JPH05109649A - 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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JPH05109649A
JPH05109649A JP26579891A JP26579891A JPH05109649A JP H05109649 A JPH05109649 A JP H05109649A JP 26579891 A JP26579891 A JP 26579891A JP 26579891 A JP26579891 A JP 26579891A JP H05109649 A JPH05109649 A JP H05109649A
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JP
Japan
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metal
film
wiring
metallic
insulating film
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Application number
JP26579891A
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English (en)
Inventor
Yasuhiko Iwamoto
泰彦 岩本
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】電界メッキ法により、金属膜を金属電極配線及
び金属配線に被着させることにより、簡単に、セルフア
ラインで、配線が微細化しても配線間での短絡等を生じ
させないで、金配線と絶縁膜との密着性を改善する。 【構成】コンタクト孔またはスルーホールを含む所定領
域に形成した金属配線20をマスクに酸化されやすい金
属膜17を露出させ、熱処理等により金属膜17の一部
を金属酸化膜21とし、この金属酸化膜21をマスクに
電界メッキ法により金属配線20に金属膜22を被着さ
せる。金属配線20に対してセルフアラインで金属膜2
2を形成することができる。 【効果】金属配線20と絶縁膜23との密着性が改善さ
れ、しかも微細な配線となっても配線間の短絡といった
問題は生じない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
かかり、特に金属配線の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在ICから超LSIまでのほとんどの
半導体装置においては、オーミック特性,Al(アルミ
ニウム)スパイク制御等の観点から配線材料としてAl
−Si,Al−Si−Cu合金が広く用いられている。
しかしこれらの配線材料を用いても、熱処理に伴うヒロ
ック形成やマイグレーション発生が充分に避けられず、
信頼性の点で非常に問題があり、これに対処するため、
従来高融点金属材料を用いて配線部を多重構造とする方
法がとられていた。しかしそれでも充分ではなく、最近
では配線材料としてAu(金)が用いられている。Au
は配線材料として極めて安定であり、マイグレーション
耐性もAl合金の10倍以上あり、信頼性も極めて高い
が反面安定であるがゆえに層間膜との密着性が極めて悪
いという欠点があった。これに対処するため、従来Au
配線については、配線上面に層間膜と密着性のよい金属
層を設けていた。
【0003】以下図3に基き、従来の配線の形成方法に
ついて説明する。図3の(a)〜(f)は本発明に対す
る従来の技術を示した工程順縦断面図である。
【0004】半導体基板11に絶縁膜12を形成し、所
定領域に拡散層14を形成する。この従来例においては
微細で浅い拡散層を形成するため不純物を添加した多結
晶シリコン膜15を拡散源とする方法を示し、かつその
多結晶シリコン膜15を引き出し電極としている。その
後、多結晶シリコン膜15と電極配線との接触抵抗低減
のためシリサイド層16を形成する。さらに全面に絶縁
膜13として化学的気相成長法等に酸化膜を200〜5
00nm(ナノメータ)程度成長させる。次に絶縁膜1
3の所定領域に開孔を形成し、電極配線形成のためのコ
ンタクト孔とする。以上のようにして図3(a)に示す
構造を得る。
【0005】その後、複数層の金属膜24,25を順次
スパッタ法により堆積させる。金属膜24は、絶縁膜と
の密着性を考慮し例えばTi(チタニウム),TiW
(チタンタングステン),Cr(クロニウム)等を、ま
た金属膜25にはバリア性,メッキ性等を考慮しNi
(ニッケル),Pt(白金),Cu(銅),Au(金)
等を用い、それぞれ30〜100nm程度あれば充分で
ある。上記のような条件を備えていれば単層であっても
かまわない。また、金属膜13,14は電解メッキ時の
給電層ともなるものである。ついでフォトレジスト19
を用いて所定領域を開孔し、電界メッキ法により金によ
る金属電極及び金属配線20を0.5〜2.0μm程度
形成して図3の(b)に示す構造を得る。その後、金属
電極あるいは金属配線20をマスクとしてRIE法によ
り金属膜24,25を順次除去し、図3の(c)に示す
構造を得る。金属膜24,25の除去には、金属の種類
によりガス系を選べばよい。
【0006】次に図3の(d)に示すように、金電極及
び金配線20を含む全面に金属膜26を形成する。金属
膜26としてはTiW,Ti,Pd(パラジウム)等が
あり、膜厚としては10〜100nm程度でよい。次に
フォトレジスト27を用いて、パターニングを行ない、
金電極または金配線20の上のみにフォトレジスト27
を残す。
【0007】その後、フォトレジスト27をマスクに金
属膜26を除去する。金属膜26の除去には、ウェット
