JPH0799196A - 集積回路用金属膜形成方法 - Google Patents
集積回路用金属膜形成方法Info
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- JPH0799196A JPH0799196A JP5241218A JP24121893A JPH0799196A JP H0799196 A JPH0799196 A JP H0799196A JP 5241218 A JP5241218 A JP 5241218A JP 24121893 A JP24121893 A JP 24121893A JP H0799196 A JPH0799196 A JP H0799196A
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- JP
- Japan
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- metal film
- metal
- semiconductor element
- wafer
- forming
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体配線形成に用いる無電解金属めっきの
前処理において、半導体素子形成表面のみを液相で活性
化することで、裏面への金属の堆積を防止し、その結
果、次工程でのコンタミネーションを防止する。 【構成】 バリヤメタル14を堆積したコンタクトホー
ル18を有する半導体素子形成用ウエハー11を、スピ
ンコーター12上で回転させながら前処理を行い、半導
体素子形成表面のみを活性化する。このように表面処理
されたウエハー11をめっき浴13に浸積することで、
半導体素子形成表面全面のみに配線用金属15を堆積す
る。
前処理において、半導体素子形成表面のみを液相で活性
化することで、裏面への金属の堆積を防止し、その結
果、次工程でのコンタミネーションを防止する。 【構成】 バリヤメタル14を堆積したコンタクトホー
ル18を有する半導体素子形成用ウエハー11を、スピ
ンコーター12上で回転させながら前処理を行い、半導
体素子形成表面のみを活性化する。このように表面処理
されたウエハー11をめっき浴13に浸積することで、
半導体素子形成表面全面のみに配線用金属15を堆積す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子や集積回路
形成用の配線形成方法に関するもので、無電解めっき法
による金属膜形成に関する。
形成用の配線形成方法に関するもので、無電解めっき法
による金属膜形成に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子や集積回路の配線形成
のための金属膜堆積には、スパッター蒸着法やCVD法
が使用されていた。これらの方法は、金属化合物に多大
なエネルギーをかけ、金属を遊離させたり、金属化合物
を分解することにより半導体素子形成表面に金属膜を堆
積する。しかし、スパッター法では凹凸部において十分
なカバーレッジがとれないといった大きな問題がある。
またこれらの方法は真空条件下で金属を堆積するため膨
大なコストかかり、プロセス的にも複雑であるといった
問題がある。それらの問題を解決する方法として、最
近、めっき法による金属膜の堆積が注目されている。
のための金属膜堆積には、スパッター蒸着法やCVD法
が使用されていた。これらの方法は、金属化合物に多大
なエネルギーをかけ、金属を遊離させたり、金属化合物
を分解することにより半導体素子形成表面に金属膜を堆
積する。しかし、スパッター法では凹凸部において十分
なカバーレッジがとれないといった大きな問題がある。
またこれらの方法は真空条件下で金属を堆積するため膨
大なコストかかり、プロセス的にも複雑であるといった
問題がある。それらの問題を解決する方法として、最
近、めっき法による金属膜の堆積が注目されている。
【0003】めっき法には大きく分類して、電気めっき
と無電解めっき(化学めっき)の2種類が挙げられる。
しかし、電気めっきは金属堆積が電界の分布に依存する
ことから、微細な埋め込み溝やコンタクトホール内に平
坦上と同様な電界を分布させることは困難なため、カバ
ーレッジの問題を解決することができない。そこで、化
学的に基板表面での還元反応を利用し、金属を堆積する
無電解めっき法を、配線形成の金属膜堆積に応用する方
法が近年研究されつつある。
と無電解めっき(化学めっき)の2種類が挙げられる。
しかし、電気めっきは金属堆積が電界の分布に依存する
ことから、微細な埋め込み溝やコンタクトホール内に平
坦上と同様な電界を分布させることは困難なため、カバ
ーレッジの問題を解決することができない。そこで、化
学的に基板表面での還元反応を利用し、金属を堆積する
無電解めっき法を、配線形成の金属膜堆積に応用する方
法が近年研究されつつある。
【0004】この無電解めっきは、還元反応によって自
己触媒的に析出してくる金属(例えば銅、銀)の塩と、
金属塩が溶媒中で水酸化物となって沈澱することを防止
する錯化剤、及び還元剤、pH調節剤からなるめっき液
