JP2570857B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/108Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by semi-additive methods; masks therefor

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にめっき
法或いはCVD法による周囲被覆金属配線の形成方法に関
する。
従来の技術 従来の周囲被覆金属配線の形成方法は、第15図に示す
通り、Si基板201上に形成された例えば二酸化珪素等の
絶縁膜202の上に例えばアルミニウム或いはアルミニウ
ム系合金等を配線材料とする金属配線206をスパッタ法
及びレジストをマスクとしたドライエッチング等の既知
の手法により形成し、続いて第16図に示す通り、例えば
タングステンを被覆金属とした例えばWF6ガス、H2ガス
を用いた選択CVD法、或いはジメチルアミンボラン、次
亜燐酸ナトリウム、及びホルムアルデヒドを還元剤とし
たニッケル、コバルト、銅等を被覆金属とした無電解め
っき法といった手法により被覆金属膜207を金属配線206
の周囲のみに選択的に形成していた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した従来の方法では、被覆金属膜
の形成方法が無電解めっき法の場合、以下に示す欠点が
ある。
(1).金属配線の周囲に被覆金属膜成長を制御するス
トッパとなるものが存在しない為に、特に金属配線側部
における膜厚及び形状の制御が困難であるので、安定し
た電気特性を得にくい。
更に被覆金属膜の形成方法が選択CVD法である場合に
は、上述した欠点(1)に加え、以下に示す欠点があ
る。
(2).選択CVD法により選択成長が可能である金属は
限定され、その種類も極めて少ない為に、配線の被覆金
属膜として要求される特性を全て満足するような材料の
選択が困難である。
本発明は従来の上記実情に鑑みてなされたものであ
り、従って本発明の目的は、従来の技術に内在すると上
記諸欠点を解消することを可能とした半導体装置の新規
な製造方法を提供することにある。
発明の従来技術に対する相違点 上述した従来の周囲被覆金属配線の形成方法は、使用
できる被覆金属膜の種類がごく小数に限定され、被覆金
属膜の膜厚制御が困難であるのに対し、本発明は、金属
配線の側部近傍に被覆金属膜成長における膜厚及び形状
制御用マスクが存在する為に、配線側部の被覆金属膜の
膜厚及び形状の制御ができるので、安定した電気特性を
得られること、更に電解めっき法、無電解めっき法、CV
D法による金属配線及び被覆金属膜の形成が可能である
為に、金属配線や被覆金属膜に要求される特性に適した
材料の幅広い選択が可能であるという独創的内容を有す
る。
課題を解決するための手段 前記目的を達成する為に、本発明に係る周囲被覆金属
配線の形成方法は、半導体装置の周囲被覆金属配線を形
成する金属配線の形成方法において、下地金属膜上に第
1マスク膜を形成する工程と、該第1マスク膜の側壁部
に第2マスク膜を形成する工程と、続いてめっき法或い
はCVD法により金属配線を形成する工程と、前記第2マ
スク膜或いは第2マスク膜及び下地金属膜を除去し金属
配線の上部及び左右両側部に被覆金属膜をめっき法或い
はCVD法により形成する工程と、前記第1マスク膜と下
地金属膜の不要部分を除去し周囲被覆金属配線を形成す
る工程とを備えて構成される。
実施例 次に本発明をその好ましい各実施例について図面を参
照して具体的に説明する。
第1図〜第8図は、本発明による第1の実施例の工程
を示す縦断面図である。
第1図〜第8図を参照するに、Si基板101上の絶縁膜1
02の上に例えばタングステンチタン、モリブデン及びこ
れらの合金、珪化物、硼化物、窒化物等の下地金属膜10
3をスパッタ法、CVD法等の手法により厚さ1000〜3000Å
の厚みで形成する。これは、配線全体の電気特性の向
上、下地との密着性の保持、電解めっきにおける電流供
給層、無電解めっき及びCVD法における金属膜形成の下
地、バリアメタル等として用いる。
続いて、例えば二酸化珪素、窒化珪素等をCVD法或い
はスパッタ法によって下地金属膜103上に1μmの厚み
で形成し、レジスト等をエッチングマスクとして乾式ま
たは湿式エッチング法等、既知の手法により、配線形成
用の第1マスク膜104を形成する。
更に第2図に示す通り、フォトレジスト等を材料とし
た第2マスク膜105を塗布法等の既知の手法により2000
Å程度形成する。第2マスク膜105の幅は塗布条件等の
成膜条件により決定される。
続いて第3図の如く、CF4、O2等のガスを用いた乾式
エッチング法等の手法を用いてエッチバックを行い、第
1マスク膜104の側壁部のみに高さ1μm幅2000Å程度
の第2マスク膜105を残す。この際、第2マスク膜105の
エッチングレートと比較して、第1マスク膜104及び下
地金属膜103のエッチングレートが極めて小さくなるよ
うなエッチング条件を設定する。
更に第4図に示す通り、例えば銅、金、銀、アルミニ
ウム等、金属の中でも低い電気抵抗率を有する材料を析
出金属とした電解もしくは無電解めっき法或いはCVD法
により、下地金属膜13の露出部分のみに選択的に金属配
線106を約8000Åの厚みで形成する。この際、第2マス
ク膜105は金属配線106の幅及び形状の制御をする。また
金属配線106は第1マスク膜104の厚さより薄くすること
とする。
続いて第5図の如く、第2マスク膜105のみを有機剥
離法あるいはO2プラズマを用いたアッシング法等の方法
により除去し、続いて第6図に示す通り、例えばシラン
