JP2014022502A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボンディング部としての２層の最上層金属配線部を容易に形成することができ、さらに形成される集積回路の集積度を向上することが可能な半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置は、半導体基板ＳＵＢ上の配線部と、配線部と電気的に接続するためのボンディング部とを有している。配線部のうち最上層である最上層金属配線部は、第１の金属配線層ＡＬ１と、第１の金属配線層ＡＬ１の上面に接する第２の金属配線層ＡＬ２とを含んでいる。ボンディング部ＰＡは、第２の金属配線層ＡＬ２が形成された第１のボンディング部ＰＡ１と、第１の金属配線層ＡＬ１と第２の金属配線層ＡＬ２とを有し、第１のボンディング部ＰＡ１を平面的に取り囲むように配置される第２のボンディング部ＰＡ２とを含んでいる。第２のボンディング部ＰＡ２の外枠は、第１および第２の金属配線層ＡＬ１、ＡＬ２が同一の外周端面ＥＧを構成するように形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、ボンディング部を有する半導体装置およびその製造方法に関するものである。

半導体集積回路装置においては、大電流に耐えうる配線を形成する観点から、最上層の金属配線（たとえばアルミニウムの配線）を厚く（３μｍ以上と）することが好ましい。ところが最上層のワイヤボンディングを行なう部分（ボンディング部）を構成する金属薄膜のパターンを同様に厚くすれば以下の問題が生じうる。

ボンディング部にボンディングするワイヤは、その製造コストを低減するために、従来の金製のものから銅製のものに変更する動きがなされている。ところがボンディング部を構成するアルミニウムのパターンが厚ければ、ボンディング時に銅製のワイヤと反応するアルミニウムの量が多くなる。このことはボンディングの性能を低下させることがある。

たとえば特開平６−２１６１９０号公報（特許文献１）、特開平２−１５４４３７号公報（特許文献２）および特開平２−１７７４５１号公報（特許文献３）においては、ボンディング部のアルミニウムのパターンの厚みが最上層金属配線部のアルミニウム配線の厚みより薄くされている。

特開平６−２１６１９０号公報 特開平２−１５４４３７号公報 特開平２−１７７４５１号公報

たとえば特許文献１，２のように１層のアルミニウム層を形成し、ボンディング部における当該アルミニウム層を最上層金属配線部の当該アルミニウム層よりも薄くなる加工を施すよりも、特許文献３のように最上層金属配線部には２層の、ボンディング部には１層のアルミニウム層を形成する方が、より高効率に形状崩れの少ないアルミニウム層を形成することができる。

ところが特許文献３においては、２層のアルミニウム層からなる最上層金属配線部を形成する際に、１度目のパターニングを行なった後に２度目のパターニングを行なっている。この場合、形成される集積回路の集積度が低下するなどの問題が生じる可能性もある。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態によれば、半導体装置は、半導体基板と、最上層金属配線部と、ボンディング部とを備えている。最上層金属配線部は半導体基板の主表面の上の表面に形成された第１の金属配線層と、第１の金属配線層の上面に接する第２の金属配線層とを含む。ボンディング部は、第２の金属配線層からなる第１のボンディング部と、第１および第２の金属配線層からなり、第１のボンディング部を平面的に取り囲む第２のボンディング部とを含んでいる。第２のボンディング部の外枠は、第１および第２の金属配線層が同一の外周端面を構成するように形成される。

他の実施の形態によれば、半導体基板の主表面の上の表面に最上層金属配線層としての第１の金属配線層と、第１の金属配線層の上面に接する第２の金属配線層が形成される。第１および第２の金属配線層の積層構造は、ボンディング部を形成するようにパターニングされ、その際、ボンディング部の外枠は、第１および第２の金属配線層が同一の外周端面を構成するように形成される。ボンディング部は第２の金属配線層からなる第１のボンディング部と、第１および第２の金属配線層を有し、第１のボンディング部を平面的に取り囲む第２のボンディング部とを含んでいる。

一実施の形態および他の実施の形態によれば、ボンディング部としての２層の最上層金属配線部を容易に形成することができ、さらに形成される集積回路の集積度を向上することができる。

