JP2897297B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JP2897297B2 JP2897297B2 JP33000189A JP33000189A JP2897297B2 JP 2897297 B2 JP2897297 B2 JP 2897297B2 JP 33000189 A JP33000189 A JP 33000189A JP 33000189 A JP33000189 A JP 33000189A JP 2897297 B2 JP2897297 B2 JP 2897297B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plating
- metal
- metal film
- contact hole
- plating solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、半導体装置における無電解めっき法を用い
た微細配線パターン内への選択的な金属の埋め込みとそ
の平坦化技術に関し， 微細配線間の接続孔内に，成長形態の異なる２種類以
上の無電解めっき液を用いて，同一金属を交互に選択的
に成長させて，表面を平坦化することを目的とし， 無電解めっきによる半導体基板上の配線金属に接続す
る金属膜の微細配線接続孔への埋め込み方法において，
同一金属成分を含み、成長速度が接続孔の面積により異
なり、成長する金属膜の表面形状も互いに異なる２種類
以上のめっき液を順次用いて，平坦且つ均一な厚さの金
属膜を得るように， 半導体基板上に設けられた第１のコンタクトホール及
び該第１のコンタクトホールよりも面積の大きな第２の
コンタクトホール内を無電解めっきにより金属膜で埋め
込む方法において，前記第１のコンタクトホール内に埋
め込まれた第１の金属膜と，前記第２のコンタクトホー
ル内に埋め込まれた第２の金属膜の膜厚が略同一とな
り，且つ第１及び第２の金属膜の表面が平坦になるよう
に，同一金属成分を含み、成長速度のコンタクトホール
依存性及び成長する金属膜の表面形状が互いに異なる第
１及び第２のめっき液を用いて，先ず第１のめっき液，
次いで第２のめっき液を用いて無電解めっきにより，前
記第１及び第２の金属膜を形成するように， 前記第１のめっき液としては，塩化ニッケルを主成分
としためっき液を用い，前記第２のめっき液としては，
硫酸ニッケルを主成分としためっき液を用いるように構
成する。
た微細配線パターン内への選択的な金属の埋め込みとそ
の平坦化技術に関し， 微細配線間の接続孔内に，成長形態の異なる２種類以
上の無電解めっき液を用いて，同一金属を交互に選択的
に成長させて，表面を平坦化することを目的とし， 無電解めっきによる半導体基板上の配線金属に接続す
る金属膜の微細配線接続孔への埋め込み方法において，
同一金属成分を含み、成長速度が接続孔の面積により異
なり、成長する金属膜の表面形状も互いに異なる２種類
以上のめっき液を順次用いて，平坦且つ均一な厚さの金
属膜を得るように， 半導体基板上に設けられた第１のコンタクトホール及
び該第１のコンタクトホールよりも面積の大きな第２の
コンタクトホール内を無電解めっきにより金属膜で埋め
込む方法において，前記第１のコンタクトホール内に埋
め込まれた第１の金属膜と，前記第２のコンタクトホー
ル内に埋め込まれた第２の金属膜の膜厚が略同一とな
り，且つ第１及び第２の金属膜の表面が平坦になるよう
に，同一金属成分を含み、成長速度のコンタクトホール
依存性及び成長する金属膜の表面形状が互いに異なる第
１及び第２のめっき液を用いて，先ず第１のめっき液，
次いで第２のめっき液を用いて無電解めっきにより，前
記第１及び第２の金属膜を形成するように， 前記第１のめっき液としては，塩化ニッケルを主成分
としためっき液を用い，前記第２のめっき液としては，
硫酸ニッケルを主成分としためっき液を用いるように構
成する。
本発明は，半導体装置における無電解めっき法を用い
た微細配線パターン内への選択的な金属の埋め込みとそ
の平坦化技術に関する。
た微細配線パターン内への選択的な金属の埋め込みとそ
の平坦化技術に関する。
半導体装置の多層配線における接続孔（スルーホー
ル）の形成に関する。
ル）の形成に関する。
近年の超LSIにおいて，さらに高速化および高密度化
を図るために，配線は微細化し，且つ，多層化してい
く。
を図るために，配線は微細化し，且つ，多層化してい
く。
配線間接続部は，微細化が進むにつれ接続孔の径と深
さの比率を示すアスペクト比が増加し，層間の配線接続
およびマスクパターニングが困難となる。
さの比率を示すアスペクト比が増加し，層間の配線接続
およびマスクパターニングが困難となる。
このため，配線間接続部への選択的な金属の埋め込み
による，表面の平坦化を図る必要がある。
による，表面の平坦化を図る必要がある。
第３図は従来例の説明図である。
図において,15は半導体基板,16は絶縁膜,17はめっき
金属膜A,18はめっき金属膜Ｂである。
