JPH06236880A

JPH06236880A - 金属配線の形成方法

Info

Publication number: JPH06236880A
Application number: JP26875293A
Authority: JP
Inventors: Sadaji Tamaki; 貞治玉木; Yoshiyuki Yamada; 淑之山田; Yoshio Umemura; 佳男梅村
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1994-08-23

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】金メッキ膜の下のアンダーカットを低減また
は無くすことができる金属配線の形成方法を提供するこ
と。【構成】金メッキ膜３２を形成後、レジストパターン
２２および残存密着膜２６を順次除去して、素地金属膜
１６を露出させる。露出した素地金属膜１６を、金メッ
キ膜２４をマスクとしてエッチング除去し、バリア膜１
４を露出させる。次に、Ｎ₂ガス等の不活性雰囲気中
で、加熱処理を施し、金メッキ膜３２を安定化させる。
この加熱処理によって、金メッキ膜２４直下の残存素地
金属３０は、金メッキ膜３２中に固溶体として取り込ま
れ，Ａｕ−Ｐｄ合金の金メッキ膜３２に変化する。次
に、金メッキ膜３２を耐酸化性マスクとして用いて、露
出しているバリア膜１４部分を酸化して酸化膜３４を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体集積回路にお
ける金メッキ技術を用いた金属配線の形成方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体集積回路における高信頼性
金属配線として、金メッキ技術を用いて形成された金属
配線が用いられている。この金属配線は、半導体集積回
路において一般に用いられているアルミニウム（Ａｌ）
およびその合金の配線に比べ、金属腐食、カバレッジ、
エレクトロマイグレーション等の点で優れていることが
知られている。特に、高速動作性を必要とするバイポー
ラ型半導体集積回路では、ＤＲＡＭ等に比べて大きな電
流を流すため、ＤＲＡＭ等以上のエレクトロマイグレー
ション耐性が必要である。このため、金メッキ技術のう
ち電解メッキ法を用いて形成された金属配線が用いられ
ることが多い。また、金メッキ技術のうち無電解メッキ
技術を用いて金メッキ膜を形成すると、電解メッキ技術
を用いた場合のカレントフィルムの電気抵抗に起因する
膜厚の不均一を無くすことができることが知られてい
る。

【０００３】以下、図面を参照して、金メッキ技術を用
いた従来の金属配線の形成方法を説明する。図１４の
（Ａ）〜（Ｃ）および図１５の（Ａ）〜（Ｃ）は、金メ
ッキ技術のうち電解メッキ技術による従来の金属配線の
形成方法の説明に供する工程図である。各図は、主要工
程で得られる構造体の断面を示してある。尚、図は、断
面を表すハッチング等を一部省略して示してある。

【０００４】先ず、半導体素子領域の形成の終了した半
導体基板１０を下地として、この下地の上に、バリア膜
１４、素地金属膜１６および密着膜１８を順次堆積し、
これら各層を以って金属層１２を形成する。バリア膜１
４は、チタンタングステン（ＴｉＷ）を１０００〜２０
００オングストローム（１００〜２００ｎｍ）の厚さに
堆積して形成する。このバリア膜１４上に、パラジウム
（Ｐｄ）を１００〜５００オングストロームの厚さに堆
積して素地金属膜１６を形成する。さらに、この素地金
属膜１６上に、ＴｉＷを１００〜５００オングストロー
ムの厚さに堆積して密着膜１８を形成する（図１４の
（Ａ））。この密着膜１８は、レジストパターンの密着
性を高めるために設けてある。

【０００５】次に、金属層１２上に、通常のホトリソグ
ラフィ技術を用いて、金属配線形成予定領域に開口部２
０を有するレジストパターン２２を形成する。その後、
密着膜１８の開口部２０に露出している部分をエッチン
グ除去して、開口部２０を有する密着膜１８ａとし、素
地金属膜１６の一部分を露出する（図１４の（Ｂ））。
密着膜１８部分のエッチングは、例えば３０％過酸化水
素水溶液（Ｈ₂Ｏ₂）のエッチング液に、レジストパター
ン２２を形成した半導体基板１０を浸漬して行う。

【０００６】次に、露出している素地金属膜１６部分上
に、５０００〜２００００オングストロームの厚みの金
メッキ膜２４を通常の電解メッキ技術を用いて形成する
（図１４の（Ｃ））。

【０００７】次に、レジストパターン２２を除去した
後、露出した密着膜１８ａを除去して、素地金属膜１６
を露出させる。その後、金メッキ膜２４をマスクとして
用いて、露出した素地金属膜１６をエッチング除去して
バリア膜１４を部分的に露出させる。この時、金メッキ
膜２４の下には残存素地金属膜１６ａが残っている（図
１５の（Ａ））。このエッチングに際して、例えば、Ｐ
ｄの素地金属膜１６に対しては、ヨウ化カリウム／ヨウ
素混合液（ＫＩ／Ｉ₂）を用いる。

【０００８】次に、金メッキ膜２４をマスクとして用い
て、バリア膜１４を金メッキ膜２４の下のバリア膜１４
ａを残してエッチング除去する（図１５の（Ｂ））。こ
のエッチングに際して、例えば、ＴｉＷのバリア膜１４
に対しては、再び過酸化水素水溶液をエッチング液とし
て用いる。

【０００９】次に、窒素（Ｎ₂）ガス等の不活性雰囲気
中で、３００〜４００℃の加熱処理を施し、金メッキ膜
２４を安定化させる。ここで安定化とは、この加熱処理
によって、金属配線となる金メッキ膜２４およびオーミ
ックコンタクト（図示せず）の抵抗値のバラツキなどが
減り均一化することをいう。また、この加熱処理時に、
金メッキ膜２４直下のＰｄの残存素地金属膜１６ａが金
メッキ膜２４に固溶体として取り込まれ、Ａｕ−Ｐｄ合
金からなる金メッキ膜３２が形成される。この金メッキ
膜３２が金属配線となる（図１５の（Ｃ））。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
金属配線の形成方法によれば、アンダーカットに起因す
る問題点を有する。以下、この問題点を図１６（Ａ）お
よび（Ｂ）を用いて説明する。図１６の（Ａ）および
（Ｂ）は、従来の金属配線の形成方法の問題点の説明に
供する断面図である。図１６の（Ａ）は、図１５の
（Ｂ）に相当する工程段階の断面図である。図１６の
（Ｂ）は、図１５の（Ｃ）の工程段階の後に、この金メ
ッキ膜を含む下地上に絶縁膜を形成した段階の断面を示
している。

