JPS6315443A - 多層配線の製造方法 - 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、多層配線において深さが異なるスルーホー
ルｔ−Ｎしても、すべてのスルーホールへのメタルの完
全平坦埋め込みができるようにした多層配線の製造方法
に関する。

（従来の技術） 従来の多層配線の製造方法を第６図に示す。第６図（ａ
）に示すように、Ｓｉ基板１上に段差をもつ下地２ｔ−
形成し、この段差をもつ下地２上に第１層Ｍ配線３ｔ−
形成後、ＰＳＧの層間絶縁膜４を形成シ、シカる後エッ
チパック法により平坦化する。

次に、レジスト５を塗布してスルーホールフォトリソお
よび反応性イオンエッチにより浅いスルーホール６およ
び深いスルーホール７全開孔する。

次に、第６図Ｑ：１）のように、レジスト５の除去後、
弱酸性ｐｄｃｔｚ溶液に浸漬し、Ｐｄ触媒をスルーホー
ル６．７の底面のみに選択的に付着させる。そして、Ｎ
ｉメッキ浴を用いた無電解メツイ法によりスルーホール
６，７へＮｉ　ｆ埋め込み、埋め込みメタル８．９を形
成する。

この場合、メッキ速度は同一メッキ条件の場合等しいの
で、第６図Φンのごとく、スルーホール６と７は深さが
異なっているから、浅いスルーホール６ｔｌ−完全に埋
め込むメッキ条件で行なうと、深いスルーホール７の埋
め込みが不足となる。そして第６図（ｃ）に示すように
、第２層目配線１０としてＭ膜をパターニングすると、
深いスルーホール７では、第２層目配線１０のカバレー
ジが悪くなる。下地段差が極端に大きい場合は断線１０
ａを生じることになる。

また、逆に深いスルーホール７を完全に埋め込む条件で
メッキを行なう場合は、第６図（ｄ）のごとく、浅いス
ルーホール６はオーバー析出し、層間絶縁膜４上に、埋
め込みメタル１１が突起状に形成され、この突起状の埋
め込みメタル１１により、第６図（ｅ）に示すように、
第２層目配線１０の＠線あるいは層内ショートのおそれ
がでてくる。

（発明が解決しようとする問題点） 以上、述べたように、スルーホール深さが異なる場合は
すべてのスルーホールの完全平坦埋め込みができないた
め、いずれかのスルーホールで第２層目配線が断線した
り、眉間ショートする可能性があった。第６図（ｅ）の
図中の１０ｂで示す部分が層間ショートを示している部
分を示す。

この発明は、前記従来技術がもっている問題点のうち、
スルーホール深さが異なる場合にすべてのスルーホール
の完全平坦埋め込みができない点と、いずれかのスルー
ホールで第２層目配線が断線したり層間ショートする可
能性がある点について解決した多層配線の製造方法を提
供するものである。

（問題点を解決するための手渡） この発明は、多層配線の製造方法において、段差金石す
る下地上に第１層Ｍ配線を形成して熱処理を行うととも
に層間絶縁層を介して上層の金属を形成した後、洩いス
ルーホールおよび深いスルーホールを形成したウェハを
無電解メッキ浴に浸積してレーザ元を浅いスルーホール
ト深いスルーホールに入射させて第１層Ｍ配線面で乱反
射させて眉間絶縁膜に吸収させ両スルーホール無電解メ
ッキ［１−析出させる工程を導入したものである。

（作　用） この発明によれば、多層配線の製造方法に以上のような
工程を導入したので、笛１層配線は熱処理されているか
ら、その表面に凹凸が形成され、浅いスルーホールと深
いスルーホールに入射されたレーザ元は第１層配線の表
面で乱反射されて層間絶縁膜に吸収され、この層間絶縁
膜が上昇して、浅いスルーホールと深いスルーホール内
に無電解メッキ膜が埋め込み金属として析出されて両ス
ルーホールを埋め込み、上層の金属の側面で埋め込み金
属が急冷される。

