JPH08153690A

JPH08153690A - 半導体装置、半導体装置の製造方法、及び配線形成方法

Info

Publication number: JPH08153690A
Application number: JP31905194A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yamanaka; 英雄山中; Takanori Hayafuji; 貴範早藤; Junichi Aoyama; 純一青山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】無電解メッキ技術を半導体装置の分野に適用
する場合の難点であった汚染の問題を克服して、実用化
可能な無電解メッキ技術利用の半導体装置及びその製造
方法、及び配線形成方法を提供する。【構成】Ｓｉ等の半導体基板１上の絶縁層２に形成し
た接続孔３に導電物質４を埋め込む接続構造を備え、接
続孔は底面と側面全面にバリア層５を有し、埋め込まれ
た導電物質４は無電解メッキにより形成されたメタル材
である。絶縁層２に接続孔３を開口し、接続孔の底面
と側面全面にバリア層５′を形成し、接続孔に無電解メ
ッキで導電物質を埋め込む。下部配線上に必要に応じ
テーパ孔を形成した後層間絶縁膜を形成し、ここに下部
配線に合わせて接続孔を形成し、該同じ層間絶縁膜に該
接続孔と少なくとも一部が重なる構成で上部配線形成用
の溝を形成し、無電解メッキにより埋め込んで配線を形
成する。

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、半導体装
置の製造方法、及び配線形成方法に関する。本発明は特
に、無電解メッキにより形成されたメタル材により接続
をとる構成とした半導体装置及びこのような半導体装置
の製造方法を提供するものであり、また、無電解メッキ
により形成されたメタル材により形成された配線の形成
方法を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、無電解メッキ技術は様々な目
的に使用されている。半導体装置の分野において、配線
構造の接続孔埋め込みにもこの技術を適用すべく試みが
なされている。例えば、Ｐｅｉ−ＬｉｎＰａｉｅ
ｔ．ａｌ．，“ＳｅｌｅｃｔｉｖｅｌｙＤｅｐｏｓｉ
ｔｅｄＮｉｃｋｅｌＦｉｌｍｆｏｒＶｉａＦ
ｉｌｌｉｎｇ”，（ＩＥＥＥＥＬＥＣＴＲＯＮＤＥ
ＶＩＣＥＬＥＴＴＥＲＳ．ＶＯＬ．１０ＮＯ．６．
ＪＵＮＥ１９８９，ｐｐ２５７〜２５９）には、無電
解ＮｉメッキのＶＬＳＩのヴィアホール埋め込みへの適
用、Ｐ．Ｌ．Ｐａｉ．ｅｔ．ａｌ．，“Ｓｅｌｅｃｔｉ
ｖｅＥｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｆｏｒＶｉａＦｉｌｌｉｎｇ”（Ｊｕｎｅ１３
−１４，１９８８Ｖ−ＭＩＣＣｏｎｆ．，ＩＥＥ
Ｅ）には同じくＮｉメッキによる埋め込み、Ｍｉｃｈａ
ｅｌＥ．Ｔｈｏｍａｓ，ｅｔ，ａｌ．，“ＩＳＳＵＥ
ＳＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤＷＩＴＨＴＨＥＵＳＥ
ＯＦＥＬＥＣＴＲＯＬＥＳＳＣＯＰＰＥＲＦＩＬ
ＭＳＦＯＲＳＵＢＭＩＣＲＯＮＭＵＬＴＩＬＥＶ
ＥＬＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＳ”（Ｊｕｎｅ
１２−１３，１９９０ＶＭＩＣＣｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ，ＩＥＥＥ）には銅メッキにより薄膜配線を形成する
試みが記載されている。

【０００３】しかし、無電解メッキによる半導体装置に
ついての配線の形成は、未だ実用レベルに至っていな
い。この原因はいくつか考えられるが、下記の点が特に
問題または主要因となっていると思われる。

【０００４】汚染の問題、とりわけメッキ液中に含ま
れるＮａに起因する汚染が避けられない。コンタクトサイズが０．２μｍ程度まで微細化されて
いくトレンドが明確になりつつある中で、メッキ技術に
限界があると見られている。選択Ｗ，ＡｌまたはブランケットＷ，Ａｌ，ＴｉＮ
と、ケミカル・メカニカルポリッシュ（ＣＭＰ）技術と
の組み合わせのような、魅力的な埋め込み技術が開発さ
れ、主流となりつつある。

【０００５】しかし上記の内、は技術的に克服できな
いものではなく、微細な接続孔への無電解メッキによる
メタル材の埋め込みも本発明者の検討によれば可能であ
る。については、単に開発の傾向が或る方向を向いて
いるにすぎないというだけである。

【０００６】よって、結局の所、技術的な問題として
は、の汚染の問題のみということになる。

【０００７】ところで、微細でかつアスペクト比の高い
コンタクトホール（例えばサイズ０．５μｍ以下、アス
ペクト比０．５以上のもの）の埋め込みに対して、スパ
ッター技術だけでは限界に達しているのは明らかであ
り、また上記に示した新技術の場合、技術的完成度が
高くないばかりでなく、コストの面でも問題が残ってい
るのが実情である。

【０００８】従って、技術的に可能性が高く、かつそれ
自体としては成熟度が高く、大幅なコストダウンが見込
まれるメッキ技術が、半導体装置の分野でも見直される
べきであると言える。

【０００９】一方、配線接続の技術においては、下部配
線と上部配線とを層間絶縁膜に形成した接続孔にメタル
材を埋め込んで接続して配線を形成する場合、従前は合
わせずれによる接続不良を避けるため、接続孔上面全体
を上部配線がおおうように上部配線をふくらませて形成
していたので、微細化には対応し得なかった。これに対
し、ブランケットＷ技術が開発され、接続孔をＷプラグ
とし、上部配線を例えばＡｌ−１ｗｔ％Ｓｉ等のＡｌ合
金とすることにより、接続孔と配線形成用の溝をほとん
ど一致させて配線構造とする、ボーダーレスコンタクト
あるいはオーバーラップレスコンタクトなどと称されて
いる技術が開発されるに至っている。更に、配線層を多
層に積層して、各配線層を順次接続孔を用いて接続する
スタックコンタクトが知られている。かかるボーダーレ
スコンタクト（オーバーラップレスコンタクト）や、ス
タックコンタクトを用いると、微細化の実現にきわめて
有利である。例えば、ハーフミクロン以降のＵＬＳＩ技
術では、配線構造にも下部構造と同様のデザインルール
を適用していかなければビジネス的に意味のあるチップ
面積の縮小ができなくなり、従って、上記したボーダー
レスコンタクト（オーバーラップレスコンタクト）やス
タックコンタクトが必須となってくる。ところが、従来
技術ではこの両方のコンタクトを実現することが極めて
困難である。

【００１０】例えば接続孔埋め込み材料（プラグ）と上
部配線が同一材料であると、ボーダーレスコンタクト
（オーバーラップレスコンタクト）の形成が困難とな
る。コンタクトに配線パターンを完全に合わせ込めない
が、同一材料であると、配線加工時にコンタクト内部ま
でエッチングされてしまうからである。