【００１１】従来の金属配線の形成方法によれば、金メ
ッキ膜形成後、不要になった金属層の除去時に、金メッ
キ膜下側周辺部にもエッチング液が入り込み、バリア膜
がエッチングされ、図１６の（Ａ）の図中においてｘで
示すアンダーカットが生じる。このため、金メッキ膜が
オーバーハング状となってしまう。

【００１２】金メッキ膜周辺のオーバーハング状となっ
た部分では、金属配線となる金メッキ膜を安定化するた
めの加熱処理時に、金メッキ膜の一部分が、図１６の
（Ｂ）においてＳで示す点線で囲んだ部分のように半導
体基板と接触して、金とシリコンの合金化現象が生じる
ことがある。この合金化現象が半導体素子のコンタクト
領域で生じると、エミッターベース等の接合の破壊やポ
リシリコン抵抗の断線といった素子の不良の原因とな
る。

【００１３】また、アンダーカット量は、金属配線幅の
大小に関わらずほぼ一定の量になる。このため、金属配
線を微細化して高密度配線を形成する場合、アンダーカ
ットは金属配線の微細化の阻害要因となる。

【００１４】さらに、アンダーカットの発生は、後工程
において、パッシベーション膜あるいは多層配線形成の
ための層間膜となる絶縁膜３３を形成する際に、金メッ
キ膜のオーバーハング部の下側に絶縁膜の空隙が発生し
易くなり、所謂カスプを生じさせることがある。このカ
スプを図１６の（Ｂ）においてＶで示す点線で囲んで示
す。カスプは、汚染物質を閉じ込めたり半導体表面保護
膜としての絶縁膜の性能を低下させ、不良の原因とな
る。

【００１５】また、無電解メッキ技術を用いて金属配線
を形成する場合、無電解メッキの生成条件が比較的高温
（約７０℃）であり成長速度も遅い（約４０００〜８０
００オングストローム／ｈ）ため、メッキ領域を画定し
ているホトレジストを長時間高温の液中に浸すことにな
る。このため、ホトレジストにクラックが入ったり、ま
た、ホトレジストが変形したり剥れてしまうことがあ
る。その結果、意図しない領域にまで金メッキ膜が形成
されて金属配線の面内ショート等の不良の原因となる。

【００１６】従って、この出願に係る第１〜第５の発明
の共通の目的は、金メッキ膜の下のアンダーカットを低
減または無くすことができる金属配線の形成方法を提供
することである。

【００１７】また、第２の発明は、上記共通の目的に加
え、層間絶縁膜形成時にカスプの発生を防ぐ金属配線の
製造方法を提供することも目的とする。

【００１８】また、第３の発明は、上記共通の目的に加
え、カレントフィルムの電気抵抗に起因する膜圧の不均
一を低減する金属配線の製造方法を提供することも目的
とする。

【００１９】また、第４の発明は、上記共通の目的に加
え、無電解メッキ時のホトレジストの変形等による不良
を防ぐ金属配線の製造方法を提供することも目的とす
る。

【００２０】また、第５及び第６の発明は、上記共通の
目的に加え、多層配線の際の平坦度を向上させる金属配
線の製造方法を提供することも目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】これらの目的の達成を図
るため、この出願に係る第１の発明の金属配線の形成方
法によれば、下地上に、バリア膜とこのバリア膜上に形
成した素地金属膜とを含む金属層を形成し、この金属層
上の一部の領域に、電解メッキ技術を用いて金属配線と
なる金メッキ膜を形成する工程を有する金属配線形成方
法において、形成した金メッキ膜を耐酸化性マスクとし
て用いて、露出しているバリア膜部分を酸化して酸化膜
を形成する工程を含むことを特徴とする。

【００２２】また、この出願に係る第２の発明の金属配
線の形成方法によれば、下地上に、バリア層とこのバリ
ア膜上に形成した素地金属とを含む金属層を形成し、こ
の金属層上の一部の領域に、電解メッキ技術を用いて金
属配線となる金メッキ膜を形成する工程を有する金属配
線形成方法において、形成した金メッキ膜側壁にサイド
ウォールを形成する工程と、このサイドウォールおよび
金メッキ膜をエッチングマスクとして用いて、露出して
いる金属膜をエッチング除去する工程とを含むことを特
徴とする。

【００２３】また、この出願に係る第３の発明の金属配
線の形成方法によれば、下地上の金メッキ膜形成予定領
域を含む領域に、バリア膜とこのバリア膜上に形成した
素地金属膜とを含む金属層パターンを選択的に形成する
工程と、金属層パターンを含む下地全面上にＡｌ膜を形
成する工程と、このＡｌ膜上に、金属層パターンの領域
に開口部を有するレジストパターンを形成して、エッチ
ングによりＡｌ膜の一部を除去して金属層パターンを露
出させる工程と、露出した金属層パターンの部分の素地
金属膜上に金属配線となる金メッキ膜を電解メッキ技術
を用いて形成する工程と、残存するＡｌ膜およびレジス
トパターンをエッチングにより除去する工程とを含むこ
とを特徴とする。

【００２４】また、この出願に係る第４の発明の金属配
線の形成方法によれば、下地上の金メッキ膜形成予定領
域を含む領域に、バリア膜とこのバリア膜上に形成した
素地金属膜とを含む金属層パターンを選択的に形成する
工程と、この金属層パターンの側壁に絶縁性のサイドウ
ォール形成する工程と、このサイドウォール形成後、金
属パターンの素地金属膜上に無電解メッキ技術を用いて
金属配線となる金メッキ膜を形成する工程とを含むこと
を特徴とする。

