半導体装置及びその製造方法
【課題】配線の絶縁膜内へのＣｕ溶出を抑制すると共に、配線間におけるショートの発生を抑止し、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ＭＣＭの半導体装置において、ベアチップ１，２間を接続する配線４ａをＣｕ材料１３を用いてダマシン法で形成する際に、上面が有機絶縁膜１１の表面から上方に突出し、上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚い配線４ａを形成し、配線４ａのＣｕ材料１３上のみにメタルキャップ膜５を形成する。
【解決手段】ＭＣＭの半導体装置において、ベアチップ１，２間を接続する配線４ａをＣｕ材料１３を用いてダマシン法で形成する際に、上面が有機絶縁膜１１の表面から上方に突出し、上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚い配線４ａを形成し、配線４ａのＣｕ材料１３上のみにメタルキャップ膜５を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特にＭＣＭ（Malti Chip Module）に適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
近時では、機能の異なる異種のベアチップを基板に高密度で集積化して実装する技術として、ＭＣＭが注目されている。ＭＣＭは、上記のように複数のベアチップを実装してなる各半導体チップを、例えば樹脂基板の表面に再構築し、各半導体チップの上層で配線を形成して構成される。
【０００３】
ＭＣＭの半導体装置を製造する際に、複数の半導体チップが実装された樹脂基板において、各半導体チップの上層の配線は、いわゆるセミアディテブ法により形成される。セミアディテブ法では、配線の形成部位を開口したレジストマスクを形成し、開口内に例えばスパッタ法によりＣｕ膜を形成した後、開口内を埋め込むようにＣｕをメッキ形成し、表面平坦化して配線を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１０６４４号公報
【特許文献２】特開２００６−４９８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セミアディテブ法をＭＣＭに適用する場合、配線幅及び配線間隔が５μｍ程度以上であれば、所望の配線を形成することができる。ところが近時では、半導体装置の更なる小型化・高集積化が進行しており、ＭＣＭでは配線幅及び配線間隔を２μｍ程度以下とすることが、将来、要請されてくる。ＭＣＭの配線形成において、セミアディテブ法では、リソグラフィーにおける露光及びドライエッチングが困難であり、上記の要請に十分に応えることはできない。
【０００６】
ＭＣＭの半導体装置の製造において、上層の配線形成に、セミアディテブ法に代わって、いわゆるダマシン法を適用することが検討されている。ダマシン法では、樹脂基板上の絶縁膜に配線形状の溝を形成し、当該溝内にＣｕ膜を形成した後、開口内を埋め込むようにＣｕをメッキ形成し、表面平坦化して配線を形成する。
【０００７】
しかしながら、ＭＣＭの配線形成にダマシン法を適用する場合、以下のようなＭＣＭに固有の問題が生じることが見出された。この問題は、高度加速寿命（Highly Accelerated Stress Test：ＨＡＳＴ）試験により把握された。ＨＡＳＴ試験は、高温（１２５℃）、多湿（湿度８５％）の雰囲気で行った。その結果、ＨＡＳＴ試験の所定基準を満たさず、絶縁膜におけるＣｕ配線の十分な絶縁が確保できないことが確認された。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、配線の絶縁膜内へのＣｕの溶出を抑制すると共に、配線間におけるショートの発生を抑止し、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
半導体装置の一態様は、有機材料からなる第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜内に形成された、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線とを含み、前記配線は、その上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出しており、前記上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜が形成されている。
【００１０】
半導体装置の一態様は、有機材料からなる第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜内に形成された、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線とを含み、前記配線間における前記第１の絶縁膜上に、無機材料からなる第２の絶縁膜が形成されており、前記配線の上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜が形成されている。
【００１１】
半導体装置の製造方法の一態様は、有機材料からなる第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜内に、Ｃｕを含有する導電材料からなり、上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出する形状に配線を形成する工程と、前記上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜を形成する工程とを含む。
【００１２】
半導体装置の製造方法の一態様は、有機材料からなる第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上に無機材料からなる第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜内に、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線を形成する工程と、前記配線の上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
上記した各態様によれば、配線の絶縁膜内へのＣｕの溶出及び配線間ショートの発生を抑止する信頼性の高い半導体装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図２】図１に引き続き、第１の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図３】複数のベアチップが樹脂基板に再構築された様子を示す概略平面図である。
【図４】ＭＣＭの半導体装置の配線の形成状況を示す概略平面図である。
【図５】図１（ｂ）における第１の配線層の形成工程を工程順に示すフロー図である。
【図６】図１（ｂ）における第１の配線層の形成工程を工程順に示す概略断面図である。
【図７】実験例１において、第１の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の第１の配線層を、比較例１，２と共に示す概略断面図である。
【図８】ＨＡＳＴ試験で用いる配線パターンを示す概略平面図である。
【図９】実験例１において、第１の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の第１の配線層を示す概略断面図である。
【図１０】第２の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の製造方法の主要工程を示す概略断面図である
【図１１】図１０（ａ）における第１の配線層の形成工程を工程順に示す概略断面図である。
【図１２】第２の実施形態の変形例によるＭＣＭの半導体装置の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。
【図１３】実験例において、第２の実施形態の変形例によるＭＣＭの半導体装置の第１の配線層を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、諸実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。これらの実施形態では、ＭＣＭの半導体装置に適用した場合について例示する。
【００１６】
（第１の実施形態）
本実施形態では、ＭＣＭの半導体装置の構成について、その製造方法と共に説明する。
図１及び図２は、第１の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。図３は、複数のベアチップが樹脂基板に再構築された様子を示す概略平面図である。図１及び図２は、図３の破線Ｉ−Ｉ'に沿った位置の断面に対応している。なお、図１及び図２では、後述するバリア下地膜１２及びキャップメタル膜５の図示を省略する。
【００１７】
先ず、図１（ａ）及び図３に示すように、機能の異なる複数のベアチップ、ここではベアチップ１，２を樹脂基板１０の表面に再構築する。
詳細には、機能ごとのベアチップが形成された各半導体基板から、各ベアチップを切り出す。各種のベアチップとしては、例えば半導体メモリが集積されたメモリチップ、ＣＭＯＳトランジスタ等が集積されたロジックチップ、ドライブ機能又はアンプ機能等が集積されたもの等がある。本実施形態では、メモリチップであるベアチップ１と、ロジックチップであるベアチップ２とを例示する。
【００１８】
半導体基板から切り出されたベアチップを、ベアチップ１とベアチップ２とが隣り合って１セットとなるように、例えばエポキシ樹脂等からなる樹脂基板１０の表面に配置する。
ベアチップ１，２は、樹脂基板１０の表面に形成された有機絶縁物よりなる有機絶縁膜１０ａの表面から、上層配線層１ａ，２ａの表面が露出するように、樹脂基板１０に埋め込み配設される。上層配線層１ａ，２ａには、外部と電気的に接続するための接続プラグ３が例えばダマシン法により形成されており、接続プラグ３の上面が上層配線層１ａ，２ａの表面に露出する。接続プラグ３は、上層配線層１ａ，２ａの溝内を不図示のバリア下地膜を介してＣｕ又はＣｕ合金で充填して形成される。
【００１９】
続いて、ベアチップ１，２上に多層配線構造を形成する。多層配線構造は、複数の配線層を積層して形成する。各配線層は、ダマシン法、ここではシングルダマシン法により形成する。
先ず、図１（ｂ）に示すように、第１の配線層６を形成する。なお図１（ｂ）では、後述するバリア下地膜１２及びキャップメタル膜５の図示を省略する。
第１の配線層６は、配線４ａ及び接続プラグ４ｂを有し、配線４ａ上にメタルキャップ膜５が形成されて構成される。配線４ａは、隣り合うベアチップ１，２の接続プラグ３間を電気的に接続する。
【００２０】
配線４ａは、樹脂基板１０上で例えば図４に示すように複数並んで形成される。
ＭＣＭの半導体装置において、配線４ａは、その配線幅及び配線間距離が比較的小さく、例えば共に１μｍ程度とされる。ダマシン法は従前より微細な配線の形成に適用されている手法であるが、配線幅及び配線間距離が１００ｎｍ以上、例えば１μｍ程度の比較的大きな値である場合には、これまで問題視されていなかった。ところが、配線層の絶縁膜に後述のように有機膜を用いる場合には、上述のように、ＨＡＳＴ試験の所定基準を満たさない。
【００２１】
配線幅及び配線間距離が１μｍ程度となるようにダマシン法で形成された配線について、顕微鏡等で調べたところ、配線上方に形成された有機絶縁膜内でＣｕの拡散が確認された。これは、配線の上面から有機絶縁膜内にＣｕが溶出していることを意味する。配線の側面及び底面には、Ｔｉ又はＴｉＮ等のバリア下地膜が形成されているため、側面及び底面からの有機絶縁膜内へのＣｕ拡散は防止される。しかしながら、配線の上面部位にはバリア下地膜は形成されず、Ｃｕの拡散が問題となる。このＣｕ拡散を抑制する方策として、配線上に、有機絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるメタルキャップ膜を形成することが考えられる。
【００２２】
ところが、配線幅及び配線間距離が１μｍ程度、或いは１μｍ程度以上の配線において、配線上にメタルキャップ膜を形成すると、並んで配置された配線間でショートが発生することが見出された。これは、隣り合う配線間でメタルキャップ膜に電気的に接触が生じることに起因する。この場合、ＭＣＭの半導体装置としての信頼性を確保することができない。
本実施形態では、この問題に対処すべく、以下のように第１の配線層６を形成する。
【００２３】
図５は、図１（ｂ）における第１の配線層６の形成工程を工程順に示すフロー図である。図６は、図１（ｂ）における第１の配線層６の形成工程を工程順に示す概略断面図であり、図１（ｂ）の配線４ａの短手方向に沿った断面に相当する。なお、図６（ｂ）〜図６（ｆ）の右端部分に、ビア孔１１ｂ、接続プラグ４ｂの断面を付記する。図６では、第１の配線層６下には樹脂基板１０のみを示し、ベアチップ１，２等の図示を省略する。
【００２４】
先ず、図５のステップＳ１により、配線４ａ及び接続プラグ４ｂを形成する。
図６（ａ）に示すように、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａ上を含む樹脂基板１０の表面の全面を覆うように有機絶縁膜１１を形成する。
有機絶縁膜１１は、所定の有機絶縁物、例えばエポキシ樹脂を用いて、塗布法等により、１．５μｍ程度の膜厚に形成される。
【００２５】
図６（ｂ）に示すように、有機絶縁膜１１に配線溝１１ａ及びビア孔１１ｂを形成する。
配線溝１１ａ及びビア孔１１ｂは、リソグラフィー及びドライエッチングにより有機絶縁膜１１をパターニングして形成される。配線溝１１ａ及びビア孔の底面には、図１（ｂ）に示す上層配線層１ａ，２ａの接続プラグ３の上面の一部が露出する。
【００２６】
図６（ｃ）に示すように、バリア下地膜１２及びＣｕ材料１３を形成する。
