(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の層側に位置する第１の開口と、該第１の開口の上部に位置して連続するとともに前記第１の開口よりも小さい第２の開口とを有し、かつ、形成するメッキ層の厚さに応じて前記第１の開口及び／又は前記第２の開口の大きさが異なる複数の開口部を備えるマスクを前記所定の層上に形成する第１の工程と、
前記マスクを用いて前記所定の層上にメッキ層を形成する第２の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記マスクは、径の大きさが一様の別の開口部を更に有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程は、
前記第１の開口を有する第１のマスク層を前記所定の層上に形成する工程と、
前記第２の開口を有する第２のマスク層を前記第１のマスク層上に形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記マスクは、前記所定の層上に形成されかつ前記第２の開口の下に位置して連続する第３の開口を有し、該第３の開口は前記第１の開口よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第３の開口と前記第２の開口とは、同じ径を持つことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１の工程は、
第１の開口よりも小さい第３の開口を有する第１のマスク層を前記所定の層上に形成する工程と、
前記第１の開口を有する第２のマスク層を前記第１のマスク層上に形成する工程と、
前記第２の開口を有する第３のマスク層を前記第２のマスク層上に形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記マスクは前記第２の開口の大きさが異なる複数の開口部を有し、該複数の開口部に形成されるメッキ層の幅は異なるが高さは同一であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記メッキ層は配線パターンであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記メッキ層は電極パターンであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の工程は、
前記第１の開口を有する第１のマスク層を前記所定の層上に形成する工程と、
前記第２の開口を有する第２のマスク層を前記第１のマスク層上に形成する工程と
を含み、前記第１のマスク層と前記第２のマスク層とは異なるエッチング感度を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の工程は、
前記第１の開口を有する第１のマスク層を前記所定の層上に形成する工程と、
前記第２の開口を有する第２のマスク層を前記第１のマスク層上に形成する工程と
を含み、前記第１のマスク層と前記第２のマスク層とは異なる絶縁層であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
形成するメッキ層の厚さに応じて異なる大きさの開口部を有するマスクを用いて所定の層上にメッキ層を形成する半導体装置の製造方法において、
前記開口部の少なくとも一部を覆う庇を前記マスクに形成し、各開口部内で前記メッキ層の成長速度を同一に制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記所定の層は導電層であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
メッキ処理用の給電メタルである所定の層上に形成された複数のメッキ層を有し、該複数のメッキ層は一定の径で垂直に延びる第１の部分と、該第１の部分に連続しており、該第１の部分よりも幅広の第２の部分とを有し、前記第２の部分は連続的に幅が増大していく部分と連続的に幅が減少していく部分とを有しており、前記複数のメッキ層は、配線パターンと電極パターンの少なくとも一方であり、更に前記第１及び第２の部分は、同一の硬度を持つことを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