【００１１】前記したように埋め込みプラグをＷブラン
ケット技術で形成し、上部配線をＡｌ合金にすると、埋
め込み材料と上部配線材料とが異種材料となるので、こ
の問題は避けることができ、ボーダーレスコンタクトの
形成は容易となるが、この場合はＷエッチバック時のプ
ラグ部の凹みにより、この上に更に接続孔−配線を設け
ることが難しく、よってスタックコンタクトの形成が困
難である。

【００１２】従って、接続配線形成技術ということで
は、このような微細化に有利なコンタクト構造を容易に
実現できる手法が切望されているのである。

【００１３】

【発明の目的】本発明は、上述した本発明者の見解に立
ち、無電解メッキ技術を半導体装置の分野に適用する場
合における従来技術の難点であった汚染の問題を克服し
て、実用に供することが可能な無電解メッキ技術利用の
半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。

【００１４】また、本発明は、無電解メッキ技術を用い
ることにより、従来技術の問題点を解決して、上述した
微細化に有利に適用できるコンタクト構造を容易に実現
できる配線形成方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【目的を達成するための手段】本出願の請求項１の発明
は、絶縁層に形成した接続孔に導電物質を埋め込んで電
気的接続をとる接続構造を備えた半導体装置であって、
該接続孔は、その底面と側面との全面にバリア層を有
し、かつ該接続孔に埋め込まれた導電物質は無電解メッ
キにより形成されたメタル材であることを特徴とする半
導体装置であって、これにより上記目的を達成するもの
である。

【００１６】本出願の請求項２の発明は、バリア層が、
高融点金属及び／または高融点金属化合物から成る単層
膜あるいは２層以上の積層膜であることを特徴とする請
求項１に記載の半導体装置であって、これにより上記目
的を達成するものである。

【００１７】本出願の請求項３の発明は、バリア層が、
チタン、チタンナイトライド、タングステン、チタンタ
ングステンの少なくともいずれかから成ることを特徴と
する請求項２に記載の半導体装置であって、これにより
上記目的を達成するものである。

【００１８】本出願の請求項４の発明は、無電解メッキ
により形成されたメタル材は、ニッケル、パラジウム、
銅、コバルト、金、銀、タングステン、またはその２以
上の合金、またはこれらに無機物質が含有するものであ
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
の半導体装置であって、これにより上記目的を達成する
ものである。

【００１９】本出願の請求項５の発明は、絶縁層に形成
した接続孔に導電物質を埋め込んで電気的接続をとる接
続構造を備えた半導体装置の製造方法であって、絶縁層
に接続孔を開口する工程と、少なくとも接続孔の底面及
び側面の全面にバリア層を形成する工程と、接続孔に無
電解メッキによりメタル材を埋め込む工程とを備えるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法であって、これに
より上記目的を達成するものである。

【００２０】本出願の請求項６の発明は、接続孔に無電
解メッキによりメタルを埋め込む工程が、接続孔を含む
全面に無電解メッキ処理を施した後、不要部分のメタル
材を除去して接続孔内にはメタル材を残す工程から成る
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方
法であって、これにより上記目的を達成するものであ
る。

【００２１】本出願の請求項７の発明は、接続孔に無電
解メッキによりメタル材を埋め込む工程が、接続孔内を
含む導電物質形成領域内に選択的に無電解メッキによる
メタル材を埋め込む工程から成ることを特徴とする請求
項５に記載の半導体装置の製造方法であって、これによ
り上記目的を達成するものである。

【００２２】本出願の請求項８の発明は、半導体基板の
拡散領域と上層配線とを接続孔であるコンタクトホール
に導電物質を埋め込んで電気的接続をとる接続構造及び
／または半導体基板上に形成した第１層配線層とその上
層の第２層配線層とを接続孔であるヴィアホールに導電
物質を埋め込んで電気的接続をとる接続構造を有する半
導体装置において、少なくとも前記コンタクトホール及
び／またはヴィアホールの埋め込み材である導電材料は
無電解メッキ材により形成されたメタルであることを特
徴とする半導体装置であって、これにより上記目的を達
成するものである。

【００２３】本出願の請求項９の発明は、前記コンタク
トホール及び／またはヴィアホールの埋め込み材である
導電物質及び外部リードと接続する電極パッド部を含む
その上層配線は無電解メッキにより形成されたメタルで
あることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置であ
って、これにより上記目的を達成するものである。

【００２４】本出願の請求項１０の発明は、下部配線と
上部配線とを、層間絶縁膜に形成した接続孔に埋め込ん
だメタル材により接続する配線の形成方法において、下
部配線上に層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に、下部
配線に合わせて接続孔を形成し、該同じ層間絶縁膜に該
接続孔と少なくとも一部が重なる構成で上部配線形成用
の溝を形成し、その後無電解メッキにより接続孔及び上
部配線形成用の溝をメタル材で埋め込んで配線を形成す
ることを特徴とする配線形成方法であって、これにより
上記目的を達成するものである。

【００２５】本出願の請求項１１の発明は、下部配線と
上部配線とを、層間絶縁膜に形成した接続孔に埋め込ん
だメタル材により接続する配線の形成方法において、下
部配線上にテーパ形成用層間絶縁膜を形成し、該層間絶
縁膜の下部配線上に上広がりのテーパ形状をなすテーパ
孔を形成し、該テーパ孔を導電物質で埋め込み、その上
に層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に、前記導電物質
に合わせて接続孔を形成し、該同じ層間絶縁膜に該接続
孔と少なくとも一部が重なる構成で上部配線形成用の溝
を形成し、その後無電解メッキにより接続孔及び上部配
線形成用の溝をメタル材で埋め込んで配線を形成するこ
とを特徴とする配線形成方法であって、これにより上記
目的を達成するものである。

【００２６】本発明において、メタル材とは、無電解メ
ッキにより形成し得る金属を主成分とする導電物質を言
い、金属単体、合金（ないし金属間化合物）、金属（合
金も含む）に無機物質（メッキ液組成に由来するＰ，
Ｂ，Ｎ成分や、その他）が含まれるものなどを広く指称
するものである。

【００２７】また、請求項６の発明において、不要部分
のメタル材は、エッチング、ポリッシュ等の適宜の選択
的除去手段で除去できる。

【００２８】請求項７の発明において、選択的に接続孔
内にメタルを埋め込むのは、接続孔以外の部分をマスク
しておいて、メッキ後マスクを除去したり、あるいは接
続孔内のみに選択的メッキ析出が起こるように接続孔内
のみを活性化処理する手段等によることができる。

【００２９】本発明は、高集積半導体デバイス製造プロ
セスにおける多層配線技術のコンタクトホールやヴィア
ホールの埋め込み技術として、ＳｉＯ₂等に形成された
コンタクトホール等を、Ｃｕ、Ｗ、Ｎｉ、Ｎｉ／Ａｕ
（Ｎｉ上にＡｕを形成した積層構造を示す。以下この表
記について、本明細書中で同じ）等の無電解メッキによ
るメタル材で埋め込む態様で用いることができる。

