JPH04218920A

JPH04218920A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04218920A
Application number: JP3072810A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yokoyama; 横山　謙二
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1991-04-05
Publication date: 1992-08-10
Also published as: KR920001706A; KR930008868B1

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多層配線構造を備えた半
導体装置及びその製造方法に関し、特に配線層間の接続
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体装置の配線技術において
は、配線層の間に層間絶縁膜を介在させて配線層を幾層
にも積層し、それらの配線層を、層間絶縁膜に形成され
た接続孔を介して下層の配線層に電気的接続した構造が
採用されおり、その配線構造は半導体装置の特性や信頼
性を決める重要な要素である。

【０００３】このような多層配線構造を、従来の半導体
装置の工程切断図である図９を参照して説明する。

【０００４】図９（ａ）において、半導体基板７１の表
面側には、半導体領域７１ａと絶縁層７１ｂが形成され
ており、半導体領域７１ａの表面には、スパッタ法によ
り堆積された後、パターンニングされた第１の配線層７
２が形成されている。この構造の半導体基板７１に多層
配線を形成するために、まず、図９（ｂ）に示す如く、
第１の配線層７２の上方に層間絶縁膜７３が堆積され、
次に、図９（ｃ）に示す如く、第１の配線層７２と層間
絶縁膜７３の表面側に形成されるべき配線層とを接続す
るための接続孔７４が開口される。この状態の半導体基
板７１の表面側に、スパッタ法により金属材料が堆積さ
れて、層間絶縁膜７３の表面上に金属層が形成されると
共に、接続孔７４が埋め込みされる。しかる後に、図９
（ｄ）に示す如く、金属層は、パターンニングされて、
第２の配線層７５が形成される。

【０００５】これにより、第１の配線層７２と第２の配
線層７５とは、層間絶縁膜７３の接続孔７４を介して電
気的接続される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の半
導体装置の製造方法においては、スパッタ法により、半
導体基板７１の上方から層間絶縁膜７３の接続孔７４を
埋め込みするため、第２の配線層７５と第１の配線層７
２とのカバレージは下層側の形状の影響を大きく受ける
。例えば、接続孔７４の開口部周囲に付着した金属材料
によって、その下方側への堆積が妨げられ、接続孔７４
の底面の隅部７４ａにボイドが発生する場合、あるいは
、接続孔７４の内周側には金属材料は堆積しにくいため
、接続孔７４の内部の第２の配線層７５に薄い部分が発
生する場合がある。このようなカバレージ不良は、初期
的な断線やエレクトロマイグレーション等による経時的
な断線事故の原因となるため好ましくない。

【０００７】このような問題点を解消する方法として、
図１０に示すめっき配線層を利用する方法が案出される
。図１０において、半導体基板８１の表面側で、層間絶
縁膜８２の表面及びその接続孔８２ａの内面には、導電
性下地層８３が堆積されている。ここで、導電性下地層
８３をめっき電極としてめっき処理を行なって、第２の
配線層８４を被着し、接続孔８２ａの内部を埋め込むも
のである。このため、導電性下地層８３の表面から、確
実に金属層を成長させることができるので、前述のカバ
レージが改善される。しかし、この方法においては、接
続孔８２ａの側面にも導電性下地層８３が存在するため
、接続孔８２ａのアスペクト比が高い場合には、接続孔
８２ａの開口部８２ｂの付近で成長した第２の配線層８
４が、開口部が塞ぎ、内部にボイド８４ｂを残留させて
しまう。このため、接続孔８２ａの内部における配線抵
抗の増大及びエレクトロマイグレーションによる断線等
の問題が発生するので、めっきを利用した配線構造を適
用できる範囲には限界がある。　　特に、素子が微細化
され、半導体装置の横方向のサイズがさらに縮小されて
いくと、接続孔のアスペクト比はさらに高くなるため、
上記の問題点はより顕著なものとなる。

