JP2004296499A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】パッド部表面が溶けるような外観異常をなくし、高信頼性のパッド部を有する半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁膜１０上に配線層としてアルミニウム配線１１が形成されている。ここでのアルミニウム配線１１は各配線の最上層に位置し、パッドＰＡＤに繋がる。各配線は、少なくともエレクトロマイグレーション抑制のため、ＣｕまたはＣｕ及びＳｉを含有した、アルミニウムを主成分とする各配線で構成される。しかし、各配線のうち、最上層配線の一部分のみ実質的な純アルミニウムを配し、パッド部ＰＡＤとしては、実質的な純アルミニウム表面１２を露出させている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部接続用のパッド形成に係り、アルミニウムを主成分とするパッドを有する半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路チップにおいて外部との電気的接続領域であるパッドは、接続されるボンディングワイヤやバンプ等の電気的接続の安定性を得るため、また高抵抗化を避けるために、ある程度の大きさを確保しなければならない。
【０００３】
従来のパッド部形成の一工程を説明する。集積回路内部の導電領域と接続されるパッド部は、例えば多層配線の最上層の配線端部である。一般には、ＳｉＯ２膜などの層間絶縁膜上に形成される最上層アルミニウム配線の端部である。パッシベーション膜は上記最上層アルミニウム配線上に設けられる絶縁性シリコン化合物（Ｓｉ３Ｎ４膜やＳｉＯ２膜またはその積層）であり、図示しないレジストパターンに従ってエッチング開口される。これにより、パッド部が構成される。
【０００４】
アルミニウム配線は層間絶縁膜上に図示しないＴｉ／ＴｉＮ等のバリアメタル積層が形成され、その上にアルミニウムを主成分とする実質的なアルミニウム薄膜が形成されている。アルミニウム配線のアルミニウムは、例えば、ＡｌにＣｕを僅かに含有させたＡｌ−Ｃｕ構造、さらにはＳｉを僅かに含有させたＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ構造としている。これにより、エレクトロマイグレーションを抑制し、配線寿命の向上を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
アルミニウム配線形成後の熱処理によって、Ｃｕが偏析し易い。特に、パッドなどの露出部分では水分との接触により、Ｃｕの偏析を核として電池腐食等によって外観が劣化する。最悪、パッド部表面が溶けてピンホールが生じる恐れがある。これにより、ボンディング不良の可能性を懸念して不良率が高くなる。
【０００６】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、パッド部表面が溶けるような外観異常をなくし、高信頼性のパッド部を有する半導体装置及びその製造方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置は、半導体集積回路に構成される多層配線として少なくとも銅または銅及びシリコンを含有した、アルミニウムを主成分とする各配線と、前記各配線のうち、最上層配線の一部分のみ実質的な純アルミニウムを配し、実質的な純アルミニウム表面を露出させたパッド部と、前記パッド部を除いて前記最上層配線を保護する絶縁膜と、を具備したことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る半導体装置は、半導体集積回路に構成される多層配線として少なくとも銅または銅及びシリコンを含有した、アルミニウムを主成分とする各配線と、前記各配線のうち、最上層配線の一部分のみ実質的に銅の含有を排除した、別のアルミニウムを主成分とする表面を露出させたパッド部と、前記パッド部を除いて前記最上層配線を保護する絶縁膜と、を具備したことを特徴とする。
【０００９】
上記それぞれ本発明に係る半導体装置によれば、パッド表面は銅を含有しないので、配線層形成後の熱処理によっても、パッド表面において異常に繋がるＣｕ偏析の発生はない。パッドに接触するボンディングワイヤの密着性向上に寄与する。
【００１０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体集積回路に構成される多層配線として少なくとも銅または銅及びシリコンを含有した、アルミニウムを主成分とする各配線を形成する工程と、前記各配線のうち、最上層配線の一部分のみ実質的に銅の含有を排除した、別のアルミニウムを主成分とする所定表面を形成する工程と、前記最上層配線上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を選択的に除去し前記最上層配線の前記所定表面をパッド部として露出させる工程と、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、パッド表面は銅を含有しないので、配線層形成後の熱処理によっても、パッド表面上の異常に繋がるＣｕ偏析の発生はない。パッドに接触するボンディングワイヤの密着性向上に寄与する。
なお、好ましい実施態様として、前記別のアルミニウムを主成分とする所定表面を形成する工程は、前記最上層配線を形成する配線部材の第１スパッタ工程及び前記配線部材上への純アルミニウム被覆のための第２スパッタ工程を含むことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の要部であり、パッド部の断面図である。素子が形成され半導体集積回路が構成される半導体基板上の所定層にＳｉＯ２膜などの図示しない配線との層間の絶縁膜１０が形成されている。絶縁膜１０上に配線層としてアルミニウムを主成分とするアルミニウム配線１１が形成されている。ここでのアルミニウム配線１１は各配線の最上層に位置し、パッドＰＡＤに繋がる。
【００１３】
この実施形態では、各配線は、少なくともエレクトロマイグレーション抑制のため、ＣｕまたはＣｕ及びＳｉを含有した、アルミニウムを主成分とする各配線で構成される。しかし、各配線のうち、最上層配線の表面のみ実質的な純アルミニウムを配し、パッド部ＰＡＤとしては、実質的な純アルミニウム表面１２を露出させている。アルミニウム配線パターニング時のフォトリソグラフィ工程で用いられる反射防止膜（ＴｉＮ等）１３はパッド部以外で残存している。
【００１４】
前記パッド部を除いて前記最上層配線を保護する絶縁膜はパッシベーション膜１４であり、例えば、ＳｉＯ２膜１４１、ＳｉＮ膜１４２からなる。ＳｉＮ膜１４２はプラズマＳｉＮ膜であり、耐湿性、強度を確保するため比較的厚く形成されるものである。
【００１５】
上記実施形態によれば、パッド表面はＣｕを含有しないので、配線層形成後の熱処理によっても、パッドの異常に繋がるＣｕ偏析の発生はない。これにより、後の工程における水との接触によっても外観異常はなくなり、パッドに接触するボンディングワイヤの密着性向上に寄与する。
【００１６】
図２、図３は、それぞれ図１の構成の製造方法を工程順に示す平面図である。図２に示すように、半導体集積回路の少なくとも各配線のパッドを含む最上層配線金属の表面に、選択的に実質的な純アルミニウムをスパッタ形成する。すなわち、通常のＣｕまたはＣｕ及びＳｉを含有したアルミニウム配線１１用の金属に続いて純アルミニウム（１２）をスパッタ形成し、後にパターニングする。最表面にはパターニング時、フォトリソグラフィ工程で用いられる反射防止膜（ＴｉＮ等）１３が形成される。
【００１７】
次に、図３に示すように、上記最上層配線を保護する絶縁膜としてパッシベーション膜１４を形成する。例えば、それぞれＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等を用いてＳｉＯ２膜１４１、ＳｉＮ膜１４２を形成する。その後、フォトリソグラフィ技術を用いてパッド領域を開口する。すなわち、ＳｉＮ膜１４２、ＳｉＯ２膜１４１、反射防止膜（ＴｉＮ等）１３それぞれの適当なエッチング工程によりパッド部ＰＡＤを開口する。これにより、実質的な純アルミニウム表面のパッド部ＰＡＤが形成される。これにより、その後の各種洗浄、ダイシング等の水と接触する工程を経たとしても、Ｃｕの偏析を核として電池腐食等によって溶けることはなくなり、外観が劣化することはない。これにより、ボンディング不良率は下がり、歩留りは向上する。
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、パッド表面は銅を含有しないので、配線層形成後の熱処理によっても、パッドの異常に繋がるＣｕ偏析の発生はない。パッドに接触するボンディングワイヤの密着性向上に寄与する。この結果、パッド部表面が溶けるような外観異常をなくし、高信頼性のパッド部を有する半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の要部で、パッド部の断面図。
【図２】図１の構成の製造方法を工程順に示す第１平面図。
【図３】図１の構成の製造方法を工程順に示す第２平面図。
【符号の説明】
１０…層間絶縁膜、１１…アルミニウム配線、１２…純アルミニウム（パッド表面部材）、１３…反射防止膜、１４…パッシベーション膜、ＰＡＤ…パッド部。