本発明に係る半導体装置であってウェハの状態を示す概略平面図である。 図１中の点線で囲まれた領域ＩＩの概略拡大平面図である。 図２中の点線で囲まれた領域ＩＩＩの概略拡大平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う部分における概略断面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿う部分における、周辺領域の概略断面図である。 保護膜の態様の第１例を示す、周辺領域の概略断面図である。 保護膜の態様の第２例を示す、周辺領域の概略断面図である。 保護膜の態様の第３例を示す、周辺領域の概略断面図である。 一実施の形態の半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。 一実施の形態の半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。 一実施の形態の半導体装置の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。 一実施の形態の半導体装置の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。 一実施の形態の半導体装置の製造方法の第５工程を示す概略断面図である。 一実施の形態の半導体装置の製造方法の第６工程を示す概略断面図である。 一実施の形態の半導体装置の製造方法の第７工程を示す概略断面図である。 銅製のワイヤをアルミニウムのボンディング部にボンディングしたものを加熱した時の不良発生数の、アルミニウムの膜厚依存性を調べた結果を示すグラフである。 一実施の形態と比較例との構成上の差異を示す概略断面図である。 他の実施の形態における、図５と同様の周辺領域の概略断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。 一実施の形態の半導体装置の要点を抽出した概略断面図である。

以下、一実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず、一実施の形態の半導体装置の構成について説明する。

図１を参照して、一実施の形態の半導体装置は、たとえばシリコン単結晶からなる半導体ウェハＳＷに形成された複数の半導体チップＣＨＰに形成されている。半導体ウェハＳＷは、ダイシングライン領域ＤＬＲでダイシングされることにより、複数個の矩形状の半導体チップＣＨＰに分割される。

図２を参照して、半導体チップＣＨＰは、基本的に素子領域と、その周辺の周辺領域とを有している。素子領域にはたとえばいわゆるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）トランジスタなどの、半導体集積回路を構成する主要な半導体素子が多数形成されている。

周辺領域には、複数個のボンディング部ＰＡが形成されている。ボンディング部ＰＡは接続部ＣＮＴを介在して素子領域中の半導体素子と電気的に接続されている。ボンディング部ＰＡは素子領域中の半導体素子の電位取り出し部に比べて十分大きい平面積を有するため、半導体素子の電位を取り出すいわゆるパッド領域として用いられる。

ボンディング部ＰＡにはたとえば銅製のワイヤがボンディングされる。このワイヤがたとえば外部回路と電気的に接続されれば、半導体チップＣＨＰの半導体素子と当該外部回路とが電気的に接続される。このようないわゆるワイヤボンディングにより、半導体チップＣＨＰと外部回路とが電気的に接続される。

図２および図３を参照して、周辺領域には、ボンディング部ＰＡと、接続部ＣＮＴの一部とが一体となったパターンが配置されており、接続部ＣＮＴは周辺領域から素子領域へと延在している。ボンディング部ＰＡはたとえば矩形の平面形状を有しており、第１のボンディング部ＰＡ１と第２のボンディング部ＰＡ２とを有している。第１のボンディング部ＰＡ１は平面視においてボンディング部ＰＡの中央部に形成されており、第２のボンディング部ＰＡ２は第１のボンディング部ＰＡ１を平面的に取り囲むように形成されている。

図４および図５を参照して、周辺領域は引出し配線部とボンディング部と他の配線部とに大別される。引出し配線部は接続部ＣＮＴに相当し、ボンディング部はボンディング部ＰＡ（パッド領域）に相当する。他の配線部は接続部ＣＮＴ、ボンディング部ＰＡ以外の領域であり、図３に示す接続部ＣＮＴとボンディング部ＰＡとのなすパターン以外の領域に相当する。他の配線部には金属配線層ＡＬ１、ＡＬ２、および他の任意の配線層が形成されている。なおここでは上記の引出し配線部と他の配線部とをまとめて、半導体基板ＳＵＢの主表面の上に形成された「配線部」（ボンディング部を除く領域）と考えることにする。

引き続き図４および図５を参照して、一実施の形態の半導体装置は、半導体ウェハＳＷが分割された半導体基板ＳＵＢの主表面に形成されている。半導体基板ＳＵＢの主表面の上には、特に素子領域において半導体素子が形成されるが、その半導体素子を構成する積層構造は、たとえば図示が省略された１層以上の配線層（たとえば金属配線層）と図中の層間絶縁層ＩＩとが積層された構成を有している。１層以上の配線層のうち最上層のものである最上層金属配線部は、たとえば図４の最上層の層間絶縁層ＩＩの表面ＳＦに形成されている。

