JPH04165624A - 絶縁膜上のめっき配線方法 - Google Patents

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】 〔概要〕 本発明は、無電解めっきにより絶縁基板上に金属配線を
形成する方法に関し。

無電解めっきを利用して、狭くて深い接続孔の埋め込み
及び層間絶縁膜上への配線を容易に行う方法を得ること
を目的とし。

下層配線膜上に絶縁膜を被着し、該絶縁膜に接続孔を形
成する工程と、該接続孔及び該絶縁膜を覆って耐ドライ
エツチング性物質の微粒子を含有したレジスト膜を被覆
し、該レジスト膜をパターニングして該レジスト膜を接
続孔を含んで上層配線膜の形成予定領域に残す工程と、
該絶縁膜上の該レジスト膜をドライエツチングして、該
絶縁膜上の上層配線膜の形成予定領域に耐ドライエツチ
ング性物質の該微粒子を残す工程と、該微粒子をマスク
として、該絶縁膜表面をドライエツチングして、該絶縁
膜の上層配線膜の形成予定領域の表面に粗化領域を形成
し、該絶縁膜表面の該微粒子及び該接続孔内の該レジス
ト膜を除去する工程と。

無電解めっきにより該接続孔内、及び該絶縁膜上の上層
配線形成予定領域に上層配線の金属めっき膜を形成する
工程とを有するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、無電解めっきにより絶縁基板上に金属配線を
形成する方法に関する。

半導体素子の高集積化のために、拡散層等のパターン幅
は年々縮小され、最小線幅はサブ・ミクロンに及んでい
るか、電極や配線などは素子の特性を維持する必要から
その膜厚は減少しておらず。

パターンの起伏は増大し、アスペクト比は益々増大する
傾向にある。

また、多層化が行われており３層間絶縁膜で絶縁し、接
続孔（ピアホール）により上下層を回路接続する手法か
採られている。

このため、微小化、多層化に応じた絶縁膜上の金属配線
技術の開発か要求されている。

〔従来の技術〕

第３図は従来例の説明図である。

図において、１６は下層アルミニウム（Ａｌ）膜。

１７はＳｉＬ膜、１８は接続孔、１９は上層Ａ’ｆ膜、
２０はテーパ一部、　２１はタングステン（Ｗ）膜、２
２は金（Ａｕ）めっき膜である。

従来、配線材料にはＡｌ或いはＡ１合金か多く使用され
、そして、その形成方法としては、スパッタ法が主流と
なっている。

しかし、第３図（ａ）に示すように、高アスペクト比の
接続孔１８内部には、側壁等のシャドーイング（遮蔽）
効果のためにＡ１等の配線材料か入って行かず、側壁で
のカバレッジ率か著しく低下する。

その結果、接続孔部分での断線や、電流密度の上昇によ
る耐エレクトロマイグレーション性の劣化など、信頼性
の面から重大な問題を引き起こす。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらの問題点を改善する技術としては、第３図（ｂ）
に示すように、接続孔１８の側壁にテーパ一部２０をつ
けて中に配線材料を入れやすくする方法かあるか、接続
孔の幅か２Ｗも拡張されるため。

素子の微細化により、このような寸法的余裕かなくなっ
てきている。

従って、膜の形成方法自体に改善を加えるか１プロセス
上の変更等によって、狭くて深い接続孔の埋め込みを達
成することか必須となる。

接続孔に係る配線技術の問題解決の方法として。

接続孔１８をタングステン膜２１等の導電性物質で埋め
込んで平坦にし２次いで上層に配線し１接続孔の導電性
物質に接続させる技術か盛んに行われている。

この接続孔を導電性物質で埋め込む技術には。

第３図（Ｃ）に示すように、シリコン（Ｓｌ）等の基板
に堆積する物質の速度差を利用した選択ＣＶＤ法か有効
として用いられている。

この方法で問題になるのは、配線形成の他に導電性物質
を埋め込む工程か増えることである。また、タングステ
ンの選択ＣＶＤ用の装置は枚葉式か適していることから
、生産性の観点から１枚のウェハの処理時間を短くしな
ければならない。

また、第３図（ｄ）に示すように、無電解めっきまたは
電気めっきを利用して、　Ａｕめっき膜２２等の金属を
接続孔に埋め込む技術かある。これは。

めっき液の中に漬けて行うため狭くて深い接続孔の埋め
込みか容易にてきる。

しかし１層間絶縁膜上の電気めっきは不可能であり、ま
た、この層は酸化膜で構成され１表面は極めて平滑であ
るので、無電解めっきも不可能である。

このため、絶縁膜上の配線材料は他の方法で堆積する必
要かある。

このため、先の選択ＣＶＤの方法と同様に工程を分けて
おこなわなければならなかった。

本発明は１以上の点を鑑み、無電解めっきを利用して、
狭くて深い接続孔の埋め込み及び眉間絶縁膜上べの配線
を容易に行う方法を得ることを目的として提供されるも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。