（実施例） 以下、この発明の多層配線の製造方法の実施例について
図面に基づき説明する。第１図（ａ）ないし第１図（ｄ
）はその一実施例の工程説明図である。この第１図（ａ
）〜第１図（ｄ）において、第６図（ａ）〜第６図（ｅ
）と同一部分には同一符号を付して述べる。

まず、第１図（ａ）に示すように、従来の第６図（→の
場合と同様にして、半導体基板としてＳｉ基板１上に段
差を有する下地２上に第１層Ｍ配組３を形成し、しかる
後にＰＳＧの層間絶禄＠４を形成し、その後エツチング
により平坦化する。次いで、熱伝導のよい上層の金属２
１（たとえばＡｌｌ　）　ｔ−０，２μｍ程度蒸看する
。

次いで、この金属２１上にレジスト５を塗布した後、第
１図の）に示すように、スルーホールフォトリソおよび
ＲＩＥにより、レジスト５、上層の金属２１および層間
絶縁膜４を開孔し、浅いスルーホール６と深いスルーホ
ール７を形成する。

次に、無電解メッキの触媒として、弱酸性ｐｄｃ１２溶
液に浸漬し、Ｐｄ触媒２２を浅いスルーホール６と深い
スルーホール７の底部のみに選択的に付着させる。

次に、第１図（ｃ）に示すように、レジスト５の除去後
、飯電解メッキ浴にウェハを浸漬する。Ｗ、２図は無電
解メッキの方法を示す図であり、この第２図に示すごと
＜　ＮｉＳＯ４浴２３中のウェハホルダ２５上に上記第
１図（ｂ）で示したウェハ２４をセットし、ＵＶ元（た
とえばＡｒＦエキシマ−レーザ２６（波長１９３ｎｍ）
）を第１図（ｃ）のように全面照射する。

この場合、上層の金属２１としてのＭはＵＶ元に対する
反射率が９０％以上と高いので、ＵＶ元２６は浅いスル
ーホール６と高いスルーホール７のみ入射する。入射し
た元は第１層Ｍ配＃３！３の表面に入射するが、第１層
Ｍ配線３の配線材のＭはパターン形底後、４５０℃程度
の熱処理（シンクとよぶ）が施されているので、表面は
ヒロック形成によシ凹凸が大きくなる。

第３図にスパッタＡＡ−１，５％Ｓｉ膜の４５０℃シン
タ後鏡面反射率の分光特性を示す。この第３図より明ら
かなように、波長が短くなるにつれて、反射率が大きく
減少しているのは、表面凹凸の大きさが５０　ＯｎＩｎ
　、すなわち０．５μｍ以上でちるため、それ以下の波
長の光が敏感になって、反射率が減少するためである。

波長１９３ｎｍでの鏡面反射率が第３図より２０係以下
ということは８０％以上が乱反射し、層間絶縁膜４に吸
収される。層間絶縁膜４は光吸収し、昇温する。

この結果、無電解メッキ膜がその温度での析出速度で析
出して行き、両スルーホール６．７に埋め込み金属２７
が形成される。そして上層の金属２１であるヒートシン
ク膜までこの埋め込み金属２７が埋め込まれ念とき、放
熱速度が大きいため、ヒートシンク膜の側面温度は急降
下してしまう。

以上の熱分布の模式図を第４図に示す。ただし、石英基
板の光吸収係数αを１０’　ｃｍ−”、Ｍの熱伝導率に
’ｔ　２．３８　（Ｊ／、、ｓｅｃ、　Ｋ　）　ｖ−ザ
パワー密度ＩＭｗ／ａＩの条件とした。

この場合、勿論レーザパワーを大きくすることにより、
石英基板＠託を上げることは可能である。

たとえば、　３　ＭＷ／！設定により層間絶は膜４を９
０℃に加熱した場合、上層の金属２１では急激な熱拡散
による放熱が行なわれるので、５０℃以上の温度をもつ
金属の深さは〜５００八以下となる。