最上層金属配線部は、素子領域における積層された配線構造のうち最上層の金属配線層と、周辺領域における上記のボンディング部ＰＡ、配線部における最上層の金属配線層との双方を構成している。最上層金属配線部は、第１の金属配線層ＡＬ１と、第２の金属配線層ＡＬ２とを有している。これらの最上層金属配線層ＡＬ１、ＡＬ２はたとえばアルミニウムなどの金属材料により形成され、層間絶縁層ＩＩはたとえばシリコン酸化膜により形成される。

第１の金属配線層ＡＬ１は、層間絶縁層ＩＩの表面ＳＦのうち、第１のボンディング部ＰＡ１に形成されている。第２の金属配線層ＡＬ２は、第１のボンディング部ＰＡ１における層間絶縁層ＩＩの表面ＳＦ、および第１の金属配線層ＡＬ１の上面に接するように形成されている。

また図示されないが、第１の金属配線層ＡＬ１、第２の金属配線層ＡＬ２ともに、これらと同一の層が、素子領域の半導体素子の最上層金属配線部をも構成する。第２の金属配線層ＡＬ２は接続部ＣＮＴと第２のボンディング部ＰＡ２との間で連続しており、さらに接続部ＣＮＴは素子領域の配線部（最上層金属配線部）とも電気的に接続している。このため、ボンディング部ＰＡ（第２のボンディング部ＰＡ２）は配線部（配線部の最上層金属配線部および素子領域の最上層金属配線部を含む）と電気的に接続されている。

言い換えれば、最上層金属配線部は半導体基板ＳＵＢの主表面の上（特に層間絶縁層ＩＩの表面ＳＦの上）に形成された第１の金属配線層ＡＬ１と、第１の金属配線層ＡＬ１の上面に接する第２の金属配線層ＡＬ２とを有している。第１の金属配線層ＡＬ１は、層間絶縁層ＩＩの表面ＳＦのうち、接続部ＣＮＴと、第２のボンディング部ＰＡ２とに形成されている。第２の金属配線層ＡＬ２は、層間絶縁層ＩＩの表面ＳＦのうち第１のボンディング部ＰＡ１と、接続部ＣＮＴと第２のボンディング部ＰＡ２との第１の金属配線層ＡＬ１の上面に形成されている。

さらに言い換えれば、第１のボンディング部ＰＡ１は、第２の金属配線層ＡＬ２の１層のみからなり、第２のボンディング部ＰＡ２および接続部ＣＮＴは、第１の金属配線層ＡＬ１とその上面に接する第２の金属配線層ＡＬ２との２層から構成される。このため第１のボンディング部ＰＡ１は第２のボンディング部ＰＡ２に比べて、最上層のアルミニウムの配線層が薄くなっている。

接続部ＣＮＴとボンディング部ＰＡとのなすパターンは、上記のように第１のボンディング部ＰＡ１を除く領域においては、第１の金属配線層ＡＬ１と第２の金属配線層ＡＬ２との２層の積層構造を有している。この積層構造は、たとえば第２のボンディング部ＰＡ２など平面視における外周部においても２層構造を有しているが、その外周端面は、第１の金属配線層ＡＬ１と第２の金属配線層ＡＬ２の端面とが揃っていわゆるツライチとなるように形成されている。言い換えれば、第１および第２の金属配線層ＡＬ１、ＡＬ２が同一の外周端面ＥＧを構成するように形成されており、第１の金属配線層ＡＬ１と第２の金属配線層ＡＬ２との端面同士の間には段差が形成されない。

なおここでは上記のパターンが第１の金属配線層ＡＬ１と第２の金属配線層ＡＬ２との２層により形成された構成を有しているが、金属配線層の積層数はこれに限らず、たとえば第２のボンディング部ＰＡ２がｎ層であり第１のボンディング部ＰＡ１がそれより１層少ない（ｎ−１）層であってもよい。

第１のボンディング部ＰＡ１には第１の金属配線層ＡＬ１が形成されていないため金属配線層ＡＬ１の開口部ＣＶ１（第１の開口部）が形成されている。すなわち開口部ＣＶ１の外周部（境界部）が第１のボンディング部ＰＡ１と第２のボンディング部ＰＡ２との境界部になっている。また特に接続部ＣＮＴと、配線部（他の配線部と、第２のボンディング部ＰＡ２の一部となど）と、最上層金属配線部の少なくとも一部を覆うように保護膜ＰＶが形成されている。この保護膜ＰＶは、第２の金属配線層ＡＬ２などの上面に接するように形成されている。