【０００８】以上の問題点に鑑み、本発明の課題は、配
線層間を電気的接続する接続部を、下層の配線層表面か
らのみめっき形成することによって、初期的な特性及び
信頼性を向上した多層配線層を備える半導体装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明に係る多層配線構造を備えた半導体装置に
おいて講じた手段は、半導体基板表面側の配線パターン
領域に堆積された導電性下地層と、その表面上に被着さ
れ、この導電性下地層を介して下層と電気的接続する第
１の配線層と、第１の配線層表面に積み上げ形成された
接続金属層と、第１の配線層表面側に堆積され、接続金
属層をその上面を露出させた状態で埋める層間絶縁膜と
、層間絶縁膜の上方に被着され、接続金属層を介して第
１の配線層と電気的接続する第２の配線層とを少なくと
も有することを特徴とする。

【００１０】この構成の半導体装置の製造方法は、半導
体基板の表面側に導電性下地層を被着する下地層形成工
程と、導電性下地層の表面上の配線パターン領域に第１
の配線層を被着する第１の配線層形成工程と、形成すべ
き接続金属層の形成予定領域を窓開けしたマスクを第１
の配線層の表面側に覆うマスク形成工程と、このマスク
の窓開け部の第１の配線層表面上に接続金属層をめっき
形成する接続金属層形成工程と、このマスクを除去する
マスク除去工程と、第１の配線層の配線パターンの反転
領域にある導電性下地層を除去する下地層除去工程と、
第１の配線層表面側で、接続金属層をその上面が少なく
とも露出する状態に埋める層間絶縁膜を堆積する絶縁膜
形成工程と、しかる後に、それらの上方に第２の配線層
を形成する第２の配線層形成工程とを有することを特徴
とする。

【００１１】本発明において、第１の配線層として導電
性下地層の表面にめっき形成されたものを使用する場合
には、前述の第１の配線層形成工程において、形成すべ
き第１の配線層の配線パターン領域を窓開けしたマスク
を導電性下地層表面上に覆う工程と、その窓開け部の導
電性下地層表面上に第１の配線層をめっき形成するめっ
き工程とを行い、マスク除去工程において、このマスク
も除去する。この場合には、第１の配線層が、その底面
が上面に比して広い面積となるようにその側面にテーパ
ーを有するように形成して、側面に密着して層間絶縁膜
を堆積させることが好ましく、そのために、第１の配線
層を形成するためのマスクに、ネガ形のフォトレジスト
を使用することが好ましい。

【００１２】また、絶縁膜形成工程としては、例えば、
第１の配線層の上方に接続金属層の上面を覆う状態に絶
縁膜を堆積させた後に、少なくとも接続金属層の表面が
露出するまでエッチバック処理を行なうものであり、こ
の場合には、接続金属層と第２の配線層との接触面積を
広く確保するために、エッチバック処理を、接続金属層
の上部が層間絶縁膜の表面から突出する状態にまで行な
うことが好ましい。

【００１３】さらに、下地層除去工程としては、例えば
、マスクを新たに形成することなく、第１の配線層をマ
スクとしてドライエッチングを行うものである。ここで
、第１の配線層に層間絶縁膜を密着して堆積させるため
に、接続金属層の上面外周側及び第１の配線層の上面外
周側を曲面とすることが望ましく、このため、ドライエ
ッチングは、接続金属層の上面及び第１の配線層の上面
も浅くエッチングすることが好ましい。

【００１４】本発明において、第１の配線層、前記接続
金属層及び第２の配線層として、例えば、Ａｕ，Ａｇま
たはＣｕを使用することができる。

【００１５】そして、導電性下地層が下層側及び上層側
のいずれとも密着するように、ＴｉまたはＭｏを最下層
として堆積させ、第１の配線層と同種の金属またはＰｔ
を最上層として堆積させることが好ましい。

