JPH06349952A

JPH06349952A - 配線形成方法

Info

Publication number: JPH06349952A
Application number: JP14226293A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Okajima; 武彦岡島
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1993-06-14
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】電解めっきで多層配線を形成する場合におい
てアスペクト比の大きなコンタクトホール内で接続不良
が生じるのを防止する。【構成】コンタクトホール40a を有する絶縁膜40上
に、スパッタ又は蒸着により、カレントフィルム42を堆
積する。コンタクトホール40a のアスペクト比が大きい
とコンタクトホール底部にカレントフィルム42の切れ目
46を生じる。次に配線形成領域を露出する窓44a を有す
るレジスト44を、カレントフィルム42上に形成する。次
に配線形成領域のカレントフィルム42上に、無電解めっ
きにより、他のカレントフィルム48を堆積する。無電解
めっきによれば、切れ目46から露出する層間絶縁膜40上
にもこのフィルム48を成長できる。従って配線形成領域
全体をカレントフィルム42、48 により覆えるので、これ
らフィルムを電極として電解めっきを行なうことにより
目的を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は多層配線を行なう場合
の配線形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】抵抗を低くすることが要求される配線例
えば電源ラインやグランドラインの形成においては、従
来より、電解めっき法が用いられている。その理由は、
膜厚を厚くして配線の断面積を大きくすれば集積密度を
高めつつ配線抵抗を下げることができ、そして電解めっ
き法は膜厚の厚い配線を短時間で形成でき従って量産に
適しているからである。

【０００３】一方、電源ラインなどの配線を上層配線と
して多層配線を行なう場合、下層配線上に順次に層間絶
縁膜及び上層配線を設け、層間絶縁膜に設けたコンタク
トホールを介してこれら下層及び上層配線を接続する。
この場合に電解めっき法で上層配線を形成するには、カ
レントフィルムを層間絶縁膜上に形成する。そしてこの
フィルム上に、電解めっき法により配線材料を堆積し
て、上層配線を形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら集積密度
を高める場合、絶縁性を確保できる程度に層間絶縁膜の
膜厚を確保しつつ、コンタクトホール径を小さくする必
要があり、従ってコンタクトホールのアスペクト比が大
きくなる。アスペクト比が大きいときに、電解めっき法
で上層配線を形成すると、上層配線及びこれに対応する
下層配線の間の接続不良を生じ易くなる。この点につき
図面を用いて説明する。

【０００５】図９及び図１０は上層及び下層配線間の接
続不良の説明に供する図であって、多層配線における上
層配線を電解めっき法で形成する場合の工程を段階的に
示す断面図である。

【０００６】図９（Ａ）において、１０は所定の電気回
路素子が形成された半導体基板を示す。この基板１０上
に、層間絶縁膜１２を介して下層配線１４を形成してあ
る。

【０００７】上層配線形成に当っては、まず、下層配線
１４上に層間絶縁膜１６を堆積し、然る後、下層配線１
４のコンタクトホール１８を層間絶縁膜１６に形成す
る。次いで、カレントフィルム２０をコンタクトホール
１８内外の層間絶縁膜１６上に堆積させる。通常、スパ
ッタ法或は蒸着法といった気相成長法を用いて、カレン
トフィルム２０を形成する。気相成長法では、コンタク
トホール１８のアスペクト比が大きくなると、カレント
フィルム２０を、コンタクトホール１８の底部側壁面に
堆積できず、その結果、カレントフィルム２０の切れ目
２４を生じてしまう（図９（Ａ））。

【０００８】次に、レジストパターン２２をカレントフ
ィルム２０上に形成する（図９（Ｂ））。レジストパタ
ーン２２は上層配線形成領域を覆わずに露出する。

【０００９】次に、カレントフィルム２０を陽極として
電解めっきを行なって上層配線形成領域のカレントフィ
ルム２０上に選択的にめっき膜を堆積し、このめっき膜
から成る上層配線２６を得る（図１０）。次いで、図示
せずも、レジストパターン２２と上層配線を形成しない
領域のカレントフィルム２０とを選択的に除去する。

【００１０】上層配線２６を形成するための電解めっき
膜は、レジストパターン２２で覆われずに露出する領域
のカレントフィルム２０上に、選択的に堆積する。しか
しながら切れ目２４の領域には、カレントフィルム２０
が存在しないので電解めっき膜は堆積しない。その結
果、コンタクトホール底部に空洞２８を生じ、この空洞
２８により上層配線２６と下層配線１４との間の接続不
良を生じる。