保護膜ＰＶは第１のボンディング部ＰＡ１には形成されないため、第１のボンディング部ＰＡ１の真上において開口部ＣＶ２（第２の開口部）が形成されている。ここで開口部ＣＶ１、ＣＶ２はともにたとえば矩形の平面形状を有しているが、開口部ＣＶ２は開口部ＣＶ１よりも平面積が大きくなっている。

開口部ＣＶ２は開口部ＣＶ１の真上の領域を完全に含むように形成されている。このため開口部ＣＶ２の外周は開口部ＣＶ１の外周の外側に形成されている。すなわち保護膜ＰＶは第１のボンディング部ＰＡ１を全く覆わないように形成されている。

図６を参照して、保護膜ＰＶは、たとえばシリコン酸化膜ＯＸとシリコン窒化膜ＮＩとポリイミド膜ＰＩとがこの順に積層された構成を有してもよい。図７を参照して、保護膜ＰＶは、たとえばシリコン酸化膜ＯＸとシリコン窒化膜ＮＩとがこの順に積層された構成を有してもよい。図８を参照して、保護膜ＰＶは、たとえばシリコン窒化膜ＮＩとポリイミド膜ＰＩとがこの順に積層された構成を有してもよい。

次に、図９〜図１５を参照しながら、一実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。なお図９〜図１５の各図の（Ａ）は図５の断面形状の製造過程を示しており、各図の（Ｂ）は図４の断面形状の製造過程を示している。また各図中の「引出し配線部」「ボンディング部」「他の配線部」とはそれぞれ各工程の完了後における図５の各領域を示している。

図９（Ａ）、（Ｂ）を参照して、まず主表面を有し、たとえばシリコン単結晶からなる半導体基板ＳＵＢが準備される。なお以下の各工程は実際には半導体ウェハＳＷ（ダイシングライン領域ＤＬＲにて半導体チップＣＨＰに分割する前）に対して行なうので、以下の半導体基板ＳＵＢとはシリコン単結晶からなる半導体ウェハＳＷを含むものとする。

半導体基板ＳＵＢの主表面の上には、図示されないが素子領域の半導体素子が形成され、金属配線層や層間絶縁層の積層構造が形成される。最上層の層間絶縁層ＩＩの表面ＳＦに、たとえば通常のスパッタ法により、アルミニウムからなる最上層金属配線部としての第１の金属配線層ＡＬ１が形成される。

図１０（Ａ）、（Ｂ）を参照して、第１の金属配線層ＡＬ１上に通常の写真製版技術（露光および現像）により、第１の金属配線層ＡＬ１の開口部を形成しようとする領域に開口部を有するフォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。

図１１（Ａ）、（Ｂ）を参照して、フォトレジストＰＨＲのパターンをマスクとして通常のエッチングを行なうことにより、開口部ＣＶ１を有し、開口部ＣＶ１内において層間絶縁層ＩＩの表面ＳＦが露出するように第１の金属配線層ＡＬ１が形成される。

図１２（Ａ）、（Ｂ）を参照して、第１の金属配線層ＡＬ１の上面に接するように、かつ開口部ＣＶ１内における層間絶縁層ＩＩの表面ＳＦを覆うように、たとえば通常のスパッタ法により、アルミニウムからなる最上層金属配線部としての第２の金属配線層ＡＬ２が形成される。

図１３（Ａ）、（Ｂ）を参照して、最上層金属配線層ＡＬ１、ＡＬ２が、配線部（最上層金属配線部を含む）と電気的に接続するためのボンディング部を形成するようにパターニングされるためのフォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。また図示されないが、第１の金属配線層ＡＬ１、第２の金属配線層ＡＬ２ともに、素子領域の半導体素子の最上層金属配線部をも構成するようにパターニングされるため、そのためのフォトレジストＰＨＲのパターンが同時に形成される。

図１４（Ａ）、（Ｂ）を参照して、図１３のフォトレジストＰＨＲのパターンを用いた通常のエッチングにより、第１の金属配線層ＡＬ１および第２の金属配線層ＡＬ２が同時にパターニングされる。この結果、ボンディング部ＰＡと接続部ＣＮＴとが一体となった第１の金属配線層ＡＬ１および第２の金属配線層ＡＬ２の積層パターン（図３参照）が形成される。ボンディング部ＰＡ、および接続部ＣＮＴの外枠は、第１の金属配線層ＡＬ１および第２の金属配線層ＡＬ２が同一の外周端面ＥＧを構成するように形成される。