【００１６】

【作用】以上の構成の本発明においては、予め、下地層
形成工程で半導体基板の表面側に導電性下地層を被着し
ておき、この導電性下地層の表面上に、めっき等により
第１の配線層を形成する。ここで、導電性下地層は残し
ておき、接続金属層の形成予定領域を窓開けしたマスク
を第１の配線層の表面に覆った後に、導電性下地層を利
用して、半導体基板をめっきして、その窓開け部に接続
金属層を形成する。そして、接続金属層を形成した後に
、第１の配線層の配線パターンの反転領域の導電性下地
層を除去する。この状態で、接続金属層がその上面を露
出した状態で、接続金属層を層間絶縁膜で埋める。しか
る後に、上記の工程を繰り返して、またはスパッタ法を
利用して、第２の配線層を形成すると、第２の配線層は
、層間絶縁膜から露出した接続金属層と接続し、この接
続金属層を介して、第１の配線層と電気的接続する。このように、層間絶縁膜を形成する前に、接続金属層を
第１の配線層の表面からめっき形成しておくため、従来
のような層間絶縁膜の接続孔を埋めていく必要がない。従って、接続金属層と第１の配線層との密着性が高く、
接続金属層を厚く被着する場合であっても、内部にボイ
ドを残留することがない。よって、配線抵抗が低く、ま
たエレクトロマイグレーションの発生も防止できる配線
構造を実現でき、半導体装置の初期特性及び信頼性を向
上することができる。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の実施例に係る半導体装置の配
線構造を、図１を参照して説明する。

【００１８】図１は本例に係る半導体装置の切断図であ
り、半導体装置１１において、シリコン基板１１ａの表
面側には半導体領域１１ｂが形成され、半導体領域１１
ｂが形成されていない領域には、シリコン酸化膜１１ｃ
が被着されている。この構成のシリコン基板１１ａの表
面側には、厚さが約１０ｎｍの下層たるＴｉ層１２ａと
、厚さが約１００ｎｍの上層たるＡｕ層１２ｂからなる
導電性下地層１２が堆積され、その導電性下地層１２の
表面に、厚さが約７００ｎｍの第１のＡｕ配線層１３が
めっき形成されており、第１のＡｕ配線層１３は、導電
性下地層１２を介して半導体領域１１ｂに電気的接続し
ている。その上方には、層間絶縁膜１４が堆積されてお
り、その接続孔１４ａの内部には、第１のＡｕ配線層１
３の表面からめっき形成された接続用Ａｕ層１５（接続
金属層）を有している。ここで、接続孔１４ａは、層間
絶縁膜１４に開口されたものでなく、第１のＡｕ配線層
１３に積み上げ形成された接続用Ａｕ層１５を埋めるよ
うに層間絶縁膜１４が堆積されて形成されたものである
。そして、接続用Ａｕ層１５は、層間絶縁膜１４の表面
から突出した状態にある。この上方には、第１の配線層
と同様に、厚さが約１０ｎｍの下層たるＴｉ層１６ａと
厚さが約１００ｎｍの上層たるＡｕ層１６ｂからなる導
電性下地層１６を介して、接続用Ａｕ層１５に電気的接
続する第２のＡｕ配線層１７を有している。これにより
、第２のＡｕ配線層１７と、第１のＡｕ配線層１３とは
、層間絶縁膜１４を介して電気的接続する多層配線構造
を形成している。さらに、第２のＡｕ配線層１７の上方
には、表面絶縁膜１８が堆積されている。

【００１９】次に、この構成の半導体装置１１の製造方
法について、図１〜図５を参照して、説明する。

【００２０】図２〜図５は本例の半導体装置の工程切断
図であり、図２（ａ）において、シリコン基板１１ａは
配線層の形成前の状態のものであり、その表面側には半
導体領域１１ｂとシリコン酸化膜１１ｃとが形成されて
いる。

【００２１】まず、図２（ｂ）に示す如く、この状態の
シリコン基板１１の表面全体に、厚さが約１０ｎｍのＴ
ｉ層１２ａをスパッタ法により堆積し、さらにＴｉ層１
２ａの表面上に、厚さが約１００ｎｍのＡｕ層１２ｂを
被着して、導電性下地層１２を形成する（下地層形成工
程）。