【００１１】そこで上層配線２６全体を、無電解めっき
法を用いて形成することも考えられる。しかし無電解め
っきの膜堆積速度は遅く従って歩留りが悪い。

【００１２】この発明の目的は、上述した従来の問題点
を解決するため、アスペクト比が大きなコンタクトホー
ルであってもその底部に空洞を生じないように、しかも
歩留り良く上層配線を形成できる配線形成方法を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明の配線形成方法は、層間接続される電気回
路素子とこの電気回路素子のコンタクトホールとを有す
る絶縁性の下地上に、電解めっき法を用いて、前記電気
回路素子と接続する上層配線を形成するに当り、コンタ
クトホール内外の下地上に、気相成長法を用いて、第一
のカレントフィルムを形成する工程と、第一のカレント
フィルム上に、無電解めっき法を用いて、第一のカレン
トフィルムの切れ目から露出する領域を覆う第二のカレ
ントフィルムを形成する工程と、第二のカレントフィル
ム上に、電解めっき法を用いて、上層配線を形成する工
程とを含んで成ることを特徴とする。

【００１４】

【作用】このような方法によれば、第二のカレントフィ
ルムを無電解めっき法で形成する。無電解めっき法によ
れば、第一のカレントフィルムの切れ目（第一のカレン
トフィルムが断ち切れて存在しない領域）にも第二のカ
レントフィルムを堆積させることができる。従って上層
配線形成領域をその全体にわたって、第一及び第二のカ
レントフィルムで覆うことができる。

【００１５】しかも第一のカレントフィルムを気相成長
法により形成する。従ってコンタクトホールのアスペク
ト比が大きい場合に、上層配線形成領域のコンタクトホ
ールにおいて第一のカレントフィルムの切れ目から露出
する領域は、比較的に狭くなる。従って第二のカレント
フィルムを無電解めっき法で形成しても、第一のカレン
トフィルムの切れ目から露出する領域を、第二のカレン
トフィルムで覆うのに要する時間を比較的に短くでき
る。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照し、発明の実施例につき説
明する。尚、図面は発明が理解できる程度に概略的に示
してあるにすぎず、従って発明を図示例に限定するもの
ではない。

【００１７】図１〜図４はこの発明の実施例の主要工程
を段階的に示す断面図である。

【００１８】まず、絶縁性の下地２９を形成する。下地
２９は層間接続される電気回路素子３２とこの素子３２
のコンタクトホール４０ａとを有する。

【００１９】この実施例では、下地２９は例えば半導体
集積回路を形成するためのものであって、半導体基板３
０と、この基板３０上に順次に形成した層間絶縁膜３
１、カレントフィルム３４、電気回路素子３２及び層間
絶縁膜４０と、層間絶縁膜４０に形成したコンタクトホ
ール４０ａとを有して成る（図２（Ａ）参照）。層間接
続される電気回路素子３２を例えば電源ラインに用いる
下層配線とする（以下、下層配線３２と称する）。

【００２０】下地２９の構成及び形成方法をこれに限定
するものではないが、ここでは下地２９を次に述べるよ
うに形成する。まず、半導体基板３０として、トランジ
スタ、電極、配線そのほかの所定の電気回路素子が形成
されている基板を用意し、この基板３０上に層間絶縁膜
３１及びカレントフィルム３４を形成する（図１
（Ａ））。層間絶縁膜３１は例えばＳｉＮ膜、ＳｉＯ₂
膜又はポリイミド膜である。またカレントフィルム３４
はＴｉ膜及びＡｕ膜から成る二層構造の導電体であり、
層間絶縁膜３１側から順次にこれらＴｉ及びＡｕ膜を形
成してある。ここでは、カレントフィルム３４を層間絶
縁膜３１全面にわたり形成する。

【００２１】次いでカレントフィルム３４上に絶縁性パ
ターン３６を形成する（図１（Ｂ））。絶縁性パターン
３６はレジストから成り、下層配線形成領域を露出する
窓（或は切欠部分）３６ａを有する。その形成に当って
は、レジストを層間絶縁膜３１上に塗布し、然る後、レ
ジストを露光及び現像して、所定のパターン形状を有す
るレジストを形成し、このレジストから成る絶縁性パタ
ーン３６を得る。