図において、１は下層配線膜、２は絶縁膜、３は接続孔
、４は１．シスト膜、５は微粒子、６は粗化領域、７は
金属めっき膜である。

上記の問題点は、絶縁膜表面をパラジウム（Ｐｄ）か良
く付着するように表面処理した後、無電解めっき、また
は電気めっきを利用して接続孔及び眉間絶縁膜上に配線
を行うことにより解決できる。

絶縁膜は、一般に酸化膜か使用されているか。

酸化膜表面にめっきすることは不可能であった。

このことは、一般に無電解めっきの場合に、めっき前に
めっきする基板の表面へパラジウムを付着し、これを核
にしてめっきを行うか、基板としての絶縁膜表面か極め
て平滑な場合には、無電解めっきに使用する液か循環す
る方式のめっき浴槽中では、めっきの成長に必要なバラ
ジウｔ、か付着しないからである。

本発明は１絶縁膜上のめっき配線を行う部分のみパラジ
ウムか付着するように絶縁膜の表面を部分的に粗化する
等の表面処理をする。

即ち１本発明の目的は、第１図（ａ）に示すように、下
層配線膜１上に絶縁膜２を被着し、該絶縁膜２に接続孔
３を形成する工程と。

第１図（ｂ）に示すように、該接続孔３及び該絶縁膜２
を覆って耐ドライエツチング性物質の微粒子５を含有し
たレジスト膜４を被覆し、該レジスト膜４をパターニン
グして該レジスト膜４を接続孔３を含んで上層配線膜の
形成予定領域に残す工程と。

第１図（Ｃ）に示すように、該絶縁膜２上の該レジスト
膜４をドライエツチングして、該絶縁膜２上の上層配線
膜の形成予定領域に耐ドライエツチング性物質の該微粒
子５を残す工程と。

第１図（ｄ）に示すように、該微粒子５をマスクとして
、該絶縁膜２表面をドライエツチングして、該絶縁膜２
の上層配線膜の形成予定領域の表面に粗化領域６を形成
し、該絶縁膜２表面の該微粒子５及び該接続孔３内の該
レジスト膜４を除去する工程と。

第１図（ｅ）に示すように、無電解めっきにより該接続
孔３内、及び該絶縁膜２上の上層配線形成予定領域に上
層配線の金属めっき膜７を形成する工程とを有すること
により達成される。

〔作用〕

このように、絶縁膜上の平滑な表面を粗化処理して、パ
ラジウムの付着を良くすることにより。

絶縁膜上にも金属配線か無電解めっきにより行なうこと
が出来るようになった。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例の工程順模式平面図及び断面
図である。

図の左側に無電解めっきで形成する配線部分の平面図、
右側に平面図のＡ−Ａ’　ラインでカットした断面図を
工程順に示す。

図において、８はＡｌ膜、９はＳｉＯ□膜、１０は接続
孔、１１はレジスト膜、１２はアルミナ（Ａｆｆｉ　２
ｏｓ）粒子、１３は粗面、１４はニッケル（Ｎｉ）めっ
き膜、１５はＡｕめっき膜である。　本発明の一実施例
について。

第２図により説明する。

基板上に素子が形成されたＳｉつ、エバに、下層配線と
してのＡｌ膜８を配線形成し、その上に第２図（ａ）に
示すように、　ＳｉＯ□膜９をＣＶＤ法により、６５０
°Ｃでｓ、　ｏｏｏ人の厚さに被着し、上層配線接続用
に０．３μｍ角の接続孔ｌＯを開口する。

そして、第２図（ｂ）に示すように、　５ｉＯｚ膜９上
に粒径が０．１μｍ以下のアルミナ（Ａｊ？２０ｓ）粒
子１１を含有させた電子ビーム露光用のレジスト膜１２
ＣＭＳを３．０００人の厚さに塗布し、　０．３　μｍ
角の接続孔に被さるように上層配線部分のレジスト膜を
幅０，５μｍにフォトリソグラフィ技術によりパターニ
ングする。

続いて、第２図（ｅ）に示すように、ＲＩＥ法により酸
素（０□）ガス圧力０．　ＩＴｏｒｒ、出力０．２Ｗ／
ｃｍ２の条件で、　５ｉｆｔ膜９の表面が露出するまで
、３分間レジスト膜１１をエツチングする。