前記第２の部分は、凸状の側面部を有することを特徴とする請求項１４記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記第１及び第２の部分は、同一の硬度を持つことを特徴とする請求項１４又は１５に一項記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記所定の層は導電層であることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれか一項記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記複数のメッキ層は、前記第１の部分の幅が異なり、高さが等しい異なるメッキ層を含むことを特徴とする請求項１４ないし１７のいずれか一項記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置及び半導体装置の製造方法に関し、特にメッキ法による配線及び電極形成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体装置の配線や電極の形成方法には様々なものがある。このうち、メッキ法は薄膜形成の有力なパターン形成手法として広く採用されている。
【０００３】
メッキ法を用いた配線や電極の形成方法は、例えば特開平１０−６４９５３号公報に記載されている。この公開公報に記載のパターン形成方法を、図１を参照して説明する。絶縁基板１上に種金属層２を形成した後、ホトレジスト層３をマスクとしてメッキ成長によりピラーを形成する。このマスク３は径の異なる複数の開口部を有しており、メッキ液に接触させてピラー形成を行うと、開口径の大小によって新鮮なメッキ液の供給量に差が生じる。換言すれば、メッキ速度に差が生じる。この差により、開口径の小さい開口部では薄いメッキ層（ピラー）４ｃが形成され、開口径の大きい開口部では厚いメッキ層４ｄ、４ｓが形成される。従って、厚膜メッキを必要とする箇所には開口径の大きい開口部をマスク３に形成し、薄膜メッキを必要とする箇所には開口径の小さい開口部を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、メッキ液の供給量が開口面積に依存しているため、成長するメッキの厚み（高さ）とは比例関係にある。これにより、異なる開口面積を持つパターンを同時にメッキすると、メッキ厚は広い開口面積を有するパターンは厚く、小さい開口面積を有するパターンは薄く形成されてしまう。このため、小さい開口面積を有するパターンに厚くメッキ層を形成し、同時に広い開口面積を有するパターンに薄いメッキ層を形成することや、同じ開口面積を有するパターンにおいて、異なる膜厚のメッキを成長させることは不可能である。
【０００５】
このため、デバイスの配線をメッキ成長によって行う場合、同層で配線形成用の開口面積が異なると、出来上がりのメッキ層に差が生じるため、開口面積に応じた厚みでしかメッキ配線を得ることができない。同層で同一高さのメッキ層を形成するためには、異なる大きさの開口面積毎にメッキ成長を施さなくてはならない。
【０００６】
また、上記従来のメッキ成長で電極を形成した場合には、開口面積の大きさに依存して電極の厚みが異なるため、ボンディング不良などを引き起こしてしまう。
【０００７】
従って、本発明は上記従来技術の問題点を解決し、メッキ成長の速度を任意に制御できる半導体製造方法及びこの製造方法を用いた半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は請求項１に記載のように、所定の層側に位置する第１の開口と、該第１の開口の上部に位置して連続するとともに前記第１の開口よりも小さい第２の開口とを有し、かつ、形成するメッキ層の厚さに応じて前記第１の開口及び／又は前記第２の開口の大きさが異なる複数の開口部を備えるマスクを前記所定の層上に形成する第１の工程と、前記マスクを用いて前記所定の層上にメッキ層を形成する第２の工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。所定の層（メッキ処理における給電メタルとして機能する）上に形成されるメッキ層の成長速度は、第２の開口の大きさ（面積）に依存する。従って、第１の開口内に形成されるメッキ層の成長速度を、第２の開口の大きさで調整することができる。これにより、上記開口部とは異なる大きさの別の開口部におけるメッキ層の成長速度との関係で、所望の成長速度となるように、つまり同じ成長速度となるように第２の開口の大きさを制御することで、所定膜上に異なる径で同じ高さのメッキ層を形成することができる。また、開口の大きさを様々に設定することで、異なる表面積で所望の高さのメッキ層を複数個形成することができる。