配線溝１１ａの内壁面及びビア孔１１ｂの内壁面を覆うように、有機絶縁膜１１上に例えばＴｉ、ＴｉＮ等をスパッタ法等により成膜し、バリア下地膜１２を形成する。バリア下地膜１２上に不図示のメッキシード層をスパッタ法等により成膜する。メッキシード層を用いて、バリア下地膜１２を介して配線溝１１ａ内及びビア孔１１ｂ内を埋め込むように、バリア下地膜１２上にＣｕ又はＣｕ合金であるＣｕ材料１３をメッキ法により形成する。バリア下地膜１２を形成することにより、配線溝１１ａ内及びビア孔１１ｂのＣｕ材料１３から有機絶縁膜１１へのＣｕ拡散が防止される。
【００２７】
図６（ｄ）及び図６（ｅ）に示すように、配線４ａ及び接続プラグ４ｂを形成する。
先ず図６（ｄ）のように、有機絶縁膜１１の表面が露出するまで、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２を化学機械研磨法（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）で除去する。
次に図６（ｅ）のように、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２よりも有機絶縁膜１１の方が研磨速度が大きくなる研磨剤を選択して用い、有機絶縁膜１１の表面をＣＭＰで除去する。このとき、上記の研磨速度の違いに起因して、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２は殆ど研磨されずに有機絶縁膜１１が研磨される。これにより、配線溝１１ａ内及びビア孔１１ｂにおいて、Ｃｕ材料１３の上面が有機絶縁膜１１の表面から上方に突出し、当該上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚くなる（上に凸形状となる）ようにＣｕ材料１３が残存する。
【００２８】
以上により、有機絶縁膜１１の配線溝１１ａ内をバリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる配線４ａと、有機絶縁膜１１のビア孔１１ｂ内をバリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる接続プラグ４ｂとが形成される。配線４ａは、そのＣｕ材料１３の上面が有機絶縁膜１１の表面から突出する、上に凸形状に形成される。接続プラグ４ｂも同様に、そのＣｕ材料１３の上面が有機絶縁膜１１の表面から突出する、上に凸形状に形成される。
【００２９】
図６（ｆ）に示すように、メタルキャップ膜５を形成する。
先ず、図５のステップＳ２により、配線４ａの露出した上面に触媒活性化処理を施す。
触媒活性化処理に用いる触媒活性液は、Ｐｄイオン、Ｉｒイオン、及びＭｏイオン等のうちの少なくとも１種を含有する。本実施形態では、Ｐｄイオンを含有する触媒活性液を用いる場合を例示する。具体的には、ＰｄＣｌ2（０．１ｇ／Ｌ）、Ｎａ2ＨＰＯ4（１２ｇ／Ｌ）、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（１ｇ／Ｌ）、ＮＨ4Ｃｌ（５４ｇ／Ｌ）を含む組成のもの、例えばワールドメタル社の商品名ＡＴ−９０７を使用する。
【００３０】
上記の触媒活性液の液浴に樹脂基板１０を浸漬する。ここで、配線４ａのＣｕ材料１３のＣｕがイオン化する際に、触媒活性液中のＰｄコロイド粒子のＰｄイオンがメタル化する。接続プラグ４ｂのＣｕ材料１３についても同様である。そのため、Ｐｄコロイド粒子は有機絶縁膜１１の表面と、配線４ａ及び接続プラグ４ｂのバリア下地膜１２の表面とには吸着せず、配線４ａ及び接続プラグ４ｂのＣｕ材料１３の上面のみにＰｄコロイド粒子が選択的に吸着し、当該上面にＰｄが析出する。本実施形態では、上記のように、配線４ａが配線溝１１ａ内でその上面が有機絶縁膜１１の表面から突出するように形成されている。そのため、例えば配線４ａの上面と有機絶縁膜１１の表面とが平坦な場合、或いは配線４ａの上面が有機絶縁膜１１の表面から凹んでいる場合に比べて、触媒活性液が配線４ａの上面全体に均一に行き渡り易い。配線４ａの上面は上に凸形状に形成されているため、触媒活性液が更に確実に上面全体に均一に行き渡る。このように、触媒活性液の配線４ａの上面全体への確実な均一供給が可能となる。接続プラグ４ｂの上面についても同様である。
【００３１】
次に、図５のステップＳ３により、樹脂基板１０を水洗浄する。
次に、図５のステップＳ４により、配線４ａの上面に無電解メッキ処理を施す。
無電解メッキ処理に用いる無電解メッキ液は、有機絶縁膜１１に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する。この金属としては、例えばＮｉ，Ｎｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｂ，Ｃｏ，Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ，Ｃｏ−Ｂ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｂから選ばれた少なくとも１種を用いる。本実施形態では、Ｃｏを含有する無電解メッキ液、例えばワールドメタル社の商品名コンパスを使用する場合を例示する。
【００３２】
上記の無電解メッキ液の液浴に樹脂基板１０を浸漬して無電解メッキ処理する。ここで、ステップＳ２の触媒活性化処理により、配線４ａ及び接続プラグ４ｂのＣｕ材料１３の上面のみにＰｄが析出し、有機絶縁膜１１の表面及びバリア下地膜１２の表面にはＰｄは物理的に吸着しない。そのため、無電解メッキ処理により、Ｃｕ材料１３の上面にＰｄに無電解メッキ液のＣｏイオンが引き寄せられ、当該上面のみにＣｏが析出する。本実施形態では、配線４ａの上面が有機絶縁膜１１の表面から突出する上に凸形状とされており、触媒活性液が上面全体に均一に行き渡っている。そのため、ＣｏはＣｕ材料１３の上面全体に亘って均一に析出する。これにより、Ｃｕ材料１３の上面のみに、当該上面全体を均一な厚み（例えば５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度）で覆う、Ｃｏを含むメタルキャップ膜５が形成される。このようにメタルキャップ膜５を形成することにより、隣り合う配線４ａのメタルキャップ膜５間における電気的接触が抑止される。配線４ａ間のショートが確実に防止された状態で、メタルキャップ膜５により配線４ａから上層の有機絶縁膜（後述する有機絶縁膜１４）内へのＣｕ拡散が抑制される。接続プラグ４ｂについても同様である。
【００３３】
キャップ膜５の表面の中央部位における有機絶縁膜１１の表面からの高さである突出量（図６（ｆ）において突出量ｈと記す。）は、２５ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることが望ましい。本実施形態では、突出量ｈを例えば３０ｎｍ程度とする。突出量ｈが２５ｎｍよりも小さいと、Ｃｕ材料１３の表面の触媒活性化処理時に、Ｃｕ材料１３の上面への触媒活性液の十分な供給が得られない。突出量ｈを３００ｎｍよりも大きく形成することは、ダマシン法による配線形成として現実的でないと考えられる。従って、突出量ｈを２５ｎｍ以上３００ｎｍ以下に規定することにより、Ｃｕ材料１３の表面全体に触媒活性液を十分に供給することができ、所期の多層配線構造が実現する。
【００３４】
そして、図５のステップＳ５により、樹脂基板１０を水洗浄及び薬液洗浄する。
以上により、有機絶縁膜１１の配線溝１１ａ内及びビア孔１１ｂ内を、バリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる配線４ａ及び接続プラグ４ｂを有し、Ｃｕ材料１３の表面全体のみを覆うキャップ膜５が配されてなる第１の配線層６が形成される。配線４ａは、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａの接続プラグ３間を接続している。
【００３５】
続いて、図２（ａ）に示すように、第１の配線層６上に、第２の配線層７をシングルダマシン法により順次積層形成する。なお、第２の配線層は、シングルダマシン法の代わりに例えばセミアディテブ法で形成しても良い。
詳細には、有機絶縁膜１１と同様の有機絶縁物を材料として、配線４ａ及び接続プラグ４ｂを覆うように有機絶縁膜１１上に有機絶縁膜１４を形成する。
リソグラフィー及びドライエッチングにより有機絶縁膜１４をパターニングし、有機絶縁膜１４にビア孔を形成する。ビア孔の底面には、第１の配線層６の接続プラグ４ｂの上面の一部が露出する。また、有機絶縁膜１１として永久レジストを用いて、リソグラフィーでパターニングを行い、ビア孔を形成しても良い。
【００３６】
ビア孔の内壁面を覆うように、有機絶縁膜１４上に例えばＴｉ、ＴｉＮ等をスパッタ法等により成膜し、バリア下地膜を形成する。バリア下地膜上にメッキシード層をスパッタ法等により成膜する。メッキシード層を用いて、バリア下地膜を介してビア孔内を埋め込むように、バリア下地膜上にＣｕ又はＣｕ合金であるＣｕ材料をメッキ法により形成する。
【００３７】
有機絶縁膜１１の表面が露出するまで、Ｃｕ材料及びバリア下地膜をＣＭＰにより除去する。
以上により、有機絶縁膜１４のビア孔内を、バリア下地膜を介してＣｕ材料で充填してなる接続プラグ１５を有する第２の配線層７が形成される。接続プラグ１５は、第１の配線層６の接続プラグ４ｂと接続される。
【００３８】
続いて、図２（ｂ）に示すように、例えばセミアディテブ法により、第２の配線層７上にパッド電極８を形成する。
詳細には、第２の配線層７上で接続プラグ１５上を露出する開口を有するレジストマスクを形成する。開口内に例えばスパッタ法によりＣｕ膜を形成した後、開口内を埋め込むようにＣｕをメッキ法で形成する。この際、開口部において、メッキで埋め込まれる高さをレジストの厚み以下にする。そして、レジストマスクを灰化処理等により除去する。以上により、第２の配線層７の接続プラグ１５と接続されたパッド電極９が形成される。
【００３９】
しかる後、樹脂基板１０のスクライブラインをダイシングして、一対のベアチップ１，２からなるＭＣＭの半導体チップを切り出す。
以上により、一対のベアチップ１，２が第１の配線層６の配線４ａにより接続されてなる、ＭＣＭの半導体装置が形成される。
【００４０】
（実験例１）
第１の配線層６の配線４ａの不良発生率について、その上面形状を変えた比較例との比較に基づいて行ったＨＡＳＴ試験の結果について説明する。
比較例１による配線１０１を図７（ａ）に、比較例２による配線１０３を図７（ｂ）にそれぞれ示す。配線１０１では、その上面が有機絶縁膜１１の表面と平坦に形成されており、当該上面上にメタルキャップ膜１０２が形成されている。配線１０３では、その上面が有機絶縁膜１１の表面よりも低く、凹んだ形状に形成されており、当該上面上にメタルキャップ膜１０４が形成されている。本実施形態による配線４ａを図７（ｃ）に示す。
【００４１】
ＨＡＳＴ試験では、図８に示すような配線パターン１１１を用いる。配線パターン１１１では、複数（図示の例では５本）の配線１１２が、配線幅及び配線間隔が共に１μｍ、配線高さが１．５μｍ、配線長さが３ｍｍで平行に並列する。図８中の破線Ｉ−Ｉ'に沿った断面が図７（ａ）〜（ｃ）に相当している。配線１１２は、比較例１では配線１０１に、比較例２では配線１０３に、本実施形態では配線４ａに、それぞれ対応している。
ＨＡＳＴ試験の結果を以下の表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
このように、比較例１，２に比べて、本実施形態では不良発生率（％）が大幅に小さい。このように、本実施形態の配線４ａによれば、比較例１，２の配線１０１，１０３に比べて配線間のショートの頻度が極めて少なく、配線として高い信頼性が認められることが判明した。
【００４４】
（実験例２）
第１の配線層６の配線４ａの不良発生率について、その上面の突出量を変えて行ったＨＡＳＴ試験の結果について説明する。
本実施形態による配線４ａを図９に示す。ここで、有機絶縁膜１１の表面からメタルキャップ膜５の中央部位（最も高い位置）までの高さを、配線４ａの突出量ｈとして定義する。ここでは、突出量ｈを８ｎｍ、２５ｎｍ、１１０ｎｍとした場合について調べた。
ＨＡＳＴ試験では、実験例１と同様に図８に示すような配線パターン１１１を用い、配線１１２が、突出量ｈが上記のように設定された配線４ａにそれぞれ対応している。
ＨＡＳＴ試験の結果を以下の表２に示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】
このように、突出量ｈが８ｎｍの配線４ａでも比較的良好な試験結果を示すが、突出量ｈが２５ｎｍ、１１０ｎｍの配線４ａでは、格段に優れた試験結果となった。突出量ｈを３００ｎｍよりも大きく形成することは、ダマシン法による配線形成として現実的でないと考えられる、以上より、突出量ｈを２５ｎｍ以上３００ｎｍ以下に規定することにより、配線間のショートの頻度が極めて少なく、配線として高い信頼性が認められることが判明した。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態によれば、多層配線構造における配線４ａの有機絶縁膜１１，１４内へのＣｕ溶出及び配線間ショートの発生を抑止する信頼性の高いＭＣＭの半導体装置が実現する。
【００４８】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、ＭＣＭの半導体装置の構成について、その製造方法と共に説明するが、多層配線構造における配線層の構成が異なる点で第１の実施形態と相違する。
図１０は、第２の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。図１０では、バリア下地膜１２及び後述するキャップメタル膜２２の図示を省略する。
【００４９】
初めに、第１の実施形態の図１（ａ）と同様の工程を実行し、ベアチップ１，２を樹脂基板１０の表面に再構築する。
【００５０】
続いて、ベアチップ１，２上に多層配線構造を形成する。多層配線構造は、複数の配線層を積層して形成する。各配線層は、ダマシン法、ここではシングルダマシン法により形成する。
先ず、図１０（ａ）に示すように、第１の配線層２１を形成する。