上記ＲＩＥはラジカル反応が支配的な条件であり、この
条件では５１０２膜はエツチングされず、膜減りは起こ
らない。

このエツチングにより、レジスト膜１１の下にあった５
ｉＯｚ膜９の表面の上層配線形成予定の領域に。

微細なＡｆ　、０３粒子１２が残される。

続いて、第２図（ｃｌ）に示すように、ＲＩＥ法により
、三弗化メタン（ＣＨＦ、）をガス圧力０．００３Ｔｏ
ｒｒ、出力０．２Ｗ／ｃｍ”の条件で３秒間Ａ１　ｇｏ
ｓ粒子１２をマスクとしてＳｉＯ□膜９の表面を僅かに
数百人エツチングする。

このエツチングにより５１０２膜９の表面の上層配線形
成予定領域には、数百人の凸凹の粗面１３が出来上がる
。

ＳｉＯ□膜９の表面上に残されたＡＡ　、Ｏ，粒子、及
び接続孔ｌＯ内に残されたレジスト膜ｌｌはアセトン等
の有機溶剤で除去する。

次に第２図（ｅ）に示すように、めっき処理を行う。先
ず、めっき液の周り込みを良（するために、界面活性剤
の溶液中に５０℃で３０秒間浸漬させる。

次にバラジュウム処理として、活性溶液に室温で１分間
ウェハを１０枚まとめて浸漬する。その後。

無電解Ｎｉめっきを８０°Ｃで１５分間行う。

ここで１図のように、Ｎｉめっき膜１４が１．０００人
の厚さに上層配線予定領域にめっきされる。

最後に、第２図（ｆ）に示すように、　Ａｕめっきの無
電解めっき浴槽中で、１０枚まとめて、無電解Ａｕめっ
きを８０℃で１５分間行ない、膜厚０，５μｍのＡｕめ
っき膜１５がＮｉめっき膜１４と置換して堆積し。

５ｉ０２膜９上に微細な上層配線膜がめっきにより形成
されることになる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に９本発明によれば、めっき配線膜の厚
さ０．５μｍ９幅０．５μｍ、接続孔０．３μｍ角の５
ｉｎ２膜の絶縁膜を介して、下層のＡβ配線と接続する
上層のＡｕめっき配線を形成することかできた。

このように、サブ・ミクロンクラスの微細な接続孔に対
して、めっきによる配線形成は完全に接続孔の充填埋め
込みがなされるため、カバーリングの問題かなくなる。

従って、配線形成に際して、接続孔と絶縁膜上の配線と
二つに工程を分ける必要かなく、めっき浴槽に試料を縦
に多数枚を配置してめっき出来るため、−度に多量の処
理が可能であり、スループットの面でも優れた効果か得
られる。

【図面の簡単な説明】

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平面図及び断面
図。 第３図は従来例の説明図 である。 図において。 １は下層配線膜、　　　２は絶縁膜。 ３は接続孔、　　　　　４はレジスト膜。 ５は微粒子、　　　　　６は粗化領域。 ７は金属めっき膜　　８はＡＩ膜。 ９はＳｉＯ□膜、１０は接続孔。 １１はレジスト膜、１２はＡｌ２Ｏ，粒子。 １３は粗面、　　　　　　　１４はＮｉめっき膜。 １５はＡｕめっき膜 φ待枕孔 １８椿税孔 ２ｆ、Ｗ腰 逆釆ψｊの説明図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　下層配線膜（１）上に絶縁膜（２）を被着し，該絶縁
   膜に接続孔（３）を形成する工程と， 該接続孔（３）及び該絶縁膜（２）を覆って耐ドライエ
   ッチング性物質の微粒子（５）を含有したレジスト膜（
   ４）を被覆し，該レジスト膜（４）をパターニングして
   該レジスト膜（４）を接続孔（３）を含んで上層配線膜
   の形成予定領域に残す工程と， 該絶縁膜（２）上の該レジスト膜（４）をドライエッチ
   ングして，該絶縁膜（２）上の上層配線膜の形成予定領
   域に耐ドライエッチング性物質の該微粒子（５）を残す
   工程と， 該微粒子（５）をマスクとして，該絶縁膜（２）表面を
   ドライエッチングして，該絶縁膜（２）の上層配線膜の
   形成予定領域の表面に粗化領域（６）を形成し，該絶縁
   膜（２）表面の該微粒子（５）及び該接続孔（３）内の
   該レジスト膜（４）を除去する工程と， 無電解めっきにより該接続孔（３）内，及び該絶縁膜（
   ２）上の上層配線形成予定領域に上層配線の金属めっき
   膜（７）を形成する工程とを有することを特徴とする絶
   縁膜上のめっき配線方法。