JPS62172741A - 多層配線の形成方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、半導体集積回路装置における多層配線の形
成方法に関するものである。

（従来の技術） 半導体集積回路装置（ＩＣ）における従来の多層配線の
形成方法の１つとして、特開昭５４−１１１７９５号公
報に示されるように、層間絶縁膜のスルーホールを無電
解めっき法により金属層で埋め込む方法がある。さらに
、この方法を実用化する手段として、スルーホール埋め
込みのための無電解めっき処理を行うに際して、その前
処理を行う方法が提案されており、その方法による改良
された従来の多層配線の形成方法を以下第２図を参照し
て説明する。

まず、トランジスタなどが既に形成されたＩＣ基板１上
に、ＡＩ！−８ｔ合金からなる第１層配線２を形成する
（第２図（ａ））。

次に、ＣＶＤ法により全面に層間絶縁膜とじて５ｉ０２
膜３を形成し、このＳｉｎ、膜３に第１層配線２上の必
要な箇所にてスルーホール４を開孔する（第２図（ｂ）
）。

次に、無電解めっき処理の前処理として、弱酸性の塩化
パラジウム溶液に室温で１分間全体を浸し、スルーホー
ル４の底面である第１層配線１２の表向に・そラジウム
を吸着させ活性化層５を形成する（第２図（ｃ））。

絖いて、水洗いを行った後、無電解ニッケル系めっき浴
に浸し、スルーホール４内に選択的にニッケル系めっき
層６を形成する（第２図（ｄ））。この時、ニッケル系
めっき層６は、Ｓ　ｉＯｘ換３との間に段差を生じない
厚さに形成する。

最後に、そのニッケル系めっき層６を介して前記第１層
配線２に接続される第１層配線２をＳｉｎ。

族３上に形成する（第２図（ｅ）　）　。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のような方法では、無電解めっきの
前処理において以下のような問題点があった。

■　塩化パラジウム溶液への浸漬という処理方法では、
スルーホールという２μｍ前後の径の孔には充分に溶液
が入らず歩留りが悪い。さらに微細化が進んでスルーホ
ール径が小さくなると、さらに歩留りが悪くなると考え
られる。

■　配線などに起因する層間絶縁膜（Ｓｉｎ２膜３）の
段差部に塩化ノ卆ラジウム溶液がたまり、水洗いによっ
ても完全に除去できず、結果としてめっきの選択性を不
完全にする。この場合に生じる欠陥を第３図に示す。こ
の第３図は、配線に起因する絶縁膜の段差部において、
絶縁膜上にもかかわらず、めっき金属８が析出してしま
った例である。この第３図は、本発明者が行った実験結
果の写真を模写した図で、９はスルーホール内に析出し
ためつき金属を示す。

■　塩化パラジウム溶液は弱酸性であり、このため、Ａ
／合金配線（第１層配線２）に対して腐食を起こしたり
して歩留りの低下を招く。

この発明は、以上述べたような従来の方法の問題点を除
去し、無電解めっきによるスルーホール埋め込み工程を
有する多層配線を歩留り良く製造することを目的とする
。

（問題点を解決するための手段） この発明では、無電解めっきの前処理として、パラジウ
ムの真空蒸着とリフトオフを併用した方法を採用する。

具体的には、ＩＣ基板上に第１層配線と層間絶縁膜を順
に形成し、その層間絶縁膜にフォトレジストマスクをマ
スクとしてスルーホールを開けた後、前記フォトレジス
トマスクを残したまま全面に・ぐラジウムを真空蒸着し
、その後、フォトレジストマスクを除去する。

（作用） すると、フォトレジストマスクと同時に、その上の・ぐ
ラジウムは除去され、ノセラジウムは、スルーホール底
部の第１層配線表面にのみ活性化層として残る。

（実施例） 以下この発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

まず、トランジスタなどが既に形成されたＩＣ基板１１
上に、Ａ／　−Ｓｔ金合金らなる第１層配線１２を形成
する（第１図（ａ））。

次に、ＣＶＤ法により全面に眉間絶縁膜としてＰＳＧＭ
１３を６０００λの厚さに形成する。さらに、その上に
、通常のホトリソグラフィ技術を用いて、スルーホール
エツチングのフォトレジストマスク１４を形成する。そ
して、そのフォトレジストマスク１４をマスクとして、
ＲＩＥ法によりｐｓＧｇｉａをエツチングすることによ
り、このＰＳＧ膜１３に第１層配線１２上の必要な箇所
にてスルーホール１５を開孔する（第１図（ｂ））。