【０００９】
例えば、請求項２に記載のように、請求項１に記載の製造方法において、前記マスクは、径の大きさが一様の別の開口部を更に有する。このような開口部と請求項１記載の開口部とを用いて、１回のメッキ処理で異なる表面積で高さが等しいメッキ層を形成することができる。ここで、等しいとは、完全に高さが等しい場合は勿論、若干の相違があっても、この相違がメッキ層の電気的、構造的作用効果において実質的な差異をもたらさない（実質的に同一な）範囲をも含むことを意味する。なお、このような定義は、他の同一、同じ、一様などにも同様に適用できるものである。
【００１１】
例えば、請求項３に記載のように、請求項１に記載の製造方法において、前記第１の工程は、前記第１の開口を有する第１のマスク層を前記所定の層上に形成する工程と、前記第２の開口を有する第２のマスク層を前記第１のマスク層上に形成する工程とを含む。このように、２回の工程でマスクを形成することができる。
【００１２】
例えば、請求項４に記載のように、請求項１に記載の製造方法において、前記マスクは、前記所定の層上に形成されかつ前記第２の開口の下に位置して連続する第３の開口を有し、該第３の開口は前記第２の開口よりも小さい。第３の開口を用いることで、メッキ層が第１の開口内でマスクに接触することなく成長でき、この結果メッキ層の上部が面取りされた形状となる。
【００１３】
例えば、請求項５に記載のように、請求項４に記載の製造方法において、前記第３の開口と前記第２の開口とは、同じ径を持つ。これにより、メッキ層の立ち上がり部分は第２の開口で規定される径（幅）となる。
【００１４】
例えば、請求項６に記載のように、請求項１に記載の製造方法において、前記第１の工程は、第１の開口よりも小さい第３の開口を有する第１のマスク層を前記所定の層上に形成する工程と、前記第１の開口を有する第２のマスク層を前記第１のマスク層上に形成する工程と、前記第２の開口を有する第３のマスク層を前記第２のマスク層上に形成する工程とを含む。マスクの一形成方法である。
【００１５】
例えば、請求項７に記載のように、請求項１記載の製造方法において、前記マスクは第２の開口の大きさが異なる複数の開口部を有し、該複数の開口部に形成されるメッキ層の幅は異なるが高さは同一である。第２の開口が第１の開口を制限するように形成されているため、幅は異なるが高さは同一のメッキ層を形成することができる。
【００１６】
例えば、請求項８に記載のように、請求項１ないし７のいずれか一項記載の製造方法においては、前記メッキ層は配線パターンである。
【００１７】
また、請求項９に記載のように、請求項１ないし７のいずれか一項記載の製造方法においては、前記メッキ層は電極パターンである。
【００１８】
例えば、請求項１０に記載のように、請求項１記載の製造方法において、前記第１の工程は、前記第１の開口を有する第１のマスク層を前記所定の層上に形成する工程と、前記第２の開口を有する第２のマスク層を前記第１のマスク層上に形成する工程とを含み、前記第１のマスク層と前記第２のマスク層とは異なるエッチング感度である。これにより、それぞれのマスク層のエッチング処理を互いに影響されることなく行える。
【００１９】
例えば、請求項１１に記載のように、請求項１記載の製造方法において、記第１の工程は、前記第１の開口を有する第１のマスク層を前記所定の層上に形成する工程と、前記第２の開口を有する第２のマスク層を前記第１のマスク層上に形成する工程とを含み、前記第１のマスク層と前記第２のマスク層とは異なる絶縁層である。これにより、それぞれのマスク層の処理（例えばエッチング）を互いに影響されることなく行える。
【００２０】
また、本発明は請求項１２に記載のように、形成するメッキ層の厚さに応じて異なる大きさの開口部を有するマスクを用いて所定の層上にメッキ層を形成する半導体装置の製造方法において、前記開口部の少なくとも一部を覆う庇を前記マスクに形成し、各開口部内で前記メッキ層の成長速度を同一に制御することを特徴とする半導体装置の製造方法である。請求項１では、マスクの開口という観点から発明を特定しているが、請求項１３では、マスクの形状上の特徴を別の観点から特定したものである。ここに記載の庇が各開口部内でメッキの成長速度を同一に制御することを可能とする。
【００２１】