金属膜A,18はめっき金属膜Ｂである。
従来の無電解めっき法による微細配線間接続孔への選
択的な金属の埋め込みにおいて，めっきによる金属膜成
長の際に，成長膜厚みに接続孔のパターン面積の依存性
があった。
択的な金属の埋め込みにおいて，めっきによる金属膜成
長の際に，成長膜厚みに接続孔のパターン面積の依存性
があった。
即ち，第３図（ａ）に示すように，或る組成のめっき
液では，一つの金属膜のＡのめっきの成長速度が，パタ
ーン面積，或いは接続孔径の大きいものの成長速度が遅
く，小さいものの成長速度が速いのに対し，第３図
（ｂ）に示すように，他の組成のめっき液では，同じ種
類の金属膜のＢのめっきの成長速度が，パターン面積，
或いは接続孔径の大きいものが，逆に成長速度が速く，
小さいもの成長速度が遅い場合がある。
液では，一つの金属膜のＡのめっきの成長速度が，パタ
ーン面積，或いは接続孔径の大きいものの成長速度が遅
く，小さいものの成長速度が速いのに対し，第３図
（ｂ）に示すように，他の組成のめっき液では，同じ種
類の金属膜のＢのめっきの成長速度が，パターン面積，
或いは接続孔径の大きいものが，逆に成長速度が速く，
小さいもの成長速度が遅い場合がある。
更に，図に見られるように，めっき膜厚の違いだけで
なく，めっき表面もめっき液の種類により，必ずしも平
坦にはめっきされず，凸型，或いは凹型になることが多
い。
なく，めっき表面もめっき液の種類により，必ずしも平
坦にはめっきされず，凸型，或いは凹型になることが多
い。
この無電解めっき液による，金属膜のめっきの成長速
度のパターン面積依存性や，凹凸の形状は，めっき液中
における金属の成長過程に依存するもので，従来，めっ
き法による微細パターンへの選択的な金属の埋め込み
が，現在程は重要視されていなかったため，無電解めっ
き法では必ずこのパターン面積によるめっき膜厚の差が
生じていた。
度のパターン面積依存性や，凹凸の形状は，めっき液中
における金属の成長過程に依存するもので，従来，めっ
き法による微細パターンへの選択的な金属の埋め込み
が，現在程は重要視されていなかったため，無電解めっ
き法では必ずこのパターン面積によるめっき膜厚の差が
生じていた。
従って，めっきによる金属膜の成長条件，例えば，め
っき温度，濃度，前処理方法等を変化させても，パター
ン面積依存性を除くことはできず，接続孔内のめっきに
よる金属膜の表面平坦化と，その均一性が悪くなるとい
った問題を生じていた。
っき温度，濃度，前処理方法等を変化させても，パター
ン面積依存性を除くことはできず，接続孔内のめっきに
よる金属膜の表面平坦化と，その均一性が悪くなるとい
った問題を生じていた。
本発明は，微細配線間の接続孔内に，成長形態の異な
る２種類以上の無電解めっき液を用いて，同一金属を交
互に選択的に成長させて表面を平坦化することを目的と
して，提供されるものである。
る２種類以上の無電解めっき液を用いて，同一金属を交
互に選択的に成長させて表面を平坦化することを目的と
して，提供されるものである。
第１図は本発明の原理説明図である。
図において,1は半導体基板,2は第１の配線金属,3は第
１の層間絶縁膜,4は第１のめっき金属膜,5は第２のめっ
き金属膜,6は第２の配線金属,7は第２の層間絶縁膜であ
る。
１の層間絶縁膜,4は第１のめっき金属膜,5は第２のめっ
き金属膜,6は第２の配線金属,7は第２の層間絶縁膜であ
る。
本発明のように，無電解めっきによる半導体基板上の
配線金属に接続する金属膜の微細配線接続孔への埋め込
み方法において，同一金属成分を含み、成長速度が接続
孔の面積により異なり、成長する金属膜の表面形状も互
いに異なる２種類以上のめっき液を順次用いて，平坦且
つ均一な厚さの金属膜を得ることにより， また，半導体基板上に設けられた第１のコンタクトホ
ール及び該第１のコンタクトホールよりも面積の大きな
第２のコンタクトホール内を無電解めっきにより金属膜
で埋め込む方法において，前記第１のコンタクトホール
内に埋め込まれた第１の金属膜と，前記第２のコンタク
トホール内に埋め込まれた第２の金属膜の膜厚が略同一
になり，且つ第１及び第２の金属膜の表面が平坦になる
ように，同一金属成分を含み、成長速度のコンタクトホ
ール依存性及び成長する金属膜の表面形状が互いに異な
る第１及び第２のめっき液を用いて，先ず第１のめっき
液，次いで第２のめっき液を用いて無電解めっきによ
り，前記第１及び第２の金属膜を形成することにより， 更に，前記第１のめっき液としては，塩化ニッケルを
主成分としためっき液を用い，前記第２のめっき液とし
ては，硫酸ニッケルを主成分としためっき液を用いるこ
とにより，前記目的が達成される。
配線金属に接続する金属膜の微細配線接続孔への埋め込
み方法において，同一金属成分を含み、成長速度が接続
孔の面積により異なり、成長する金属膜の表面形状も互
いに異なる２種類以上のめっき液を順次用いて，平坦且
つ均一な厚さの金属膜を得ることにより， また，半導体基板上に設けられた第１のコンタクトホ