に被メッキ体を浸漬させてめっきする方法である。しか
し、無電解めっき法は最初のめっき金属を析出させるた
めの核が必要で、金属堆積の核となるアクチベーター
(主に、酸性水溶液中の塩化パラジウム)を形成するア
クチベーテイング処理が活性化処理として必要となる。
己触媒的に析出してくる金属(例えば銅、銀)の塩と、
金属塩が溶媒中で水酸化物となって沈澱することを防止
する錯化剤、及び還元剤、pH調節剤からなるめっき液
に被メッキ体を浸漬させてめっきする方法である。しか
し、無電解めっき法は最初のめっき金属を析出させるた
めの核が必要で、金属堆積の核となるアクチベーター
(主に、酸性水溶液中の塩化パラジウム)を形成するア
クチベーテイング処理が活性化処理として必要となる。
【0005】現段階では、活性化処理は半導体素子形成
用ウエハー全体を前処理液の中に浸漬させて行われてお
り、全体が活性化されたウエハーを、めっき浴に浸漬さ
せて金属を堆積するといった方法をとっている。
用ウエハー全体を前処理液の中に浸漬させて行われてお
り、全体が活性化されたウエハーを、めっき浴に浸漬さ
せて金属を堆積するといった方法をとっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、以下の大きな問題が生じる。
法では、以下の大きな問題が生じる。
【0007】それは、被めっき体全体を前処理液に浸漬
させるため、めっきを行う半導体素子形成表面以外の部
分も活性化されることにより裏面にも金属が堆積され
る。裏面の金属は、次工程以降で汚染(クロスコンタミ
ネーション)の発生原因となり、半導体工程では大きな
問題となる。また、この裏面の金属を除去するには、金
属を溶解することのできる強酸で裏面のみを処理する方
法をとる必要があり、一段階工程が増えることとなる。
させるため、めっきを行う半導体素子形成表面以外の部
分も活性化されることにより裏面にも金属が堆積され
る。裏面の金属は、次工程以降で汚染(クロスコンタミ
ネーション)の発生原因となり、半導体工程では大きな
問題となる。また、この裏面の金属を除去するには、金
属を溶解することのできる強酸で裏面のみを処理する方
法をとる必要があり、一段階工程が増えることとなる。
【0008】この問題を解決するための手段として、こ
れまでに、アクチベーターであるパラジウムをスパッタ
ー法により堆積したりや、イオン注入法によって表面近
傍に埋め込む方法が提案されている。しかしながら、こ
れらの方法では、スループットが低く、またコストも高
いといった問題があり、実用的でない。
れまでに、アクチベーターであるパラジウムをスパッタ
ー法により堆積したりや、イオン注入法によって表面近
傍に埋め込む方法が提案されている。しかしながら、こ
れらの方法では、スループットが低く、またコストも高
いといった問題があり、実用的でない。
【0009】そこで、本発明の目的は金属膜を堆積した
い部分のみ活性化する活性化処理を液相で行うことが可
能な集積回路用金属膜形成方法を提供することである。
い部分のみ活性化する活性化処理を液相で行うことが可
能な集積回路用金属膜形成方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、金属膜を形成すべき基板において、少なく
ともめっきを行うための活性化処理を液相で、基板の一
主面にのみ行う工程と、前記活性化処理が施された基板
を、無電解めっき処理槽内に設置し、活性化処理された
面にのみ、金属膜を形成する工程とを備える。
に本発明は、金属膜を形成すべき基板において、少なく
ともめっきを行うための活性化処理を液相で、基板の一
主面にのみ行う工程と、前記活性化処理が施された基板
を、無電解めっき処理槽内に設置し、活性化処理された
面にのみ、金属膜を形成する工程とを備える。
【0011】また、一主面のみに活性化処理を施す工程
に、スピンコートで活性化処理を行う方法を用いること
が望ましい。
に、スピンコートで活性化処理を行う方法を用いること
が望ましい。
【0012】また、本発明において、基板の一主面に少
なくとも溝、あるいは下地素地または、配線を接続する
ためのコンタクトホールが形成されていることが望まし
い。
なくとも溝、あるいは下地素地または、配線を接続する
ためのコンタクトホールが形成されていることが望まし
い。
【0013】また、本発明に係わる活性化処理として、
パラジウム化合物やすず化合物を用いることが望まし
い。
パラジウム化合物やすず化合物を用いることが望まし
い。
【0014】
【作用】本発明は、前処理工程において、一主面のみを
活性化でき、活性化層上に選択的に金属が堆積するた
め、主面以外の部分への金属膜の堆積を防止することが
できる。そのため、裏面に堆積した金属膜を除去する工
程が不要で、半導体工程におけるクロスコンタミネーシ
ョンを防止することができる。また、液相での活性化処
理は、真空技術を用いた活性化処理よりも容易であり、
安価な配線を形成できる。
活性化でき、活性化層上に選択的に金属が堆積するた
め、主面以外の部分への金属膜の堆積を防止することが
できる。そのため、裏面に堆積した金属膜を除去する工
程が不要で、半導体工程におけるクロスコンタミネーシ