もしくは水素といったガスを還元剤とする六弗化タング
ステンを用いた選択CVD法で高耐熱性を有するタングス
テンを材料とする被覆金属膜107を金属配線106の上部及
び左右両側部に2000Åの厚みで形成し、第1マスク膜10
4と同程度の厚みを有する配線とする。この際、基本的
には、被覆金属膜107と下地金属膜103は同一物質でない
ことが望ましい。第1マスク膜104は、金属配線106の側
部における被覆金属膜107の膜厚・形状を制御する働き
を有する。
続いて第7図に示す如く、第1マスク膜104をCF4を用
いた乾式或いは燐酸、弗酸等を用いた湿式エッチング等
既知の手法により除去する。この際にも、第1マスク膜
104のエッチレートに対して被覆金属膜107のエッチレー
トが極めて小さくなるような手法・条件を設定する。
更に第8図に示す通り、被膜金属膜107をエッチング
マスクとして下地金属膜103の不要部分をイオンミリン
グ、反応性乾式エッチング等の方法を用いて除去して、
低電気抵抗、高耐熱性を有する周囲被覆金属配線を形成
する。この際、被覆金属膜107が下地金属膜103と同一物
質や同一物質を多く含有する等の理由によりエッチレー
トの差を大きく設定できない場合には、被覆金属膜形成
時の膜厚を充分大きく取ることが必要となる。
続いて本発明による第2の実施例を図面を参照して説
明する。第9図〜第14図は本発明による第2の実施例の
工程を示す縦断面図である。
第9図〜第14図を参照するに、上記第1の実施例と同
様に、Si基板101上の絶縁膜102の上に例えばタングステ
ン、チタン、モリブデン等及びこれらの合金、珪化物、
硼化物、窒化物などの下地金属膜103と、第1マスク膜1
04、第2マスク膜105を第1の実施例と同様の材料、同
様の手法を用いて第1の実施例と同じ厚みで形成する。
続いて、例えば銅、銀等低電気抵抗率を有するが耐食性
に欠ける材料を析出金属とする電解或いは無電解めっき
法により、下地金属膜103の露出部分のみに金属配線106
を選択的に約8000Åの厚みで形成する。この際にも、そ
の膜厚は第1マスク膜104より薄くなる。
更に第10図に示す通り、第2マスク膜105のみを上記
第1の実施例で用いた手法により除去する。
続いて、第11図に示す通り、第1マスク膜104と金属
配線106をエッチングマスクとして下地金属膜103の露出
部分のみを乾式もしくは湿式エッチング法により除去す
る。この際、下地金属膜103のエッチレートと比較して
第1マスク膜104や金属配線106のエッチレートが充分小
さい値を取るような手法・条件を設定する。
更に第12図に示す通りに、例えば、高耐食を有する
金、白金を析出金属とした無電解めっき法により、金属
配線106の上部及び左右両側部と下地金属膜103の露出部
のみに選択的に約2000Åの被覆金属膜107を形成する。
続いて第13図の通り第1マスク膜104を除去し、第14
図の如く被覆金属膜107をエッチングマスクとして下地
金属膜103の不要部分を乾式または湿式エッチング法に
より除去し、低電気抵抗・高耐食性を有する周囲被覆金
属配線を形成する。この際にも、下地金属膜103のエッ
チレートに対して被覆金属膜107のエッチレートが充分
低い値を取るような条件を設定する必要がある。また、
被覆金属膜107が、下地金属膜103と同一物質を含有する
等の理由により、エッチレートの差を大きく設定できな
い場合には、被覆金属膜形成時の膜厚を充分大きく取る
ことが必要となる。
発明の効果 以上説明したように、本発明の周囲被覆金属配線形成
方法においては、金属配線の側部近傍に被覆金属膜成長
における膜厚、形状制御を目的としたマスク膜が存在す
る為に、配線側部の被覆金属膜の膜厚、形状の制御がで
きるので、安定した電気特性を得られる効果がある。
更に本発明によれば電解めっき法、無電解めっき法及
びCVD法による金属配線並びに被覆金属膜の形成が可能
である為に、金属配線や被覆金属膜に要求される特性に
適した材料の幅広い選択が可能となり、高性能の周囲被
覆金属配線を形成できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図、第4図、第5図、第6図、第
7図、第8図は本発明による第1の実施例の工程を示す
縦断面図、第9図、第10図、第11図、第12図、第13図、
第14図は本発明による第2の実施例の工程を示す縦断面
図、第15図、第16図は従来の周囲被覆金属配線の形成方
法により形成される金属配線の縦断面図である。 101、201……Si基板、102、202……絶縁膜、103……下
地金属膜、104……第1マスク膜、105……第2マスク
膜、106、206……金属配線、107、207……被覆金属膜

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に下地金属膜を形成する工程
    と、配線形成予定領域にて前記下地金属膜を露出するよ
    うに前記下地金属膜上に選択的に第1のマスク膜を形成
    する工程と、前記第1のマスク膜の側壁部に第2のマス
    ク膜を形成する工程と、前記第1及び第2のマスク膜に
    て露出領域が規定された前記下地金属膜上に金属配線を
    形成する工程と、前記第2のマスク膜を除去する工程
    と、前記金属配線の上面及び側面を被覆する被覆金属膜
    を形成する工程と、その後前記配線形成予定領域を除く
    領域に形成された前記第1のマスク膜及び前記下地金属
    膜を除去する工程とを含むことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
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