この工程により形成されるボンディング部ＰＡは、図３〜図５に示すように、第２の金属配線層ＡＬ２の１層のみからなる第１のボンディング部ＰＡ１と、第１のボンディング部ＰＡ１を平面的に取り囲むように配置された、第１の金属配線層ＡＬ１とその上面に接する第２の金属配線層ＡＬ２との２層を有する第２のボンディング部ＰＡ２とを有している。

図１５（Ａ）、（Ｂ）を参照して、第１または第２の金属配線層ＡＬ１、ＡＬ２、または層間絶縁層ＩＩの表面ＳＦを覆うように、保護膜ＰＶがたとえばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成される。その後、保護膜ＰＶを最上層金属配線層ＡＬ１、ＡＬ２の少なくとも一部を覆うパターンとするためのフォトレジストＰＨＲのパターンが、通常の写真製版技術により形成される。

次に上記のフォトレジストＰＨＲのパターンを用いた通常のエッチングにより、図４、図５に示す保護膜ＰＶのパターンが形成される。なおここでの保護膜ＰＶは、図６、７、８のいずれの形態であってもよい。また形成される保護膜ＰＶの開口部ＣＶ２は、開口部ＣＶ１の真上を完全に含むように（つまり第１のボンディング部ＰＡ１を全く覆わないように）、開口部ＣＶ１よりも平面積が大きくなるように形成されることが好ましい。

まず一実施の形態においては、ボンディング部ＰＡのうち、中央部の第１のボンディング部ＰＡ１におけるアルミニウムが、それを平面的に取り囲む（外周部の）第２のボンディング部ＰＡ２におけるアルミニウムよりも薄くなっている。

ボンディングによりワイヤが接合されるのは、通常は中央部の第１のボンディング部ＰＡ１である。したがってこの部分のアルミニウムを薄くすることにより、銅製のワイヤをボンディングする際に銅と反応するアルミニウムの体積が少なくなる。このため、アルミニウムの量が多い場合に起こり得る、ボンディングの性能の低下を抑制することができる。一方、素子領域などの最上層金属配線部は、第１および第２の金属配線層ＡＬ１、ＡＬ２の２層を有することにより、十分な厚みを確保することができるため、大電流を流すことが可能となる。

図１６のグラフはアルミニウムのボンディング部に銅製のワイヤ（たとえばパラジウム膜を被覆するなどの加工がなされていないワイヤ）が接合されたものを２００℃の雰囲気下に長時間載置したときのボンディング部の不良発生数の時間変化を示している。グラフの横軸は処理時間の相対値を、縦軸は不良発生数の相対値をそれぞれ文字Ｘ、ｎを用いて表している。

図１６を参照して、ボンディングされるアルミニウムの厚みが８００ｎｍの場合には４Ｘの時間放置した後においても不良のボンディングは発生しなかったのに対し、アルミニウムの厚みが４５０ｎｍ、１２００ｎｍ、１６００ｎｍの場合には不良のボンディングが発生している。また２Ｘの時間放置した場合、アルミニウムが１６００ｎｍの場合には不良のボンディングが発生してるが、アルミニウムが４５０ｎｍ、８００ｎｍ、１２００ｎｍの場合には不良のボンディングが発生していない。

以上より、第１のボンディング部ＰＡ１に形成されるアルミニウム（第２の金属配線層ＡＬ２）の厚みは４５０ｎｍ以上１２００ｎｍ以下が好ましいといえる。

一方、外周部の第２のボンディング部ＰＡ２については、最上層の金属配線部と同一の層ＡＬ１、ＡＬ２として２層が積層された構成を有している。外周部についてはボンディング部であっても２層のアルミニウムを有していても問題ない。むしろこのような構成にすることにより、最上層金属配線部とボンディング部ＰＡ２とを同時に形成することができ、工程をより高効率にすることができる。

次に、一実施の形態においてはボンディング部ＰＡ２の第１の金属配線層ＡＬ１と第２の金属配線層ＡＬ２との外枠を同時にパターニングして、両金属配線層ＡＬ１、Ａｌ２の外周端面ＥＧが同一となるように（いわゆるツライチとなるように）形成される。つまり一実施の形態においては図１７（Ａ）のようなボンディング部（パッド領域）の積層構造を有している。ただし図１７（Ａ）においては開口部ＣＶ１は考慮していない。