また、請求項１３に記載のように、前記所定の層は導電層である。メッキ処理において所定の層は一方の電極となる。
【００２２】
また、請求項１４に記載のように、本発明はメッキ処理用の給電メタルである所定の層上に形成された複数のメッキ層を有し、該複数のメッキ層は一定の径で垂直に延びる第１の部分と、該第１の部分に連続しており、該第１の部分よりも幅広の第２の部分とを有し、前記第２の部分は連続的に幅が増大していく部分と連続的に幅が減少していく部分とを有しており、前記複数のメッキ層は、配線パターンと電極パターンの少なくとも一方であり、更に前記第１及び第２の部分は、同一の硬度を持つことを特徴とする半導体装置である。幅が異なるが高さが等しいメッキ層を一回のメッキ処理で形成した場合には、各メッキ層の硬度は等しくなる。硬度が等しいとは、完全に一致する場合のみならず、若干の相違があっても、この相違が一回のメッキ処理におけるプロセス上の誤差等に起因したといえる程度の範囲を含むことを意味する。
【００２６】
換言すれば、請求項１６に記載のように、請求項１６に記載の前記第２の部分は、凸状の側面部を有する。
【００２８】
なお、請求項１８に記載のように、前記所定の層は例えば導電層である。
【００２９】
また、請求項１９に記載のように、請求項１４ないし１８のいずれか一項記載の半導体装置においては、前記複数のメッキ層は例えば、前記第１の部分の幅が異なり、高さが等しい異なるメッキ層を含む。
【００３０】
例えば、請求項２３に記載のように、請求項１５ないし２２のいずれか一項記載の半導体装置においては、前記複数のメッキ層は配線パターンと電極パターンのすくなくとも一方である。複数のメッキ層の実例を特定したものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の原理
まず、図２を参照して本発明の原理を説明する。
【００３２】
図２に示すように、半導体基板１１上に形成された給電メタル１２上に、第１のマスク層となるパターニングされたメッキマスク１３を形成する。メッキマスク１３は、第１の開口となる複数の開口１７ａ〜１７ｄを有する。メッキマスク１３の上に、第２のマスク層となるパターニングされたメッキマスク１４を形成する。このメッキマスク１４は、第２の開口となる複数の開口１８ａ〜１８ｄを有する。そして、一度のメッキ処理でメッキ層１５ａ〜１５ｄを形成する。開口１７ａ〜１７ｄと開口１８ａ〜１８ｄとが、メッキマスク１３とメッキマスク１４とからなるマスク全体の開口部となる。
【００３３】
開口１７ａ〜１７ｄと開口１８ａ〜１８ｄとは連続している。開口１８ａ〜１８ｄのうち、開口１８ｃを除く開口１８ａ、１８ｂ、１８ｄはそれぞれ第１の開口１７ａ、１７ｂ、１７ｄを制限するように形成されている。言い換えれば、開口１８ａ、１８ｂ、１８ｄの面積（大きさ）はそれぞれ、開口１７ａ、１７ｂ、１７ｄの面積（大きさ）よりも狭い（小さい）。紙面の垂直方向における各開口の長さが同じだとすれば、開口１８ａ、１８ｂ、１８ｄの径（幅）はそれぞれ、開口１７ａ、１７ｂ、１７ｄの径（幅）よりも小さいと言える。開口１８ｃは開口１７ｃと同一の大きさ（径）である。換言すれば、径の大きさは一様であるとも言える。更に、メッキマスク１４を別の表現で特定すれば、メッキマスク１４は第１の開口を制限する庇を有するとも言える。例えば、第２の開口１８ｄの周囲部分は、庇１９ｄとなっている。庇１９ｄはメッキマスク１４の一部である。この観点から言えば、メッキマスク１４は庇マスクとも言える。なお、図を簡潔にするため、他の開口１８ａ〜１８ｃの庇には参照番号の付与を省略してある。
【００３４】
メッキマスク１４に形成された第２の開口１８ａ〜１８ｄの面積は、第１の開口１７ａ〜１７ｄ内でメッキ層１５ａ〜１５ｄが成長する速度を決める。例えば、メッキ層１５ｄの成長速度は、第１の開口１７ｄの面積ではなく、第２の開口１８ｄの面積に依存する。開口１８ｃと開口１８ｄが同じ面積（紙面に垂直方向の長さが等しい場合には、同じ径）だとすると、メッキ層１５ｃと１５ｄとは同じメッキ成長速度となる。換言すれば、メッキ液１６ｃの供給量とメッキ液１６ｄの供給量とは同一となる。よって、メッキ層１５ｃと１５ｄは径（幅）が異なるにもかかわらず、同一の高さとなる。前述した従来技術では、一度のメッキ処理で、異なる径のメッキ層を同一の高さに制御することはできない。
【００３５】
このように、メッキ層１５ｄの表面積によらず、換言すれば、第１の開口１７ｄの面積によらず、メッキ層１５ｄの高さ（厚み）を任意に制御することができる。