【００３０】このとき、バリア層として、コンタクトホ
ール等を形成したＳｉＯ₂等の全面に、Ｗ、Ｔｉ、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＷ、ＴｉＮ／Ｔｉ等のメタル薄膜を形成し、更
にその全面に無電解メッキのメタル層を形成する形で実
施できる。このように上層のメタル材自身及びその中に
含有される不純物の拡散バリアとして、Ｔｉ、ＴｉＮ、
ＴｉＮ／Ｔｉ、Ｗ、ＴｉＷ等のバリア層をコンタクトホ
ール等の接続孔の底面及び側面の全面に少なくとも形成
し、例えばコンタクトホール内のＳｉ拡散層またはメタ
ル等の配線上にバリア層を形成してその上に無電解メッ
キによりＮｉ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ａｕ等のメタル膜を
形成することにより、汚染の問題のない実用的な構造が
得られる。

【００３１】また、接続孔以外は、レジスト膜等の疎水
性膜で覆って接続孔のみに選択的に無電解メッキのメタ
ルを形成する態様で実施することができる。

【００３２】更に、積層膜例えばＳｉＯ₂／ＳｉＮ多層
膜に形成された接続孔（コンタクトホール等）を無電解
メッキによるメタルで埋める態様で実施することができ
る。

【００３３】Ｓｉ半導体基板について実施する場合、Ｓ
ｉ基板裏面には、ＳｉＮやレジスト膜等の疎水性膜を形
成しておくのが望ましい。Ｓｉ基板裏面への無電解メッ
キによるメタル材の析出を防ぐためである。

【００３４】無電解メッキ処理中は、試料を揺動させた
り超音波を印加した方が良い。メッキ反応で発生する気
泡（ガス）による悪影響を防止できる。

【００３５】コンタクトホールを含むその上層配線も、
無電解メッキによるメタル材で形成できる。この場合、
メタル材（例えば最上層配線用メタル材）としては、例
えばＮｉ／Ａｕ，Ｃｕ／Ａｕが好ましい。上層のＡｕメ
ッキ層をそのままボンディングのパッドとして用いるこ
とが可能だからである。その他配線形成方法として、各
種のメタル材を無電解メッキにより接続孔を埋め込み、
連続して無電解メッキによるメタル材によって上部配線
を形成する態様で用いることができる。

【００３６】

【作用】本発明の半導体装置、及び半導体装置の製造方
法によれば、接続孔の底面と側面との全面にバリア層を
形成したので、汚染をもたらす不純物の拡散がこのバリ
ア層により遮蔽される。よって仮に無電解メッキによる
メタル材にＮａ等の好ましからざる物質が含まれていた
としても、これが半導体装置に悪影響を及ぼすことが防
止できる。

【００３７】この結果、無電解メッキを用いた実用的な
接続構造を備えた半導体装置及び半導体装置の製造方法
が得られるのである。

【００３８】本発明の配線形成方法によれば、接続孔の
埋め込みメタル材と上部配線とを同時に連続して、無電
解メッキで形成できるので、同一材料によるボーダーレ
スコンタクトが容易に実現でき、上部の配線構造を下部
配線構造と同様のルールで形成できるなど、微細化が実
現できる。

【００３９】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
の実施例により限定を受けるものではない。

【００４０】実施例１この実施例は、本発明を、シリコン半導体デバイス技術
に適用したものである。図１及び図２ないし図６を参照
して、本実施例の半導体装置特にその接続構造及びその
製造工程を説明する。

【００４１】本実施例の半導体装置は、図１に示すよう
に、半導体基板１（ここではシリコン基板）上の絶縁層
２に形成した接続孔３に導電物質４を埋め込んで電気的
接続をとる接続構造を備え、該接続孔３は、その底面と
側面との全面にバリア層５を有し、かつ該接続孔３に埋
め込まれた導電物質４は無電解メッキにより形成された
メタル材であるものである。

【００４２】本実施例においては、無電解ニッケルメッ
キによりメタル材としてニッケルを析出させて、これに
より接続孔３を埋め込んだ。

【００４３】本実施例におけるバリア層５は、高融点金
属であるＴｉから成る単層膜としたが、Ｗなどの他の金
属単体、ＴｉＷなどの合金、ＴｉＮなどの金属化合物で
もよい。あるいは、これら高融点金属及び／または高融
点金属化合物から成る２層以上の積層膜（例えばＴｉ／
ＴｉＮ）であってもよい。

【００４４】本実施例においては、次の工程により半導
体装置の接続構造を形成する。即ち、絶縁層２（ここで
は７００ｎｍ厚のＳｉＯ₂膜）に接続孔３を開口する工
程（図２、図３）と、少なくとも接続孔３の底面及び側
面の全面にバリア層５′（バリア層形成材料層）を形成
する工程（図４）と、接続孔３に無電解メッキにより導
電物質（メタル材４′）を埋め込む工程（図５）とを備
える。

【００４５】ここでは、接続孔３に無電解メッキにより
導電物質４′であるメタル材を埋め込む工程は、接続孔
３を含む全面に無電解メッキ処理を施した（図５）後、
不要部分のメタル材を除去して（図６）接続孔３内には
メタル材を残して図１の構造とする。

【００４６】更に詳しくは、本実施例においては、シリ
コン半導体基板１（シリコンウェーハ）にＣＶＤ等で７
００ｎｍ厚のＳｉＯ₂膜を形成してこれを絶縁層２と
し、フォトレジストを塗布してフォトリソグラフィー技
術により窓開けパターニングしてレジストマスク６を形
成する（図２）。

【００４７】次いで、絶縁層２であるＳｉＯ₂のエッチ
ング及びその後レジスト除去を行う。ここではＣＣｌ₄
ガスを反応ガスとするＲＩＥにより絶縁層２（ＳｉＯ₂
膜）をドライエッチングすることにより絶縁層２に接続
孔３を開口し、Ｏ₂アッシャーにより残ったレジスト６
を灰化除去し、その後必要に応じ硫酸・過酸化水素混合
液によるＵＳ洗浄を行って、図３の構造とする。

【００４８】その後、全面にバリア層形成材料層５′を
設けるが、ここではＴｉをコリメータスパッタ法、もし
くはＣＶＤによるメタル膜形成技術により形成した。膜
厚は５０〜１００ｎｍとした。（なお別途、Ｗ，Ｔｉ
Ｎ，ＴｉＷの単層膜、及びＴｉＮ／Ｔｉ積層膜により各
々バリア層を形成する態様で同様に実施したが、同様の
バリア効果が得られた）。

【００４９】つづいて、バリア層上の全面にＮｉの無電
解メッキ処理を行い、１μｍ厚で無電解Ｎｉメッキ層で
ある導電物質層４′を形成した（図５）。

【００５０】本実施例では、無電解Ｎｉメッキは、半導
体ウェーハ全体を無電解メッキ液に浸漬（いわゆるジャ
ブ付け）することにより行った。バッチ処理可能であ
り、一度に多数枚のウェーハをメッキ処理できる。具体
的には、下記のように行った。