たとえば図１７（Ｂ）に示す比較例のようにボンディング部ＰＡ２が、パターニング済みの第１の金属配線層ＡＬ１と、これを覆うように形成してパターニングされた第２の金属配線層ＡＬ２とからなる場合には、第２の金属配線層ＡＬ２が第１の金属配線層ＡＬ１の外側にはみ出るように形成されるため、図中の「余分な部分」が形成されることを考慮して寸法設計する必要がある。これに対して図１７（Ａ）のように２層の金属配線層が同時にエッチングされれば、図１７（Ｂ）の「余分な部分」は発生しない。したがって一実施の形態の端面ＥＧが揃った構成は、図１７（Ｂ）に比べて集積度を上げることができる。

逆に図１７（Ｂ）の製造方法を用いて図中の「パッド幅」つまりボンディング部ＰＡ２の全体の幅が図１７（Ａ）と等しくなるように形成する場合、図１７（Ｃ）の比較例のように、正味の２層の金属配線層ＡＬ１、ＡＬ２が積層された領域の幅が図１７（Ａ）に比べて狭くなる。このことからも図１７（Ｂ）（Ｃ）の製造方法は図１７（Ａ）に比べて集積度が低下するといえる。

その他、一実施の形態においては、図１７（Ｂ）のようにいったん第１の金属配線層ＡＬ１をパターニングした後に、そのパターンに対してアライメントしながら第２の金属配線層ＡＬ２を形成する必要がないため、図１７（Ｂ）の製造方法において懸念される位置ずれの可能性を低減することができる。また一実施の形態においては、位置ずれの可能性が低減できるため、配線抵抗のばらつきの増加を抑制することもできる。

さらに、一実施の形態においては、第１のボンディング部ＡＬ１（開口部ＣＶ１）よりも平面積の大きい保護膜ＰＶの開口部ＣＶ２を形成することにより、第１のボンディング部ＡＬ１の露出面積をより大きくすることができる。このため、ボンディング作業をより容易に行なうことができる。

保護膜ＰＶは、下の金属配線層への水分の浸入を抑制する。図６、７、８のいずれの態様の保護膜ＰＶを用いても同様に水分の浸入を抑制する（耐湿性の向上）効果を奏する。

（実施の形態２）
まず、本実施の形態の半導体装置の構成について説明する。

図１８を参照して、本実施の形態の半導体装置は、実施の形態１と同様に、半導体ウェハＳＷが分割された半導体基板ＳＵＢの主表面に形成されており、基本的に素子領域と、その周辺の周辺領域とを有している。それらのうちの周辺領域においては引出し配線部とボンディング部と他の配線部とを有している。

半導体基板ＳＵＢの主表面の上には１層以上の配線層（金属配線層）が形成されるが、そのうち最上層のものである最上層金属配線部は、第４の金属配線層ＡＬ４として配置されており、これは引出し配線部の接続部ＣＮＴに相当するものとして形成されている。図示されないが、他の配線部においても第４の金属配線層ＡＬ４と同一の層が形成されてもよい。

ボンディング部においては第４の金属配線層ＡＬ４よりも下方（半導体基板ＳＵＢの主表面に交差する図の上下方向に関して、第４の金属配線層ＡＬ４よりも主表面に近い側）に第３の金属配線層ＡＬ３が配置されている。これが実施の形態１のボンディング部ＰＡに相当し、ボンディング部の第３の金属配線層ＡＬ３に銅などのワイヤがボンディングされる。したがって第３の金属配線層ＡＬ３は第４の金属配線層ＡＬ４の下方に配置されてはいるが、ボンディング部においては最上層の金属配線層となっている。これらの金属配線層ＡＬ３、ＡＬ４はたとえばアルミニウムなどの金属材料により形成される。

このように接続部ＣＮＴとしての第４の金属配線層ＡＬ４とボンディング部ＰＡとが同一の層となっておらず一体となっていないため、両者はコンタクトホールＣＴＲを介在して電気的に接続されている。接続部ＣＮＴは素子領域の配線部（最上層金属配線部）とも電気的に接続しているため、ボンディング部ＰＡ（第３の金属配線層ＡＬ３）は配線部（たとえば素子領域の最上層金属配線部を含む）と電気的に接続されている。

なお図１８においてはボンディング部の第３の金属配線層ＡＬ３は、第４の金属配線層ＡＬ４（当該半導体装置全体を通じて最上層の金属配線層）よりも１層下の金属配線層として形成されている。しかしボンディング部の第３の金属配線層ＡＬ３は、ボンディング部における最上層の金属配線層であればよい。したがってたとえばボンディング部の第３の金属配線層ＡＬ３は、第４の金属配線層ＡＬ４（当該半導体装置全体を通じて最上層の金属配線層）よりも２層以上、下方であってもよい。