ョンを防止することができる。また、液相での活性化処
理は、真空技術を用いた活性化処理よりも容易であり、
安価な配線を形成できる。
【0015】従って、本発明を用いることにより、プロ
セス的に簡単で、安価な配線形成に有効である。
セス的に簡単で、安価な配線形成に有効である。
【0016】
(実施例1)以下本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【0017】図1は第一の実施例の無電解めっき法によ
る配線金属膜形成方法を示す図である。
る配線金属膜形成方法を示す図である。
【0018】まず図1(a)では、コンタクトホール1
8を有する絶縁膜19上に、バリヤメタルとして窒化チ
タン14を堆積した半導体素子形成用ウエハー11の半
導体素子形成表面を表にし、スピンコーター12上にセ
ットした。そして、半導体素子表面上の脱脂を行うため
に、200回転/minの速度でウエハー11を回転さ
せながらノズルからアセトンを1分間ウエハー11上に
接触させ、続いて3000回転/minにし、アセトン
を乾燥させた。その後、回転を停止させ、窒化チタン表
面の自然酸化膜を除去するために、ノズルからBHF
(HF:NH4F=1:20)溶液をウエハー11上に
塗布し、20秒間浸漬した。20秒後、1000回転/
minでウエハー11を回転し、BHFを完全に除去し
てから、水洗を1分間行った。水洗後、アクチベーター
を吸着しやすくするため、200回転/minの速度で
ウエハー11を回転させながら10%塩化すず溶液をノ
ズルから5分間放出してセンシタイジングを行なった
後、そのままの速度で水洗を30秒行った。次に、10
%塩化パラジウム溶液をノズルから5分間、同様の速度
でウエハー11を回転させながらアクチベーテイング処
理を行った後、同様に30秒間水洗を行った。
8を有する絶縁膜19上に、バリヤメタルとして窒化チ
タン14を堆積した半導体素子形成用ウエハー11の半
導体素子形成表面を表にし、スピンコーター12上にセ
ットした。そして、半導体素子表面上の脱脂を行うため
に、200回転/minの速度でウエハー11を回転さ
せながらノズルからアセトンを1分間ウエハー11上に
接触させ、続いて3000回転/minにし、アセトン
を乾燥させた。その後、回転を停止させ、窒化チタン表
面の自然酸化膜を除去するために、ノズルからBHF
(HF:NH4F=1:20)溶液をウエハー11上に
塗布し、20秒間浸漬した。20秒後、1000回転/
minでウエハー11を回転し、BHFを完全に除去し
てから、水洗を1分間行った。水洗後、アクチベーター
を吸着しやすくするため、200回転/minの速度で
ウエハー11を回転させながら10%塩化すず溶液をノ
ズルから5分間放出してセンシタイジングを行なった
後、そのままの速度で水洗を30秒行った。次に、10
%塩化パラジウム溶液をノズルから5分間、同様の速度
でウエハー11を回転させながらアクチベーテイング処
理を行った後、同様に30秒間水洗を行った。
【0019】次に図1(b)では、このように前処理し
たウエハー11をホルマリン150ml/L、エチレン
ジアミン10g/L、チオ尿素少量、硫酸銅29g、水
酸化ナトリウム40g/Lで調合した無電解銅めっき浴
13に空気撹拌しながら30分間浸漬させると、約1μ
mの膜厚で半導体素子形成表面全面に銅膜15を堆積す
ることができた(図1(c))。
たウエハー11をホルマリン150ml/L、エチレン
ジアミン10g/L、チオ尿素少量、硫酸銅29g、水
酸化ナトリウム40g/Lで調合した無電解銅めっき浴
13に空気撹拌しながら30分間浸漬させると、約1μ
mの膜厚で半導体素子形成表面全面に銅膜15を堆積す
ることができた(図1(c))。
【0020】そして図1(d)では、この銅めっきした
半導体素子形成用ウエハー11上にレジストを塗布し、
紫外線を用いて所望するレジスト配線パターン16を形
成し、それをマスクとして前記銀膜15のエッチングを
行ない、銅の配線を形成することができた(図1
(e))。
半導体素子形成用ウエハー11上にレジストを塗布し、
紫外線を用いて所望するレジスト配線パターン16を形
成し、それをマスクとして前記銀膜15のエッチングを
行ない、銅の配線を形成することができた(図1
(e))。
【0021】(実施例2)図2は第二の実施例の無電解
めっき法による配線金属膜形成方法を示す図である。
めっき法による配線金属膜形成方法を示す図である。
【0022】まず図2(a)では、チタンタングステン
バリヤメタル24を堆積したシリコン酸化膜28に形成
した溝及び、コンタクトホール27を有する半導体素子
形成用ウエハー21を半導体素子形成表面を表にし、ス
ピンコーター12上にセットした。そして、200回転
/minの速度でウエハー21を回転させながらノズル
よりアセトンを1分間ウエハー21上に流し、半導体素
子表面上の脱脂を行う。流し終わったら3000回転/
minにしてアセトンを乾燥させた。その後、回転を停
止させ、ノズルから塩化パラジウム5mg/L、12M
HCl0.1ml、HF(50:1)250ml/L
溶液をウエハー21上に20秒間流した。20秒後、1