【００５１】無電解メッキ処理を施すべきウェーハにつ
いて、脱脂（トリクロルエチレン等による）、水洗後、
塩化パラジウム水溶液（１２．０℃）に９０秒浸漬して
活性化を行った。水洗後、下記組成のＮｉメッキ浴（９
０℃。但し更にち密な膜を形成するときは、これより低
温化して、メッキ速度を落とす）において１０分間処理
することによって、１μｍ厚のＮｉメッキ膜を得た。な
おこのとき、揺動を行うか、超音波振動を付与した。こ
れにより気泡による膜劣化を防いだ。

【００５２】（Ｎｉメッキ浴：単位ｇ／リットル）塩化ニッケル４５次亜リン酸ナトリウム１１くえん酸ナトリウム１００塩化アンモニウム５０（ｐＨ＝８．５〜９）

【００５３】なおここでは上記アンモニアアルカリタイ
プのＮｉメッキ用次亜リン酸浴を用いたが、塩化ニッケ
ルを多く含み、塩化アンモニウムを含有しない酸性タイ
プのものや、その他酢酸ナトリウム、こはく酸ナトリウ
ムを含有する浴や、ヒドラジン浴（Ｎ含有Ｎｉ形成）、
水素化ホウ素化合物浴（Ｂ含有Ｎｉ形成）を用いること
もできる。本実施例のアンモニアアルカリタイプのもの
は、Ｓｉウェーハに対して好ましく、次亜リン酸浴タイ
プのものは一般にＰ含有のＮｉメッキ膜が得られるが、
このタイプのものとしてはＰ含有量の小さい膜が得られ
る。

【００５４】上記のように、Ｎａイオン含有のメッキ浴
を用い、Ｐ含有のＮｉがメタルとして得られるが、バリ
ア層５を用いることにより、Ｎａ汚染や、Ｐによる拡散
層への悪影響などは遮蔽される。

【００５５】なお別途、下記無電解銅メッキ浴でＣｕメ
タル膜（１μｍ）を形成する場合についても実施し、好
ましい結果を得た。

【００５６】（Ｃｕメッキ浴：単位ｇ／リットル）硫酸銅３．５ロッセル塩３４．０炭酸ナトリウム３．０水酸化ナトリウム７．０ホルマリン（３７％）１３．０塩化ニッケル１．０（温度３０〜４０℃）

【００５７】また、別途、下記無電解金メッキ浴で、Ｎ
ｉまたはＣｕメッキ膜上にＡｕメッキ膜（低抵抗配線及
びボンディング用Ａｕ膜）を形成する場合も実施し、好
ましい結果を得た。この場合、ＮｉまたはＣｕメッキ膜
１μｍ上に、Ａｕメッキ膜０．２μｍを形成した。

【００５８】（Ａｕメッキ浴：単位ｇ／リットル）シアン化金カリウム６〜１８炭酸カリウム３０りん酸二カリウム３０シアン化カリウム３０（温度７５℃）（なお上記した無電解メッキ膜組成は、以下の各実施例
においても用いられるものである。）

【００５９】上記無電解メッキ処理により図５の構造を
得た後、図６に示すように、レジスト６ａを接続孔３該
当部に形成し、それ以外の部分の導電物質層（メタル材
層）４′をエッチング除去（ここではＲＩＥを使用）
し、接続孔３内にのみメタル材を残した。

【００６０】その後、Ｏ₂アッシャーを用いてレジスト
灰化を行い、その表面のごみ除去と上層配線とのコンタ
クト向上のためにＡｒイオン注入を行って、イオンミリ
ングを行い、図１の構造とした。図１では導電物質４の
上面は荒れた面で図示したが、これはＡｒイオンミリン
グにより表面荒らしが施されたことを示しており、かか
るＡｒスパッタによる表面荒らしは必ずしも必須ではな
いが、灰化のごみ除去とコンタクト性（密着性）向上の
ために有効と考えられる。以上により、接続孔３内にバ
リア層５を介して無電解メッキにより得られたメタル材
である導電物質４を埋め込まれた図１の構造が形成さ
れ、Ｎａ汚染等の問題のない、実用的な接続構造を備え
た半導体装置が無電解メッキにより得られた。

【００６１】実施例２次に図７、及び図８ないし図１０を参照して、実施例２
の構造、及び製造工程を説明する。

【００６２】この実施例は、図７に示すように、半導体
基板１（シリコンウェーハ）の表裏面に、各ＳｉＯ₂層
２ａ，２ａ′層、及び最外面に各ＳｉＮ（シリコンナイ
トライド）層２ｂ，２ｂ′が形成されている場合であ
る。ＳｉＮ層が外側面をなすので、このＳｉＮ面には無
電解メッキはつかない。

【００６３】本実施例では、次の工程により半導体装置
を形成した。半導体基板１（ここではＳｉ基板）の表裏
面にＳｉＯ₂膜２ａ，２ａ′（７００ｎｍ厚）、及びＳ
ｉＮ膜２ｂ，２ｂ′（３００ｎｍ厚）が形成され、この
積層膜により絶縁層２が構成されている構造の表面（接
続構造形成面）に、開口幅Ｌ＝１．０μｍの開口をもつ
レジストマスク６を形成する（図８）。

【００６４】次いで、絶縁層２（ＳｉＮ膜２ｂ，及びＳ
ｉＯ₂膜２ａから成る）を、ＣＣｌ₄使用のＲＩＥなど
でエッチングし、Ｏ₂アッシャーを用いたレジスト灰化
を行い、硫酸−過酸化水素水混合液を用いたＵＳ洗浄を
行って、図９に示す接続孔３を形成する。

【００６５】続いて、コリメータスパッタまたはＣＶＤ
により、実施例１と同様にして、ここではＴｉＮにより
バリア層５を形成しパターニングして、図１０の構造と
する。

【００６６】その後、実施例１と同様にして、接続孔３
のバリア層５に選択的にＮｉ（１μｍ）またはＮｉ／Ａ
ｕ（１．０μｍ／０．２μｍ）を無電解メッキで形成
し、導電物質４（メタル材）が接続孔３に埋め込まれた
図７の構造を得る。本実施例では、表面ＳｉＮ２ｂや裏
面ＳｉＮ２ｂ′にメッキが付かないので、不要部のメタ
ル材除去は不要であり、その他、実施例１と同様の効果
を有する。

【００６７】実施例３次に図１１、及び図１２ないし図１６を参照して、実施
例３の構造、及び製造工程を説明する。

【００６８】この実施例は、無電解メッキにより、接続
孔３（コンタクトホール）の埋め込みと、配線形成とを
同時に行う例である。

【００６９】本実施例に係る半導体装置は、図１１に示
すように、絶縁層２に形成した接続孔３に導電物質を埋
め込んで電気的接続をとる接続構造を備え、該接続孔３
は、その底面と側面との全面にバリア層５を有し、かつ
該接続孔３に埋め込まれた導電物質及びこれと連続する
上層配線は無電解メッキにより形成されたメタル材であ
るものである。図１１中、符号４ａで埋め込みメタル
材、４ｂで同じメタル材から成る上層配線を示す。