続いて、上記フォトレジストマスク１４を残したまま、
１０＝　Ｔｏｒｒ台の真空中にて、パラジウムを数十＾
の厚さになるように抵抗加熱蒸着する。これによシ、ス
ルーホール１５底部の第１層配線１２表面およびフォト
レジストマスク１４上にパラジウム層１６が形成される
（第１図（ｃ））。

次に、アセトンなどの有機溶剤に全体を浸漬し、フォト
レジストマスク１４を溶解除去する（ただし、この時、
発煙硝酸は使用できない）。すると、フォトレジストマ
スク１４と同時に、その上に蒸着されていたパラジウム
／ｉ＃１６も除去され、結果的に、パラジウム層１６は
スルーホール１５内の第１層配線１２表面にのみ残り、
次の無電解めっき処理のだめの活性化層となる（第１図
（ｄ））。

続いて、無電解ニッケル系めっき浴に全体を浸し、無電
解めっき法により、スルーホール１５内に選択的にニッ
ケル系めっき層１７（めっき金属層）を形成する（第１
図（ｅ））。この時、ニッケル系めっき層１７は、ＰＳ
Ｇ膜１３との間にできるだけ段差を生じないような膜厚
とする。

取扱に、そのニッケル系めっき層１７を介して前記第１
層配線１２に接続されるＭ合金よＩ）なる第２層配線１
８をＰＳＧ膜１膜上３上成する（第１図（ｆ））。

なお、このよりな一実施例は２層配線の場合であるが、
同様な工程をくり返して３層以上の配線を形成すること
もできる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、この発明の方法によれば、
無電解めっきの前処理として、従来の塩化／Ｊ？ラジウ
ム溶液への浸漬の代わりに、ツクラジウムの真空蒸着と
リフトオフを併用した方法を採用したので、微小なスル
ーホールに対しても確実に前処理が行われ（微小なスル
ーホールでも、該スルーホール内の下層配線表面に真空
蒸着によシ確実に・ぐラジウムの活性化層が形成され）
、結果的に、無電解めっきによるスルーホールの埋め込
みの歩留りが向上する。

また、リフトオフによシネ要なパラジウムを除去するの
で、層間絶縁膜上に・ぐラジウムが残ることがなく、第
４図（本発明者が行った実験結果の写真を模写した図）
に示すように、めっきの選択性を完全にすることができ
る。

さらに、パラジウムの活性化層は真空蒸着によシ形成す
るので、下層配線金属に対する浸食などのダメージや汚
染が生じない。加えて、真空蒸着によるパラジウム膜の
形成には、下地材料による選択性がないので、例えば下
層配線を２層金属構造として上層金属にＡＩ！合金以外
の例えばタングステンやタングステンシリサイドを用い
てその上にめっきを可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の多層配線の形成方法の一実施例を示
す工程断面図、第２図は改良された従来の多層配線の形
成方法を示す工程断面図、第３図は改良された従来方法
による実験結果を示す平面図、第４図は本発明方法によ
る実験結果を示す平面図である。 １１・・・ＩＣ基板、１２・・・第１層配線、１３・・
・ＰＳＧＪｉｌ、１４・・・フォトレジストマスク、１
５・・・スルーホール、１６・・・ノ々ラジウムｆｉ、
１７・・・ニッケル系めっき層、１８・・・第２層配線
。 第１図 頂　２　図 己ズ良橢ロ表万；ムの乍トｂｆＳ毛集／）羊面目第　３
　凶 り斃叩乱ネｌう；ろメト８取ｒキめ口 第　４　区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）ＩＣ基板上に第１層配線と層間絶縁膜を順に形成
   する工程と、 （ｂ）その層間絶縁膜に、その上に形成されたフオトレ
   ジストマスクをマスクとして選択的にスルーホールを開
   ける工程と、 （ｃ）その後、前記フォトレジストマスクを残したまま
   、全面にパラジウムを真空蒸着する工程と、（ｄ）次い
   で、前記フォトレジストマスクを除去し、同時にその上
   のパラジウムを除去することにより、前記スルーホール
   底部の第１層配線表面にのみパラジウムを活性化層とし
   て残す工程と、 （ｅ）その後、スルーホール内に無電解めつき法により
   めつき金属層を形成する工程と、 （ｆ）そのめつき金属層を介して前記第１層配線に接続
   される第２層配線を前記層間絶縁膜上に形成する工程と
   を具備することを特徴とする多層配線の形成方法。