000回転/minでウエハー21を回転させ、PdC
l2ーHF溶液を完全に除去してから、水洗を1分間行
った。この工程により、半導体素子表面上の自然酸化膜
除去とアクチベーテイング処理が同時に行われる。
バリヤメタル24を堆積したシリコン酸化膜28に形成
した溝及び、コンタクトホール27を有する半導体素子
形成用ウエハー21を半導体素子形成表面を表にし、ス
ピンコーター12上にセットした。そして、200回転
/minの速度でウエハー21を回転させながらノズル
よりアセトンを1分間ウエハー21上に流し、半導体素
子表面上の脱脂を行う。流し終わったら3000回転/
minにしてアセトンを乾燥させた。その後、回転を停
止させ、ノズルから塩化パラジウム5mg/L、12M
HCl0.1ml、HF(50:1)250ml/L
溶液をウエハー21上に20秒間流した。20秒後、1
000回転/minでウエハー21を回転させ、PdC
l2ーHF溶液を完全に除去してから、水洗を1分間行
った。この工程により、半導体素子表面上の自然酸化膜
除去とアクチベーテイング処理が同時に行われる。
【0023】次に図2(b)はこのように前処理したウ
エハー21をホルマリン150ml/L、エチレンジア
ミン10g/L、チオ尿素少量、硫酸銅29g/L、水
酸化ナトリウム40g/Lの割合で調合した無電解銅め
っき浴23中に空気撹はんを行いながら、ウエハー21
を静かに揺動させながら1時間浸積させると、約1μm
の膜厚で半導体素子形成表面全面に銅膜25をめっきす
ることができた(図2(c))。
エハー21をホルマリン150ml/L、エチレンジア
ミン10g/L、チオ尿素少量、硫酸銅29g/L、水
酸化ナトリウム40g/Lの割合で調合した無電解銅め
っき浴23中に空気撹はんを行いながら、ウエハー21
を静かに揺動させながら1時間浸積させると、約1μm
の膜厚で半導体素子形成表面全面に銅膜25をめっきす
ることができた(図2(c))。
【0024】そして図2(d)では、化学機械的研磨
(CMP)を行ない、埋め込み溝以外の余分な部分の銅
25を除去することで、銅の埋め込み配線を形成でき
た。
(CMP)を行ない、埋め込み溝以外の余分な部分の銅
25を除去することで、銅の埋め込み配線を形成でき
た。
【0025】なお、CMPのかわりにドライエッチング
を用いた平坦化法(エッチバック法)によっても同様の
良好な配線を形成できた。また、前記めっきされる部分
がシリコン酸化膜に形成された溝部上の全面であっても
良く、この場合にはコンタクトホール部内は、あらかじ
めタングステンなどが堆積されて埋め込まれている。
を用いた平坦化法(エッチバック法)によっても同様の
良好な配線を形成できた。また、前記めっきされる部分
がシリコン酸化膜に形成された溝部上の全面であっても
良く、この場合にはコンタクトホール部内は、あらかじ
めタングステンなどが堆積されて埋め込まれている。
【0026】なお、実施例1および実施例2では、銅の
堆積を用いて説明したが、他に銀、ニッケル、コバル
ト、金でも同様の良好な結果が得られる。
堆積を用いて説明したが、他に銀、ニッケル、コバル
ト、金でも同様の良好な結果が得られる。
【0027】なお、実施例1および実施例2では、一主
面のみに活性化処理を施す工程は、スピンコートで活性
化処理を行うを用いたが、この方法の他に、例えば、主
面部以外をレジストで覆っておいて、活性化処理が施さ
れないないようにしたり、活性化処理液の液表面に、主
面部分のみを接触させる方法を用いることが挙げられる
が、もちろん本発明はこれらに限定されるものではな
い。
面のみに活性化処理を施す工程は、スピンコートで活性
化処理を行うを用いたが、この方法の他に、例えば、主
面部以外をレジストで覆っておいて、活性化処理が施さ
れないないようにしたり、活性化処理液の液表面に、主
面部分のみを接触させる方法を用いることが挙げられる
が、もちろん本発明はこれらに限定されるものではな
い。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、無電解
金属めっき前の被めっき体の半導体素子を形成した一主
面のみを活性化させ、そのウエハーをめっき浴に浸漬さ
せることで、一主面のみに金属膜を堆積することができ
る。また、スピンコーター上でアクチベーション処理を
行うことで、他の前処理もスピンコーター上で連続して
行うことができ、処理時間の短縮を図ることができる。
金属めっき前の被めっき体の半導体素子を形成した一主
面のみを活性化させ、そのウエハーをめっき浴に浸漬さ
せることで、一主面のみに金属膜を堆積することができ
る。また、スピンコーター上でアクチベーション処理を
行うことで、他の前処理もスピンコーター上で連続して
行うことができ、処理時間の短縮を図ることができる。
【0029】よってこの方法で、安価なプロセスでクロ
スコンタミネーションの問題なく配線を形成することが
できる。
スコンタミネーションの問題なく配線を形成することが
できる。
【0030】本発明は、CVD,スパッタ技術による金
属膜堆積をめっき技術に置き換えることで工程コストの
低減と簡略化を図るものである。
属膜堆積をめっき技術に置き換えることで工程コストの