【００２５】また、この出願に係る第５の発明の金属配
線の形成方法によれば、下地上に形成された絶縁膜上お
よび、この絶縁膜上に形成された溝内に金属層を形成
し、この溝内の金属層上に金メッキ膜を形成した後、金
メッキ膜が形成されていない部分の金属層を除去するこ
とを特徴とする。

【００２６】また、この出願に係る第６の発明の金属配
線の形成方法によれば、下地上の配線形成予定領域を含
む領域上に第１の絶縁膜、第１の導電膜、第２の絶縁膜
とによる積層膜を形成する工程と、配線形成予定領域上
の積層膜を除去し、第１の絶縁膜に側壁を形成する工程
と、この側壁を含む配線形成予定領域上にバリア膜と、
このバリア膜上に形成した素地金属膜とによる金属層を
形成する工程と、この金属層上に金属メッキ膜を形成す
る工程と、この金属メッキ膜をマスクとして第３の絶縁
膜と第１の導電膜を除去する工程とを含むことを特徴と
する。

【００２７】尚、ここで下地とは、半導体基板はもとよ
りその他この半導体基板に素子を形成したもの、その
他、これらに限らず広く金属配線を形成する下地となる
ものを意味している。また、ここで金メッキ膜とは、Ａ
ｕまたはＡｕを含む合金からなるメッキ膜およびメッキ
膜と素地金属膜との合金を意味する。

【００２８】

【作用】この出願に係る第１発明の金属配線の形成方法
によれば、金メッキ膜形成後、露出している金属膜を除
去せずに、酸化して酸化膜を形成する。このため、金メ
ッキ膜の下にアンダーカットを生じることなく金属配線
を形成することができる。

【００２９】また、この出願に係る第２発明の金属配線
の形成方法によれば、金メッキ膜および金メッキ膜の側
壁に形成したサイドウォールをエッチングマスクとして
用いて、露出している金属膜を除去している。このた
め、金メッキ膜の下のアンダーカットを低減または無く
すことができる。さらに、サイドウォールを除去した後
に絶縁膜などを形成すれば、カスプの発生を防ぐことが
できる。

【００３０】また、この出願に係る第３発明の金属配線
の形成方法によれば、金メッキ膜を形成する前に、金属
層パターンを形成する。このため、金属層パターンの幅
等を金属配線となる金メッキ膜の幅等と個別に決めるこ
とができる。従って、金属層パターンの幅を金メッキ膜
よりも広くできるので、金メッキ膜の下のアンダーカッ
トを低減または無くすことができる。さらに、カレント
フィルムの一部にＡｌを用いるので、カレントフィルム
の電気抵抗を小さくすることができる。その結果、電解
メッキ技術を用いて形成する金メッキ膜厚の均一性の向
上が期待できる。

【００３１】また、この出願に係る第４発明の金属配線
の形成方法によれば、金属層パターンの側壁にサイドウ
ォールを形成するので、金メッキ膜の下にアンダーカッ
トが生じない。また、無電解メッキ時にホトレジストを
用いないので、ホトレジストのクラック、変形または剥
離による金属配線の面内ショート等の不良を防ぐことが
できる。

【００３２】また、この出願に係る第５の発明の金属配
線の形成方法によれば、下地上に、金メッキ膜形成予定
領域に溝状の開口部を有する絶縁膜を形成し、その表面
に金属膜を形成し、絶縁膜を形成した時にできる開口部
に対応する金属膜上に金メッキ膜を形成している。この
ため、除去する金属膜は絶縁膜の上部にあるので、金属
膜を除去する際、アンダーカットを生じることなく金属
配線を形成することができる。

【００３３】また、この出願に係る第６の発明の金属配
線の形成方法によれば、下地上に、金メッキ膜形成予定
領域に溝状の開口部を有する絶縁膜と、この絶縁膜上の
導電膜と、この導電膜上の絶縁膜とによる積層膜を形成
し、開口部に面した第１層目の絶縁膜内に金属層を形成
し、第２層目の導電膜と導通をとりこの金属層上に金属
メッキ膜を形成している。このため、除去する導電膜
は、第１層の絶縁膜の上部にあるため、導電膜を除去す
る際アンダーカットを生じることなく金属配線を形成す
ることができる。

【００３４】

【実施例】以下、図面を参照して、この出願に係る第１
〜第６の発明の実施例について説明する。以下に参照す
る図は、この発明が理解できる程度に各構成成分の大き
さ、形状および配置関係を概略的に示してあるにすぎな
い。従って、この発明は、この図示例にのみ限定される
ものではないことは明らかである。尚、以下の各実施例
の説明に供する図では、断面を表すハッチング等は一部
省略して示してある。また、図中の符号は、従来例と同
一部分には従来例と同一の符号を用いている。

【００３５】第１実施例先ず、この出願に係る第１の発明の実施例（以下、「第
１実施例」と称する）について図１の（Ａ）および
（Ｂ）を用いて説明する。図１の（Ａ）および（Ｂ）
は、第１実施例の説明に供する工程図であり、従来例の
説明に供する図１３の（Ａ）に続く工程で得られる構造
体の断面を示している。

【００３６】第１実施例では、従来例の図１５の（Ａ）
の工程の後、Ｎ₂ガス等の不活性雰囲気中で、金メッキ
膜２４に３００〜４００℃の加熱処理を施し、金メッキ
膜２４を安定化させる。この加熱処理によって、金メッ
キ膜２４直下の残存素地金属１６ａは、金メッキ膜２４
中に固溶体として取り込まれ、Ａｕ−Ｐｄ合金となった
金メッキ膜３２が形成される（図１の（Ａ））。

【００３７】金メッキ膜３２を耐酸化性マスクとして用
いて、露出しているバリア膜１４部分を酸化して酸化膜
３４を形成する。第１実施例では、Ａｕ−Ｐｄ合金とな
った金メッキ膜３２を耐酸化性マスクとして用いて、金
メッキ膜３２の下のバリア膜１４ｂを除く、露出したバ
リア膜１４部分をＯ₂ガス等の酸化性雰囲気中で熱処理
することにより酸化して酸化膜３４を形成する。第１実
施例では、この金メッキ膜３２が金属配線となる（図１
の（Ｂ））。尚、熱処理は、例えば、約４００℃の温度
下で約１時間行うと良い。尚、バリア膜１４の酸化に際
しては、Ａｕ−Ｐｄ合金の金メッキ膜３２直下の領域も
コンタクト領域以外ならば酸化しても構わない。