【００２２】次に、配線層用のマスクを形成する工程と
して、図３（ａ）に示す如く、導電性下地層１２の表面
上を、厚さ約１μｍのポジ形のフォトレジスト層１９で
覆ったあと、第１の配線層の配線パターン領域に対応す
る窓開け部１９ａを形成する。その後に、配線層を形成
するための工程として、シリコン基板１１をＡｕめっき
浴中に浸漬し、導電性下地層１２を給電用電極としてめ
っきを行い、図３（ｂ）に示す如く、窓開け部１９ａの
導電性下地層１２の表面からＡｕ膜を成長させていき、
窓開け部１９ａの内部に、厚さが約７００ｎｍの第１の
Ａｕ配線層１３を形成する（第１の配線層形成工程）。

【００２３】さらに、図３（ｃ）に示す如く、シリコン
基板１１ａの上方を、厚さが約１μｍのポジ形のフォト
レジスト層２０で覆った後に、この上方に形成する第２
の配線層と、第１のＡｕ配線層１３とを接続するための
接続金属層の形成予定領域に窓開け部２０ａを形成する
。ここで、窓開け部２０ａの内部に、フォトレジスト材
料が残らないように十分に除去する（マスク形成工程）
。

【００２４】次に、再度、シリコン基板１１ａをＡｕめ
っき浴中に浸漬し、導電性下地層１２を給電用電極とし
てめっきを行い、図４（ａ）に示す如く、窓開け部２０
ａの第１のＡｕ配線層１３の表面上に、厚さが約１μｍ
の接続用Ａｕ層１５を形成する（接続金属層形成工程）
。

【００２５】次に、図４（ｂ）に示す如く、シリコン基
板１１ａに形成したフォトレジスト層１９，２０を除去
する。これにより、第１のＡｕ配線層１３の上に、接続
用Ａｕ層１５が積み上げた状態になる（マスク除去工程
）。

【００２６】次に、図４（ｃ）に示す如く、シリコン基
板１１ａをＣＦ４　とＯ２　の混合ガス中でドライエッ
チングを行なう。ここで、第１のＡｕ配線層１３をドラ
イエッチングに対するマスクとして利用し、第１のＡｕ
配線層１３が被着されていない領域の導電性下地層１２
及びシリコン酸化膜１１ｃの表面層を除去する。（下地
層除去工程）その後に、図５（ａ）に示す如く、シリコ
ン基板１１の上方に、厚さが約１．５μｍのシリコン酸
化膜１４ｂをプラズマＣＶＤ法により堆積させ、さらに
その表面にレジスト層２１を塗布して、表面を平坦化す
る。この状態で、プラズマエッチング法により、シリコン酸
化膜１４ｂ及びレジスト層２１を表面からエッチングす
る。ここで、プラズマエッチングの条件を、シリコン酸
化膜１４ｂ及びレジスト層２１に対するエッチング速度
が同じになるように設定することにより（エッチバック
法）、図５（ｂ）に示す如く、シリコン酸化膜１４ｂは
、平坦な層間絶縁膜１４として残される。ここで、プラ
ズマエッチングは、接続用Ａｕ層１５の上部１５ａが、
層間絶縁膜１４の表面から突出する状態になるまで行な
う（絶縁膜形成工程）。

【００２７】しかる後に、第２の配線層形成工程として
、上記の下地層形成工程から第１のＡｕ配線層形成工程
までと同様な工程を繰り返し、第２の配線層を形成する
。

【００２８】まず、層間絶縁膜１４の表面側に、厚さが
約１０ｎｍのＴｉ層１６ａをスパッタ法により堆積し、
さらにＴｉ層１６ａの表面上に、厚さが約１００ｎｍの
Ａｕ層１６ｂを堆積し、導電性下地層１６を形成する。さらに、この表面上を、厚さ約１μｍのポジ形のフォト
レジスト層２２で覆った後に、図５（ｃ）に示す如く、
第２の配線層の配線パターン領域に対応して窓開け部２
２ａを形成する。次に、シリコン基板１１ａをＡｕめっ
き浴中に浸漬し、第２の導電性下地層１６を給電用電極
としてめっきを行い、窓開け部２２ａの第２の導電性下
地層１６の表面からＡｕ膜を成長させていき、窓開け部
２２ａの内部に、厚さが７００ｎｍの第２のＡｕ配線層
１７を形成する。次に、フォトレジスト層２２を除去し
、シリコン基板１１をＣＦ４　とＯ２　の混合ガス中で
ドライエッチングを行なう。ここで、第２のＡｕ配線層
１７がドライエッチングに対するマスクとなって、第２
のＡｕ配線層１７が被着されていない領域の第２の導電
性下地層１６及び層間絶縁膜１４の表面が除去される。

