JPH0294523A

JPH0294523A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0294523A
Application number: JP24430388A
Authority: JP
Inventors: Toshiko Ono; 小野　寿子; Yukihiro Ushiku; 幸広牛久; Hiroshi Yamada; 浩山田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特にＡ、ｉｌ
’またはＡｌ合金膜を用いた配線層の形成工程の改良に
関する。

（従来の技術）現在、半導体装置の配線材料として、　Ａ、ｆ？または
Ａｌ合金膜（以下、Ａ）系膜）が広く用いられている。

しかし、　Ａ、ｆ？系膜を用いた配線は、熱処理に伴う
ヒロック形成やマイグレーションの問題を避けることが
難しい。この問題を解決するため、　ＡＩ！系膜を用い
た配線の表面に無電解めっき法でＣｕ膜を彼着すること
が考えられている。この場合、Ｃｕ膜をＡ、ｆ？系膜配
線の周囲に均一に被着するための前処理法として例えば
、Ａ、ｅ采配線表面に予め触媒活性材を付着させる方法
が提案されている（特開昭６３−１２１５１号公報）。

しかしながらこの方法では、触媒活性材の付着の均一性
が十分ではなく、結局Ｃｕ膜を配線の上面および側面に
均一性よく十分な密着強度で被着することが難しい。

（発明が解決しようとする課題）以上のように、従来法では、Ａｌ系膜の配線表面に無電
解めっき法によりＣｕ膜を均一性よくかつ十分な密着強
度をもって被着することが難しい、という問題があった
。

本発明はこの様な問題を解決し、Ａｌ系膜の配線を良好
な状態でＣｕ膜で覆ってヒロック抑制およびマイグレー
ション耐性の向上を可能とした半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、　Ａ、１１！系膜配線の表面を亜鉛（Ｚｎ）
置換した後、無電解めっき法によりその表面にＣｕ膜を
被着形成することを特徴とする。

（作用）本発明によれば、Ｚｎ置換によってＡＩ！系配線に形成
されている自然酸化膜が除去され、Ｃｕ膜の密着性が強
固なものとなる。またＺｎ置換により形成されるＺｎ膜
は１局部電池を形成した時に生じるＡ、ｉ？系膜の腐蝕
を効果的に抑制する中間層としての働きをする。

従って本発明によれば、　ｌｊ？系膜の配線表面を均一
性よく、かつ十分な密着性をもってＣｕ膜で覆うことが
でき、信頼性の高い配線を得ることができる。

（実施例）以下１本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）〜（ｃ）は、一実施例の配線形成工程を示
す。（ａ）に示すように１通常の工程に従って素子形成
された半導体基板１上に層間絶縁膜２を形成し、この上
にＡ、ｅ系膜による配線３を所望のパターンに形成する
。Ａｌは非常に活性な金属であるため１図示のように配
線３の表面には自然酸化膜４が形成される。

この後、好ましくはＡＩ系配線３の表面の活性化を行う
。例えば、メタけい酸ナトリウム、三リン酸ナトリウム
、炭酸すトリウム、界面活性剤からなる脱脂液に浸漬す
ることにより不純物を除去し、水洗を行った後１重炭酸
ナトリウム、毒化ナトリウム、界面活性剤からなる脱脂
液に浸漬することにより脱脂するか、あるいは希硫酸で
煮沸し。

脱脂する。配線表面がある程度清浄であれば、この活性
化処理は必ずしも行わなくてもよい。

そしてこの後、無電解めっきの前処理としてＺｎ置換を
行ない、（ｂ）に示すように配線３の表面にＺｎ置換膜
５を形成する。Ｚｎ置換は、塩化亜鉛をベースとして水
酸化ナトリウム、フッ化アンモニウム、毒化ナトリウム
を含んだ溶液で処理する。但し、Ｃｕを含んたＣｕ−Ｚ
ｎ置換でもよい。これは１硫酸銅、硫酸亜鉛を主成分と
し。

これに水酸化ナトリウム、毒化カリウムを加えた溶液等
を用いる。あるいは、　Ｎｉ−Ｚｎ置換でもよい。この
処理により、配線表面のＡ、ｉ？が溶出してＺｎが置換
し、Ｚｎ置換膜５が形成されるが。