であれば過酸化水素,希弗酸,ドライならば反応性イオ
ンエッチングにより、CF4 系のガスで除去できる。こ
のようにして、図3の(e)に示す構造を得る。金属膜
26は上層の無機計絶縁膜23との密着性を得るために
必要な膜である。このようにして図3の(f)に示す構
造を得る。
【0008】従来は以上のような方法で形成していた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のこの製造方法で
は、金属膜26を配線に対してセルフアラインで形成す
ることが困難であり、目ズレによっては配線間あるいは
電極間での短絡を生じ、微細配線には使用できないとい
う欠点があった。また従来法では、工程が長く複雑であ
るという欠点もあった。
【0010】また、電極あるいは配線を形成した後、無
電界メッキで被覆するという方法があるが、完全な選択
性を得ることが非常に困難であり、微細配線には適用で
きない。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記問題の解決は、半導
体基板内或は半導体基板上に設けた導電層を被覆する電
気絶縁膜及び該電気絶縁膜に設けた開孔を含む半導体基
板上に少なくとも一層の酸化性金属層を含む第1の金属
膜を形成する工程と、該第1金属膜上の所定領域に金属
電極及び金属配線を形成する工程と、前記金属電極及び
金属配線領域を除き、選択的に第1の金属膜の酸化性金
属層を表面に露出させる工程と、前記金属層の表面を酸
化し金属酸化膜とする工程と、前記金属電極及び金属配
線の表面のみに第2の金属膜を形成する工程と、前記金
属酸化膜及び金属層を含む第1の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によっ
て達成される。
【0012】
【実施例】次に図面を参照して本発明の実施例について
説明する。図1の(a)〜(f)は本発明の一実施例の
半導体装置の製造方法を工程順に示した縦断面図であ
る。
【0013】半導体基板11に絶縁膜12を形成し、所
定の領域に拡散層14を形成する。本実施例においては
微細で浅い拡散層を形成するため不純物を添加した多結
晶シリコン膜15を拡散源とする方法を示し、かつその
多結晶シリコン膜15を引き出し電極としている。その
後、多結晶シリコン膜15と電極配線との接触抵抗低減
のため、シリサイド層16を形成する。さらに全面に絶
縁膜13として、化学的気相成長法等により、酸化膜を
200〜500nm(ナノメータ)程度成長させる。次
に絶縁膜13の所定の領域に開孔を形成し、電極配線形
成のためのコンタクト孔とする。以上のようにして図1
の(a)に示す構造を得る。
【0014】次に、コンタクト孔を含む半導体基板全面
に少なくとも一層の酸化されやすい金属膜17,18を
順次スパッタ法等で順次形成する。金属膜17は、酸化
して絶縁膜となり、しかも絶縁膜13と密着性のよい金
属、例えばTi,TiW,Cr等を、また金属膜18
は、メッキ性がよく、バリア性を有する金属、例えばC
u,Pt,Pd,Ni,Au等を用いる。金属膜17は
50〜150nm、金属膜18は30〜100nm程度
あれば充分である。上述の条件が満たされるならば金属
膜17,18は一層でもかまわない。このようにして、
図1の(b)に示す構造を得る。
【0015】その後、フォトレジスト19を用いて所定
領域に選択的に金属電極及び金属配線を設ける開孔を形
成し、金属膜17,18を給電層として、電界メッキ法
によりAuによる金属電極及び金属配線20を形成す
る。膜厚は0.5〜2.0μm程度でよい。Auの電界
メッキ液については、田中貴金属工業をはじめ数社から
出されており、目的に応じて選択できる。このようにし
て、図1の(c)に示す構造を得る。
【0016】次にフォトレジスト19を除去した後、A
u配線20をマスクとして、金属膜18を除去し、金属
膜17を露出させる。金属膜18の除去には、反応性イ
オンエッチング法を用い、エッチングガスとしては、A
r,O2 ,Ne,SF6 ,C2 Cl2 4 等を組み合わ
せて、金属の種類によってそれぞれ選択すればい。この
ようにして図1の(d)に示す構造を得る。
【0017】次に、H2 −O2 雰囲気中で400℃30
分程度の熱処理をかけることにより露出した金属膜17
の表面を酸化させ金属酸化膜21を形成し耐メッキ性膜
とする。この条件で10〜20nm程度の金属酸化膜が
形成される。次いで、金属酸化膜21を耐メッキ性膜と
して電界メッキ法により金属膜22としてNi膜を形成
する。この後、必要に応じて300〜500℃,10〜
30分程度の熱処理を施す。配線金20の表面に形成さ
れたNi被膜により、次に形成される絶縁膜との密着性
が確保される。Ni被膜の膜厚としては密着性が確保さ
れればよく、30〜200nmあれば充分である、メッ
キ液については、日本カニゼン(株),田中貴金属工
業,日本エンゲルハルド等数社から出されている。また
金属膜22としては、Niの他にCo,Pd,Cr等が
考えられる。このようにして図1の(e)に示す構造を
得る。その後、金属膜22をマスクに、金属酸化膜21
及び金属膜17を除去する、金属酸化膜21は反応性イ
オンエッチングでCF4 系のガスを用いて行なう。金属
膜17の除去はCF4 系のガスによる反応性イオンエッ
チを用いてもウェットエッチを用いてもよい。ウェット
エッチの場合Ti,TiWならば過酸化水素でよい。次
に絶縁膜23として、CVD酸化膜を0.5〜1.0μ
m程度形成する。このようにして図1の(f)に示す構
造を得る。
【0018】次に図2の(a)〜(e)は本発明の他の
実施例の製造方法を示す工程順縦断面図である。
【0019】図1に示す実施例と同様に図1の(a)に
おいて、半導体基板11上全面に金属膜17,18とス
パッタ法により順次形成する。金属膜17は酸化して絶
縁膜となり、しかも絶縁膜13と密着性のよい金属、例