【００２９】その後に、表面絶縁膜１８を堆積して、図
１に示す半導体装置１１の多層配線を形成する（第２の
配線層形成工程）。

【００３０】以上のとおり、本例においては、予め形成
した導電性下地層１２を、第１のＡｕ配線層１３を形成
した後も残しておき、これをめっきの給電用電極として
利用することにより、接続用Ａｕ層１５を第１のＡｕ配
線層１３の表面からのみに成長させ、その後、層間絶縁
膜１４で接続用Ａｕ層１５を埋める。従って、接続用Ａ
ｕ層１５が厚い場合であっても、接続用Ａｕ層１５は、
第１のＡｕ配線層１４との密着性が高いと共に、その内
部にボイド等を有しない。しかも、接続用Ａｕ層１６は
、層間絶縁膜１７ａの表面から第２のＡｕ配線層１８に
向けて突出してため、第２のＡｕ配線層１７との接触面
積が広く、密着して接続している。よって、本例の配線
構造は、初期的には配線抵抗が低く、経時的にはエレク
トロマイグレーション等が発生しないものである。この
ため、初期特性及び信頼性が良好であり、半導体装置の
設計、製造において、層間絶縁膜の厚さに対する制約を
緩和することができる。

【００３１】また、第１のＡｕ配線層１３，第２のＡｕ
配線層１７は、下層のシリコン酸化膜１１ｂ，表面絶縁
膜１８との間に、酸化膜との密着性が高いＴｉ層１２ａ
と、配線層と同じＡｕからなる上層とからなる導電性下
地層１２を有しているので、それらの密着性も高い。さ
らに、第１のＡｕ配線層１３，接続用Ａｕ層１５，第２
のＡｕ配線層１７は、いずれもＡｕからなっているので
、配線抵抗が低く、不純物による腐食断線等の発生しに
くくなっている。

【００３２】なお、第２の配線層形成工程の前に、下地
層形成工程から絶縁膜形成工程を繰り返すことにより、
初期特性及び信頼性が良好な３層以上の配線構造を形成
することも可能である。

【００３３】本例においては、めっき配線層を使用して
多層配線構造を形成したが、第２のＡｕ配線層１７に代
えて、スパッタ法により被着したＡｕ層によって、第２
の配線層を形成してもよい。この方法によって製造した
半導体装置の切断図を図６に示す。同図において、半導
体装置３１の第２のＡｕ配線層３２は、接続用Ａｕ層３
３の上部３３ａと直接に接続しており、接続用Ａｕ層３
３を介して第１のＡｕ配線層３４に電気的接続されてい
る。

【００３４】この構造の半導体装置３１においても、接
続用Ａｕ層３３の上部３３ａが突出する状態に層間絶縁
膜３５が形成され、この状態で、第２のＡｕ配線層３２
をスパッタ法により堆積させる。従って、従来の製造方
法のように、接続孔３５ａの内部を埋めていく必要がな
いため、層間絶縁膜３５が厚い場合に、スパッタ法によ
って第２の配線層を堆積させても、配線構造の初期特性
及び信頼性が良好である。