【００２２】次いでカレントフィルム３４をＡｕの電解
めっき液中に浸漬する。そしてカレントフィルム３４を
電解めっきの陽極としてめっきを行なう。これにより、
下層配線形成領域のカレントフィルム３４上にＡｕめっ
き膜を堆積し、このＡｕめっき膜から成る下層配線３２
を得る（図１（Ｃ））。絶縁性パターン３６は絶縁性を
有するので、絶縁性パターン３６上にはＡｕめっき膜は
堆積せず、従って絶縁性パターン３６で覆わずに露出さ
せた下層配線形成領域上に選択的に、Ａｕめっき膜を堆
積させることができる。

【００２３】次いで絶縁性パターン３６と下層配線３２
を形成しない領域のカレントフィルム３４とを除去する
（図１（Ｄ））。次いで下層配線３２上に層間絶縁膜４
０を形成し、下地２９の形成を完了する（図２
（Ａ））。層間絶縁膜４０は下層配線３２を覆い、当該
配線３２のためのコンタクトホール４０ａを有する。コ
ンタクトホール４０ａの形成は、フォトリソ及びエッチ
ング例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、
行なう。

【００２４】次に、コンタクトホール４０ａ内外の下地
２９上に、気相成長法を用いて、第一のカレントフィル
ム４２を形成する。この実施例では、第一のカレントフ
ィルム４２はＴｉ膜及びＡｕ膜から成る二層構造の導電
体であり、気相成長法としてスパッタ法又は蒸着法を用
いて、層間絶縁膜４０側から順次にこれらＴｉ及びＡｕ
膜を堆積し、下地２９の層間絶縁膜４０上に第一のカレ
ントフィルム４２を形成する（図２（Ｂ））。ここで
は、第一のカレントフィルム４４を層間絶縁膜４０全面
にわたり形成する。

【００２５】第一のカレントフィルム４２の形成材料
は、無電解めっき法を用いて後述する第二のカレントフ
ィルム４４を形成するのに適した材料であれば良い。従
って第一のカレントフィルム４２をＡｕ膜のみから成る
一層構造としたり、またこのフィルム４２の最上層を、
Ａｕ膜に代えてＣｕ膜又はＰｔ膜としても良いし、さら
には二層以上の多層構造としても良い。

【００２６】次に、この実施例では、第一のカレントフ
ィルム４２上に絶縁性パターン４４を形成する。絶縁性
パターン４４はレジストから成り、上層配線形成領域を
露出する窓（或は切欠部分）４４ａを有する（図３
（Ａ））。

【００２７】次に、第一のカレントフィルム４２上に、
無電解めっき法を用いて、当該フィルム４２の切れ目４
６から露出する領域を覆う第二のカレントフィルム４８
を形成する。切れ目４６はコンタクトホール４０ａのア
スペクト比が大きい場合にこのコンタクトホール底部従
って上層配線形成領域に生じ易い（図３（Ａ）参照）。
この実施例では、第一のカレントフィルム４２をＡｕの
無電解めっき液中に浸漬し、第二のカレントフィルム４
８としてＡｕ膜を形成する（図３（Ｂ））。

【００２８】無電解めっき法によれば、第二のカレント
フィルム４８を第一のカレントフィルム４２上のみなら
ず、上層配線形成領域において切れ目４６から露出する
層間絶縁膜４０上にも堆積させることができる。第一の
カレントフィルム４２の材料を任意好適に選択すること
により、当該カレントフィルム４２から切れ目４６の層
間絶縁膜４０上へと第二のカレントフィルム４８を成長
させることができる。また無電解めっきの成長速度は遅
いが、第二のカレントフィルム４８により切れ目４６の
層間絶縁膜４０を覆えれば良いので、無電解めっきに要
する時間を比較的に短くすることができる。

【００２９】次に、第二のカレントフィルム４８上に、
電解めっき法を用いて上層配線５０を形成する。この実
施例では、第二のカレントフィルム４８をＡｕの電解め
っき液中に浸漬する。そして第二のカレントフィルム４
８及び又は第一のカレントフィルム４２を電解めっきの
陽極として通電し、上層配線形成領域の第二のカレント
フィルム４８上に選択的にＡｕめっき膜を堆積させ、こ
のＡｕめっき膜から成る上層配線５０を得る（図４
（Ａ））。