低減と簡略化を図るものである。
【図1】本発明の第1の実施例における無電解金属めっ
き法による配線金属膜の形成方法を説明するための工程
図
き法による配線金属膜の形成方法を説明するための工程
図
【図2】本発明の第2の実施例における無電解金属めっ
き法による配線金属膜の形成方法を説明するための工程
図
き法による配線金属膜の形成方法を説明するための工程
図
11,21 半導体素子形成用ウエハー 12 スピンコーター 13,23 銅めっき浴 14 バリヤメタル(窒化チタン) 24 バリヤメタル(チタンタングステン) 15,25 銅膜 16 レジストパターン 17 銅配線パターン 26 銅埋め込み配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 伸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】金属膜を形成すべき基板において、少なく
ともめっきを行うための活性化処理を液相で、基板の一
主面にのみ行う工程と、 前記活性化処理が施された基板を、無電解めっき処理槽
内に設置し、活性化処理された面にのみ、金属膜を形成
する工程とを備えた集積回路用金属膜形成方法。 - 【請求項2】活性化処理を行う工程は、スピンコート法
を用いることにより、基板の一主面のみを活性化処理す
ることを特徴とする請求項1記載の集積回路用金属膜形
成方法。 - 【請求項3】基板の一主面に少なくとも溝、あるいは下
地素子または、配線を接続するためのコンタクトホール
が形成されていることを特徴とする請求項1記載の集積
回路用金属膜形成方法。 - 【請求項4】活性化処理には、パラジウム化合物やすず
化合物を用いることを特徴とする請求項1記載の集積回
路用金属膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5241218A JPH0799196A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 集積回路用金属膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5241218A JPH0799196A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 集積回路用金属膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799196A true JPH0799196A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17070959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5241218A Pending JPH0799196A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 集積回路用金属膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799196A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11288940A (ja) * | 1998-02-12 | 1999-10-19 | Motorola Inc | 半導体素子における相互接続構造およびその形成方法 |
| JP2001514334A (ja) * | 1997-08-22 | 2001-09-11 | マイクロン テクノロジー,インコーポレイティド | チタン含有面上の無電解銅めっき |
| US6750143B1 (en) | 1998-08-11 | 2004-06-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for forming a plating film, and device for forming the same |
-
1993
- 1993-09-28 JP JP5241218A patent/JPH0799196A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001514334A (ja) * | 1997-08-22 | 2001-09-11 | マイクロン テクノロジー,インコーポレイティド | チタン含有面上の無電解銅めっき |
| JPH11288940A (ja) * | 1998-02-12 | 1999-10-19 | Motorola Inc | 半導体素子における相互接続構造およびその形成方法 |
| US6750143B1 (en) | 1998-08-11 | 2004-06-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for forming a plating film, and device for forming the same |
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