【００３５】本例においては、導電性下地層の除去に、
ＣＦ４　とＯ２　ガスの混合ガス中でのドライエッチン
グを利用したが、たとえばＣＦ４　単独ガス中で行なっ
てもよく、Ａｒガス等の不活性ガス中でのイオンミリン
グ法を利用してもよい。ここで、導電性下地層と共に、
Ａｕ配線層の上面及び接続用Ａｕ層の上面に対しても、
浅くエッチング可能な条件に設定してもよい。この場合
には、図７に示す如く、第１のＡｕ配線層４１及び接続
用Ａｕ層４２の上面外周側の角部分４１ａ，４２ａがエ
ッチングされ、曲面を呈する。従って、シリコン基板１
１ａの上方からシリコン酸化膜４３を堆積させても、第
１のＡｕ配線層４１及び接続用Ａｕ層４２の角部分４１
ａ，４２ａに確実に堆積することができると共に、側面
４１ｂ，４２ｂに隙間なく堆積させることができる。

【００３６】また、めっき配線層を形成するためのフォ
トレジスト層に、ポジ形のフォトレジストに代えてネガ
形のフォトレジストを使用してもよい。窓開けした後の
ポジ形のフォトレジストにおいては、図８（ａ）に示す
如く、レジスト層５１の側面５１ａはシリコン基板１１
ａに対して垂直、あるいは、図８（ｂ）に示す如く、レ
ジスト層５２の底面５２ａが広くなる。これに対して、
ネガ形のフォトレジストを使用すると、露光したとき、
レジスト表面側は内部に比較して強く露光されるため、
図８（ｃ）に示す如く、レジスト層５３の上面５３ａが
、底面５３ｂに比較して広い面積になるように、側面５
３ｃにテーパーが発生する。このような状態で、上方か
ら窓開け部５３ｄを埋め込みしていくと、窓開け部５３
ｄの底面の隅部５３ｅは、レジスト５３の上面５３ａの
影になって、埋め込みされない部分が発生する。しかし
ながら、配線層をめっき形成する場合には、配線層は下
層から上方に向けて成長させる。そのため、図８（ｃ）
の形状にレジスト５３が形成されても、窓開け部５３ｄ
の隅部５３ｅも埋め込みすることができる。このため、
形成された配線層５４の形状は、図８（ｄ）に示す如く
、上面５４ａが底面５４ｂに比較して小さな面積になる
ように、側面５４ｃにテーパーが形成される。この場合
には、層間絶縁膜を上方から被着したとき、上面５４ａ
が狭いので下方が遮られないため、配線層５４の側面５
４ｃに層間絶縁膜を確実に被着できるので、より信頼性
の高い配線構造を実現することができる。

【００３７】本例においては、導電性下地層として、Ｔ
ｉ層とＡｕ層との２層構造のものを採用したが、これに
限らず、めっき工程において給電用電極として使用でき
る種類の導電材料であればよい。ここで、導電性下地層
と下層側及び上層側との密着性を向上させるために、酸
化膜の表面に直接被着される下層には、酸化膜との密着
性の高い材料としてＴｉ層の他にＭｏ層を、めっき配線
層が被着される上層には、めっき配線層との密着性の高
い材料として、配線層と同種の金属層の他にＰｔ層を使
用してもよく、下層をＴｉまたはＭｏで、中間層をＰｔ
で、上層を配線層と同種の金属で形成してもよい。なお
、配線層として、Ａｕの他にＡｇまたはＣｕを使用する
こともできる。

【００３８】そして、層間絶縁膜の形成には、シリコン
酸化膜とレジスト層を堆積させてエッチバック処理を行
なったが、基板表面を平坦化できるものであればよく、
例えば、リンガラス層またはボロン・リンガラス層を単
層で、または絶縁膜としての酸化シリコン、シリコンナ
イトライド、シリコンオキシナイトライドまたはこれら
の多層膜との組み合わせで使用してもよい。

【００３９】また、めっき層の形成には、ＤＣ，パルス
，ＰＲ等の電流波形による電気めっきに限らず、無電解
めっきまたは電気めっきと無電解めっきの組合せを利用
してもよい。