【００３０】次に、この実施例では、絶縁性パターン４
４と上層配線５０を形成しない領域のカレントフィルム
４２とを除去する（図４（Ｂ））。

【００３１】図５〜図８は他の実施例の主要工程を段階
的に示す断面図である。以下、主として上述した実施例
と相違する点につき説明し、上述した実施例と同様の点
についてはその詳細な説明を省略する。

【００３２】まず、下地２９を形成する。この実施例で
は、下地２９は半導体基板３０と、この基板３０上に順
次に形成した下層配線３２及び層間絶縁膜４０とを備え
て成る。

【００３３】下地２９の構成及び形成方法をこれに限定
するものではないが、下地２９を次に述べるように形成
する。まず、半導体基板３０として、フィールド酸化膜
５２、電界効果トランジスタ５４及びそのほかの所定の
電気回路素子を有する基板を用意し、この基板３０のフ
ィールド酸化膜５２上に順次に、下層配線３２及び層間
絶縁膜４０を形成する（図５（Ａ））。図中、電界効果
トランジスタ５４の第一主電極、制御電極、第二主電極
及び能動層をそれぞれ、符号５４ａ、５４ｂ、５４ｃ及
び５４ｄを付して示した。

【００３４】層間接続される電気回路素子をここでは下
層配線３２及び第一主電極５４ａとしており、従って層
間絶縁膜４０は下層配線３２のコンタクトホール４０ａ
と第一主電極５４ａのコンタクトホール４０ｂとを有す
る。層間絶縁膜４０は下層配線３２と半導体基板３０が
有する電気回路素子とを絶縁被覆する。

【００３５】次に、この実施例では、エアーブリッジ形
成領域の層間絶縁膜４０上に絶縁性パターン５６を形成
する（図５（Ｂ））。エアーブリッジ形成領域は上層配
線による電気的影響を排除し或は低減したい領域例えば
制御電極５４ｂに対応する領域であり、この領域にレジ
ストを用いて絶縁性パターン５６を形成する。

【００３６】次に、コンタクトホール４０ａ、４０ｂ内
外の下地２９上に、気相成長法を用いて、第一のカレン
トフィルム４２を形成する。この実施例では、下地２９
の層間絶縁膜４０上とエアーブリッジ形成用の絶縁性パ
ターン５６上とに、これら膜４０及びパターン５６の全
面にわたり、第一のカレントフィルム４２を形成する
（図６（Ａ））。

【００３７】次に、この実施例では、第一のカレントフ
ィルム４２上に絶縁性パターン４４を形成する（図６
（Ｂ））。

【００３８】次に、第一のカレントフィルム４２上に、
無電解めっき法を用いて、当該フィルム４２の切れ目４
６（図６（Ｂ）参照）から露出する領域を覆う第二のカ
レントフィルム４８を形成する（図７（Ａ））。

【００３９】次に、第二のカレントフィルム４８上に、
電解めっき法を用いて上層配線５０を形成する（図７
（Ｂ））。

【００４０】次に、この実施例では、絶縁性パターン４
４と上層配線５０を形成しない領域のカレントフィルム
４２とを除去し（図８（Ａ））、然る後、エアーブリッ
ジ形成用の絶縁性パターン５６を除去する（図８
（Ｂ））。図中、エアーブリッジを符号Ｂを付して示
す。

【００４１】発明は上述した実施例にのみ限定されるも
のではなく、従って各構成成分の構成、材料、形成方
法、形成順序そのほかの条件を任意好適に変更できる。

【００４２】例えば、多層配線が行なわれる下地２９は
半導体集積回路を形成するためのものに限らず種々の構
成の電気回路形成用のものとすることができる。また上
層配線と電気接続する電気回路素子は配線に限らず、能
動素子、受動素子、電極そのほかの回路素子とすること
ができる。

【００４３】また上述した実施例では、第一のカレント
フィルム４２を層間絶縁膜４０全面にわたって形成する
と共に、絶縁性パターン４４で覆わずに露出させた上層
配線形成領域の第一のカレントフィルム４２上に、第二
のカレントフィルム４８を選択的に形成したが、これに
限定するものではない。上層配線形成時の電解めっきに
おいてこれらカレントフィルム４２、４８をめっき電源
と接続するための配線部分Ｐ及び端子部分Ｑを形成で
き、かつ、これらカレントフィルム４２、４８により上
層配線形成領域を覆うことができるのであれば、これら
カレントフィルム４２、４８の形状及び形成領域をどの
ようにしても良い。