【００３８】第２実施例以下、この出願に係る第２の発明の第１の実施例（以
下、「第２実施例」と称する）について図２の（Ａ）〜
（Ｃ）および図３の（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。
図２の（Ａ）〜（Ｃ）は、第２実施例の説明に供する前
半の工程図であり、図２の（Ａ）は、従来例の説明に供
する図１２の（Ｃ）に続く工程で得られる構造体の断面
を示している。図３の（Ａ）〜（Ｃ）は、図２（Ｃ）に
続く後半の工程図である。各図は、工程主要段階で得ら
れる構造体の断面を示している。

【００３９】第２実施例では、従来例の図１４の（Ｃ）
の工程で、金メッキ膜２４を形成した後、公知のＲＩＥ
技術を用いて酸素イオンプラズマ中でレジストパターン
（図示せず）を部分的に除去して、金メッキ膜２４の側
壁にホトレジストのサイドウォール２２ａを形成する
（図２の（Ａ））。

【００４０】次に、金メッキ膜２４およびサイドウォー
ル２２ａをマスクとして用いて、露出した密着膜１８ａ
をエッチング除去して素地金属膜１６を露出させる。
尚、このとき、サイドウォール直下の密着膜１８ｂが残
存する（図２の（Ｂ））。

【００４１】次に、露出した素地金属膜１６部分を除去
する。このとき、サイドウォール２２ａ直下の密着膜１
８ｂも素地金属膜１６エッチング時のマスクとして働
き、金メッキ膜２４の幅が増加したのと同じ働きをす
る。この工程により金メッキ膜２４およびサイドウォー
ル２２ａの下に素地金属膜１６ｂが残る（図２の
（Ｃ））。

【００４２】次に、サイドウォール２２ａを除去する
（図３の（Ａ））。

【００４３】次に、露出したバリア膜１４をエッチング
除去し、素地金属膜１６ｂの下に残存するバリア膜１４
ｂを得る。尚、このとき残存していた密着膜１８ｂも同
時に除去される（図３の（Ｂ））。

【００４４】次に、Ｎ₂ガス等の不活性雰囲気中で、３
００〜４００℃の加熱処理をして金メッキ膜を安定化さ
せる。このとき、金メッキ膜２４のＡｕと素地金属膜１
６ｂのＰｄとの合金からなる金メッキ膜３２を形成す
る。この金メッキ膜３２が金属配線となる。

【００４５】第３実施例以下、この出願に係る第２の発明の第２の実施例（以
下、「第３実施例」と称する）について図４の（Ａ）〜
（Ｃ）および図５の（Ａ）〜（Ｂ）を用いて説明する。
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、第３実施例の説明に供する前半
の工程図である。図５の（Ａ）〜（Ｂ）は、図４の
（Ｃ）に続く後半の工程図である。各図は、主要工程段
階で得られる構造体の断面を示している。

【００４６】先ず、半導体素子形成の終了した半導体基
板１０上に、ＴｉＷを１５００オングストローム程度の
厚みに堆積してバリア膜１４を形成する。このバリア膜
１４上にＡｕを３００オングストローム程度の厚みに堆
積して素地金属膜２６を形成する。さらに、この素地金
属膜２６上にＴｉＷを５００オングストローム程度の厚
みに堆積して密着膜（図示せず）形成する。各膜は、蒸
着技術として、例えば、公知のスパッタリング法を用い
て順次形成する。

【００４７】次に、従来のホトリソグラフィ技術を用い
て、金属配線となる金メッキ膜を形成する領域に開口部
２０を有するレジストパターン２２を形成する。

【００４８】その後、開口部２０に露出している密着膜
をエッチング除去し、開口部を有する密着膜１８ａを形
成し、素地金属膜２６の一部分を露出する（図４の
（Ａ））。密着膜のエッチングは、例えば、３０％過酸
化水素水溶液（Ｈ₂Ｏ₂）のエッチング液に、レジスト
パターン２２を形成した半導体基板１０を浸漬して行
う。

【００４９】次に、露出している素地金属膜２６部分上
に、５０００〜２００００オングストロームの厚みの金
メッキ膜２４を通常の電解メッキ技術を用いて形成す
る。

【００５０】次に、レジストパターン２２を除去した
後、露出した密着膜１８ａおよび素地金属膜２６を順次
エッチングして除去することにより金メッキ膜２４の下
に残存する素地金属膜２６ａを得る。Ａｕの素地金属膜
２６のエッチングには、例えばヨウ化カリウム／ヨウ素
混合液（ＫＩ／Ｉ₂）を用いると良い（図４の
（Ｂ））。尚、このとき素地金属膜２６は、金メッキ膜
と同じ素材で形成されているため、金メッキ膜の下に
は、アンダーカットは生じない。

【００５１】次に、金メッキ膜２４側壁にサイドウォー
ル４０を形成する。第３実施例では、金メッキ膜２４お
よび素地金属膜２６ａの側壁にＴＥＯＳをＯ₃により熱
酸化して得たシリコン酸化膜からなる幅３０００オング
ストローム程度のサイドウォール４０を通常のＲＩＥ技
術を用いて形成する（図４の（Ｃ））。

【００５２】次に、サイドウォール４０および金メッキ
膜２４をエッチングマスクとして用いて、露出している
バリア膜１４をエッチングして除去する。第３実施例で
は、金メッキ膜２４はそのまま金属配線となる（図５の
（Ａ））。このエッチングの際に、サイドウォール４０
の下側が３０００オングストローム程横方向にエッチン
グされるが、金メッキ膜２４直下のバリア膜はほとんど
エッチングされずに、バリア膜１４ｃが残る。また、そ
の後のサイドウォール４０のエッチング除去時に、半導
体基板上１０上に例えばＣＶＤ酸化膜が露出している場
合、このＣＶＤ酸化膜もエッチングされるが、ＣＶＤ酸
化膜のエッチング速度はサイドウォールの酸化膜のエッ
チング速度に比べて３倍以上遅い。このため、半導体基
板１０上に露出しているＣＶＤ酸化膜のエッチングは実
用上問題とはならない。