【００４０】なお、本例においては、半導体基板の第１
層目と第２層目の配線層の接続に、めっき形成した接続
用Ａｕ層（接続金属層）を使用したが、これに限らず、
接続金属層の配置は、製造する半導体装置の機能等によ
り、最適な位置に配置されるべき性質のものであり、従
来の配線構造と組み合わされて多層配線構造を形成して
いるものであってもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上のとおり、本発明においては、半導
体基板の表面側に導電性下地層を被着しておき、この導
電性下地層の表面上に第１の配線層を形成し、導電性下
地層を利用して、第１の配線層の表面上に接続金属層を
めっき形成して積み上げてから、層間絶縁膜を形成する
ことに特徴を有しているので、以下の効果を奏する。

【００４２】■　　接続金属層はめっき形成されるため
、第１の配線層の表面からのみ成長する。しかも、層間
絶縁膜を形成する前に接続金属層を形成しておくので、
層間絶縁膜の厚さは接続金属層の形成に影響を与えない
。従って、接続金属層は、第１の配線層とも密着性が高く
、内部にボイド等を有しない。よって、厚い層間絶縁膜
を有する場合であっても、初期特性的には配線抵抗が低
く、経時的には信頼性が高い多層配線構造を実現できる
。

【００４３】■　　接続金属層の上部が層間絶縁膜の表
面から突出している場合には、接続金属層と第２の配線
層との接触面積を大きく確保できるので、接続抵抗が低
く、安定した接続を実現できる。

【００４４】■　　配線層を形成するためのマスクをネ
ガ形のフォトレジストによって形成した場合には、第１
の配線層は、底面が広くなるように形成される。この場
合には、第１の配線層の上面は、層間絶縁膜が第１の配
線層の側面に堆積するのを妨げないので、第１の配線層
と層間絶縁膜との密着も向上させることができる。

【００４５】■　　導電性下地層は、ＴｉまたはＭｏか
らなる下層と、第２の配線層と同種の金属またはＰｔか
らなる上層を有している場合には、下層側の酸化膜とも
上層側の配線層とも密着性が高い。

【００４６】■　　下地層除去工程は、第１の配線層を
マスクとして導電性下地層をドライエッチングにより除
去する工程である場合には、導電性下地層を除去のため
のマスクを形成する工程を省略することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る半導体装置の構造を示す
切断図である。