またボンディング部の第３の金属配線層ＡＬ３と同一の層としての金属配線層が、引出し配線部および他の配線部に形成されている。ここでは一例として、ボンディング部の第３の金属配線層ＡＬ３が引出し配線部にまで延在している。このようにたとえば引出し配線部の第３の金属配線層ＡＬ３とボンディング部の第３の金属配線層ＡＬ３とが一体となったパターンを構成してもよい。あるいはたとえばボンディング部の第３の金属配線層ＡＬ３と同一の層として、たとえば他の配線部に別個の（ボンディング部の第３の金属配線層ＡＬ３から独立した）第３の金属配線層ＡＬ３が形成されてもよい。

さらに第３の金属配線層ＡＬ３は第４の金属配線層ＡＬ４よりも薄いことが好ましい。
次に、図１９〜図２２を参照しながら、本実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。

図１９を参照して、まず実施の形態１と同様に半導体基板ＳＵＢが準備され、その主表面の上に実施の形態１と同様に、図示されない積層構造などが形成される。そして最上層に次ぐ上層（最上層から数えて２番目の層）としての層間絶縁層ＩＩ１の表面に、たとえば通常のスパッタ法により、アルミニウムからなる第３の金属配線層ＡＬ３が形成される。この第３の金属配線層ＡＬ３は、たとえば通常の写真製版技術およびエッチングにより、ボンディング部となる領域にボンディング部ＰＡが形成されるようにパターニングされる。また第３の金属配線層ＡＬ３は、たとえば引出し配線部にまで延在するなど、ボンディング部となる領域以外の領域にも、ボンディング部となる領域における第３の金属配線層ＡＬ３と同一の層が形成される。

図２０を参照して、層間絶縁層ＩＩ１および第３の金属配線層ＡＬ３を覆うように層間絶縁層ＩＩ２が形成される。層間絶縁層ＩＩ２には、特に引出し配線部において後に形成する接続部ＣＮＴと第３の金属配線層ＡＬ３とを電気的に接続するためのコンタクトホールＣＴＲが形成される。

層間絶縁層ＩＩ２およびコンタクトホールＣＴＲを覆うように、最上層金属配線部としての第４の金属配線層ＡＬ４が形成され、これが引出し配線部に接続部ＣＮＴを形成するようにパターニングされる。なお他の配線部にも第４の金属配線層ＡＬ４のパターンが形成されてもよい。また第４の金属配線層ＡＬ４は、第３の金属配線層ＡＬ３よりも厚く形成される。

図２１を参照して、第４の金属配線層ＡＬ４および層間絶縁層ＩＩ２を覆うように保護膜ＰＶがたとえばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成される。この保護膜ＰＶは、実施の形態１の図６〜図８のいずれの態様であってもよい。

図２２を参照して、保護膜ＰＶがフォトレジストＰＨＲによりパターニングされる。ここでは少なくともボンディング部の保護膜ＰＶが除去されるようにパターニングされる。

さらに当該フォトレジストＰＨＲを使ってパッシベーション膜ＰＶの真下の層間絶縁層ＩＩも、少なくともボンディング部において除去されるようにパターニングされる。以上の処理により、図１８に示すように、少なくともボンディング部においては最上層金属配線部（第４の金属配線層ＡＬ４）よりも下の層に属する第３の金属配線層ＡＬ３が最上層として露出する態様が形成される。この露出した第３の金属配線層ＡＬ３がボンディング部ＰＡとして機能する。

次に、一実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態によれば、第４の金属配線層ＡＬ４は、第３の金属配線層ＡＬ３よりも厚く形成される。このように厚く形成された最上層金属配線部としての第４の金属配線層ＡＬ４は、特に素子領域において大電流を流すことを可能とする。また第３の金属配線層ＡＬ３は第４の金属配線層ＡＬ４よりも薄く形成されるため、実施の形態１と同様に、ボンディングの際に不良を発生させる可能性を低減することができる。

第３の金属配線層ＡＬ３はボンディング部ＰＡとしても用いられ、かつボンディング部以外の領域の配線層としても用いられるため、単一の成膜工程（図２０参照）においてこれら双方を形成することができる。したがって製造工程の効率を高めることができる。