【００７０】本実施例では、半導体基板１の表面に絶縁
層２としてＳｉＯ₂膜（７００ｎｍ厚）が形成されてい
る構造の表面に、１．０μｍの開口を図示では２つ設け
たレジストマスク６を形成する（図１２）。

【００７１】次いで、絶縁層２を、ＣＣｌ₄使用のＲＩ
Ｅなどでエッチングし、Ｏ₂アッシャーを用いたレジス
ト灰化を行い、硫酸−過酸化水素水混合液を用いたＵＳ
洗浄を行って、図１３に示す接続孔３を形成する。

【００７２】続いて、コリメータスパッタまたはＣＶＤ
により、実施例１と同様にして、ここではＴｉＮにより
バリア形成材料層５′を形成して図１４の構造とする。

【００７３】その後、実施例１と同様にして、バリア層
５′上の全面にＮｉ／Ａｕ（１．０μｍ／０．２μｍ）
を無電解メッキで形成して導電物質層４′を設ける。そ
の後、レジスト６ｂで接続孔３を含む配線形成部分をお
おう（図１６）。レジスト６ｂでおおわれた以外の部分
をＲＩＥして除去し、Ｏ₂アッシャーを用いてレジスト
灰化を行い、その表面のゴミ除去と上層配線とのコンタ
クト向上のためにＡｒイオンミリングを行って、図１１
の構造を得る。図１１中、符号４ｂで示す上層配線は、
例えば図の紙面に対して垂直な方向に伸びる形でパター
ニングして、配線とすることができる。

【００７４】実施例４次に図１７ないし図１９を参照して、実施例４について
説明する。

【００７５】この実施例は、接続孔に無電解メッキによ
りメタル材を埋め込む際、接続孔内（及び必要に応じて
上層配線形成部）に選択的に無電解メッキによるメタル
材を埋め込む工程から成ることを特徴とするもので、特
に、レジストによりメッキ形成が不要な部分をおおって
実施する場合である。

【００７６】本実施例では、実施例１と同様な工程で図
４に示したようなバリア層形成材料層５′の形成まで行
う。次いで、図１７に示すように、メタル材形成が必要
な部分、この例では接続孔３の部分を残して、レジスト
６ｃでおおう。その後、実施例１に記載と同様の手法に
より無電解メッキを行うと、レジスト６ｃは疎水性であ
るのでメッキ析出は起こらず、レジスト６ｃにおおわれ
てない接続孔３にのみメッキされ、図１８に示すように
必要な部分のみが選択的にメッキされて、導電物質４
（メタル材）が埋め込みがなされた構造が得られる。

【００７７】その後、レジスト６ｃを前記各例と同様な
手法ではく離除去して、図１９に示したように接続孔３
がバリア層５を介して導電物質４により埋め込まれた接
続構造をもつ半導体装置を得た。

【００７８】上記例では、接続孔３内にのみメッキによ
りメタル材を形成するようにしたが、これにつづいて、
該接続孔３上にさらに無電解メッキにより配線を形成す
るように実施できる。このような変形例を図２６ないし
図２８に示す。この変形例では、図１９により得られた
構造の上に、さらに無電解メッキ層７′を形成する（図
２６）。次いで、フォトレジスト６ｄを所望のパターン
状に形成し（図２７）、実施例３と同様な手法でエッチ
ングして、レジスト６ｄを除去することにより、図２８
に示すように、接続孔３中に無電解メッキによる導電物
質４が埋め込まれ、さらにその上の所望の位置に無電解
メッキにより形成された配線７が位置する構造が得られ
る。

【００７９】また、実施例３の如き構造の上層配線をメ
ッキによるメタル材で形成する場合は、同様にメッキが
必要な所を残したレジストパターンを形成することによ
って、上記と全く同様に行うことができる。このような
変形例について、図２９ないし図３２を参照して説明す
ると、次のとおりである。即ち、図２９に示すように、
実施例３の図１４で示した構造の上に所望の配線形成部
以外の所をレジスト６ｅでおおい、次いで無電解メッキ
により導電物質４をレジスト６ｅでおおわれていない部
分に形成し（図３０）、その後実施例３と同様の手法で
レジスト除去を行い（図３１）、さらに必要に応じてＡ
ｒイオンミリングを行うなどして、図３２に示すように
溝を含む所望の箇所に導電物質４を形成して、埋め込み
及び配線の形成を同様に行うことができる。

【００８０】なお別途、メッキ付与が必要な部分のみを
選択的にパラジウム触媒により活性化することにより、
その部分だけにメッキがなされるようにして実施したと
ころ、同様の構造を得ることができた。

【００８１】実施例５この実施例は、多層配線構造をもつ半導体装置につい
て、本発明を適用したものである。

【００８２】本実施例においては、図２０に示すよう
に、半導体基板１（ここではＳｉ基板）上の層間絶縁膜
２１（ここではＳｉＯ₂）に形成した接続孔３１である
コンタクトホールに、ＴｉＮ／Ｔｉ、Ｔｉ、ＴｉＮ、
Ｗ、ＴｉＷ等のバリア層５１（ここではＴｉＮ／Ｔｉ）
を介して導電物質４１としてＷまたはＣｕ（ここではＣ
ｕ）を無電解メッキにより形成し、その上に第１層配線
層７１（ここではＡｌ）を形成し、更にその上の層間絶
縁膜２２（ここではＳｉＯ₂）に形成した接続孔３２で
あるヴィアホールに、ＴｉＮ／Ｔｉ、Ｔｉ、ＴｉＮ、
Ｗ、ＴｉＷ等のバリア層５１（ここではＴｉＮ／Ｔｉ）
を介して導電物質４１としてＷまたはＣｕ（ここではＣ
ｕ）を無電解メッキにより形成し、その上に第２層配線
層７２（ここではＡｌ）を形成したものである。

【００８３】なお図中、８１〜８４で示すのは、反射防
止層（ＡｎｔｉＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎＬａｙｅｒ）
であり、ここではＴｉＮを用いて、Ａｌ配線についての
バリア層を兼ねさせるようにした。