Claims (4)

  1. 外部配線半導体集積回路に構成される多層配線として少なくとも銅または銅及びシリコンを含有した、アルミニウムを主成分とする各配線と、
    前記各配線のうち、最上層配線の一部分のみ実質的な純アルミニウムを配し、実質的な純アルミニウム表面を露出させたパッド部と、
    前記パッド部を除いて前記最上層配線を保護する絶縁膜と、
    を具備したことを特徴とする半導体装置。
  2. 半導体集積回路に構成される多層配線として少なくとも銅または銅及びシリコンを含有した、アルミニウムを主成分とする各配線と、
    前記各配線のうち、最上層配線の一部分のみ実質的に銅の含有を排除した、別のアルミニウムを主成分とする表面を露出させたパッド部と、
    前記パッド部を除いて前記最上層配線を保護する絶縁膜と、
    を具備したことを特徴とする半導体装置。
  3. 半導体集積回路に構成される多層配線として少なくとも銅または銅及びシリコンを含有した、アルミニウムを主成分とする各配線を形成する工程と、
    前記各配線のうち、最上層配線の一部分のみ実質的に銅の含有を排除した、別のアルミニウムを主成分とする所定表面を形成する工程と、
    前記最上層配線上に絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜を選択的に除去し前記最上層配線の前記所定表面をパッド部として露出させる工程と、
    を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 前記別のアルミニウムを主成分とする所定表面を形成する工程は、前記最上層配線を形成する配線部材の第１スパッタ工程及び前記配線部材上への純アルミニウム被覆のための第２スパッタ工程を含むことを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
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JP2013242517A (ja) * 2012-04-26 2013-12-05 Mitsubishi Electric Corp 表示装置およびその製造方法

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