【００４４】また上述した実施例では、上層配線形成領
域を露出する絶縁性パターン４４を第一のカレントフィ
ルム４２上に形成し、然る後に、第二のカレントフィル
ム４８を形成するようにしたが、これに限定されるもの
ではない。例えば、層間絶縁膜４０上に絶縁性パターン
４４を形成した後、これらフィルム４２、４８を形成す
るようにしても良い。この場合には、上層配線形成領域
のみならず前述の配線部分Ｐ及び端子部分Ｑを形成する
領域をも絶縁性パターン４４で覆わずに露出させて、上
層配線形成用の電解めっき膜を堆積する。その後、上層
配線形成領域以外の電解めっき膜、カレントフィルム４
８及び４２を選択的に除去し、上層配線形成領域に残存
する電解めっき膜から成る上層配線５０を得るようにす
れば良い。或は、絶縁性パターン４４を形成せずに、層
間絶縁膜４０全面にわたって、第一のカレントフィルム
４２、第二のカレントフィルム４８、及び、上層配線形
成用の電解めっき膜を順次に形成する。その後、フォト
リソ及びエッチング技術を用いて、上層配線形成領域以
外の電解めっき膜、カレントフィルム４８及び４２を選
択的に除去し、上層配線形成領域に残存する電解めっき
膜から成る上層配線５０を得るようにすれば良い。しか
し形成工程の簡略化のためには、上述した実施例で述べ
るように、第一のカレントフィルム４２、絶縁性パター
ン４４、第二のカレントフィルム４８及び上層配線５０
を順次に形成する方が有利である。

【００４５】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の配線形成方法によれば、上層配線形成領域をそ
の全体にわたって、第一及び第二のカレントフィルムで
覆うことができる。従って第一及び又は第二のカレント
フィルムを電極として電解めっきを行なうことにより、
上層配線形成領域のコンタクトホールのアスペクト比が
大きい場合でも、空洞部分を生じないようにコンタクト
ホール内部を電解めっき膜で埋め込むことができる。従
って、この電解めっき膜で上層配線を形成することによ
り、上層配線とこれに対応する下層配線との間の接続不
良を回避できる。

【００４６】これと共に、第二のカレントフィルムを無
電解めっきで形成しても第一のカレントフィルムの切れ
目から露出する領域を、第二のカレントフィルムで覆う
のに要する時間を比較的に短くでき、しかも上層配線を
電解めっきで形成するので、上層配線の形成を効率よく
行なえる。従ってこの発明によれば、多層配線を歩留り
良く形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は実施例の主要な工程を段階的
に示す断面図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｂ）は実施例の主要な工程を段階的
に示す断面図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｂ）は実施例の主要な工程を段階的
に示す断面図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｂ）は実施例の主要な工程を段階的
に示す断面図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｂ）は他の実施例の主要な工程を段
階的に示す断面図である。

【図６】（Ａ）〜（Ｂ）は他の実施例の主要な工程を段
階的に示す断面図である。

【図７】（Ａ）〜（Ｂ）は他の実施例の主要な工程を段
階的に示す断面図である。

【図８】（Ａ）〜（Ｂ）は他の実施例の主要な工程を段
階的に示す断面図である。

【図９】（Ａ）〜（Ｂ）は上層及び下層配線の間の接続
不良を説明するための断面図である。

【図１０】上層及び下層配線の間の接続不良を説明する
ための断面図である。

【符号の説明】

３２：下層配線４０：層間絶縁膜４０ａ：コンタクトホール４２：第一のカレントフィルム４６：第一のカレントフィルムの切れ目４８：第二のカレントフィルム５０：上層配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】層間接続される電気回路素子と該電気回
路素子のコンタクトホールとを有する絶縁性の下地上
に、電解めっき法を用いて、前記電気回路素子と接続す
る上層配線を形成するに当り、前記コンタクトホール内外の下地上に、気相成長法を用
いて、第一のカレントフィルムを形成する工程と、前記第一のカレントフィルム上に、無電解めっき法を用
いて、第一のカレントフィルムの切れ目から露出する領
域を覆う第二のカレントフィルムを形成する工程と、前記第二のカレントフィルム上に、電解めっき法を用い
て、前記上層配線を形成する工程とを含んで成ることを
特徴とする配線形成方法。
【請求項２】請求項１記載の配線形成方法において、
気相成長法を、スパッタ法又は蒸着法としたことを特徴
とする配線形成方法。