡 층에 의해 촉매된 침착을 함유하는 제2 침착 방법에서 상기 제1 금속 캡 층 위에 제2 금속 캡 층을 침착시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
  54. 제53항에 있어서, 제1 침착 방법은 귀금속 이온 공급원을 함유하는 용액으로부터 귀금속 침지 침착을 구성하는 것이 특징인 방법.
  55. 제53항에 있어서, 제1 침착 방법은 Pd 이온의 공급원을 함유하는 용액으로부터 Pd 침지 침착을 구성하고, 제2 침착 방법은 차아인산염계 환원제와 보란계 환원제를 이용하여 Co계 층의 무전해 침착을 구성하는 것이 특징인 방법.
  56. 금속 충진된 상호연결 특징부 위에 제1 금속 캡 층; 및
    상기 제1 금속 층 위에 제2 금속 캡 층을 함유하되, 이러한 제1 및 제2 금속 캡 층이 상기 금속 상호연결 특징부와는 다른 영구적인 구성부재를 구성하는 다층 금속 캡 층의 구성부재인 것이 특징인 다층 집적 회로 장치에 병합하기 위한 유전 층에 존재하는 금속 충진된 상호연결 특징부 위의 다층 금속 캡.
  57. 제1항 내지 제55항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 형성된, 다층 집적 회로 장치에 병합하기 위한 유전층에 존재하는 금속 충진된 상호연결 특징부 위의 다층 금속 캡.
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