【００５３】さらに、金属配線形成後、絶縁膜形成時の
カスプの発生を防ぐために、絶縁膜形成前にサイドウォ
ール４０を除去する（図５の（Ｂ））。

【００５４】尚、第３実施例では、サイドウォールをシ
リコン酸化膜を用いて形成した例につき説明したが、
例えば、シリコン窒化膜を用いてサイドウォールを形成
しても良い。

【００５５】第４実施例以下、この出願に係る第３の発明の実施例（以下、「第
４実施例」と称する）について図６の（Ａ）〜（Ｃ）お
よび図７の（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。図６の
（Ａ）〜（Ｃ）は、第４実施例の説明に供する前半の工
程図である。図７の（Ａ）〜（Ｃ）は、図６の（Ｃ）に
続く後半の工程図である。各図は、主要工程段階で得ら
れる構造体の断面を示している。

【００５６】第４実施例では、先ず、半導体素子の形成
の終了した半導体基板１０上に、ＴｉＷを１０００〜２
０００オングストロームの厚さに堆積したバリア膜、Ｐ
ｄを１００〜５００オングストロームの厚さに堆積した
素地金属膜、および、ＴｉＷを１００〜５００オングス
トロームの厚さに堆積した密着膜を順次形成して金属層
を形成する。次に、従来のホトリソグラフィ技術を用い
て、金属配線となる金メッキ膜を形成する領域に第１の
レジストパターン４８を形成する。次に、露出した金属
層をエッチングして除去し、密着膜１８ｂ、素地金属膜
１６ｃおよびバリア膜１４ｄからなる金属層パターン１
２ａを形成する（図６の（Ａ））。ＴｉＷをエッチング
する場合は、例えば３０％過酸化水素水溶液（Ｈ
₂Ｏ₂）等のエッチング液に、半導体基板を浸漬して行
うと良い。また、Ｐｄをエッチングする場合は、例え
ば、ヨウ化カリウム／ヨウ素混合液（ＫＩ／Ｉ₂）を用
いて行うと良い。

【００５７】次に、第１のレジストパターン４８を除去
した後、公知の蒸着技術を用いて１００００〜２０００
０オングストロームの厚みのＡｌ膜５２を金属層パター
ン１２ａを含む半導体基板１０上全面に形成する（図６
の（Ｂ））。

【００５８】次に、Ａｌ膜５２上に、金属層の領域に開
口部５４を有するレジストパターン５６を形成して、エ
ッチングによりこのＡｌ膜５２の一部を除去して密着膜
１８ｂの一部の領域を露出させる。第４実施例では、公
知のホトリソグラフィ技術を用いて、金メッキ膜を形成
する領域に開口部５４を有する第２のレジストパターン
５６を形成する。次に、レジストパターン５６をマスク
として、Ａｌ膜５２および密着膜１８ｂをエッチング
し、開口部を有するＡｌ膜５２ａおよび開口部を有する
密着膜１８ｃを得ることにより、素地金属膜１６ｃを露
出させる（図６の（Ｃ））。Ａｌ膜５２のエッチングに
は、概ね垂直な側壁を得られるドライエッチングを用い
ることが望ましい。

【００５９】次に、露出した素地金属膜１６ｃ上に金メ
ッキ膜２４を電解メッキ法を用いて形成する（図７の
（Ａ））。

【００６０】次に、残存するＡｌ膜５２ａおよび第２の
レジストパターン５６をエッチングにより順次除去す
る。（図７の（Ｂ））。

【００６１】次に、金メッキ膜２４側壁に残存している
密着膜１８ｃを除去した後、Ｎ₂ガス等の不活性雰囲気
中で３００〜４００℃の加熱処理を施し、Ａｕ−Ｐｄ合
金の金メッキ膜３２を形成する。この金メッキ膜３２が
金属配線となる（図７の（Ｃ））。

【００６２】第４実施例では、金属層パターンをホトリ
ソグラフィおよびエッチングを用いて形成したが、例え
ば、リフトオフ法を用いて金属層パターンを形成しても
良い。

【００６３】第５実施例先ず、この出願に係る第４の発明の実施例（以下、「第
５実施例」と称する）について図８の（Ａ）〜（Ｃ）お
よび図９の（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。図８の
（Ａ）〜（Ｃ）は、第５実施例の説明に供する前半の工
程図である。図９の（Ａ）〜（Ｃ）は、図８の（Ｃ）に
続く後半の工程図である。各図は、主要工程段階で得ら
れる構造体の断面を示している。

【００６４】先ず、下地としての素子形成後の半導体基
板１０上に、ＴｉＷを１５００オングストローム程度の
厚さに堆積したバリア膜１４、Ａｕを３００オングスト
ロームの厚さに堆積した素地金属膜２６、ＴｉＷを５０
００オングストロームの厚さに堆積した予備犠牲膜（図
示せず）を順次形成する。この予備犠牲膜上の金メッキ
膜形成予定領域を含む領域にレジストパターン６６を形
成した後、異方性エッチング技術を用いて予備犠牲膜を
部分的に除去し、パターニングされた予備犠牲膜６２を
得る（図８の（Ａ））。

【００６５】次に、レジストパターン６６を除去した
後、パターニングされた予備犠牲膜６２の表面を酸化し
て犠牲膜６２ａとし、この犠牲膜６２ａをエッチングマ
スクとして用いて、露出した素地金属膜１６およびバリ
ア膜１４を順次エッチングして除去して、バリア膜１４
ｄ、素地金属膜１６ｄおよび犠牲膜６２ａからなる金属
層パターン４６を形成する（図８の（Ｂ））。

【００６６】次に、金属層パターン４６を形成した半導
体基板１０全面に５００オングストロームの厚さのシリ
コン窒化膜７２および５０００オングストロームのシリ
コン酸化膜７４をＣＶＤ法により順次形成する（図８の
（Ｃ））。次に、金属層パターン４６の側壁部にシリコ
ン酸化膜７４ａが残存するようにシリコン酸化膜７４に
対して異方性エッチングを行う。続いて、残存したシリ
コン酸化膜７４ａをエッチングマスクとして露出したシ
リコン窒化膜７２を除去して、シリコン酸化膜７４ａお
よびシリコン窒化膜７２ａからなる絶縁性のサイドウォ
ール７０を形成する（図９の（Ａ））。このとき、犠牲
膜６２ａが露出する。