第１の配線層２１は、配線２１ａ及び接続プラグ２１ｂを有し、配線２１ａ上にメタルキャップ膜２２が形成されて構成される。配線２１ａは、隣り合うベアチップ１，２の接続プラグ３間を電気的に接続する。
【００５１】
第１の配線層２１の形成について、図１１の各図を用いて説明する。図１１は、図１０（ａ）の配線２１ａの短手方向に沿った断面に相当する。なお、図１１（ｃ）〜図１１（ｆ）の右端部分に、ビア孔２４ｂ、接続プラグ２１ｂの断面を付記する。図１１では、第１の配線層２１下には樹脂基板１０のみを示し、ベアチップ１，２等の図示を省略する。
【００５２】
図１１（ａ）に示すように、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａ上を含む樹脂基板１０の表面の全面を覆うように有機絶縁膜１１を形成する。
有機絶縁膜１１は、所定の有機絶縁物、例えばエポキシ樹脂を用いて、塗布法等により、１．５μｍ程度の膜厚に形成される。
【００５３】
図１１（ｂ）に示すように、有機絶縁膜１１上に無機絶縁膜２３を形成する。
詳細には、有機絶縁膜１１上に、例えばスパッタ法により、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ2）を０．０５μｍ〜０．５μｍ程度、ここでは０．２μｍ程度の厚みに堆積し、無機絶縁膜２３を形成する。上記の厚みが薄いと、後述するＣＭＰで無機絶縁膜が除去されてしまい、メタルキャップを形成する際にＣｕ以外の領域にも形成されてしまう可能性を生じる。ＣＭＰの条件により研磨速度が異なるので一概には言えないが、０．０５μｍ以下にすると局所的にＣＭＰで無機絶縁膜が除去されてしまう可能性が高くなる。
【００５４】
無機絶縁膜２３の無機絶縁材料としては、ＳｉＯ2の代わりに、シリコン窒化物（ＳｉＮ），シリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ），アルミナ（Ａｌ2Ｏ3），シリコンカーバイド（ＳｉＣ），カーボン含有ＳｉＯ2(ＳｉＯＣ)から選ばれた少なくとも１種を用いても良い。また、スパッタ法の代わりに、有機絶縁膜１１との密着性が良ければ、ＣＶＤ法又は塗布法により無機絶縁膜２３を形成しても好適である。
【００５５】
図１１（ｃ）に示すように、無機絶縁膜２３及び有機絶縁膜１１に配線溝２４ａ及びビア孔２４ｂを形成する。
配線溝２４ａ及びビア孔２４ｂは、リソグラフィー及びドライエッチングにより無機絶縁膜２３及び有機絶縁膜１１をパターニングして形成される。配線溝２４ａ及びビア孔２４ｂの底面には、図１０（ａ）に示す上層配線層１ａ，２ａの接続プラグ３の上面の一部が露出する。
【００５６】
図１１（ｄ）に示すように、バリア下地膜１２及びＣｕ材料１３を形成する。
配線溝２４ａ及びビア孔２４ｂの内壁面を覆うように、有機絶縁膜１１上に例えばＴｉ、ＴｉＮ等をスパッタ法等により成膜し、バリア下地膜１２を形成する。バリア下地膜１２上にメッキシード層をスパッタ法等により成膜する。メッキシード層を用いて、バリア下地膜１２を介して配線溝２４ａ内及びビア孔２４ｂ内を埋め込むように、バリア下地膜１２上にＣｕ又はＣｕ合金であるＣｕ材料１３をメッキ法により形成する。バリア下地膜１２により、配線溝２４ａ内のＣｕ材料１３から有機絶縁膜１１へのＣｕ拡散が防止される。配線溝２４ａ内のＣｕ材料１３についても同様である。
【００５７】
図１１（ｅ）に示すように、配線２１ａ及び接続プラグ２１ｂを形成する。
有機絶縁膜１１の表面が露出するまで、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２をＣＭＰで除去する。これにより、配線溝２４ａ内をバリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる配線２１ａと、ビア孔２４ｂ内をバリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる接続プラグ２１ｂとが形成される。
【００５８】
図１１（ｆ）に示すように、メタルキャップ膜２２を形成する。
第１の実施形態と同様に、図５のステップＳ２を行い、Ｐｄイオンを含有する触媒活性液の液浴に樹脂基板１０を浸漬する。
触媒活性化処理では、ＰｄがＣｕ材料１３の表面のみに析出することが理想である。しかしながら、有機絶縁膜１１には、配線等形成のためにドライエッチング及びウェットエッチング等の表面に影響を与える処理がなされており、当該処理に起因して、有機絶縁膜１１の表面にも若干量のＰｄが析出するものと考えられる。有機絶縁膜には各種の添加材が含まれているため、例えばシリコン酸化膜のような安定な構造とされておらず、局所的にＰｄが析出する可能性が高い。本実施形態では、有機絶縁膜１１の表面を覆うようにシリコン酸化膜等の安定な構造の無機絶縁膜２３を形成する。触媒活性化処理において、無機絶縁膜２３の表面にはＰｄは析出せず、配線２１ａ及び接続プラグ２１ｂのＣｕ材料１３の上面のみにＰｄが析出することになる。
【００５９】
第１の実施形態と同様に、図５のステップＳ３で樹脂基板１０を水洗浄した後、ステップＳ４により、無電解メッキ液の液浴に樹脂基板１０を浸漬して無電解メッキ処理する。
ステップＳ２の触媒活性化処理において、配線２１ａ及び接続プラグ２１ｂのＣｕ材料１３の上面のみにＰｄが析出し、有機絶縁膜１１を覆う無機絶縁膜２３の表面及びバリア下地膜１２の表面にはＰｄは吸着しない。そのため、無電解メッキ処理により、Ｃｕ材料１３の上面にＰｄに無電解メッキ液のＣｏイオンが引き寄せられ、当該上面のみにＣｏが析出する。これにより、Ｃｕ材料１３の上面のみに、当該上面全体を均一な厚み（例えば５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度）で覆う、Ｃｏを含むメタルキャップ膜２２が形成される。このようにメタルキャップ膜２２を形成することにより、隣り合う配線２１ａのメタルキャップ膜２２間における電気的接触が抑止される。配線２１ａ間のショートが確実に防止された状態で、メタルキャップ膜２２により配線２１ａから上層の有機絶縁膜１４内へのＣｕ拡散が抑制される。接続プラグ２１ｂについても同様である。
【００６０】
そして、第１の実施形態と同様に、図５のステップＳ５により、樹脂基板１０を水洗浄及び薬液洗浄する。
以上により、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａ上に、第１の配線層２１が形成される。第１の配線層２１は、有機絶縁膜１１及び無機絶縁膜２３の配線溝２４ａ内及びビア孔２４ｂ内を、バリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる配線２１ａ及び接続プラグ２１ｂを有し、Ｃｕ材料１３の表面全体のみを覆うキャップ膜２２が形成されている。配線２１ａにより、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａの接続プラグ３間が接続される。
【００６１】
続いて、第１の実施形態と同様に、図２（ａ）〜図２（ｂ）と同様の各工程を経て、図１０（ｂ）に示すように、第２の配線層７上にパッド電極８を形成する。
しかる後、樹脂基板１０のスクライブラインをダイシングして、一対のベアチップ１，２からなるＭＣＭの半導体チップを切り出し、一対のベアチップ１，２が第１の配線層２１の配線２１ａにより接続されてなる、ＭＣＭの半導体装置が形成される。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態によれば、多層配線構造における配線２１ａの有機絶縁膜１１，１４内へのＣｕ溶出及び配線間ショートの発生を抑止する信頼性の高いＭＣＭの半導体装置が実現する。
【００６３】
（変形例）
以下、第２の実施形態の変形例について説明する。
本例では、第２の実施形態と同様に、ＭＣＭの半導体装置の構成について、その製造方法と共に説明するが、多層配線構造における配線層の構成が異なる点で第２の実施形態と相違する。
図１２は、第２の実施形態の変形例によるＭＣＭの半導体装置の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。図１２（ａ）〜（ｃ）では、後述する第１の配線層３１下には樹脂基板１０のみを示し、ベアチップ１，２等の図示を省略する。図１２（ａ）〜（ｃ）は、図１２（ｄ）の配線３１ａの短手方向に沿った断面に相当する。なお、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）の右端部分に、ビア孔２４ｂ、接続プラグ３１ｂの断面を付記する。また、図１２（ｄ）では、バリア下地膜１２及び後述するキャップメタル膜３２の図示を省略する。
【００６４】
初めに、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の図１（ａ）と同様の工程を実行し、ベアチップ１，２を樹脂基板１０の表面に再構築する。
【００６５】
続いて、ベアチップ１，２上に多層配線構造を形成する。多層配線構造は、複数の配線層を積層して形成する。各配線層は、ダマシン法、ここではシングルダマシン法により形成する。
先ず、第２の実施形態と同様に、図１１（ａ）〜（ｄ）の各工程を実行する。
【００６６】
図１２（ａ），（ｂ）に示すように、配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂを形成する。
先ず、図１２（ａ）のように、無機絶縁膜２３の表面が露出するまで、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２をＣＭＰで除去する。
次に図１２（ｂ）のように、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２よりも無機絶縁膜２３の方が研磨速度が大きくなる研磨剤を選択して用い、無機絶縁膜２３の表面をＣＭＰで除去する。このとき、上記の研磨速度の違いに起因して、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２は殆ど研磨されずに無機絶縁膜２３が研磨される。これにより、配線溝２４ａ内及びビア孔２４ｂ内において、Ｃｕ材料１３の上面が無機絶縁膜２３の表面から上方に突出し、当該上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚くなる（上に凸形状となる）ようにＣｕ材料１３が残存する。
【００６７】
以上により、配線溝２４ａ内をバリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる配線３１ａと、ビア孔２４ｂ内をバリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる接続プラグ３１ｂとが形成される。配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂは、そのＣｕ材料１３の上面が無機絶縁膜２３の表面から突出する、上に凸形状に形成される。
【００６８】
図１２（ｃ）に示すように、メタルキャップ膜３２を形成する。
第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の図５のステップＳ２を行い、Ｐｄイオンを含有する触媒活性液の液浴に樹脂基板１０を浸漬する。
本例では、有機絶縁膜１１上を覆う無機絶縁膜２３が形成され、且つ配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂのＣｕ材料１３の上面が無機絶縁膜２３の表面から突出する、上に凸形状に形成された状態で、ステップＳ２を行う。この場合、触媒活性液が配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂの上面全体に均一に行き渡ると共に、無機絶縁膜２３の存在により無機絶縁膜２３上における触媒活性液のＰｄの析出が確実に抑止され、配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂの上面上のみに当該上面全体に均一にＰｄが析出する。
【００６９】
第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の図５のステップＳ３で樹脂基板１０を水洗浄した後、ステップＳ４により、無電解メッキ液の液浴に樹脂基板１０を浸漬して無電解メッキ処理する。
ステップＳ２の触媒活性化処理において、配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂのＣｕ材料１３の上面のみに当該上面全体に均一にＰｄが析出し、有機絶縁膜１１を覆う無機絶縁膜２３の表面及びバリア下地膜１２の表面にはＰｄは物理的に吸着しない。そのため、無電解メッキ処理により、Ｃｕ材料１３の上面にＰｄに無電解メッキ液のＣｏイオンが引き寄せられ、当該上面のみに均一にＣｏが析出する。これにより、Ｃｕ材料１３の上面のみに、当該上面全体を均一な厚み（例えば５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度）で覆う、Ｃｏを含むメタルキャップ膜３２が形成される。このようにメタルキャップ膜３２を形成することにより、隣り合う配線３１ａのメタルキャップ膜２２間における電気的接触が確実に抑止される。配線３１ａ間のショートが確実に防止された状態で、メタルキャップ膜３２により配線３１ａから上層の有機絶縁膜１４内へのＣｕ拡散が抑制される。接続プラグ３１ｂについても同様である。
【００７０】
そして、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の図５のステップＳ５により、樹脂基板１０を水洗浄及び薬液洗浄する。
以上により、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａ上に、第１の配線層３１が形成される。第１の配線層３１は、有機絶縁膜１１及び無機絶縁膜２３の配線溝２４ａ内及びビア孔２４ｂ内を、バリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂを有し、Ｃｕ材料１３の表面全体のみを覆うキャップ膜３２が形成されている。配線３１ａにより、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａの接続プラグ３間が接続される。