【００３６】
また、メッキ層１５ａと１５ｂが同一の面積（紙面に垂直方向の長さが等しい場合には、同じ径）であるとした場合、第２の開口１８ａと１８ｂの面積（紙面に垂直方向の長さが等しい場合には、同じ径）を変化させることで、メッキ層１５ａ、１５ｂは同一の径を持っているにもかかわらず、異なる高さとすることができる。前述した従来技術では、一度のメッキ処理で、同じ径のメッキ層を異なる高さに制御することはできない。
【００３７】
以上説明したように、本発明は図１を参照すれば、給電メタル（所定の層）１２側に位置する第１の開口１７ａ〜１７ｄと、これに連続しかつ前記第１の開口よりも小さい第２の開口１８ａ〜１８ｄ（１８ｃを除く）とからなる開口部を有するマスク１３、１４を前記給電メタル１２上に形成する第１の工程と、前記メッキマスクを用いて前記給電メタル１２上にメッキ層１５ａ〜１５ｄを形成する第２の工程とを有する半導体装置の製造方法である。
【００３８】
なお、メッキ層１５ａ〜１５ｄは配線の他、電極などメッキ処理で形成されるものを含む。電極とは文字通りの電極、つまりワイヤなどの導体に接続される部分のみならず、バンプや引き出し用電極やスペーサ等の他の様々な導体層を含むものである。
【００３９】
図３は、図２の原理を用い、更に第３のメッキマスクを用いて、上部が面取りされたメッキ層を形成する手法を説明する図である。図３中、図２と同一の構成要素には同一の参照番号を付してある。
【００４０】
第１のメッキマスク１３及び第２のメッキマスク１４に加え、第３のメッキマスク２０が用いられている。このメッキマスク２０は、給電メタル１２上に形成され、複数の開口２３を有している。図３では、便宜上、一つの開口にのみ参照番号２３を付与し、他の開口への付与は省略してある。この開口２３は第３の開口であって、第１の開口１７に連続している。第３の開口２３の開口面積（大きさ）は第１の開口１７の開口面積（大きさ）よりも小さい。図３の例では、第３の開口２３の径は第１の開口１７の径よりも小さい。
【００４１】
給電メタル１２をメッキ処理の一方の電極としてメッキ処理を施すと、メッキ液２２が第２の開口１８を通り、第１の開口１７及び第３の開口２３内に入る。メッキ処理では当初、メッキ層２１の径は第３の開口２３の径で決まり、第３の開口２３から略垂直方向にメッキが成長する。つまり、メッキ層２１の幅（径）が一様になるようにメッキが成長していく。メッキ層の立ち上がり部分は、略垂直であるとも言える。この成長において、メッキ層２１は第１のメッキマスク１３に接触することはない。換言すれば、メッキマスク２０に形成された第３の開口２３は、成長するメッキ層２１とメッキマスク１３との間に空間（余白）を作るように作用する。その後、メッキ層２１の径は次第に、換言すれば連続的に増大して行く。つまり、メッキ層２１は幅広になっていく。そして、メッキ層２１の径は次第に、換言すれば連続的に減少していく。このように形成されたメッキ層２１は、凸状の側面部を有することになる。また、メッキ層２１は、その上部コーナ部分が面取りされた形状を有するとも言える。この観点で言えば、メッキマスク２０は面取りマスクと言える。
【００４２】
以上のようにして、一回のメッキ処理で、所望の高さ（厚み）を持つ面取りされたメッキ層を形成することができる。
【００４３】
図２及び図３も一回のメッキ処理で、幅が異なるが高さは同一のメッキ層を形成することができる。このようにして形成されたメッキ層、例えば図２ではメッキ層１５ｃと１５ｄは、同一の硬度を持っている。メッキ層の硬度は、メッキの成長速度に依存する。図２の例では、メッキ層１５ｃと１５ｄは同一のメッキ成長速度で形成されるので、これらの硬度は同一となる。前述した従来技術でメッキ層１５ｃと１５ｄとを得るためには、メッキ処理を異なるメッキ成長速度で２回行う必要がある。このようにして形成されたメッキ層の硬度は異なる。なお、面取りされたメッキ層の硬度測定については後述する。
【００４４】
第１実施形態
次に、本発明の第１実施形態を説明する。以下の説明では、図４に示す配線パターンを作成する場合を例にとる。
【００４５】
図４に、メッキ処理で形成される配線の一例を示す。図４には、配線３１と３２が図示されている。配線３１の開口面積は広く、これを形成するためのメッキマスクは広い開口面積を有する。これに対し、配線３２は引回しの配線長が短くて開口面積は狭く、配線３１に比較して対応するメッキマスクの開口面積は狭い。なお、配線３１はトランジスタ３３のドレイン（又はソース）に接続する配線部分３１ａ、ソース（又はドレイン）に接続する配線部分３１ｂ、電極３１ｃ、３１ｄ、キャパシタの一方の電極３１ｅを含んでいる。また、配線３２は、トランジスタ３３のゲートとなる配線部分３２ａ及び電極３２ｂを有する。