最後に、一実施の形態の要点について説明する。
図２３を参照して、一実施の形態の半導体装置は、主表面を有する半導体基板ＳＵＢと、半導体基板ＳＵＢの主表面の上に形成された配線部と、配線部と電気的に接続するためのボンディング部とを有している。配線部のうち最上層である最上層金属配線部は、第１の金属配線層ＡＬ１と、第１の金属配線層ＡＬ１の上面に接する第２の金属配線層ＡＬ２とを含んでいる。ボンディング部ＰＡは、第２の金属配線層ＡＬ２が形成された第１のボンディング部ＰＡ１と、第１の金属配線層ＡＬ１と第２の金属配線層ＡＬ２とを有する第２のボンディング部ＰＡ２とを含んでいる。第２のボンディング部ＰＡ２は第１のボンディング部ＰＡ１を平面的に取り囲むように配置される。第２のボンディング部ＰＡ２の外枠は、第１および第２の金属配線層ＡＬ１、ＡＬ２が同一の外周端面ＥＧを構成するように形成される。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

ＡＬ１ 第１の金属配線層、ＡＬ２ 第２の金属配線層、ＡＬ３ 第３の金属配線層、ＡＬ４ 第４の金属配線層、ＣＨＰ 半導体チップ、ＣＮＴ 接続部、ＣＶ１，ＣＶ２ 開口部、ＮＩ シリコン窒化膜、ＯＸ シリコン酸化膜、ＰＡ ボンディング部、ＰＡ１ 第１のボンディング部、ＰＡ２ 第２のボンディング部、ＰＨＲ フォトレジスト、ＰＩ ポリイミド膜、ＰＶ 保護膜、ＳＦ 表面、ＳＵＢ 半導体基板、ＳＷ 半導体ウェハ。

Claims (8)

1. 主表面を有する半導体基板と、
   前記半導体基板の前記主表面の上に形成された配線部と、
   前記配線部と電気的に接続するためのボンディング部とを備えており、
   前記配線部のうち最上層である最上層金属配線部は、前記主表面の上の表面に形成された第１の金属配線層と、前記第１の金属配線層の上面に接する第２の金属配線層とを含み、
   前記ボンディング部は、前記表面に前記第２の金属配線層が形成された第１のボンディング部と、前記第１のボンディング部を平面的に取り囲むように配置され、前記表面上に形成された前記第１の金属配線層と前記第１の金属配線層の上面に接する前記第２の金属配線層とを有する第２のボンディング部とを含み、
   前記第２のボンディング部の外枠は、前記第１および第２の金属配線層が同一の外周端面を構成するように形成される、半導体装置。
2. 前記最上層金属配線部の少なくとも一部を覆う保護膜をさらに備え、
   前記保護膜は、前記第１のボンディング部の外周部による第１の開口部よりも平面積の大きい第２の開口部を有する、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記保護膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とポリイミド膜とがこの順に積層された構成を有する、請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記保護膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とがこの順に積層された構成を有する、請求項２に記載の半導体装置。
5. 前記保護膜は、シリコン窒化膜とポリイミド膜とがこの順に積層された構成を有する、請求項２に記載の半導体装置。
6. 前記第２の金属配線層の厚みは４５０ｎｍ以上１２００ｎｍ以下である、請求項１に記載の半導体装置。
7. 主表面を有する半導体基板を準備する工程と、
   前記半導体基板の前記主表面の上の表面に、第１の開口部を有するように最上層金属配線部としての第１の金属配線層を形成する工程と、
   前記第１の金属配線層の上面に接するように、かつ前記第１の開口部における前記表面に前記最上層金属配線部としての第２の金属配線層を形成する工程と、
   前記第１および第２の金属配線層を、前記半導体基板の前記主表面の上に形成された配線部と電気的に接続するためのボンディング部を形成するようにパターニングする工程とを備え、
   前記パターニングする工程により形成される前記ボンディング部の外枠は、前記第１および第２の金属配線層が同一の外周端面を構成するように形成され、
   前記ボンディング部は、前記第１の開口部における前記表面に前記第２の金属配線層が形成された第１のボンディング部と、前記第１のボンディング部を平面的に取り囲むように配置され、前記表面上に形成された前記第１の金属配線層と前記第１の金属配線層の上面に接する前記第２の金属配線層とを有する第２のボンディング部とを含む、半導体装置の製造方法。
8. 前記最上層金属配線部の少なくとも一部を覆う保護膜を形成する工程をさらに備え、
   前記保護膜は、前記第１のボンディング部の外周部による前記第１の開口部よりも平面積の大きい第２の開口部を有するように形成される、請求項７に記載の半導体装置の製造方法。

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