【００７１】
続いて、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の図１（ｃ）〜図２（ｂ）と同様の各工程を経て、図１２（ｄ）に示すように、第２の配線層７上にパッド電極８を形成する。
しかる後、樹脂基板１０のスクライブラインをダイシングして、一対のベアチップ１，２からなるＭＣＭの半導体チップを切り出し、一対のベアチップ１，２が第１の配線層２１の配線３１ａにより接続されてなる、ＭＣＭの半導体装置が形成される。
【００７２】
（実験例）
第１の配線層３１の配線３１ａの不良発生率について、その上面の突出量を変えて行ったＨＡＳＴ試験の結果について説明する。
本例による配線３１ａを図１３に示す。ここで、無機絶縁膜２３の表面からメタルキャップ膜３２の中央部位（最も高い位置）までの高さを、配線３１ａの突出量ｈとして定義する。ここでは、突出量ｈを４ｎｍ、１５ｎｍ、７４ｎｍとした場合について調べた。
【００７３】
ＨＡＳＴ試験では、第１の実施形態の実験例１，２と同様に図８に示すような配線パターン１１１を用い、配線１１２が、突出量ｈが上記のように設定された配線３１ａにそれぞれ対応している。
ＨＡＳＴ試験の結果を以下の表３に示す。
【００７４】
【表３】
【００７５】
このように、突出量ｈが４ｎｍの配線３１ａでも比較的良好な試験結果を示すが、突出量ｈが１５ｎｍ、７４ｎｍの配線３１ａでは、格段に優れた試験結果となった。突出量ｈを３００ｎｍよりも大きく形成することは、ダマシン法による配線形成として現実的でないと考えられる、以上より、突出量ｈを１５ｎｍ以上３００ｎｍ以下に規定することにより、配線間のショートの頻度が極めて少なく、配線として高い信頼性が認められることが判明した。
【００７６】
以上説明したように、本例によれば、多層配線構造における配線３１ａの有機絶縁膜１１，１４内へのＣｕ溶出及び配線間ショートの発生を抑止する信頼性の高いＭＣＭの半導体装置が実現する。
【００７７】
以下、諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００７８】
（付記１）有機材料からなる第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜内に形成された、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線と
を含み、
前記配線は、その上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出しており、
前記上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【００７９】
（付記２）前記配線は、前記上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚く形成されていることを特徴とする付記１に記載の半導体装置。
【００８０】
（付記３）前記キャップ膜の配線幅方向の中央部位における前記第１の絶縁膜の表面からの高さが２５ｎｍ以上３００ｎｍ以下とされていることを特徴とする付記１又は２に記載の半導体装置。
【００８１】
（付記４）前記配線間における前記第１の絶縁膜上に形成された、無機材料からなる第２の絶縁膜を更に含み、
前記配線は、その上面が前記第２の絶縁膜の表面から突出していることを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【００８２】
（付記５）前記キャップ膜の前記難拡散性の金属は、Ｎｉ，Ｎｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｂ，Ｃｏ，Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ，Ｃｏ−Ｂ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｂから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【００８３】
（付記６）有機材料からなる第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜内に形成された、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線と
を含み、
前記配線間における前記第１の絶縁膜上に、無機材料からなる第２の絶縁膜が形成されており、
前記配線の上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【００８４】
（付記７）前記配線は、その上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚く形成されると共に、前記上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出しており、
前記キャップ膜の配線幅方向の中央部位における前記第２の絶縁膜の表面からの高さが１５ｎｍ以上３００ｎｍ以下とされていることを特徴とする付記６に記載の半導体装置。
【００８５】
（付記８）前記キャップ膜の前記難拡散性の金属は、Ｎｉ，Ｎｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｂ，Ｃｏ，Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ，Ｃｏ−Ｂ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｂから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする付記６又は７に記載の半導体装置。
【００８６】
（付記９）前記第２の絶縁膜の前記無機材料は、ＳｉＯ2，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＣ，ＳｉＯＣから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする付記６〜８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【００８７】
（付記１０）有機材料からなる第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜内に、Ｃｕを含有する導電材料からなり、上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出する形状に配線を形成する工程と、
前記上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００８８】
（付記１１）前記配線は、前記上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚く形成されることを特徴とする付記１０に記載の半導体装置の製造方法。
【００８９】
（付記１２）前記キャップ膜を形成する工程は、
前記第１の絶縁膜の表面から露出する前記配線の前記上面を触媒活性化処理する工程と、
無電解メッキ法により前記上面上のみに前記キャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする付記１０又は１１に記載の半導体装置の製造方法。
【００９０】
（付記１３）前記触媒活性化処理では、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の金属イオンを含有する触媒活性液を用いることを特徴とする付記１２に記載の半導体装置の製造方法。
【００９１】
（付記１４）前記キャップ膜の前記難拡散性の金属は、Ｎｉ，Ｎｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｂ，Ｃｏ，Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ，Ｃｏ−Ｂ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｂから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする付記１０〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【００９２】
（付記１５）前記第１の絶縁膜を形成した後、前記配線を形成する前に、前記第１の絶縁膜上に無機材料からなる第２の絶縁膜を形成する工程を更に含むことを特徴とする付記９〜１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【００９３】
（付記１６）有機材料からなる第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に無機材料からなる第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜内に、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線を形成する工程と、
前記配線の上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００９４】
（付記１７）前記キャップ膜を形成する工程は、
前記第２の絶縁膜の表面から露出する前記配線の前記上面を触媒活性化処理する工程と、
無電解メッキ法により前記上面上のみに前記キャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする付記１６に記載の半導体装置の製造方法。
【００９５】
（付記１８）前記触媒活性化処理では、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の金属イオンを含有する触媒活性液を用いることを特徴とする付記１７に記載の半導体装置の製造方法。
【００９６】
（付記１９）前記キャップ膜の前記難拡散性の金属は、Ｎｉ，Ｎｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｂ，Ｃｏ，Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ，Ｃｏ−Ｂ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｂから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする付記１６〜１８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００９７】
１，２ ベアチップ
１ａ，２ａ 上層配線層
３，１５ 接続プラグ
４ａ，２１ａ，３１ａ，１０１，１０３，１１２ 配線
４ｂ，２１ｂ，３１ｂ 接続プラグ
５，２２，３２，１０２ キャップメタル膜
６，２１，３１ 第１の配線層
７ 第２の配線層
８ パッド電極
１０ 樹脂基板
１０ａ 有機絶縁膜
１１，１４ 有機絶縁膜
１１ａ，２４ａ 配線溝
１２ バリア下地膜
１３ Ｃｕ材料
２３ 無機絶縁膜
２４ｂ ビア孔
１１１ 配線パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特にＭＣＭ（Malti Chip Module）に適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
近時では、機能の異なる異種のベアチップを基板に高密度で集積化して実装する技術として、ＭＣＭが注目されている。ＭＣＭは、上記のように複数のベアチップを実装してなる各半導体チップを、例えば樹脂基板の表面に再構築し、各半導体チップの上層で配線を形成して構成される。
【０００３】
ＭＣＭの半導体装置を製造する際に、複数の半導体チップが実装された樹脂基板において、各半導体チップの上層の配線は、いわゆるセミアディテブ法により形成される。セミアディテブ法では、配線の形成部位を開口したレジストマスクを形成し、開口内に例えばスパッタ法によりＣｕ膜を形成した後、開口内を埋め込むようにＣｕをメッキ形成し、表面平坦化して配線を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１０６４４号公報
【特許文献２】特開２００６−４９８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セミアディテブ法をＭＣＭに適用する場合、配線幅及び配線間隔が５μｍ程度以上であれば、所望の配線を形成することができる。ところが近時では、半導体装置の更なる小型化・高集積化が進行しており、ＭＣＭでは配線幅及び配線間隔を２μｍ程度以下とすることが、将来、要請されてくる。ＭＣＭの配線形成において、セミアディテブ法では、リソグラフィーにおける露光及びドライエッチングが困難であり、上記の要請に十分に応えることはできない。
【０００６】
ＭＣＭの半導体装置の製造において、上層の配線形成に、セミアディテブ法に代わって、いわゆるダマシン法を適用することが検討されている。ダマシン法では、樹脂基板上の絶縁膜に配線形状の溝を形成し、当該溝内にＣｕ膜を形成した後、開口内を埋め込むようにＣｕをメッキ形成し、表面平坦化して配線を形成する。
【０００７】
しかしながら、ＭＣＭの配線形成にダマシン法を適用する場合、以下のようなＭＣＭに固有の問題が生じることが見出された。この問題は、高度加速寿命（Highly Accelerated Stress Test：ＨＡＳＴ）試験により把握された。ＨＡＳＴ試験は、高温（１２５℃）、多湿（湿度８５％）の雰囲気で行った。その結果、ＨＡＳＴ試験の所定基準を満たさず、絶縁膜におけるＣｕ配線の十分な絶縁が確保できないことが確認された。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、配線の絶縁膜内へのＣｕの溶出を抑制すると共に、配線間におけるショートの発生を抑止し、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