【図２】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法の
一部を示す工程切断図である。

【図３】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法の
一部を示す工程切断図である。

【図４】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法の
一部を示す工程切断図である。

【図５】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法の
一部を示す工程切断図である。

【図６】図１の半導体装置における第２のＡｕ配線層を
別の配線層に代えた半導体装置の構造を示す切断図であ
る。

【図７】本実施例に係る下地層除去工程の条件と別の条
件を採用した半導体装置の製造方法の一部を示す工程切
断図である。

【図８】配線層形成工程におけるフォトレジスト層の構
造を示す工程切断図である。

【図９】従来の半導体装置の製造方法を示す工程切断図
である。

【図１０】別の従来の半導体装置の製造方法を示す工程
切断図である。

【符号の説明】１１，３１・・・半導体装置１１ａ・・・シリコン基板１２，１６・・・導電性下地層１３，３４，４１・・・第１の配線層１５，４２・・・接続用Ａｕ層（接続金属層）１７，３
２・・・第２のＡｕ配線層１４，３５，４３・・・層間絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板表面側の配線パターン領域に堆
積された導電性下地層と、その表面上に被着され、この
導電性下地層を介して下層と電気的接続する第１の配線
層と、第１の配線層表面にめっきにより積み上げ形成さ
れた接続金属層と、第１の配線層表面側に堆積され、前
記接続金属層をその上面を露出させた状態で埋める層間
絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上方に被着され、前記接続
金属層を介して第１の配線層と電気的接続する第２の配
線層と、を少なくとも有することを特徴とする多層配線
構造を備えた半導体装置。
【請求項２】請求項１において、第１の配線層は、前記
導電性下地層の表面にめっき形成されたものであること
を特徴とする多層配線構造を備えた半導体装置。
【請求項３】請求項２において、第１の配線層は、その
底面が上面に比して広い面積となるように、その側面に
テーパーを有していることを特徴とする多層配線構造を
備えた半導体装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項にお
いて、前記接続金属層は、前記層間絶縁膜の表面上から
突出していることを特徴とする多層配線構造を備えた半
導体装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか１項にお
いて、前記接続金属層の上面外周側及び第１の配線層の
上面外周側は、曲面になっていることを特徴とする多層
配線構造を備えた半導体装置。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれか１項にお
いて、第１の配線層、前記接続金属層及び第２の配線層
は、Ａｕ，Ａｇ及びＣｕからなる群のうちのいずれか１
種の金属からなることを特徴とする多層配線構造を備え
た半導体装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか１項にお
いて、前記導電性下地層は、Ｔｉ及びＭｏのうちのいず
れかの金属からなる下層と、第２の配線層と同種の金属
及びＰｔのうちのいずれかの金属からなる上層と、を少
なくとも有することを特徴とする多層配線構造を備えた
半導体装置。
【請求項８】半導体基板の表面側に導電性下地層を被着
する下地層形成工程と、前記導電性下地層表面上の配線
パターン領域に第１の配線層を被着する第１の配線層形
成工程と、形成すべき接続金属層の形成予定領域を窓開
けしたマスクを第１の配線層表面上に覆うマスク形成工
程と、このマスクの窓開け部の第１の配線層表面上に前
記接続金属層をめっき形成する接続金属層形成工程と、
このマスクを除去するマスク除去工程と、第１の配線層
の配線パターンの反転領域にある前記導電性下地層を除
去する下地層除去工程と、前記接続金属層の上面が少な
くとも露出する状態に、第１の配線層表面側に層間絶縁
膜を堆積させて、前記接続金属層周囲を埋める絶縁膜形
成工程と、しかる後に、その上方に第２の配線層を形成
する第２の配線層形成工程と、を有することを特徴とす
る多層配線構造を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項９】請求項８において、第１の配線層形成工程
は、形成すべき第１の配線層の配線パターン領域を窓開
けしたマスクを前記導電性下地層表面上に覆う工程と、
その窓開け部の前記導電性下地層表面上に第１の配線層
をめっき形成するめっき工程と、を有し、前記マスク除
去工程においては、このマスクも除去することを特徴と
する多層配線構造を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１０】請求項９において、第１の配線層を形成
するためのマスクに、ネガ形のフォトレジストを使用す
ることを特徴とする多層配線構造を備えた半導体装置の
製造方法。
【請求項１１】請求項８乃至請求項１０のいずれか１項
において、前記下地層除去工程は、第１の配線層をマス
クとしてドライエッチングを行うものであることを特徴
する多層配線構造を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１２】請求項１１において、前記ドライエッチ
ングは、前記接続金属層の上面及び第１の配線層の上面
も浅くエッチングすることを特徴とする多層配線構造を
備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１３】請求項８乃至請求項１２のいずれか１項
において、前記絶縁膜形成工程は、第１の配線層の上方
に前記接続金属層の上面を覆う状態に絶縁膜を堆積させ
た後に、少なくとも前記接続金属層の表面が露出するま
でエッチバック処理を行なうものであることを特徴とす
る多層配線構造を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１４】請求項１３において、前記エッチバック
処理は、前記接続金属層の上部が前記層間絶縁膜表面か
ら突出する状態にまで行なうことを特徴とする多層配線
構造を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１５】請求項８乃至請求項１４のいずれか１項
において、第１の配線層、前記接続金属層及び第２の配
線層は、Ａｕ，Ａｇ及びＣｕからなる群のうちのいずれ
か１種の金属からなることを特徴とする多層配線構造を
備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１６】請求項８乃至請求項１５のいずれか１項
において、前記下地層形成工程は、Ｔｉ及びＭｏのうち
のいずれか１種の金属を最下層として被着する工程と、
第２の配線層と同種の金属種及びＰｔのうちのいずれか
１種の金属を最上層として被着する工程と、を有するこ
とを特徴とする多層配線構造を備えた半導体装置の製造
方法。