一方、無電解メッキの析出速度は温度により大きく異な
る。−例を第５図に示す。浴温度９０℃と５０℃では析
出速度は５倍以上の差がある。したがって、深いスル一
ホール７を埋め込むに必要なメッキ時間で析出しても、
浅いスルーホール６の埋め込みはほぼＰＳＧの層間絶縁
膜４の近傍で停止し、オーバ析出とならない（第１図（
ｃ））。

次に、第１図（ｄ）に示すように、上ｊｊの金属２１’
ｔ　ＩＪン酸系エッチャントで除去し、第２層配線１０
を形成する。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したようにこの発明によれば、熱伝導
率が漏＜、シかも光反射率の高い上ノーの金属の膜をス
ルーホール以外の領域に層間絶縁膜上に重畳したので、
元の一括照射によフ選択的な基板加熱が可能となるとと
もに層間絶縁膜と金属膜の温度差を大きくとることが可
能となり、メッキ析出速度の差も上記２独の膜の間で大
きくすることが可能となる。

これにともない、メッキ析出は条件を最適化すれば層間
絶縁膜／金属の膜界面で１゛々度よく制御でき、深さの
異なるスルーボールでも、最も深いスルーホールを埋め
込むに要するメッキ時間行えば、すべてのスルーホール
で平坦な埋め込みが笑現できる。

したがって、飛び越し結線を含む多層配線のごとき、ス
ルーホール深さが２〜３倍異なる場合にも適用可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（功ないし第１図（ｄ）はこの発明の多層配線の
製造方法の一実施例の工程説明図、第２図は同上多層配
線の製造方法に適用される無電解メッキを説明するため
の図、第３図は同上多層配線の製造方法を説明するため
のＭ、−ｓｉ［鏡面反射率の分光特性を示す図、第４囚
は同上多層配線の製造方法を説明するための石英ｌＮｔ
Ｍ造でレーザ照射した場合の表面上昇温度特性を示す図
、第５図は同上多層配線の製造方法に適用される無電解
メッキでのＮｉメッキ析出速度の浴温度依存性を示す図
、第６図＜ａ＞ないし第６図（ｅ）は従来の多層配線の
製造方法の工程説明図である。 １・・・Ｓｉ基板、２・・・段差ｔ−：ａする下地、３
・・・第１層Ｍ配線、４・・・層間栖縁膜、５・・・レ
ジスト、６・・・浅イスルーホール、７・・・深いスル
ーホール、１０・・・第２層配線、２１・・・上層の金
属、２２・・・触媒、２６・・・ＵＶ光、２７・・・埋
め込み金属。 ｙ２６ ！！！旬臀メダ１声の跋、明部 第２図 波長（ｎＭ） ＡＩ−５ｉ、糖和配跡慴物令た拵１吐凹第３図 ｔ４１ｔｌｒｎｓｅｃ） 第４図 メ、ン彬谷−７Ａ廣（”Ｃ） ／Ｊｊ−ノー１／キ折ｌ武亥のδ濯度依与竹−第５図 ｆＪｌｊｅ鑓配縄／１）ｎｋ’４ｓＩＴ！ｌ］第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）Ｓｉ基板上に段差を有する下地を形成後第１層配
   線、層間絶縁膜および光反射率が高くかつ熱伝導率の高
   い上層の金属を順次形成する工程と、（ｂ）上記上層の
   金属および層間絶縁膜に開孔して上記第１層配線に達す
   るスルーホールを形成する工程と、 （ｃ）上記スルーホールの底部に触媒を付着させる工程
   と、 （ｄ）スルーホールを形成したウェハを無電解メッキ浴
   に浸漬させて光を垂直に照射させて上記第１層配線の反
   射光を上記層間絶縁膜に吸収させることにより上記スル
   ーホール内に埋め込み金属を析出させる工程と、 （ｅ）上記上層の金属を除去した後第２層配線を形成す
   る工程と、 よりなる多層配線の製造方法。