半導体装置の一態様は、有機材料からなる第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜内に形成された、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線とを含み、前記配線は、その上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出しており、前記上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜が形成されている。
【００１０】
半導体装置の一態様は、有機材料からなる第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜内に形成された、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線とを含み、前記配線間における前記第１の絶縁膜上に、無機材料からなる第２の絶縁膜が形成されており、前記配線の上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜が形成されている。
【００１１】
半導体装置の製造方法の一態様は、有機材料からなる第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜内に、Ｃｕを含有する導電材料からなり、上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出する形状に配線を形成する工程と、前記上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜を形成する工程とを含む。
【００１２】
半導体装置の製造方法の一態様は、有機材料からなる第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上に無機材料からなる第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜内に、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線を形成する工程と、前記配線の上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
上記した各態様によれば、配線の絶縁膜内へのＣｕの溶出及び配線間ショートの発生を抑止する信頼性の高い半導体装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図２】図１に引き続き、第１の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図３】複数のベアチップが樹脂基板に再構築された様子を示す概略平面図である。
【図４】ＭＣＭの半導体装置の配線の形成状況を示す概略平面図である。
【図５】図１（ｂ）における第１の配線層の形成工程を工程順に示すフロー図である。
【図６】図１（ｂ）における第１の配線層の形成工程を工程順に示す概略断面図である。
【図７】実験例１において、第１の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の第１の配線層を、比較例１，２と共に示す概略断面図である。
【図８】ＨＡＳＴ試験で用いる配線パターンを示す概略平面図である。
【図９】実験例１において、第１の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の第１の配線層を示す概略断面図である。
【図１０】第２の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の製造方法の主要工程を示す概略断面図である
【図１１】図１０（ａ）における第１の配線層の形成工程を工程順に示す概略断面図である。
【図１２】第２の実施形態の変形例によるＭＣＭの半導体装置の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。
【図１３】実験例において、第２の実施形態の変形例によるＭＣＭの半導体装置の第１の配線層を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、諸実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。これらの実施形態では、ＭＣＭの半導体装置に適用した場合について例示する。
【００１６】
（第１の実施形態）
本実施形態では、ＭＣＭの半導体装置の構成について、その製造方法と共に説明する。
図１及び図２は、第１の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。図３は、複数のベアチップが樹脂基板に再構築された様子を示す概略平面図である。図１及び図２は、図３の破線Ｉ−Ｉ'に沿った位置の断面に対応している。なお、図１及び図２では、後述するバリア下地膜１２及びキャップメタル膜５の図示を省略する。
【００１７】
先ず、図１（ａ）及び図３に示すように、機能の異なる複数のベアチップ、ここではベアチップ１，２を樹脂基板１０の表面に再構築する。
詳細には、機能ごとのベアチップが形成された各半導体基板から、各ベアチップを切り出す。各種のベアチップとしては、例えば半導体メモリが集積されたメモリチップ、ＣＭＯＳトランジスタ等が集積されたロジックチップ、ドライブ機能又はアンプ機能等が集積されたもの等がある。本実施形態では、メモリチップであるベアチップ１と、ロジックチップであるベアチップ２とを例示する。
【００１８】
半導体基板から切り出されたベアチップを、ベアチップ１とベアチップ２とが隣り合って１セットとなるように、例えばエポキシ樹脂等からなる樹脂基板１０の表面に配置する。
ベアチップ１，２は、樹脂基板１０の表面に形成された有機絶縁物よりなる有機絶縁膜１０ａの表面から、上層配線層１ａ，２ａの表面が露出するように、樹脂基板１０に埋め込み配設される。上層配線層１ａ，２ａには、外部と電気的に接続するための接続プラグ３が例えばダマシン法により形成されており、接続プラグ３の上面が上層配線層１ａ，２ａの表面に露出する。接続プラグ３は、上層配線層１ａ，２ａの溝内を不図示のバリア下地膜を介してＣｕ又はＣｕ合金で充填して形成される。
【００１９】
続いて、ベアチップ１，２上に多層配線構造を形成する。多層配線構造は、複数の配線層を積層して形成する。各配線層は、ダマシン法、ここではシングルダマシン法により形成する。
先ず、図１（ｂ）に示すように、第１の配線層６を形成する。なお図１（ｂ）では、後述するバリア下地膜１２及びキャップメタル膜５の図示を省略する。
第１の配線層６は、配線４ａ及び接続プラグ４ｂを有し、配線４ａ上にメタルキャップ膜５が形成されて構成される。配線４ａは、隣り合うベアチップ１，２の接続プラグ３間を電気的に接続する。
【００２０】
配線４ａは、樹脂基板１０上で例えば図４に示すように複数並んで形成される。
ＭＣＭの半導体装置において、配線４ａは、その配線幅及び配線間距離が比較的小さく、例えば共に１μｍ程度とされる。ダマシン法は従前より微細な配線の形成に適用されている手法であるが、配線幅及び配線間距離が１００ｎｍ以上、例えば１μｍ程度の比較的大きな値である場合には、これまで問題視されていなかった。ところが、配線層の絶縁膜に後述のように有機膜を用いる場合には、上述のように、ＨＡＳＴ試験の所定基準を満たさない。
【００２１】
配線幅及び配線間距離が１μｍ程度となるようにダマシン法で形成された配線について、顕微鏡等で調べたところ、配線上方に形成された有機絶縁膜内でＣｕの拡散が確認された。これは、配線の上面から有機絶縁膜内にＣｕが溶出していることを意味する。配線の側面及び底面には、Ｔｉ又はＴｉＮ等のバリア下地膜が形成されているため、側面及び底面からの有機絶縁膜内へのＣｕ拡散は防止される。しかしながら、配線の上面部位にはバリア下地膜は形成されず、Ｃｕの拡散が問題となる。このＣｕ拡散を抑制する方策として、配線上に、有機絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるメタルキャップ膜を形成することが考えられる。
【００２２】
ところが、配線幅及び配線間距離が１μｍ程度、或いは１μｍ程度以上の配線において、配線上にメタルキャップ膜を形成すると、並んで配置された配線間でショートが発生することが見出された。これは、隣り合う配線間でメタルキャップ膜に電気的に接触が生じることに起因する。この場合、ＭＣＭの半導体装置としての信頼性を確保することができない。
本実施形態では、この問題に対処すべく、以下のように第１の配線層６を形成する。
【００２３】
図５は、図１（ｂ）における第１の配線層６の形成工程を工程順に示すフロー図である。図６は、図１（ｂ）における第１の配線層６の形成工程を工程順に示す概略断面図であり、図１（ｂ）の配線４ａの短手方向に沿った断面に相当する。なお、図６（ｂ）〜図６（ｆ）の右端部分に、ビア孔１１ｂ、接続プラグ４ｂの断面を付記する。図６では、第１の配線層６下には樹脂基板１０のみを示し、ベアチップ１，２等の図示を省略する。
【００２４】
先ず、図５のステップＳ１により、配線４ａ及び接続プラグ４ｂを形成する。
図６（ａ）に示すように、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａ上を含む樹脂基板１０の表面の全面を覆うように有機絶縁膜１１を形成する。
有機絶縁膜１１は、所定の有機絶縁物、例えばエポキシ樹脂を用いて、塗布法等により、１．５μｍ程度の膜厚に形成される。
【００２５】
図６（ｂ）に示すように、有機絶縁膜１１に配線溝１１ａ及びビア孔１１ｂを形成する。
配線溝１１ａ及びビア孔１１ｂは、リソグラフィー及びドライエッチングにより有機絶縁膜１１をパターニングして形成される。配線溝１１ａ及びビア孔の底面には、図１（ｂ）に示す上層配線層１ａ，２ａの接続プラグ３の上面の一部が露出する。
【００２６】
図６（ｃ）に示すように、バリア下地膜１２及びＣｕ材料１３を形成する。
配線溝１１ａの内壁面及びビア孔１１ｂの内壁面を覆うように、有機絶縁膜１１上に例えばＴｉ、ＴｉＮ等をスパッタ法等により成膜し、バリア下地膜１２を形成する。バリア下地膜１２上に不図示のメッキシード層をスパッタ法等により成膜する。メッキシード層を用いて、バリア下地膜１２を介して配線溝１１ａ内及びビア孔１１ｂ内を埋め込むように、バリア下地膜１２上にＣｕ又はＣｕ合金であるＣｕ材料１３をメッキ法により形成する。バリア下地膜１２を形成することにより、配線溝１１ａ内及びビア孔１１ｂのＣｕ材料１３から有機絶縁膜１１へのＣｕ拡散が防止される。
【００２７】
図６（ｄ）及び図６（ｅ）に示すように、配線４ａ及び接続プラグ４ｂを形成する。
先ず図６（ｄ）のように、有機絶縁膜１１の表面が露出するまで、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２を化学機械研磨法（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）で除去する。
次に図６（ｅ）のように、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２よりも有機絶縁膜１１の方が研磨速度が大きくなる研磨剤を選択して用い、有機絶縁膜１１の表面をＣＭＰで除去する。このとき、上記の研磨速度の違いに起因して、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２は殆ど研磨されずに有機絶縁膜１１が研磨される。これにより、配線溝１１ａ内及びビア孔１１ｂにおいて、Ｃｕ材料１３の上面が有機絶縁膜１１の表面から上方に突出し、当該上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚くなる（上に凸形状となる）ようにＣｕ材料１３が残存する。
【００２８】
以上により、有機絶縁膜１１の配線溝１１ａ内をバリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる配線４ａと、有機絶縁膜１１のビア孔１１ｂ内をバリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる接続プラグ４ｂとが形成される。配線４ａは、そのＣｕ材料１３の上面が有機絶縁膜１１の表面から突出する、上に凸形状に形成される。接続プラグ４ｂも同様に、そのＣｕ材料１３の上面が有機絶縁膜１１の表面から突出する、上に凸形状に形成される。
【００２９】
図６（ｆ）に示すように、メタルキャップ膜５を形成する。
先ず、図５のステップＳ２により、配線４ａの露出した上面に触媒活性化処理を施す。
触媒活性化処理に用いる触媒活性液は、Ｐｄイオン、Ｉｒイオン、及びＭｏイオン等のうちの少なくとも１種を含有する。本実施形態では、Ｐｄイオンを含有する触媒活性液を用いる場合を例示する。具体的には、ＰｄＣｌ2（０．１ｇ／Ｌ）、Ｎａ2ＨＰＯ4（１２ｇ／Ｌ）、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（１ｇ／Ｌ）、ＮＨ4Ｃｌ（５４ｇ／Ｌ）を含む組成のもの、例えばワールドメタル社の商品名ＡＴ−９０７を使用する。
【００３０】
上記の触媒活性液の液浴に樹脂基板１０を浸漬する。ここで、配線４ａのＣｕ材料１３のＣｕがイオン化する際に、触媒活性液中のＰｄコロイド粒子のＰｄイオンがメタル化する。接続プラグ４ｂのＣｕ材料１３についても同様である。そのため、Ｐｄコロイド粒子は有機絶縁膜１１の表面と、配線４ａ及び接続プラグ４ｂのバリア下地膜１２の表面とには吸着せず、配線４ａ及び接続プラグ４ｂのＣｕ材料１３の上面のみにＰｄコロイド粒子が選択的に吸着し、当該上面にＰｄが析出する。本実施形態では、上記のように、配線４ａが配線溝１１ａ内でその上面が有機絶縁膜１１の表面から突出するように形成されている。そのため、例えば配線４ａの上面と有機絶縁膜１１の表面とが平坦な場合、或いは配線４ａの上面が有機絶縁膜１１の表面から凹んでいる場合に比べて、触媒活性液が配線４ａの上面全体に均一に行き渡り易い。配線４ａの上面は上に凸形状に形成されているため、触媒活性液が更に確実に上面全体に均一に行き渡る。このように、触媒活性液の配線４ａの上面全体への確実な均一供給が可能となる。接続プラグ４ｂの上面についても同様である。