【００８４】本実施例においては、積層配線構造を有す
る多層配線について、本発明を問題なく効果的に適用す
ることができた。

【００８５】実施例６この実施例は、多層配線構造をもつ半導体装置につい
て、本発明を適用したものである。

【００８６】本実施例においては、図２１に示すよう
に、半導体基板１（ここではＳｉ基板）上の層間絶縁膜
２１（ここではＳｉＯ₂）に形成した接続孔３１である
コンタクトホールに、ＴｉＮ／Ｔｉ、Ｔｉ、ＴｉＮ、
Ｗ、ＴｉＷ等のバリア層５１（ここではＴｉＮ／Ｔｉ）
を介して導電材料４１として実施例１と同様にＮｉを無
電解メッキにより形成した。ここでは接続孔３１内部を
Ａｒイオンミリングにより予め面荒らしして、メッキの
付きを良くした。面荒らし部を符号９１で示す。その上
に第１層配線層４３として同様に無電解メッキにより形
成したメタル材（ここではＮｉ）を形成し、更にその上
の層間絶縁膜２２（ここではＳｉＯ₂）に形成した接続
孔３２であるヴィアホールに、導電物質４２としてＮｉ
を無電解メッキにより形成した。但しこのとき、バリア
層は設けず、メッキ付着を良くするために、Ａｒイオン
ミリングによる面荒らし９２を施した。上層の接続孔で
あるので、汚染の問題が下層接続孔に比して小さいの
で、ここではバリア層を設けなかったのである。更にそ
の上に第２層配線層４４としてここでは無電解メッキに
よるメタル材（ここではＮｉ）を形成したものである。

【００８７】本実施例も、実施例５と同様の効果を有す
る。

【００８８】実施例７この実施例を図２２に示す。本実施例は、実施例６とほ
ぼ同様の構成をとるが、最上層の無電解メッキによる配
線層４４（Ｎｉ）に更にその上に無電解メッキによるメ
タル層４５であるＡｕメッキが付されたものである。

【００８９】このＡｕメタル層４５は、配線抵抗の低減
による特性向上と外部リード（金線）との接合向上をも
たらすボンディング層としての役割を果たすことができ
る。

【００９０】本実施例も、前記各例と同様の効果を有す
る。図２１と同様の構成部分について、同様の符号を付
し、各々の詳細な説明は省略する。

【００９１】実施例８この実施例を図２３に示す。本実施例は、実施例７とほ
ぼ同様の構成をとるが、上下の絶縁層２１，２２が、そ
れぞれ下層ＳｉＯ₂膜と２１ａ，２２ａ及び上層ＳｉＮ
膜２１ｂ，２２ｂから成るものである。

【００９２】その他の構成については実施例７と同様で
あり、前記各例と同様の効果を有する。図２２と同様の
構成部分について、同様の符号を付し、各々の詳細な説
明は省略する。

【００９３】実施例９この実施例の半導体装置の要部を図２４に示す。この半
導体装置は、図２５に示すような樹脂封止型の半導体装
置として、使用に供されるものである。

【００９４】即ち、本実施例の半導体装置においては、
図２５に示すように、半導体チップ１００は固着剤１０
２である銀ペースト材により基材１０３上に載置固定さ
れ、これら全体が封止樹脂１０１であるここではエポキ
シ樹脂に封止されているとともに、半導体チップ１００
はワイヤ１０４（ここでは金線）によりリードフレーム
１０５に接続されて、このリードフレーム１０５が封止
樹脂１０１の外に延びて、接続平坦化ができるようにな
っている。本実施例では、ワイヤ１０４である金線とし
て２５μｍ径のものを用い、リードフレーム１０５は４
２アロイ材（０．１５ｍｍ厚、アウターリード部は５〜
１０μｍ厚の半田メッキ）から形成した。

【００９５】上記金線であるワイヤ１０４とのボンディ
ングを良好にとるため、本実施例の半導体装置は、図２
４に示すように、そのボンディングパッドに相当する最
上層（第３層１４３）を無電解金メッキにより形成し
た。

【００９６】更に詳しくは、本実施例の半導体装置は、
図２４に示すように、半導体基板１の拡散領域１１１と
上層配線（第１層）１４１とを接続孔１３１であるコン
タクトホールに導電物質を埋め込んで電気的接続をとる
接続構造及び半導体基板１上に形成した第１層配線層１
４１とその上層の第２層配線層１４２とを接続孔１３２
であるヴィアホールに導電物質１４２（第２層配線層を
兼ねる）を埋め込んで電気的接続をとる接続構造を有す
るものであって、コンタクトホール及び／またはヴィア
ホールの埋め込み材である導電物質１４１，１４２は無
電解メッキにより形成されたメタル材としたものであ
る。

【００９７】この半導体装置は、具体的には、ＰＭＯＳ
部とＮＭＯＳ部を有する相補型ＭＯＳトランジスタであ
り、ゲート１０６はＡｌゲートから成る。

【００９８】本実施例では、チップ厚ｔは約０．４ｍｍ
であり、下層層間膜２１はフィールド絶縁膜をなすもの
でＳｉＯ₂０．６μｍ厚で形成するとともに、ここに形
成した接続孔１３１（コンタクトホール）の埋め込み及
び第１層配線層１４１の形成を、バリア層１５０として
ＴｉＮ（０．２μｍ）をＣＶＤで形成した上に、無電解
銅メッキ（１μｍ厚）で形成した。

【００９９】その上層の層間膜２２は、Ｐ−ＳｉＮ
（０．２μｍ）及びＰＳＧ（０．４μｍ）で形成し、こ
こに形成した接続孔１３２（ヴィアホール）の埋め込
み、及びその上層の配線層１４２の形成を、第２層の無
電解銅メッキ（２μｍ）で形成した。この第２層配線層
１４２の上に、第３層配線層１４３として、無電解金メ
ッキを０．３μｍで形成した。最表層は、オーバーコー
ト膜２３（ここではＰ−ＳｉＮ０．７μｍ）でおおって
（ボンディング部を除く）、保護した。

【０１００】この金メッキ層とワイヤ１０４（金線）の
ワイヤーボンディングは、超音波併用加熱加圧接合で行
った。ボンディングのためのパッド部は、約１００μｍ
□（約１００×１００μｍ）とした。

【０１０１】本実施例によれば、汚染の問題のない実用
的にすぐれた半導体装置を、無電解メッキを用いて効率
良く製造することができた。

【０１０２】実施例１０この実施例は、下部配線と上部配線とを、層間絶縁膜に
形成した接続孔に埋め込んだメタル材により接続する配
線接続構造について、微細化を実現でき、かつ合わせず
れによる問題を最小限に抑えるようにその形成方法を工
夫した例である。特にこの実施例は、かかる配線構造
を、微細な半導体装置の配線として具体化して形成した
場合である。

【０１０３】図３３ないし図３５を参照する。本実施例
においては、下部配線２１０上に層間絶縁膜２０２を形
成し、該層間絶縁膜２０２に、下部配線２１０に合わせ
て接続孔２０３を形成し（図３３）、該同じ層間絶縁膜
２０２に該接続孔２０３と少なくとも一部が重なる構成
で上部配線２０４′（図３５参照）形成用の溝２１１を
形成し（図３４）、その後無電解メッキにより接続孔２
０３及び上部配線２０４′形成用の溝２１１をメタル材
で埋め込んで図３５のように配線を形成した。

【０１０４】この実施例は図３５に示すように、層間絶
縁膜２０２に開口された接続孔２０３と、これと同一の
層（層間絶縁膜２０２）内に形成された配線形成用の溝
２１１が一部オーバーラップしているものである。