ール及び該第１のコンタクトホールよりも面積の大きな
第２のコンタクトホール内を無電解めっきにより金属膜
で埋め込む方法において，前記第１のコンタクトホール
内に埋め込まれた第１の金属膜と，前記第２のコンタク
トホール内に埋め込まれた第２の金属膜の膜厚が略同一
になり，且つ第１及び第２の金属膜の表面が平坦になる
ように，同一金属成分を含み、成長速度のコンタクトホ
ール依存性及び成長する金属膜の表面形状が互いに異な
る第１及び第２のめっき液を用いて，先ず第１のめっき
液，次いで第２のめっき液を用いて無電解めっきによ
り，前記第１及び第２の金属膜を形成することにより， 更に，前記第１のめっき液としては，塩化ニッケルを
主成分としためっき液を用い，前記第２のめっき液とし
ては，硫酸ニッケルを主成分としためっき液を用いるこ
とにより，前記目的が達成される。
本発明では，第１図に示すように，接続孔内における
無電解めっきの反応形態と，金属膜のめっき成長速度の
差異により，種々の異なるパターン面積の接続孔に対し
て，めっきによる金属膜の成長厚さが均一となり，表面
が平面化される。
無電解めっきの反応形態と，金属膜のめっき成長速度の
差異により，種々の異なるパターン面積の接続孔に対し
て，めっきによる金属膜の成長厚さが均一となり，表面
が平面化される。
第２図は本発明の一実施例の工程順模式断面図であ
る。
る。
図において,8はSi基板,9はTi/Pt/Au膜,10はSiON膜,11
は第１のNiめっき膜,12は第２のNiめっき膜,13はTi/Au
膜,14はSiON膜である。
は第１のNiめっき膜,12は第２のNiめっき膜,13はTi/Au
膜,14はSiON膜である。
第２図（ａ）に示すように,Si基板８上に，第１の配
線金属として，例えば，チタン（Ti），白金（Pt），金
（Au）を合わせて,Ti/Pt/Au膜９を7,000Åの厚さにスタ
ッパ法により順次積層する。イオンミリング法によっ
て，電極パターンに形成した後に，プラズマCVD法によ
り，第１の層間絶縁膜として，例えば窒化，酸化シリコ
ン（SiON）膜10を１μｍの厚さに被覆する。
線金属として，例えば，チタン（Ti），白金（Pt），金
（Au）を合わせて,Ti/Pt/Au膜９を7,000Åの厚さにスタ
ッパ法により順次積層する。イオンミリング法によっ
て，電極パターンに形成した後に，プラズマCVD法によ
り，第１の層間絶縁膜として，例えば窒化，酸化シリコ
ン（SiON）膜10を１μｍの厚さに被覆する。
続いて，三弗化メタン（CHF3），六弗化エタン（C
2F6），ヘリウム（He）の混合ガスを用いて,RIE法によ
り接続孔を形成する。接続孔は１μｍ径から50μｍ径ま
での数種類を形成する。
2F6），ヘリウム（He）の混合ガスを用いて,RIE法によ
り接続孔を形成する。接続孔は１μｍ径から50μｍ径ま
での数種類を形成する。
次に，第２図（ｂ）に示すように,Si基板８を脱脂洗
浄及び水洗を行って，接続孔内に清浄化した後，無電解
めっきによる金属膜の成長膜厚の均一性を向上させるた
めに,Si基板８を例えば，希塩酸水溶液に浸漬して，表
面を酸性先浄する。続いて，無電解めっきの触媒とし
て，塩化パラジウム（PdCl2）の液に浸漬して，接続孔
内に触媒核を形成する。ここで，触媒は塩化白金（PtCl
2）の水溶液でも良い。
浄及び水洗を行って，接続孔内に清浄化した後，無電解
めっきによる金属膜の成長膜厚の均一性を向上させるた
めに,Si基板８を例えば，希塩酸水溶液に浸漬して，表
面を酸性先浄する。続いて，無電解めっきの触媒とし
て，塩化パラジウム（PdCl2）の液に浸漬して，接続孔
内に触媒核を形成する。ここで，触媒は塩化白金（PtCl
2）の水溶液でも良い。
めっき処理は，パターン面積が大きい場合にゆっくり
成長し，小さい場合に速く成長するような無電解めっき
液として，例えば，塩化ニッケル（NiCl2）を主成分と
した，高純度化学株式会社製のNi-701無電解Niめっき液
を用い，めっき槽の温度を70℃に保って５分間浸漬す
る。
成長し，小さい場合に速く成長するような無電解めっき
液として，例えば，塩化ニッケル（NiCl2）を主成分と
した，高純度化学株式会社製のNi-701無電解Niめっき液
を用い，めっき槽の温度を70℃に保って５分間浸漬す
る。
ここで，パターン面積が小さい程，めっき膜厚が厚く
なる，凹型の第１のNiめっき膜が得られる。
なる，凹型の第１のNiめっき膜が得られる。
次に，第２図（ｃ）に示すように，パターン面積が大
きい場合に速く成長し，小さい場合にゆっくり成長する
ような無電解めっき液として，例えば，硫酸ニッケル
（NiSO4）を主成分とした，荏原ユージライト株式会社
製のRE-MUN無電解Niめっき液を用い，めっき槽の温度を
90℃に保って３分間浸漬し，パターン面積が大きい程，
めっき膜厚が厚くなる，凸型の第２のNiめっき膜12が得
られる。
きい場合に速く成長し，小さい場合にゆっくり成長する
ような無電解めっき液として，例えば，硫酸ニッケル
（NiSO4）を主成分とした，荏原ユージライト株式会社