【００３１】
次に、図５のステップＳ３により、樹脂基板１０を水洗浄する。
次に、図５のステップＳ４により、配線４ａの上面に無電解メッキ処理を施す。
無電解メッキ処理に用いる無電解メッキ液は、有機絶縁膜１１に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する。この金属としては、例えばＮｉ，Ｎｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｂ，Ｃｏ，Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ，Ｃｏ−Ｂ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｂから選ばれた少なくとも１種を用いる。本実施形態では、Ｃｏを含有する無電解メッキ液、例えばワールドメタル社の商品名コンパスを使用する場合を例示する。
【００３２】
上記の無電解メッキ液の液浴に樹脂基板１０を浸漬して無電解メッキ処理する。ここで、ステップＳ２の触媒活性化処理により、配線４ａ及び接続プラグ４ｂのＣｕ材料１３の上面のみにＰｄが析出し、有機絶縁膜１１の表面及びバリア下地膜１２の表面にはＰｄは物理的に吸着しない。そのため、無電解メッキ処理により、Ｃｕ材料１３の上面にＰｄに無電解メッキ液のＣｏイオンが引き寄せられ、当該上面のみにＣｏが析出する。本実施形態では、配線４ａの上面が有機絶縁膜１１の表面から突出する上に凸形状とされており、触媒活性液が上面全体に均一に行き渡っている。そのため、ＣｏはＣｕ材料１３の上面全体に亘って均一に析出する。これにより、Ｃｕ材料１３の上面のみに、当該上面全体を均一な厚み（例えば５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度）で覆う、Ｃｏを含むメタルキャップ膜５が形成される。このようにメタルキャップ膜５を形成することにより、隣り合う配線４ａのメタルキャップ膜５間における電気的接触が抑止される。配線４ａ間のショートが確実に防止された状態で、メタルキャップ膜５により配線４ａから上層の有機絶縁膜（後述する有機絶縁膜１４）内へのＣｕ拡散が抑制される。接続プラグ４ｂについても同様である。
【００３３】
キャップ膜５の表面の中央部位における有機絶縁膜１１の表面からの高さである突出量（図６（ｆ）において突出量ｈと記す。）は、２５ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることが望ましい。本実施形態では、突出量ｈを例えば３０ｎｍ程度とする。突出量ｈが２５ｎｍよりも小さいと、Ｃｕ材料１３の表面の触媒活性化処理時に、Ｃｕ材料１３の上面への触媒活性液の十分な供給が得られない。突出量ｈを３００ｎｍよりも大きく形成することは、ダマシン法による配線形成として現実的でないと考えられる。従って、突出量ｈを２５ｎｍ以上３００ｎｍ以下に規定することにより、Ｃｕ材料１３の表面全体に触媒活性液を十分に供給することができ、所期の多層配線構造が実現する。
【００３４】
そして、図５のステップＳ５により、樹脂基板１０を水洗浄及び薬液洗浄する。
以上により、有機絶縁膜１１の配線溝１１ａ内及びビア孔１１ｂ内を、バリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる配線４ａ及び接続プラグ４ｂを有し、Ｃｕ材料１３の表面全体のみを覆うキャップ膜５が配されてなる第１の配線層６が形成される。配線４ａは、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａの接続プラグ３間を接続している。
【００３５】
続いて、図２（ａ）に示すように、第１の配線層６上に、第２の配線層７をシングルダマシン法により順次積層形成する。なお、第２の配線層は、シングルダマシン法の代わりに例えばセミアディテブ法で形成しても良い。
詳細には、有機絶縁膜１１と同様の有機絶縁物を材料として、配線４ａ及び接続プラグ４ｂを覆うように有機絶縁膜１１上に有機絶縁膜１４を形成する。
リソグラフィー及びドライエッチングにより有機絶縁膜１４をパターニングし、有機絶縁膜１４にビア孔を形成する。ビア孔の底面には、第１の配線層６の接続プラグ４ｂの上面の一部が露出する。また、有機絶縁膜１１として永久レジストを用いて、リソグラフィーでパターニングを行い、ビア孔を形成しても良い。
【００３６】
ビア孔の内壁面を覆うように、有機絶縁膜１４上に例えばＴｉ、ＴｉＮ等をスパッタ法等により成膜し、バリア下地膜を形成する。バリア下地膜上にメッキシード層をスパッタ法等により成膜する。メッキシード層を用いて、バリア下地膜を介してビア孔内を埋め込むように、バリア下地膜上にＣｕ又はＣｕ合金であるＣｕ材料をメッキ法により形成する。
【００３７】
有機絶縁膜１１の表面が露出するまで、Ｃｕ材料及びバリア下地膜をＣＭＰにより除去する。
以上により、有機絶縁膜１４のビア孔内を、バリア下地膜を介してＣｕ材料で充填してなる接続プラグ１５を有する第２の配線層７が形成される。接続プラグ１５は、第１の配線層６の接続プラグ４ｂと接続される。
【００３８】
続いて、図２（ｂ）に示すように、例えばセミアディテブ法により、第２の配線層７上にパッド電極８を形成する。
詳細には、第２の配線層７上で接続プラグ１５上を露出する開口を有するレジストマスクを形成する。開口内に例えばスパッタ法によりＣｕ膜を形成した後、開口内を埋め込むようにＣｕをメッキ法で形成する。この際、開口部において、メッキで埋め込まれる高さをレジストの厚み以下にする。そして、レジストマスクを灰化処理等により除去する。以上により、第２の配線層７の接続プラグ１５と接続されたパッド電極９が形成される。
【００３９】
しかる後、樹脂基板１０のスクライブラインをダイシングして、一対のベアチップ１，２からなるＭＣＭの半導体チップを切り出す。
以上により、一対のベアチップ１，２が第１の配線層６の配線４ａにより接続されてなる、ＭＣＭの半導体装置が形成される。
【００４０】
（実験例１）
第１の配線層６の配線４ａの不良発生率について、その上面形状を変えた比較例との比較に基づいて行ったＨＡＳＴ試験の結果について説明する。
比較例１による配線１０１を図７（ａ）に、比較例２による配線１０３を図７（ｂ）にそれぞれ示す。配線１０１では、その上面が有機絶縁膜１１の表面と平坦に形成されており、当該上面上にメタルキャップ膜１０２が形成されている。配線１０３では、その上面が有機絶縁膜１１の表面よりも低く、凹んだ形状に形成されており、当該上面上にメタルキャップ膜１０４が形成されている。本実施形態による配線４ａを図７（ｃ）に示す。
【００４１】
ＨＡＳＴ試験では、図８に示すような配線パターン１１１を用いる。配線パターン１１１では、複数（図示の例では５本）の配線１１２が、配線幅及び配線間隔が共に１μｍ、配線高さが１．５μｍ、配線長さが３ｍｍで平行に並列する。図８中の破線Ｉ−Ｉ'に沿った断面が図７（ａ）〜（ｃ）に相当している。配線１１２は、比較例１では配線１０１に、比較例２では配線１０３に、本実施形態では配線４ａに、それぞれ対応している。
ＨＡＳＴ試験の結果を以下の表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
このように、比較例１，２に比べて、本実施形態では不良発生率（％）が大幅に小さい。このように、本実施形態の配線４ａによれば、比較例１，２の配線１０１，１０３に比べて配線間のショートの頻度が極めて少なく、配線として高い信頼性が認められることが判明した。
【００４４】
（実験例２）
第１の配線層６の配線４ａの不良発生率について、その上面の突出量を変えて行ったＨＡＳＴ試験の結果について説明する。
本実施形態による配線４ａを図９に示す。ここで、有機絶縁膜１１の表面からメタルキャップ膜５の中央部位（最も高い位置）までの高さを、配線４ａの突出量ｈとして定義する。ここでは、突出量ｈを８ｎｍ、２５ｎｍ、１１０ｎｍとした場合について調べた。
ＨＡＳＴ試験では、実験例１と同様に図８に示すような配線パターン１１１を用い、配線１１２が、突出量ｈが上記のように設定された配線４ａにそれぞれ対応している。
ＨＡＳＴ試験の結果を以下の表２に示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】
このように、突出量ｈが８ｎｍの配線４ａでも比較的良好な試験結果を示すが、突出量ｈが２５ｎｍ、１１０ｎｍの配線４ａでは、格段に優れた試験結果となった。突出量ｈを３００ｎｍよりも大きく形成することは、ダマシン法による配線形成として現実的でないと考えられる、以上より、突出量ｈを２５ｎｍ以上３００ｎｍ以下に規定することにより、配線間のショートの頻度が極めて少なく、配線として高い信頼性が認められることが判明した。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態によれば、多層配線構造における配線４ａの有機絶縁膜１１，１４内へのＣｕ溶出及び配線間ショートの発生を抑止する信頼性の高いＭＣＭの半導体装置が実現する。
【００４８】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、ＭＣＭの半導体装置の構成について、その製造方法と共に説明するが、多層配線構造における配線層の構成が異なる点で第１の実施形態と相違する。
図１０は、第２の実施形態によるＭＣＭの半導体装置の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。図１０では、バリア下地膜１２及び後述するキャップメタル膜２２の図示を省略する。
【００４９】
初めに、第１の実施形態の図１（ａ）と同様の工程を実行し、ベアチップ１，２を樹脂基板１０の表面に再構築する。
【００５０】
続いて、ベアチップ１，２上に多層配線構造を形成する。多層配線構造は、複数の配線層を積層して形成する。各配線層は、ダマシン法、ここではシングルダマシン法により形成する。
先ず、図１０（ａ）に示すように、第１の配線層２１を形成する。
第１の配線層２１は、配線２１ａ及び接続プラグ２１ｂを有し、配線２１ａ上にメタルキャップ膜２２が形成されて構成される。配線２１ａは、隣り合うベアチップ１，２の接続プラグ３間を電気的に接続する。
【００５１】
第１の配線層２１の形成について、図１１の各図を用いて説明する。図１１は、図１０（ａ）の配線２１ａの短手方向に沿った断面に相当する。なお、図１１（ｃ）〜図１１（ｆ）の右端部分に、ビア孔２４ｂ、接続プラグ２１ｂの断面を付記する。図１１では、第１の配線層２１下には樹脂基板１０のみを示し、ベアチップ１，２等の図示を省略する。
【００５２】
図１１（ａ）に示すように、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａ上を含む樹脂基板１０の表面の全面を覆うように有機絶縁膜１１を形成する。
有機絶縁膜１１は、所定の有機絶縁物、例えばエポキシ樹脂を用いて、塗布法等により、１．５μｍ程度の膜厚に形成される。
【００５３】
図１１（ｂ）に示すように、有機絶縁膜１１上に無機絶縁膜２３を形成する。
詳細には、有機絶縁膜１１上に、例えばスパッタ法により、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ2）を０．０５μｍ〜０．５μｍ程度、ここでは０．２μｍ程度の厚みに堆積し、無機絶縁膜２３を形成する。上記の厚みが薄いと、後述するＣＭＰで無機絶縁膜が除去されてしまい、メタルキャップを形成する際にＣｕ以外の領域にも形成されてしまう可能性を生じる。ＣＭＰの条件により研磨速度が異なるので一概には言えないが、０．０５μｍ以下にすると局所的にＣＭＰで無機絶縁膜が除去されてしまう可能性が高くなる。
【００５４】
無機絶縁膜２３の無機絶縁材料としては、ＳｉＯ2の代わりに、シリコン窒化物（ＳｉＮ），シリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ），アルミナ（Ａｌ2Ｏ3），シリコンカーバイド（ＳｉＣ），カーボン含有ＳｉＯ2(ＳｉＯＣ)から選ばれた少なくとも１種を用いても良い。また、スパッタ法の代わりに、有機絶縁膜１１との密着性が良ければ、ＣＶＤ法又は塗布法により無機絶縁膜２３を形成しても好適である。
【００５５】
図１１（ｃ）に示すように、無機絶縁膜２３及び有機絶縁膜１１に配線溝２４ａ及びビア孔２４ｂを形成する。
配線溝２４ａ及びビア孔２４ｂは、リソグラフィー及びドライエッチングにより無機絶縁膜２３及び有機絶縁膜１１をパターニングして形成される。配線溝２４ａ及びビア孔２４ｂの底面には、図１０（ａ）に示す上層配線層１ａ，２ａの接続プラグ３の上面の一部が露出する。
【００５６】
図１１（ｄ）に示すように、バリア下地膜１２及びＣｕ材料１３を形成する。
配線溝２４ａ及びビア孔２４ｂの内壁面を覆うように、有機絶縁膜１１上に例えばＴｉ、ＴｉＮ等をスパッタ法等により成膜し、バリア下地膜１２を形成する。バリア下地膜１２上にメッキシード層をスパッタ法等により成膜する。メッキシード層を用いて、バリア下地膜１２を介して配線溝２４ａ内及びビア孔２４ｂ内を埋め込むように、バリア下地膜１２上にＣｕ又はＣｕ合金であるＣｕ材料１３をメッキ法により形成する。バリア下地膜１２により、配線溝２４ａ内のＣｕ材料１３から有機絶縁膜１１へのＣｕ拡散が防止される。配線溝２４ａ内のＣｕ材料１３についても同様である。
【００５７】
図１１（ｅ）に示すように、配線２１ａ及び接続プラグ２１ｂを形成する。
有機絶縁膜１１の表面が露出するまで、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２をＣＭＰで除去する。これにより、配線溝２４ａ内をバリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる配線２１ａと、ビア孔２４ｂ内をバリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる接続プラグ２１ｂとが形成される。