【０１０５】この配線構造において、上記接続孔２０３
と配線形成用の溝２１１とのオーバーラップはその面積
が大きい程望ましいが、ずれていてよい。

【０１０６】この構造においては、無電解メッキによ
り、プラグ（埋め込み材料２０４）と上部配線２０４′
を一体として形成する。

【０１０７】更に詳しくは、本実施例では、Ｓｉ基板等
の下地基体２０１上のＳｉＯ₂等の層間絶縁膜２０２を
通常のフォトリソグラフィー技術等によって開口して、
図３３に示すように下部配線２１０の上にビアコンタク
トをなす接続孔２０３を形成する。ここでの実際の操作
としては、下部配線２１０に接続孔２０３（コンタク
ト）を合わせずれが生じないように合わせ込んで形成す
るのがポイントとなる。ここでは具体的には、下部配線
２１０は、配線高さｈが０．６μｍ、配線幅ｗが０．３
μｍ、配線間距離Ｌが０．３μｍで形成されており、接
続孔２０３の幅Ｗは０．２５μｍで設定した。

【０１０８】次に、同一の層間絶縁膜２０２に、配線形
成用の溝２１１を形成する。レジストマスク２０６を用
いたエッチングを用いることができる。これにより図３
４の構造とする。この際、合わせずれは、接続孔２０３
と配線形成用の溝２１１（コンタクトと配線）が一部オ
ーバーラップしている構造であれば問題にしない。例え
ば合わせずれが接続孔２０３の１／２程度以下なら、ず
れても問題とならない。また配線溝２１１を形成する
際、接続孔２０３（コンタクト）内部もエッチングされ
るが、下部配線２１０を構成するメタルが底部にあるの
で、ＳｉＯ₂エッチング条件ではエッチングは進行しな
い。

【０１０９】この後、無電解メッキにより、下部配線２
１０表面よりプラグをなす埋め込みメタル材２０４の形
成を経由して、上部配線２０４′へとＮｉ，Ｐｄ，Ｃ
ｕ，Ｃｏ，Ａｕ等のメタル材を成長させていく。

【０１１０】この場合の無電解メッキによるメタル材の
メッキ条件は、前記した各実施例で用いた条件を使用で
きる。

【０１１１】本実施例によれば、上部の配線構造を下部
配線構造と同様のルールで形成でき、よってチップの微
細化が実現できる。しかも、接続孔２０３（ビアコンタ
クト）の埋め込みメタル材２０４と上部配線２０４′と
を同時に連続して、無電界メッキで形成したので、同一
材料によるボーダーレスコンタクトが容易に実現できた
（エッチングを用いないので、同一材料であっても問題
はない）。

【０１１２】実施例１１前記実施例１０では、下部配線１１０上に接続孔２０３
を開口する工程において、下部配線１１０と接続孔２０
３（コンタクト）を合わせ込むのが必ずしも容易ではな
いという問題が残されている。そこでこの実施例では、
下地配線１１０上に層間絶縁膜を堆積する際にこれを２
ステップで行う手段を採ることによって、この問題を解
決した。

【０１１３】本実施例では、図３６に示すように、下部
配線２１０上にテーパ形成用層間絶縁膜２０２′を形成
し、該層間絶縁膜２０２′の下部配線２１０上に該当す
る位置に上広がりのテーパ形状をなすテーパ孔２１２を
形成し、該テーパ孔２１２を導電物質２１３で埋め込
む。そしてこの構造の上に、実施例１０と同様の工程を
行って、層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に、前記導
電物質２１３に合わせて接続孔を形成し、該同じ層間絶
縁膜に該接続孔と少なくとも一部が重なる構成で上部配
線形成用の溝を形成し、その後無電解メッキにより接続
孔及び上部配線形成用の溝をメタル材で埋め込んで配線
を形成するものである。

【０１１４】本実施例の工程を更に詳しく説明すると、
次のとおりである。

【０１１５】図３６に示すように、接続孔２０３である
コンタクトの径と同様またはそれ以下の膜厚の層間膜２
０２′を堆積し、テーパエッチングによりテーパ孔２１
２を開口する。この際、両方の合わせはあまり問題とな
らない。例えば、下部配線間スペースの半分程度の合わ
せずれまで許容できる。エッチング深さは浅いため、オ
ーバーエッチング量はメタル膜厚に比べて十分少なくで
き、ずれてもショートの原因となりにくい。なおここ
で、具体的には、下部配線の幅ｗ、下部配線間距離Ｌ、
接続孔幅Ｗは実施例１０と同様のものとした。

【０１１６】次に、このテーパ孔２１２を導電物質２１
３で埋め込む。埋め込み手段としては、選択Ｗ、ブラン
ケットＷ、無電解メッキ等の任意の方法を用いることが
できる。これにより、図３６の如く、メタル配線幅より
広いコンタクト可能領域が形成できたことになる。

【０１１７】本実施例では、まずテーパ孔２１２内に、
Ｔｉ，ＴｉＮ，ＴｉＷ等のバリアメタルを、選択ＣＶＤ
法、またはブランケットＣＶＤ法及びエッチバック法に
より形成して、これにより、上方に拡がったバリアメタ
ルのバンプを形成するようにした。

【０１１８】次いで、前記実施例１０と同様にして、こ
の上に層間絶縁膜２０２形成する工程に入る。テーパ孔
２１２が埋め込まれて形成されたバンプ付近の層間膜に
は、一般に、平坦化が必要となる。

【０１１９】この後、実施例１０と同様の操作を続けて
行う。このとき、上の説明から容易にわかる通り、合わ
せの余裕度を保つことができる。即ち、実施例１０では
最初の接続孔２０３形成後の工程が合わせずれの点で厳
しいが、本実施例の手法によれば、テーパ孔２１２に埋
め込まれた導電物質２１３が上広がりになっている分広
くなっていたため、合わせずれに対する許容度これが緩
和され、工程が容易になる。その他の点については、本
実施例は、実施例１０と同様の効果を奏する。これによ
り図３７の構造が得られた。

【０１２０】

【発明の効果】上述した如く、本発明の半導体装置及び
半導体装置の製造方法によれば、無電解メッキ技術を半
導体装置の分野に適用する場合における従来技術の難点
であった汚染の問題を克服して、実用に供することが可
能でかつ無電解メッキの長所を生かした無電解メッキ技
術利用の半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供す
ることができる。例えば具体的に発揮できた利点を例示
的に述べれば、例えば、Ｃｌ^-によるパッド電極腐食防
止、金電極−金線による性能の複合向上（電気的、機械
的性能の複合的な向上）等による品質信頼性向上、Ｃｕ
−Ａｕ配線による配線抵抗の低減での特質向上、エッチ
ングレスでのＣｕ及びＡｕ配線の実現（従来は一般にＣ
ｕ、Ａｕのエッチングはドライ、ウェットのいずれのエ
ッチングでも難しく、導入が妨げられていた）、更には
Ｃｕ上のＡｕ膜カバーによるＣｕ配線腐食防止が達成さ
れた。