【００４６】
ここで、第１実施形態により図４に示すような配線パターンを形成する必要性及び利点について説明する。発明の理解を助けるために、従来技術で配線パターンを形成する際に発生する問題点を以下に説明する。
【００４７】
図５（ａ）は、図４のトランジスタ３３部分（破線の楕円部分）の配線を拡大して示す図、図５（ｂ）は従来技術で形成する場合のメッキマスクを示す図である。給電メタル３４上にメッキマスク３５が形成されている。これをメッキ槽にいれメッキ成長を行うと、開口面積の広い配線３１はメッキ液の供給が多く成長速度が速い。これに比較して開口面積の狭い配線３２は、メッキ液の供給が配線３１より少なく成長速度も遅いこのため、開口面積の狭い配線３２のメッキ膜厚が所望の厚さに成長するまでメッキ成長を行なわなければならず、配線３１に必要以上のメッキ層が成長される。
【００４８】
この様子を、図６に示す。配線３１ａと配線３２ａが近接している箇所３６に影響が現れる。図６では、必要以上に成長したメッキ３７がメッキマスク３５を乗り越え、隣接するメッキ３８と接触し、配線３１ａと３２ａを短絡させてしまう。また、図７では、必要以上に成長したメッキ３７がメッキマスク３５を変形させてしまう。このため、配線３１ａと３２ａとの間のスペース３６が狭くなるため、配線間容量が増加し所望の特性を確保が困難になる。これを防止するために、開口面積に依存しないメッキ成長が必要となる。このメッキ方法を実現するために、本発明は図２や図３を参照して説明した原理を用いている。図５（ｂ）に対応させて、本発明のメッキマスクを図示すると、図８に示すようになる。図８（ｂ）のメッキマスク１３と１４は、図２や図３を参照して説明したメッキマスクである。
【００４９】
以下、図９及び図１０を参照して、本発明の第１実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。なお、図９及び図１０において、図２や図３に示す構成要素と同一のあるものには同一の参照番号を付してある。
【００５０】
まず、図９（ａ）に示すように、半導体基板１１上に金系給電メタル１２を成膜し、メッキマスク形成レジスト１３Ａの塗布を行う。次に図９（ｂ）に示すように、メッキマスク形成レジスト１３Ａのメッキ成長領域１３Ｂを露光する。この時、現像は行わない。そして、図９（ｃ）に示すように、レジスト１３Ａ上にミキシング防止剤を塗布し、さらに庇マスク形成レジスト１４Ａを塗布する。次に、図９（ｄ）に示すように、庇マスク形成レジスト１４Ａの庇形成領域１４Ｂを露光する。そして、図１０（ｅ）に示すように、メッキマスク形成レジスト１３Ａ及び庇マスク形成レジスト１４Ａの現像を行う。これにより、メッキマスク１３及び庇マスク１４が形成される。
【００５１】
次に、図１０（ｆ）に示すように、半導体基板１１をメッキ槽に入れ、金メッキ配線１５を成長させる。本実施例のメッキ成長は例えば、非シアン系金メッキ液を陰極電流密度０．４Ａ／ｄｍ２・操作温度６５度の条件下で行われる。そして、図１０（ｇ）に示すように、メッキマスク１３及び庇マスク１４を剥離除去し、金メッキ配線１５をマスクとして金系給電メタル１２のエッチングを行う。
【００５２】
以上のメッキ処理を採用した半導体装置の製造方法により、メッキマスク１３の開口面積によらず、同膜厚の配線メッキ層を形成することができる。
【００５３】
第２実施形態
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。なお、図１１と図１２において、前述した構成要素と同一のものには同一の参照番号を付してある。まず、図１１（ａ）に示すように、半導体基板１１に給電メタル１２を成膜し、ポリイミド４３Ａの塗布及びキュアを行う。さらに、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４：以下、単にＳｉＮと言う）膜で形成されるエッチング用マスク４４Ａを成膜する。ポリイミドとＳｉＮは異なる材料で形成された絶縁膜であって、エッチングの感度が異なる。これにより、それぞれのエッチングが相互に影響することなく行える。
【００５４】