【００５８】
図１１（ｆ）に示すように、メタルキャップ膜２２を形成する。
第１の実施形態と同様に、図５のステップＳ２を行い、Ｐｄイオンを含有する触媒活性液の液浴に樹脂基板１０を浸漬する。
触媒活性化処理では、ＰｄがＣｕ材料１３の表面のみに析出することが理想である。しかしながら、有機絶縁膜１１には、配線等形成のためにドライエッチング及びウェットエッチング等の表面に影響を与える処理がなされており、当該処理に起因して、有機絶縁膜１１の表面にも若干量のＰｄが析出するものと考えられる。有機絶縁膜には各種の添加材が含まれているため、例えばシリコン酸化膜のような安定な構造とされておらず、局所的にＰｄが析出する可能性が高い。本実施形態では、有機絶縁膜１１の表面を覆うようにシリコン酸化膜等の安定な構造の無機絶縁膜２３を形成する。触媒活性化処理において、無機絶縁膜２３の表面にはＰｄは析出せず、配線２１ａ及び接続プラグ２１ｂのＣｕ材料１３の上面のみにＰｄが析出することになる。
【００５９】
第１の実施形態と同様に、図５のステップＳ３で樹脂基板１０を水洗浄した後、ステップＳ４により、無電解メッキ液の液浴に樹脂基板１０を浸漬して無電解メッキ処理する。
ステップＳ２の触媒活性化処理において、配線２１ａ及び接続プラグ２１ｂのＣｕ材料１３の上面のみにＰｄが析出し、有機絶縁膜１１を覆う無機絶縁膜２３の表面及びバリア下地膜１２の表面にはＰｄは吸着しない。そのため、無電解メッキ処理により、Ｃｕ材料１３の上面にＰｄに無電解メッキ液のＣｏイオンが引き寄せられ、当該上面のみにＣｏが析出する。これにより、Ｃｕ材料１３の上面のみに、当該上面全体を均一な厚み（例えば５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度）で覆う、Ｃｏを含むメタルキャップ膜２２が形成される。このようにメタルキャップ膜２２を形成することにより、隣り合う配線２１ａのメタルキャップ膜２２間における電気的接触が抑止される。配線２１ａ間のショートが確実に防止された状態で、メタルキャップ膜２２により配線２１ａから上層の有機絶縁膜１４内へのＣｕ拡散が抑制される。接続プラグ２１ｂについても同様である。
【００６０】
そして、第１の実施形態と同様に、図５のステップＳ５により、樹脂基板１０を水洗浄及び薬液洗浄する。
以上により、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａ上に、第１の配線層２１が形成される。第１の配線層２１は、有機絶縁膜１１及び無機絶縁膜２３の配線溝２４ａ内及びビア孔２４ｂ内を、バリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる配線２１ａ及び接続プラグ２１ｂを有し、Ｃｕ材料１３の表面全体のみを覆うキャップ膜２２が形成されている。配線２１ａにより、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａの接続プラグ３間が接続される。
【００６１】
続いて、第１の実施形態と同様に、図２（ａ）〜図２（ｂ）と同様の各工程を経て、図１０（ｂ）に示すように、第２の配線層７上にパッド電極８を形成する。
しかる後、樹脂基板１０のスクライブラインをダイシングして、一対のベアチップ１，２からなるＭＣＭの半導体チップを切り出し、一対のベアチップ１，２が第１の配線層２１の配線２１ａにより接続されてなる、ＭＣＭの半導体装置が形成される。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態によれば、多層配線構造における配線２１ａの有機絶縁膜１１，１４内へのＣｕ溶出及び配線間ショートの発生を抑止する信頼性の高いＭＣＭの半導体装置が実現する。
【００６３】
（変形例）
以下、第２の実施形態の変形例について説明する。
本例では、第２の実施形態と同様に、ＭＣＭの半導体装置の構成について、その製造方法と共に説明するが、多層配線構造における配線層の構成が異なる点で第２の実施形態と相違する。
図１２は、第２の実施形態の変形例によるＭＣＭの半導体装置の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。図１２（ａ）〜（ｃ）では、後述する第１の配線層３１下には樹脂基板１０のみを示し、ベアチップ１，２等の図示を省略する。図１２（ａ）〜（ｃ）は、図１２（ｄ）の配線３１ａの短手方向に沿った断面に相当する。なお、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）の右端部分に、ビア孔２４ｂ、接続プラグ３１ｂの断面を付記する。また、図１２（ｄ）では、バリア下地膜１２及び後述するキャップメタル膜３２の図示を省略する。
【００６４】
初めに、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の図１（ａ）と同様の工程を実行し、ベアチップ１，２を樹脂基板１０の表面に再構築する。
【００６５】
続いて、ベアチップ１，２上に多層配線構造を形成する。多層配線構造は、複数の配線層を積層して形成する。各配線層は、ダマシン法、ここではシングルダマシン法により形成する。
先ず、第２の実施形態と同様に、図１１（ａ）〜（ｄ）の各工程を実行する。
【００６６】
図１２（ａ），（ｂ）に示すように、配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂを形成する。
先ず、図１２（ａ）のように、無機絶縁膜２３の表面が露出するまで、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２をＣＭＰで除去する。
次に図１２（ｂ）のように、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２よりも無機絶縁膜２３の方が研磨速度が大きくなる研磨剤を選択して用い、無機絶縁膜２３の表面をＣＭＰで除去する。このとき、上記の研磨速度の違いに起因して、Ｃｕ材料１３及びバリア下地膜１２は殆ど研磨されずに無機絶縁膜２３が研磨される。これにより、配線溝２４ａ内及びビア孔２４ｂ内において、Ｃｕ材料１３の上面が無機絶縁膜２３の表面から上方に突出し、当該上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚くなる（上に凸形状となる）ようにＣｕ材料１３が残存する。
【００６７】
以上により、配線溝２４ａ内をバリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる配線３１ａと、ビア孔２４ｂ内をバリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる接続プラグ３１ｂとが形成される。配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂは、そのＣｕ材料１３の上面が無機絶縁膜２３の表面から突出する、上に凸形状に形成される。
【００６８】
図１２（ｃ）に示すように、メタルキャップ膜３２を形成する。
第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の図５のステップＳ２を行い、Ｐｄイオンを含有する触媒活性液の液浴に樹脂基板１０を浸漬する。
本例では、有機絶縁膜１１上を覆う無機絶縁膜２３が形成され、且つ配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂのＣｕ材料１３の上面が無機絶縁膜２３の表面から突出する、上に凸形状に形成された状態で、ステップＳ２を行う。この場合、触媒活性液が配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂの上面全体に均一に行き渡ると共に、無機絶縁膜２３の存在により無機絶縁膜２３上における触媒活性液のＰｄの析出が確実に抑止され、配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂの上面上のみに当該上面全体に均一にＰｄが析出する。
【００６９】
第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の図５のステップＳ３で樹脂基板１０を水洗浄した後、ステップＳ４により、無電解メッキ液の液浴に樹脂基板１０を浸漬して無電解メッキ処理する。
ステップＳ２の触媒活性化処理において、配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂのＣｕ材料１３の上面のみに当該上面全体に均一にＰｄが析出し、有機絶縁膜１１を覆う無機絶縁膜２３の表面及びバリア下地膜１２の表面にはＰｄは物理的に吸着しない。そのため、無電解メッキ処理により、Ｃｕ材料１３の上面にＰｄに無電解メッキ液のＣｏイオンが引き寄せられ、当該上面のみに均一にＣｏが析出する。これにより、Ｃｕ材料１３の上面のみに、当該上面全体を均一な厚み（例えば５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度）で覆う、Ｃｏを含むメタルキャップ膜３２が形成される。このようにメタルキャップ膜３２を形成することにより、隣り合う配線３１ａのメタルキャップ膜２２間における電気的接触が確実に抑止される。配線３１ａ間のショートが確実に防止された状態で、メタルキャップ膜３２により配線３１ａから上層の有機絶縁膜１４内へのＣｕ拡散が抑制される。接続プラグ３１ｂについても同様である。
【００７０】
そして、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の図５のステップＳ５により、樹脂基板１０を水洗浄及び薬液洗浄する。
以上により、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａ上に、第１の配線層３１が形成される。第１の配線層３１は、有機絶縁膜１１及び無機絶縁膜２３の配線溝２４ａ内及びビア孔２４ｂ内を、バリア下地膜１２を介してＣｕ材料１３で充填してなる配線３１ａ及び接続プラグ３１ｂを有し、Ｃｕ材料１３の表面全体のみを覆うキャップ膜３２が形成されている。配線３１ａにより、ベアチップ１，２の上層配線層１ａ，２ａの接続プラグ３間が接続される。
【００７１】
続いて、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の図１（ｃ）〜図２（ｂ）と同様の各工程を経て、図１２（ｄ）に示すように、第２の配線層７上にパッド電極８を形成する。
しかる後、樹脂基板１０のスクライブラインをダイシングして、一対のベアチップ１，２からなるＭＣＭの半導体チップを切り出し、一対のベアチップ１，２が第１の配線層２１の配線３１ａにより接続されてなる、ＭＣＭの半導体装置が形成される。
【００７２】
（実験例）
第１の配線層３１の配線３１ａの不良発生率について、その上面の突出量を変えて行ったＨＡＳＴ試験の結果について説明する。
本例による配線３１ａを図１３に示す。ここで、無機絶縁膜２３の表面からメタルキャップ膜３２の中央部位（最も高い位置）までの高さを、配線３１ａの突出量ｈとして定義する。ここでは、突出量ｈを４ｎｍ、１５ｎｍ、７４ｎｍとした場合について調べた。
【００７３】
ＨＡＳＴ試験では、第１の実施形態の実験例１，２と同様に図８に示すような配線パターン１１１を用い、配線１１２が、突出量ｈが上記のように設定された配線３１ａにそれぞれ対応している。
ＨＡＳＴ試験の結果を以下の表３に示す。
【００７４】
【表３】
【００７５】
このように、突出量ｈが４ｎｍの配線３１ａでも比較的良好な試験結果を示すが、突出量ｈが１５ｎｍ、７４ｎｍの配線３１ａでは、格段に優れた試験結果となった。突出量ｈを３００ｎｍよりも大きく形成することは、ダマシン法による配線形成として現実的でないと考えられる、以上より、突出量ｈを１５ｎｍ以上３００ｎｍ以下に規定することにより、配線間のショートの頻度が極めて少なく、配線として高い信頼性が認められることが判明した。
【００７６】
以上説明したように、本例によれば、多層配線構造における配線３１ａの有機絶縁膜１１，１４内へのＣｕ溶出及び配線間ショートの発生を抑止する信頼性の高いＭＣＭの半導体装置が実現する。
【００７７】
以下、諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００７８】
（付記１）有機材料からなる第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜内に形成された、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線と
を含み、
前記配線は、その上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出しており、
前記上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【００７９】
（付記２）前記配線は、前記上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚く形成されていることを特徴とする付記１に記載の半導体装置。
【００８０】
（付記３）前記キャップ膜の配線幅方向の中央部位における前記第１の絶縁膜の表面からの高さが２５ｎｍ以上３００ｎｍ以下とされていることを特徴とする付記１又は２に記載の半導体装置。
【００８１】
（付記４）前記配線間における前記第１の絶縁膜上に形成された、無機材料からなる第２の絶縁膜を更に含み、
前記配線は、その上面が前記第２の絶縁膜の表面から突出していることを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【００８２】
（付記５）前記キャップ膜の前記難拡散性の金属は、Ｎｉ，Ｎｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｂ，Ｃｏ，Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ，Ｃｏ−Ｂ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｂから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【００８３】