このとき同時に酸化膜４中の酸素原子も溶出して。

自然酸化膜４が除去される。

なお、このＺｎ置換工程で溶液の温度が高いとＡＩ系配
線３がエツチングされすぎてしまう。従って液温は室温
程度が好ましい。

こうしてＺｎ置換を行った後、（Ｃ）に示すように無電
解めっき法によって配線表面にＣｕ膜６を被着形成する
。この無電解めっきは例えば　ホルムアルデヒドとＣｕ
イオンを含んだ溶液を用いて行う。

最後に、形成されたＺｎ膜５やＣｕ膜６に含まれている
水分を飛ばすため熱処理を行う。

この実施例によれば、Ａｌ系膜配線の表面を均一性よく
、かつ密着性よ＜Ｃｕ膜で覆うことかできる。この効果
が、Ｃｕ膜によるヒロック抑制。

マイグレーション耐性向上と相まって配線の信頼性を非
常に高いものとする。特にＺｎ置換を行うことにより、
配線表面の自然酸化膜が同時に除去され、これがＡＩ！
系膜配線とＣｕ膜の密着性向上に大きく寄与する。また
、Ｚｎ置換膜はＣｕめっき時局部電池を形成した時に生
じるＡｌの腐蝕を抑制する。

第２図（ａ）〜（ｅ）は、Ｚｎ置換を複数回繰返すよう
にした本発明の他の実施例の配線形成工程を示す。先の
実施例と同様、基板上にＡノ系膜による配線３を形成し
くａ）、その後Ｚｎ置換を行って配線３の表面にＺｎ置
換膜５】を形成する（ｂ）。この後＋、　Ｚ　ｎ置換膜
５１を例えば６０％硝酸で溶解除去する（ｃ）。そして
再度Ｚｎ置換を行って配線３の表面にＺｎ置換膜５□を
形成する（ｄ）。必要なら更に、このＺｎ置換膜の除去
とＺｎ置換を繰返す。そして最後に先の実施例と同様に
無電解めっき法により、Ｃｕ膜６を被着する（ｅ）。

この実施例によると、Ｚｎ置換の繰返し処理によって、
薄く、均一でかつ、ち密なＺｎ置換膜を得ることができ
、極めて密着性のよい状態でＣｕ被覆を行うことがきる
。

第３図（ａ）〜（ｃ）は、更に他の実施例の配線形成工
程である。第１図あるいは第２図の実施例と同様にして
、Ａノ系膜配線３を形成しくａ）。

Ｚｎ置換を行ってＺｎ置換膜５を形成する（ｂ）。

その後、無電解めっき法により中間層としてニッケル（
Ｎｉ）膜７を配線表面に形成し９次いで無電解めっき法
によりＣｕ膜６を形成する（ｃ）。

この実施例によれば、中間層としてのＮｉ膜７がＣｕ膜
６と配線の密着性の向上に寄与する結果。

信頼性の高い配線が得られる。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、　Ａ、ｆ？系膜配線
のＣｕ被覆に先だってＺｎ置換を施すことにより、Ａノ
系膜を均一性よくかつ密着性よ（Ｃｕ膜で覆うことがで
き、半導体装置の配線の信頼性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）は１本発明の一実施例の配線形成
工程を示す図、第２図（ａ）〜（ｅ）は。他の実施例の配線形成工程を示す図、第３図（ａ）〜（
ｃ）は更に他の実施例の配線形成工程を示す図である。１・・・シリコン基板、２・・・層間絶縁膜、３・・・
Ａノ系膜配線、４・・・自然酸化膜、５・・・Ｚｎ置換
膜。６・・・Ｃｕ膜、７・・・Ｎｉ膜。第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所望の素子が形成された半導体基板上に絶縁膜を
介してＡｌまたはＡｌ合金膜の配線をパターン形成する
工程と、前記配線の表面を亜鉛置換する工程と、亜鉛置
換された配線表面に無電解めっき法によりＣｕ膜を形成
する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
（２）所望の素子が形成された半導体基板上に絶縁膜を
介してＡｌまたはＡｌ合金膜の配線をパターン形成する
工程と、前記配線の表面を亜鉛置換する工程と、亜鉛置
換された配線表面に無電解めっき法によりＮｉ膜続いて
Ｃｕ膜を順次形成する工程とを備えたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。