【０１２１】また、本発明の配線形成方法によれば、無
電解メッキ技術を用いることにより、微細化に有利に適
用できるコンタクト構造を容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の半導体装置の構造を示す断面図であ
る。

【図２】実施例１の工程を順に断面図で示すものである
（１）。

【図３】実施例１の工程を順に断面図で示すものである
（２）。

【図４】実施例１の工程を順に断面図で示すものである
（３）。

【図５】実施例１の工程を順に断面図で示すものである
（４）。

【図６】実施例１の工程を順に断面図で示すものである
（５）。

【図７】実施例２の半導体装置の構造を示す断面図であ
る。

【図８】実施例２の工程を順に断面図で示すものである
（１）。

【図９】実施例２の工程を順に断面図で示すものである
（２）。

【図１０】実施例２の工程を順に断面図で示すものであ
る（３）。

【図１１】実施例３の半導体装置の構造を示す断面図で
ある。

【図１２】実施例３の工程を順に断面図で示すものであ
る（１）。

【図１３】実施例３の工程を順に断面図で示すものであ
る（２）。

【図１４】実施例３の工程を順に断面図で示すものであ
る（３）。

【図１５】実施例３の工程を順に断面図で示すものであ
る（４）。

【図１６】実施例３の工程を順に断面図で示すものであ
る（５）。

【図１７】実施例４の工程を順に断面図で示すものであ
る（１）。

【図１８】実施例４の工程を順に断面図で示すものであ
る（２）。

【図１９】実施例４の工程を順に断面図で示すものであ
る（３）。

【図２０】実施例５の半導体装置の構造を示す断面図で
ある。

【図２１】実施例６の半導体装置の構造を示す断面図で
ある。

【図２２】実施例７の半導体装置の構造を示す断面図で
ある。

【図２３】実施例８の半導体装置の構造を示す断面図で
ある。

【図２４】実施例９の半導体装置の構造を示す断面図で
ある。

【図２５】実施例９の半導体装置の樹脂封止型構造を示
す断面図である。

【図２６】実施例４の変形例の工程を順に断面図で示す
ものである（１）。

【図２７】実施例４の変形例の工程を順に断面図で示す
ものである（２）。

【図２８】実施例４の変形例の工程を順に断面図で示す
ものである（３）。

【図２９】実施例４の別の変形例の工程を順に断面図で
示すものである（１）。

【図３０】実施例４の別の変形例の工程を順に断面図で
示すものである（２）。

【図３１】実施例４の別の変形例の工程を順に断面図で
示すものである（３）。

【図３２】実施例４の別の変形例の工程を順に断面図で
示すものである（４）。

【図３３】実施例１０の工程を示す断面図である
（１）。

【図３４】実施例１０の工程を示す断面図である
（２）。

【図３５】実施例１１の工程を示す断面図である
（３）。

【図３６】実施例１１の工程を示す断面図である
（１）。

【図３７】実施例１１の工程を示す断面図である
（２）。

【符号の説明】

１半導体基板（Ｓｉ基板）２絶縁層３，２，２１，２２，１３１，１３２接続孔４，４１〜４５，１４１〜１４３導電物質（無電解メ
ッキによるメタル材）５バリア層６ａ〜６ｅレジスト７導電物質（無電解メッキによるメタル材）２０１基体２０２絶縁層２０３接続孔２０４埋め込みメタル材２０４′ 上部配線２１０下部配線２１１配線形成用の溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁層に形成した接続孔に導電物質を埋め
込んで電気的接続をとる接続構造を備えた半導体装置で
あって、該接続孔は、その底面と側面との全面にバリア層を有
し、かつ該接続孔に埋め込まれた導電物質は無電解メッキに
より形成されたメタル材であることを特徴とする半導体
装置。
【請求項２】バリア層が、高融点金属及び／または高融
点金属化合物から成る単層膜あるいは２層以上の積層膜
であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】バリア層が、チタン、チタンナイトライ
ド、タングステン、チタンタングステンの少なくともい
ずれかから成ることを特徴とする請求項２に記載の半導
体装置。
【請求項４】無電解メッキにより形成されたメタル材
は、ニッケル、パラジウム、銅、コバルト、金、銀、タ
ングステン、またはその２以上の合金、またはこれらに
無機物質が含有するものであることを特徴とする請求項
１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】絶縁層に形成した接続孔に導電物質を埋め
込んで電気的接続をとる接続構造を備えた半導体装置の
製造方法であって、絶縁層に接続孔を開口する工程と、少なくとも接続孔の底面及び側面の全面にバリア層を形
成する工程と、接続孔に無電解メッキによりメタル材を埋め込む工程と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】接続孔に無電解メッキによりメタル材を埋
め込む工程が、接続孔を含む全面に無電解メッキ処理を
施した後、不要部分のメタル材を除去して接続孔内には
メタルを残す工程から成ることを特徴とする請求項５に
記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】接続孔に無電解メッキによりメタル材を埋
め込む工程が、接続孔内を含む導電物質形成領域内に選
択的に無電解メッキによるメタル材を埋め込む工程から
成ることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製
造方法。
【請求項８】半導体基板の拡散領域と上層配線とを接続
孔であるコンタクトホールに導電物質を埋め込んで電気
的接続をとる接続構造及び／または半導体基板上に形成
した第１層配線層とその上層の第２層配線層とを接続孔
であるヴィアホールに導電物質を埋め込んで電気的接続
をとる接続構造を有する半導体装置において、少なくとも前記コンタクトホール及び／またはヴィアホ
ールの埋め込み材である導電物質は無電解メッキにより
形成されたメタル材であることを特徴とする半導体装
置。
【請求項９】前記コンタクトホール及び／またはヴィア
ホールの埋め込み材である導電物質及び外部リードと接
続する電極パッド部含むその上層配線は無電解メッキに
より形成されたメタル材であることを特徴とする請求項
８に記載の半導体装置。
【請求項１０】下部配線と上部配線とを、層間絶縁膜に
形成した接続孔に埋め込んだメタル材により接続する配
線の形成方法において、下部配線上に層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に、下
部配線に合わせて接続孔を形成し、該同じ層間絶縁膜に
該接続孔と少なくとも一部が重なる構成で上部配線形成
用の溝を形成し、その後無電解メッキにより接続孔及び上部配線形成用の
溝をメタル材で埋め込んで配線を形成することを特徴と
する配線形成方法。
【請求項１１】下部配線と上部配線とを、層間絶縁膜に
形成した接続孔に埋め込んだメタル材により接続する配
線の形成方法において、下部配線上にテーパ形成用層間絶縁膜を形成し、該層間
絶縁膜の下部配線上に上広がりのテーパ形状をなすテー
パ孔を形成し、該テーパ孔を導電物質で埋め込み、その
上に層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に、前記導電物
質に合わせて接続孔を形成し、該同じ層間絶縁膜に該接
続孔と少なくとも一部が重なる構成で上部配線形成用の
溝を形成し、その後無電解メッキにより接続孔及び上部配線形成用の
溝をメタル材で埋め込んで配線を形成することを特徴と
する配線形成方法。