（付記６）有機材料からなる第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜内に形成された、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線と
を含み、
前記配線間における前記第１の絶縁膜上に、無機材料からなる第２の絶縁膜が形成されており、
前記配線の上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【００８４】
（付記７）前記配線は、その上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚く形成されると共に、前記上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出しており、
前記キャップ膜の配線幅方向の中央部位における前記第２の絶縁膜の表面からの高さが１５ｎｍ以上３００ｎｍ以下とされていることを特徴とする付記６に記載の半導体装置。
【００８５】
（付記８）前記キャップ膜の前記難拡散性の金属は、Ｎｉ，Ｎｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｂ，Ｃｏ，Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ，Ｃｏ−Ｂ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｂから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする付記６又は７に記載の半導体装置。
【００８６】
（付記９）前記第２の絶縁膜の前記無機材料は、ＳｉＯ2，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＣ，ＳｉＯＣから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする付記６〜８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【００８７】
（付記１０）有機材料からなる第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜内に、Ｃｕを含有する導電材料からなり、上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出する形状に配線を形成する工程と、
前記上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００８８】
（付記１１）前記配線は、前記上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚く形成されることを特徴とする付記１０に記載の半導体装置の製造方法。
【００８９】
（付記１２）前記キャップ膜を形成する工程は、
前記第１の絶縁膜の表面から露出する前記配線の前記上面を触媒活性化処理する工程と、
無電解メッキ法により前記上面上のみに前記キャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする付記１０又は１１に記載の半導体装置の製造方法。
【００９０】
（付記１３）前記触媒活性化処理では、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の金属イオンを含有する触媒活性液を用いることを特徴とする付記１２に記載の半導体装置の製造方法。
【００９１】
（付記１４）前記キャップ膜の前記難拡散性の金属は、Ｎｉ，Ｎｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｂ，Ｃｏ，Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ，Ｃｏ−Ｂ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｂから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする付記１０〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【００９２】
（付記１５）前記第１の絶縁膜を形成した後、前記配線を形成する前に、前記第１の絶縁膜上に無機材料からなる第２の絶縁膜を形成する工程を更に含むことを特徴とする付記９〜１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【００９３】
（付記１６）有機材料からなる第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に無機材料からなる第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜内に、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線を形成する工程と、
前記配線の上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００９４】
（付記１７）前記キャップ膜を形成する工程は、
前記第２の絶縁膜の表面から露出する前記配線の前記上面を触媒活性化処理する工程と、
無電解メッキ法により前記上面上のみに前記キャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする付記１６に記載の半導体装置の製造方法。
【００９５】
（付記１８）前記触媒活性化処理では、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の金属イオンを含有する触媒活性液を用いることを特徴とする付記１７に記載の半導体装置の製造方法。
【００９６】
（付記１９）前記キャップ膜の前記難拡散性の金属は、Ｎｉ，Ｎｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｂ，Ｃｏ，Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ，Ｃｏ−Ｂ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｂから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする付記１６〜１８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００９７】
１，２ ベアチップ
１ａ，２ａ 上層配線層
３，１５ 接続プラグ
４ａ，２１ａ，３１ａ，１０１，１０３，１１２ 配線
４ｂ，２１ｂ，３１ｂ 接続プラグ
５，２２，３２，１０２ キャップメタル膜
６，２１，３１ 第１の配線層
７ 第２の配線層
８ パッド電極
１０ 樹脂基板
１０ａ 有機絶縁膜
１１，１４ 有機絶縁膜
１１ａ，２４ａ 配線溝
１２ バリア下地膜
１３ Ｃｕ材料
２３ 無機絶縁膜
２４ｂ ビア孔
１１１ 配線パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機材料からなる第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜内に形成された、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線と
を含み、
前記配線は、その上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出しており、
前記上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記配線は、前記上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記配線間における前記第１の絶縁膜上に形成された、無機材料からなる第２の絶縁膜を更に含み、
前記配線は、その上面が前記第２の絶縁膜の表面から突出していることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
有機材料からなる第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜内に形成された、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線と
を含み、
前記配線間における前記第１の絶縁膜上に、無機材料からなる第２の絶縁膜が形成されており、
前記配線の上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
有機材料からなる第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜内に、Ｃｕを含有する導電材料からなり、上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出する形状に配線を形成する工程と、
前記上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記配線は、前記上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚く形成されることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記キャップ膜を形成する工程は、
前記第１の絶縁膜の表面から露出する前記配線の前記上面を触媒活性化処理する工程と、
無電解メッキ法により前記上面上のみに前記キャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
有機材料からなる第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に無機材料からなる第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜内に、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線を形成する工程と、
前記配線の上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
有機材料からなる第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜内に形成された、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線と
を含み、
前記配線は、その上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出しており、
前記上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記配線は、前記上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記配線間における前記第１の絶縁膜上に形成された、無機材料からなる第２の絶縁膜を更に含み、
前記配線は、その上面が前記第２の絶縁膜の表面から突出していることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
有機材料からなる第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜内に形成された、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線と
を含み、
前記配線間における前記第１の絶縁膜上に、無機材料からなる第２の絶縁膜が形成されており、
前記配線の上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
有機材料からなる第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜内に、Ｃｕを含有する導電材料からなり、上面が前記第１の絶縁膜の表面から上方に突出する形状に配線を形成する工程と、
前記上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記配線は、前記上面の配線幅方向の中央部位が端部位よりも厚く形成されることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記キャップ膜を形成する工程は、
前記第１の絶縁膜の表面から露出する前記配線の前記上面を触媒活性化処理する工程と、
無電解メッキ法により前記上面上のみに前記キャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
有機材料からなる第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に無機材料からなる第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜内に、Ｃｕを含有する導電材料からなる配線を形成する工程と、
前記配線の上面上に、前記第１の絶縁膜に対してＣｕよりも難拡散性の金属を含有する導電材料からなるキャップ膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１４６７５２（Ｐ２０１２−１４６７５２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３２（Ｐ２０１１−２４３２）
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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