えばTi,TiW,Cr等を50〜150nm程度あれ
ばよい。また金属膜28はコンタクト孔に対してバリア
性を有する金属、例えばCu,Pt,Pd,Ni等を用
いる。膜厚は30〜100nm程度あれば充分である。
上述の条件が満たされるならば金属膜17,18は一層
でもかまわない。その後、電極配線を金で形成するた
め、スパッタ法により、金属膜29として金を0.3〜
1.0μm程度形成し、さらに金属膜30を形成する。
金属膜30は、反応性イオンエッチにより金属膜29を
除去するためのマスクとなるもので、Al等が考えら
れ、100〜200nm程度形成する。このようにし
て、図2の(a)に示す構造を得る。
【0020】次にフォトレジストを用いて所定領域のみ
に金属膜30を残し、選択的に除去し、図2の(b)に
示す構造を得る。金属膜30の除去には、反応性イオン
エッチングで塩素系のガス、例えばCCl4 ,BCl3
等がある。次いで、金属膜30をマスクとして反応性イ
オンエッチにより金属膜28,29を順次除去する。こ
のエッチングには、アルゴンと酸素の混合が2系または
ネオンと酸素の混合ガス系のガスを用い、100〜20
0nm/分程度のエッチレートが得られる。このように
して図2の(c)に示す構造を得る。
【0021】その後、マスクとして使用した金属膜30
を除去する。この場合の除去には、ウェットエッチでよ
い。エッチング液としては、リン酸,酢酸,硝酸の混合
液が考えられる。このようにして、図2の(d)に示す
構造を得る。
【0022】以下図1の実施例と同様にして、図2の
(e)の構造が得られるが、配線形成後に形成する絶縁
膜として、図1の実施例では無機絶縁膜を用いたが、図
2の実施例では有機系の絶縁膜31を用いている。有機
系の絶縁膜としてはシリコンポリイミド等が考えられ
る。膜厚としては1.0〜2.0μm程度である。
【0023】このように層間絶縁膜として無機系,有機
系どちらでも使用することが出き有機系の絶縁膜を用い
ることにより格段に平坦性が向上する。
【0024】本発明の実施例については金配線を例にあ
げたが、Al合金についても充分に適用できるものであ
る。Al合金等に対して適用すれば、熱処理に伴うヒロ
ック形成やマイグレーションの発生防止に非常に効果を
もたらす。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば金属
電極配線及び金属電極を、電界メッキ法により簡単にし
かもセルフアラインで金属膜による被覆することができ
る。これにより目ズレ等による短絡が生ずることなく、
また絶縁膜との密着性もよく信頼性の高い半導体装置を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す製造工程順の断面図。
【図2】本発明の他の実施例を示す製造工程順の断面
図。
【図3】従来技術の製造工程順の断面図。
【符号の説明】
11 半導体基板 12 絶縁膜 13 絶縁膜 14 拡散層 15 多結晶シリコン 16 シリサイド層 17 酸化されやすい金属膜 18,24,25,28 金属膜 19 フォトレジスト 20,29 金配線 21 金属酸化膜 22,26 金属膜 23 無機絶縁膜 27 フォトレジスト 30 金属膜 31 有機絶縁膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板内或は、半導体基板上に設け
    た導電層を被覆する電気絶縁膜及び該電気絶縁膜に設け
    た開孔を含む半導体基板上に少なくとも一層の酸化性金
    属層を含む第1の金属膜を形成する工程と、該第1金属
    膜上の所定領域に金属電極及び金属配線を形成する工程
    と、前記金属電極及び金属配線領域を除き、選択的に第
    1の金属膜の酸化性金属層を表面に露出させる工程と、
    前記金属層の表面を酸化し金属酸化膜とする工程と、前
    記金属電極及び金属配線の表面のみに第2の金属膜を形
    成する工程と、前記金属酸化膜及び金属層を含む第1の
    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。
  2. 【請求項2】 前記金属電極及び金属配線を電界または
    無電解メッキ法により形成することを特徴とする請求項
    1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記金属電極及び金属配線は金(Au)
    配線であり、第1の金属膜はチタンタングステン(Ti
    W),チタン(Ti)の中から選ばれた1つの金属膜
    と、白金(Pt),パラジウム(Pd),金(Au)中
    から選ばれた1つの金属膜からなる2層金属膜であるこ
    とを特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載の半導
    体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第2の金属膜はニッケル(Ni)も
    しくは金(Au)あるいはコバルト(Co)であること
    を特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載の半導体
    装置の製造方法。
JP26579891A 1991-10-15 1991-10-15 半導体装置の製造方法 Pending JPH05109649A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014002353A1 (ja) * 2012-06-27 2014-01-03 パナソニック株式会社 固体撮像素子及びその製造方法

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Effective date: 20000222