次に、図１１（ｂ）に示すように、ＳｉＮ膜エッチング用マスク４５をレジスト塗布及び現像で形成し、エッチングを行う。そして、図１１（ｃ）に示すように、ＳｉＮ膜エッチング用マスク４５を剥離除去し、ＳｉＮ膜４４Ａをマスクとしてポリイミド４３Ａのエッチングを行う。これによりメッキマスク４３が形成される。次に、図１１（ｄ）に示すように、庇形成用マスク４６を形成するため、レジストを塗布し、庇マスクを形成しないメッキマスク４３をカバーするようにして露光及び現像を行う。そして、ポリイミドのメッキマスク４３をエッチングし、メッキマスク４３にサイドエッチング４３Ｂを入れる。その後、図１２（ｅ）に示すように、庇形成用マスク４６を剥離除去する。これによりメッキマスク４３及び庇マスク４４が形成される。図１２（ｆ）において、半導体基板１１をメッキ槽に入れメッキ配線１５の成長を行う。そして、図１２（ｇ）に示すようにＳｉＮ膜の庇マスク４４及びポリイミドのメッキマスク４３をエッチング除去を行う。
【００５５】
以上説明した第２実施形態によるＳｉＮ膜４４を庇マスクとした製造方法においても、前記第１実施形態と同様に、メッキマスク開口面積によらず同膜厚の配線メッキ層を形成することができる。
【００５６】
第３実施形態
次に、図１３及び図１４を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。なお、図１３と図１４において、前述した構成要素と同一のものには同一の参照番号を付してある。第３実施形態は、図３に示す原理を用いるものである。
【００５７】
まず、図１３（ａ）に示すように、半導体基板１１上に給電メタル１２を成膜する。次に、面取り形成レジスト２０Ａを塗布し、メッキ領域２０Ｂの露光及び現像によりメッキマスク２０を形成する。その後、図１３（ｂ）に示すようにレジスト１３Ａを塗布し、面取りマスク２０より広い面取りマスク領域１３Ｂを露光する。この時、現像は行わない。次に、図１３（ｃ）に示すように、レジスト１３Ａ上にミキシング防止剤を塗布し、庇マスク形成レジスト１４Ａを塗布する。そして、図１３（ｄ）に示すように、庇マスク形成レジスト１４Ａの庇形成領域１４Ｂを露光する。続いて、マスク形成レジスト１３Ａ及び庇マスク形成レジスト１４Ａの現像を行う。これにより、図１４（ｅ）に示すように、メッキマスク１３及び庇マスク１４が形成される。そして、図１４（ｆ）に示すように、半導体基板１１をメッキ槽に入れ、メッキ配線１５の成長を行う。この時、成長するメッキ配線層１５は、庇マスク１４によりメッキ膜厚の制御に加えて、面取りマスク内壁に接触しにくい状態であるため、面取りされた状態でメッキ成長が行なわれる。そして、図１１（ｇ）に示すように、メッキマスク１３、面取りマスク２０及び庇マスク１４の剥離除去を行し、メッキ配線１５をマスクとして給電メタル１２のエッチングを行う。
【００５８】
このように、第３実施形態によれば、メッキマスクの開口面積によらず、同膜厚の配線メッキ層を確保しかつ、メッキマスクとメッキ配線層との間に余白を作ることにより、メッキ配線層を面取りした形状で成長させることができる。
【００５９】
以上説明した第１〜第３実施形態において成長されたメッキ配線は、メッキ面積によらず配線の金属硬度は同硬度となる特徴を有する。メッキ硬度測定の手段としては、ビッカース及びヌープ硬度測定器による検証が可能である。ビッカース硬さとは、圧子にダイヤモンド正四角錐（対面角度１３６度）を使用し、ブリネル硬さのように圧子の材質で数値が変化したりしないという特徴を持つ。くぼみの対角線の長さを顕微鏡で簡単に計測できるので、測定精度が良く、ブリネル計測機より小さな圧痕で計測できる。
【００６０】
なお、ビッカース硬さＨＶ(ｋｇ/ｍｍ2)の定義は、次の通りである。
【００６１】
ＨＶ＝試験荷重（ｋｇ）÷永久くぼみの表面積≒１．８５４４×Ｐ／ｄ2
ＨＶ＝（２Ｐ×ｓｉｎ(α/２)）÷ｄ2
ＨＶ＝ビッカース硬さ(ｋｇ/ｍｍ2)
Ｐ＝荷重ｋｇ
ｄ＝くぼみの対角線の長さの平均ｍｍ
α＝対面角(１３６度)
荷重１ｋｇ〜１２０ｋｇ（通常５〜５０ｋｇの範囲）で使用
なお、ミクロ硬さ試験機（ｍｉｃｒｏ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｔｅｓｔｅｒ）でも金属硬度を測定することができる。このミクロ硬さ試験機は、ビッカースの小型版で、荷重５ｇ〜５００ｇで使用される。
【００６２】
また、ヌープ硬さ試験機（Ｋｎｏｏｐ ｈａｒｄｎｅｓｓ）とは、ダイヤモンド正四角錐の変わりに菱形四角錐（対面角度１３０度、１７２度３０分）を使用するものである。圧痕の菱形の対角線は７．１１／１になり、長い方の対角線Ｉを計測して、次の通り計算する。