製のRE-MUN無電解Niめっき液を用い，めっき槽の温度を
90℃に保って３分間浸漬し，パターン面積が大きい程，
めっき膜厚が厚くなる，凸型の第２のNiめっき膜12が得
られる。
続いて，第２図（ｄ）に示すように，第２の配線金属
として，スパッタ法により,Ti/Au膜13を１μｍの厚さに
形成し，イオンミリング法によりパターンを形成する。
として，スパッタ法により,Ti/Au膜13を１μｍの厚さに
形成し，イオンミリング法によりパターンを形成する。
更に，第２図（ｅ）に示すように，プラズマCVD法に
より，第２の層間絶縁膜として,SiON膜14を１μｍの厚
さに被覆する。
より，第２の層間絶縁膜として,SiON膜14を１μｍの厚
さに被覆する。
本発明によれば，第１次の無電解メッキにより，パタ
ーン面積の大きい方で薄く，小さい方で厚く，それぞれ
凹型に金属膜が形成され，第２次の無電解メッキによ
り，パターン面積の大きい方で厚く，小さい方で薄く，
それぞれ凸型に金属膜が形成されるので，最終的にめっ
きにより得られる金属膜は平坦，かつ同一の厚さとな
る。
ーン面積の大きい方で薄く，小さい方で厚く，それぞれ
凹型に金属膜が形成され，第２次の無電解メッキによ
り，パターン面積の大きい方で厚く，小さい方で薄く，
それぞれ凸型に金属膜が形成されるので，最終的にめっ
きにより得られる金属膜は平坦，かつ同一の厚さとな
る。
これにより，パターンサイズが異なる接続孔が多数存
在しても，確実に多層配線の接続が信頼性良く形成され
る。
在しても，確実に多層配線の接続が信頼性良く形成され
る。
第１図は本発明の原理説明図， 第２図は本発明の一実施例の工程順模式断面図， 第３図は従来例の説明図である。 図において， １は半導体基板,2は第１の配線金属， ３は第１の層間絶縁膜， ４は第１のめっき金属膜， ５は第２のめっき金属膜， ６は第２の配線金属,7は第２の層間絶縁膜， ８はSi基板,9はTi/Pt/Au膜， 10はSiON膜,11は第１のNiめっき膜， 12は第２のNiめっき膜， 13はTi/Au膜,14はSiON膜 である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小杉 眞人 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/288 H01L 21/3205 H01L 21/768
Claims (3)
- 【請求項１】無電解めっきによる半導体基板上の配線金
属に接続する金属膜の微細配線接続孔への埋め込み方法
において、同一金属成分を含み、成長速度が接続孔の面
積により異なり、成長する金属膜の表面形状も互いに異
なる２種以上のめっき液を順次用いて、平坦且つ均一な
厚さの金属膜を得ることを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項２】半導体基板上に設けられた第１のコンタク
トホール及び該第１のコンタクトホールよりも面積の大
きな第２のコンタクトホール内を無電解めっきにより金
属膜で埋め込む方法において、前記第１のコンタクトホ
ール内に埋め込まれた第１の金属膜と、前記第２のコン
タクトホール内に埋め込まれた第２の金属膜の膜厚が略
同一になり、且つ第１及び第２の金属膜の表面が平坦に
なるように、同一金属成分を含み、成長速度のコンタク
トホール面積依存性及び成長する金属膜の表面形状が互
いに異なる第１及び第２のめっき液を用いて、先ず第１
のめっき液、次いで第２のめっき液を用いて無電解めっ
きにより、前記第１及び第２の金属膜を形成することを
特徴とする半導体製造装置の製造方法。 - 【請求項３】前記第１のめっき液としては、塩化ニッケ
ルを主成分としためっき液を用い、前記第２のめっき液
としては、硫酸ニッケルを主成分としためっき液を用い
ることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33000189A JP2897297B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33000189A JP2897297B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03190136A JPH03190136A (ja) | 1991-08-20 |
| JP2897297B2 true JP2897297B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=18227659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33000189A Expired - Lifetime JP2897297B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2897297B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7005379B2 (en) | 2004-04-08 | 2006-02-28 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor processing methods for forming electrical contacts |