【００６７】次に露出した犠牲膜６２ａを除去して素地
金属膜１６ｄを露出させる。次に、素地金属膜１６ｄ上
に無電解メッキ技術を用いて５０００オングストローム
程度の厚みの金メッキ膜２４を形成する。第５実施例で
は、この金メッキ膜２４がそのまま金属配線となる（図
９の（Ｂ））。

【００６８】この後、層間絶縁膜となるシリコン窒化膜
８０および表面保護膜となるシリコン酸化膜８２を順次
ＣＶＤ法を用いて形成すると良い（図９の（Ｃ））。

【００６９】第５実施例では、シリコン酸化膜部分７６
およびシリコン窒化膜部分７８からなるサイドウォール
７０を形成したが、サイドウォール７０は、シリコン窒
化膜またはシリコン酸化膜だけで形成しても良い。尚、
シリコン窒化膜を形成することにより、シリコン酸化膜
と金属層パターンとの密着性を高めることができる。

【００７０】第６実施例先ず、この出願に係る第５の発明の実施例（以下、「第
６実施例」と称する）について図１０の（Ａ）〜（Ｃ）
および図１１の（Ａ）〜（Ｂ）を用いて説明する。図１
０の（Ａ）〜（Ｃ）は、第６実施例の説明に供する前半
の工程図である。図１１の（Ａ）〜（Ｂ）は、図１０の
（Ｃ）に続く後半の工程図である。各図は、主要工程段
階で得られる構造体の断面を示している。

【００７１】先ず、半導体素子形成の終了した半導体基
板１０上に、ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を１０００
０〜１２０００オングストローム形成する。次に、シリ
コン酸化膜上に図示しない開口部８６を有するレジスト
膜を形成し、露出しているシリコン酸化膜を除去するこ
とにより、開口部８６を有するシリコン酸化膜８４を得
る。（図９の（Ａ））。

【００７２】この酸化膜８４を含む半導体基板１０全面
上にＴｉＷを１５００オングストローム程度の厚みに堆
積してバリア膜８８を形成する。このバリア膜８８上に
Ｐｄを３００オングストローム程度の厚みに堆積して素
地金属膜９０を形成する。さらにこの素地金属膜９０上
にＴｉＷ３００オングストローム程度の厚みに堆積して
密着膜９２を形成する（図１０の（Ｂ））。各膜は、例
えば公知のスパッタリング法を用いて順次形成する。

【００７３】次に、従来のホトリソグラフィ技術を用い
て、開口部８６を除く酸化膜８４上にレジストパターン
９４を形成する。その後、密着膜９２の開口部８６に露
出している部分をエッチング除去して、開口部を有する
密着膜９２ａを得ることにより素地金属膜９０の一部を
露出する（図１０の（Ｃ））。密着膜９２のエッチング
は、例えば３０％過酸化水素水溶液（Ｈ₂Ｏ₂）のエッ
チング液に、レジストパターン９４を形成した半導体基
板１０を浸漬して行なう。

【００７４】次に、露出している素地金属膜９０上に５
０００〜２００００オングストロームの厚みの金メッキ
膜２４を通常の電解メッキ技術を用いて形成する（図１
１の（Ａ））。

【００７５】次にレジストパターン９４を除去したあ
と、絶縁膜８４上部に残存する密着膜９２ａ及び素地金
属膜９０及びバリア膜８８を順次エッチングして除去す
る（図１１の（Ｂ））。Ｐｄによって形成された素地金
属膜９０をエッチングする場合は、たとえば、ヨウ化カ
リウム／ヨウ素混合液（ＫＩ／Ｉ₂ ）を用いて行なう
とよい。これにより、素地金属膜９０ａ、バリア膜８８
ａに囲まれた金メッキ膜２４を得る。

【００７６】次に、Ｎ₂ガス等の不活性雰囲気中で、３
００〜４００℃の加熱処理をして金メッキ膜を安定化さ
せる。このとき、金メッキ膜２４のＡｕと素地金属膜９
０ａのＰｄとの合金からなる金メッキ膜３２を形成す
る。この金メッキ膜３２が金属配線となる（図１１の
（Ｃ））。

【００７７】第６実施例では、金メッキ膜３２は絶縁膜
８４に形成された溝状の部分に形成されている。このた
め、多層配線を形成する際に、段差の少ない多層配線を
形成できる。

【００７８】また、第６実施例では、金メッキ膜を形成
する際、図１０の（Ｂ）の工程でバリア膜８８と素地金
属膜９０を形成したあと、密着膜９２を形成せずに素地
金属膜９０全面上に金メッキ膜を形成し、基板全面をエ
ッチバックすることにより金メッキ膜２４を残してもよ
い。

【００７９】第７実施例先ず、この出願に係る第６の発明の実施例（以下、「第
７実施例」と称する）について図１２の（Ａ）〜（Ｃ）
および図１３の（Ａ）〜（Ｂ）を用いて説明する。図１
２の（Ａ）〜（Ｃ）は、第７実施例の説明に供する前半
の工程図である。図１３の（Ａ）〜（Ｂ）は、図１２の
（Ｃ）に続く後半の工程図である。各図は、主要工程段
階で得られる構造体の断面を示している。

【００８０】まず、半導体素子形成の終了した半導体基
板１０を下地として、この半導体基板１０全面上に、Ｃ
ＶＤ法によりシリコン酸化膜を６０００オングストロー
ム、このシリコン酸化膜上にアルミをスパッタ法で２０
００オングストローム、このアルミ上にシリコン酸化膜
をＣＶＤ法で３０００オングストローム順次形成する。
その後、図示しないホトレジストにより配線領域を画定
し、この配線領域に開口部１０２を有する絶縁膜９６、
アルミ膜９８、絶縁膜１００を形成する（図１２の
（Ａ））。