【００６３】
ＨＫ＝（１４．２３０×Ｐ）÷Ｉ２
計測条件がほぼ同じなので、圧痕の小さいヌープ硬さ方式はビッカース硬さの値より小さくなる傾向がある（金属は表面ほど固いため）。
【００６４】
また、第３実施形態におけるメッキ成長は、メッキマスク形成レジスト１３Ａに接触せずにメッキ配線を形成することができる。このため、図１５に示すように、メッキ成長形状がメッキマスク２０の開口より配線幅が広く（参照番号２１ｂで示す部分）、面取り２１ａされた形成を有する。また、参照番号２１ｂの部分は、凸状の側面部とも言える。このように、第３実施形態で成長させたメッキ層も、その構造上検証が可能である。
【００６５】
本発明は、実施例に記載した金属配線のメッキ成長に限定されるものでなく、メッキ成長によって形成されるバンプ、引き出し用電極及びスペーサ等においても庇マスクを使用する事により同様の効果が得られる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、メッキ成長の速度を任意に制御できる半導体製造方法、及び一回のメッキ処理で形成されたメッキ層であって、異なる開口面積でかつ高さが等しいメッキ層を具備する半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のメッキ処理を説明するための図である。
【図２】本発明の原理を説明するための図である。
【図３】本発明の原理を応用したメッキ処理を説明するための図である。
【図４】メッキ処理で形成される配線の一例を示す図である。
【図５】図４に示すトランジスタ部分を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の配線を従来技術で形成する際に用いられるメッキマスクを示す図である。
【図６】  従来技術で形成した配線に生ずる問題点を説明するための図である。
【図７】従来技術で形成した配線に生ずる別の問題点を説明するための図である。
【図８】図５（ａ）に示す配線を本発明の一実施形態で形成する際に用いられるメッキマスクを示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法（その１）を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法（その２）を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造方法（その１）を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造方法（その２）を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施形態による半導体装置の製造方法（その１）を示す図である。
【図１４】本発明の第３実施形態による半導体装置の製造方法（その２）を示す図である。
【図１５】本発明の第３実施形態で形成されたメッキ配線層の拡大図である。
【符号の説明】
１１    半導体基板
１２    給電メタル
１３    メッキマスク
１４    メッキマスク（庇マスク）
１５ａ〜１５ｄ    メッキ層
１６ｃ、１６ｄ    メッキ液
１７ａ〜１７ｄ    開口部（第１の開口）
１８ａ〜１８ｄ    開口（第２の開口）
１９ｄ    庇
２０    メッキマスク（面取りマスク）
２１    メッキ層
２１ａ    面取り部分
２１ｂ    凸状の側面部
２２    メッキ液
２３    開口（第３の開口）
３１、３２    配線
３３    トランジスタ
３４    給電メタル
【図１】
0003714466.tif 000002
【図２】
0003714466.tif 000003
【図３】
0003714466.tif 000004
【図４】
0003714466.tif 000005
【図５】
0003714466.tif 000006
【図６】
0003714466.tif 000007
【図７】
0003714466.tif 000008
【図８】
0003714466.tif 000009
【図９】
0003714466.tif 000010
【図１０】
0003714466.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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