| JP5226047B2 (ja) | 2010-08-26 | 2013-07-03 | シャープ株式会社 | 半導体発光素子の実装方法 |
| JP6945037B2 (ja) * | 2016-11-15 | 2021-10-06 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP6698499B2 (ja) * | 2016-11-15 | 2020-05-27 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1989
- 1989-12-19 JP JP33000189A patent/JP2897297B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03190136A (ja) | 1991-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW441015B (en) | Dual-damascene interconnect structures and methods for fabricating same | |
| TW423140B (en) | High-performance dual-damascene interconnect structures | |
| US6287968B1 (en) | Method of defining copper seed layer for selective electroless plating processing | |
| US6709979B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
| US10804151B2 (en) | Systems and methods for producing flat surfaces in interconnect structures | |
| JPH06505833A (ja) | マルチチップモジュールおよび平坦化パターン化表面を有する集積回路基板 | |
| US6582579B1 (en) | Methods for repairing defects on a semiconductor substrate | |
| JPS62102543A (ja) | 同平坦面の金属層および絶縁層の形成方法 | |
| JPS5982746A (ja) | 半導体装置の電極配線方法 | |
| EP1471572A1 (en) | Embedded copper interconnection structure | |
| JP4297292B2 (ja) | 半導体装置の配線形成方法及び半導体装置 | |
| JP2897297B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3293783B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US7001782B1 (en) | Method and apparatus for filling interlayer vias on ferroelectric polymer substrates | |
| JPH03244126A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2921004B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3429279B2 (ja) | パターン形成方法 | |
| JPS6113375B2 (ja) | ||
| JP2646897B2 (ja) | 多層配線の形成方法 | |
| KR100286253B1 (ko) | 질소플라즈마를 이용한 선택적 금속박막 증착방법 및 그를 이용한 다층금속 연결배선 방법 | |
| JP2993044B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH04165624A (ja) | 絶縁膜上のめっき配線方法 | |
| US6995089B2 (en) | Method to remove copper without pattern density effect | |
| JPH05211237A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH05166939A (ja) | 多層配線層の形成方法 |