【００８１】次に、半導体基板１０全面上にＴｉＷを１
５００オングストローム程度の厚みに堆積してバリア膜
８８を形成する。次にこのバリア膜８８上にＰｄを３０
０オングストローム程度の厚みに堆積して素地金属膜９
０を形成する。次にこの素地金属膜９０上にＴｉＷを３
００オングストローム程度の厚みに堆積して密着膜９２
を形成する。各膜は、例えば公知のスパッタリング法を
用いて順次形成する。この後、ホトレジスト１０４を全
面にコーティングする（図１２の（Ｂ））。

【００８２】次に、ホトレジスト１０４の露光・現像を
行い、開口部１０２内にのみホトレジスト１０４ａを残
す。次に、このホトレジスト１０４ａをマスクとして密
着膜９２をエッチング除去し、開口部１０２内のみに密
着膜９２ｂを残す（図１２の（Ｃ））。密着膜９２のエ
ッチングは、例えば３０％過酸化水素水溶液（Ｈ
₂Ｏ₂）のエッチング液に、半導体基板１０を浸漬して
行なう。

【００８３】次に、ホトレジスト１０４ａを除去した
後、開口部１０２内に残存する密着膜９２ｂをマスクと
して素地金属膜９０の露出している部分をエッチング除
去し、開口部１０２内のみに素地金属膜９０ｂを残す。
Ｐｄによって形成された素地金属膜９０をエッチングす
る場合は、たとえば、ヨウ化カリウム／ヨウ素混合液
（ＫＩ／Ｉ₂）を用いて行なうとよい。次に、素地金属
膜９０ｂをマスクとしてバリア膜８８の露出している部
分をエッチング除去し開口部１０２内にバリア膜８８ｂ
を残す。このとき、バリア膜８８は、密着膜９２ｂと同
じ素材で形成されているため、密着膜９２ｂも同時に除
去される（図１３の（Ａ））。ここで、バリア膜８８ｂ
は少なくとも一部でアルミ膜９８と接していて、バリア
膜８８ｂとアルミ膜９８との間に電気的な導通がなけれ
ばならない。

【００８４】次に、素地金属膜９０ｂ上に５０００〜２
００００オングストロームの厚みの金メッキ膜２４を電
解メッキ技術を用いて形成した後、絶縁膜１００とアル
ミ膜９８を除去する（図１３の（Ａ））。この後、Ｎ₂
ガス等の不活性雰囲気中で、３００〜４００℃の加熱処
理をして金メッキ膜を安定化させる。

【００８５】上述した各実施例では、この出願に係る各
発明を、特定の材料を使用し、また、特定の条件で形成
した例につき説明したが、この発明は多くの変更および
変形を行うことができる。例えば、上述した第１〜第４
実施例、及び第６〜第７実施例では密着膜を形成した
が、密着膜はレジストパターンの密着性を高めるために
設けたのであって、この出願に係る各発明では、必ずし
も密着膜を設ける必要はない。また、上述した第１〜第
６実施例では、素地金属膜として、ＡｕまたはＰｄを用
いたが、この出願に係る各発明では、例えば、銅（Ｃ
ｕ）またはコバルト（Ｃｏ）を用いても良い。また、上
述した各実施例では、バリア膜としてＴｉＷを用いた
が、この出願に係る各発明では、バリア膜として、チタ
ン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）また
はこれらの化合物を用いても良い。また、上述した第
１、第２、第４、第６、第７の実施例では、金メッキ膜
を形成した後の工程で、Ｎ₂ガス雰囲気中で加熱処理を
行ったが、この出願に係る各発明では、必ずしも加熱処
理を行う必要はない。また、上述した各実施例では、金
属配線として金メッキ膜を用いたが、他の金属メッキ膜
を用いてもよい。

【００８６】

【発明の効果】この出願に係る第１〜第６発明の金属配
線の形成方法によれば、金属配線の下のアンダーカット
を低減または無くすことができる。このため、金属配線
を微細化した場合も安定して金属配線を形成することが
できる。

【００８７】また、この出願に係る第１の発明の金属配
線の形成方法によれば、金メッキ膜形成後、露出してい
る金属膜を除去せずに、酸化して酸化膜を形成してい
る。このため、金メッキ膜の下にアンダーカットを生じ
ることなく金属配線を形成することができる。

【００８８】また、この出願に係る第２の発明の金属配
線の形成方法によれば、金メッキ膜および金メッキ膜の
側壁に形成したサイドウォールをエッチングマスクとし
て用いて、露出している金属膜を除去している。このた
め、金メッキ膜の下のアンダーカットの量を低減または
無くすことができる。さらに、サイドウォールを除去し
た後に絶縁膜などを形成すれば、カスプの発生を防ぐこ
とができる。

【００８９】また、この出願に係る第３の発明の金属配
線の形成方法によれば、金メッキ膜を形成する前に、金
属層パターンを形成する。このため、金属層パターンの
幅等を金属配線となる金メッキ膜の幅等と個別に決める
ことができる。従って、金属層パターンの幅を金メッキ
膜よりも広くできるので、アンダーカットの量を低減ま
たは無くすことができる。さらに、カレントフィルムの
一部にＡｌを用いるので、カレントフィルムの電気抵抗
を小さくすることができる。その結果、電解メッキ技術
を用いて形成する金メッキ膜厚の均一性の向上が期待で
きる。

【００９０】また、この出願に係る第４の発明の金属配
線の形成方法によれば、金属層パターンの側壁にサイド
ウォールを形成するので、アンダーカットが生じない。
従って、カスプの発生も防ぐことができる。また、無電
解メッキ時に、フォトレジストを用いないので、金メッ
キ膜の下にアンダーカットが生じないだけではなく、さ
らに、無電解メッキ時のフォトレジストのクラック、変
形または剥離による面内ショートを防ぐことができる。
その結果、無電解メッキを用いて、均一な膜厚の金メッ
キ膜を、フォトレジストのクラック等に起因するショー
トの恐れなく形成することができる。

【００９１】また、この出願に係る第５の発明の金属配
線の形成方法によれば、絶縁膜に形成された溝の表面お
よびこの絶縁膜上に金属膜が形成されており、この絶縁
膜に形成された溝内の金属膜上に金メッキ膜を形成す
る。このとき、除去する金属膜は、絶縁膜の上部に露出
しているため、この金属膜を除去する際、金メッキ膜の
下のアンダーカットは生じない。さらに、絶縁膜に形成
された溝内に金属配線が形成されているため、多層配線
の際、平坦度を向上することができる。

【００９２】また、この出願に係る第６の発明の金属配
線の形成方法によれば、開口部を有する絶縁膜上に導電
膜があり、この導電膜とつながっているバリア膜と素地
金属膜が絶縁膜の開口部内にある。このため、金属メッ
キ膜形成後不要となった導電膜を除去する際、この導電
膜は絶縁膜の上部に露出しているので、金メッキ膜の下
のアンダーカットは生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）および（Ｂ）は、第１実施例の説明に供
する工程図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、第２実施例の説明に供する
前半の工程図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、図２の（Ｃ）に続く、第２
実施例の説明に供する後半の工程図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、第３実施例の説明に供する
前半の工程図である。

【図５】（Ａ）および（Ｂ）は、図４の（Ｃ）に続く、
第３実施例の説明に供する後半の工程図である。

【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、第４実施例の説明に供する
前半の工程図である。

【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、図６の（Ｃ）に続く、第４
実施例の説明に供する後半の工程図である。

【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、第５実施例の説明に供する
前半の工程図である。

【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、図８の（Ｃ）に続く、第５
実施例の説明に供する後半の工程図である。

【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は、第６実施例の説明に供す
る前半の工程図である。

【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１０の（Ｃ）に続く、
第６実施例の説明に供する後半の工程図である。

【図１２】（Ａ）〜（Ｃ）は、第７実施例の説明に供す
る前半の工程図である。

【図１３】（Ａ）〜（Ｂ）は、図１２の（Ｃ）に続く、
第７実施例の説明に供する後半の工程図である。

【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来の金属配線の形成方
法の説明に供する前半の工程図である。

【図１５】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１４の（Ｃ）に続く、
従来の金属配線の形成方法の説明に供する後半の工程図
である。

【図１６】（Ａ）および（Ｂ）は、従来の金属配線の形
成方法の問題点の説明に供する構造断面図である。

【符号の説明】

１０：半導体基板１４，１４ｂ：バリア膜３２：金メッキ膜３４：酸化膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下地上に、バリア膜と該バリア膜上に形
成した素地金属膜とを含む金属層を形成し、該金属層上
の一部の領域に、電解メッキ技術を用いて金属配線とな
る金メッキ膜を形成する工程を有する金属配線形成方法
において、形成した金メッキ膜を耐酸化性マスクとして用いて、露
出している前記バリア膜部分を酸化して酸化膜を形成す
る工程を含むことを特徴とする金属配線の形成方法。
【請求項２】下地上に、バリア膜と該バリア膜上に形
成した素地金属膜とを含む金属層を形成し、該金属層上
の一部の領域に、電解メッキ技術を用いて金属配線とな
る金メッキ膜を形成する工程を有する金属配線形成方法
において、形成した前記金メッキ膜側壁にサイドウォールを形成す
る工程と、該サイドウォールおよび前記金メッキ膜をエッチングマ
スクとして用いて、露出している金属層をエッチング除
去する工程とを含むことを特徴とする金属配線の形成方
法。
【請求項３】下地上の金メッキ膜形成予定領域を含む
領域に、バリア膜と該バリア膜上に形成した素地金属膜
とを含む金属層パターンを選択的に形成する工程と、前記金属層パターンを含む下地全面上にＡｌ膜を形成す
る工程と、該Ａｌ膜の一部をエッチングにより除去して前記金属層
パターンを部分的に露出させる工程と、露出した前記金属層パターンの部分の素地金属膜上に金
属配線となる金メッキ膜を電解メッキ技術を用いて形成
する工程と、残存するＡｌ膜をエッチングにより除去する工程とを含
むことを特徴とする金属配線の形成方法。
【請求項４】下地上の金メッキ膜形成予定領域を含む
領域に、バリア膜と該バリア膜上に形成した素地金属膜
とを含む金属層パターンを選択的に形成する工程と、前記金属層パターンの側壁に絶縁性のサイドウォール形
成する工程と、該サイドウォール形成後、前記金属層パターンの素地金
属層上に無電解メッキ技術を用いて金属配線となる金メ
ッキ膜を形成する工程とを含むことを特徴とする金属配
線の製造方法。
【請求項５】主表面上に第１及び第２の領域と、第１
及び第２の領域間に前記第１及び第２の領域によって定
義される第３の領域とを有する下地を準備する工程と、前記第１及び第２の領域全面上に第１及び第２の絶縁膜
を形成する工程と、前記第１及び第２の絶縁膜上及び第３の領域上にバリア
膜と該バリア膜上に形成した素地金属膜とを含む金属層
を形成する工程であって、前記金属層は、前記第１の絶縁膜上から前記第２の絶縁
膜上にかけて延在する金属層を形成する工程と、前記第３の領域の前記金属層上に金属メッキ膜を形成す
る工程と、前記金属メッキ膜をマスクとして、前記第１及び第２の
絶縁膜上の前記金属層を除去する工程とを含むことを特
徴とする金属配線の形成方法。
【請求項６】下地上の配線形成予定領域を含む領域上
に、第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上に形成した第
１の導電膜と、前記第１の導電膜上に形成した第２の絶
縁膜とを含む積層膜を形成する工程と、前記配線形成予定領域上の前記積層膜を除去することに
より、前記第１の絶縁膜に側壁を形成する工程と、前記第１の絶縁膜の側壁全面及び前記配線形成予定領域
全面上にバリア膜と、該バリア膜上に形成した素地金属
膜とを含む金属層を形成する工程であり、前記金属層
は、前記第１の導電膜と少なくとも一部が接している金
属層を形成する工程と、前記金属層上に金属メッキ膜を形成する工程と、前記金属メッキ膜をマスクとして、前記第２の絶縁膜及
び第１の導電膜を除去する工程とを含むことを特徴とす
る金属配線の形成方法。