JP2015103776A - 多層配線用パッド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】多層配線構造の半導体チップにおいて耐湿性の高いパッド構造を提供する。
【解決手段】本発明に係る多層配線用パッド構造は、半導体基板（１０１）上に層間絶縁膜（１０７〜１０９）を介して積層された複数のパッド用配線パターン部（１０２〜１０５）と、層間絶縁膜を貫通して形成され、夫々のパッド用配線パターン部を電気的に接続するコンタクトプラグ（１０６＿１〜１０６＿３）と、最上位の配線層の直下に形成された層間絶縁膜（１０９）を貫通し、前記コンタクトプラグを囲んで形成された金属から成る構造体（１１０）と、パッド領域の一部に開口部を有し、最上位層に形成された保護膜（１１１）とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層配線用パッド構造に関し、特に、化合物半導体の多層配線用パッド構造に関する。

化合物半導体を用いた高周波用の半導体装置では、一般に、半導体基板上に形成される配線パターン（メタル配線）の金属材料として、抵抗率が低く、且つ厚膜化が容易な金（Ａｕ）が用いられ、層間絶縁膜として、誘電率が低い有機材料が用いられる。

高周波用の半導体装置では、信号の配線遅延を低減するために配線パターンと層間絶縁膜の双方を厚膜化することが有効である。また、半導体装置の高集積化には、配線パターンが形成される配線層の多層化が有効である。そのため、半導体装置の高速化・高集積化が進むと半導体チップが全体として厚くなる傾向がある。

半導体チップが全体として厚くなると、信頼性の高い半導体装置を製造するのは容易ではない。例えば、半導体チップに形成される内部回路のノードを外部に引き出すための外部電極（パッド）を高品質に作製するには工夫が必要である。例えば、図３に示されるように、２層の配線層を有し、層間絶縁膜も薄い半導体チップの場合、半導体基板３０１上の第１の配線パターン３０２の直上に形成された層間絶縁膜３０４に第１の配線パターン３０２よりも径の小さいコンタクトホール３０６を形成し、そのコンタクトホール３０６内に第２の配線パターン３０５を形成することで、容易にパッドを形成することができる。しかしながら、このパッド形成手法では、配線層の数が増加した場合に、パッドの端部とパッドの中心部との間に形成される段差が大きくなるという問題がある。例えば、図４に示されるように、配線層が４層の場合、下位（厚さ方向における半導体基板４０１側）の配線パターンに上位（厚さ方向における半導体基板４０１と反対側）の配線パターンが直接積み重なるパッド構造となるので、パッドの最上位の配線パターン４０１が平坦ではなく、大きな段差を持って形成される。バッドにこのような大きな段差があると、半導体チップの実装工程において、ボンディングによって金ワイヤをパッドに圧着する際に、ボンディング装置のツール先端部がパッドの縁（段差の高い部分）に当たり、パッドが損傷する虞がある。パッドの面積を十分に広くすることで、ボンディング時にパッドが損傷することを回避できるが、パッド面積の増大は半導体チップの製造コストの増加につながるため、好ましくない。

これに対し、層間絶縁膜の上下の配線パターンを電気的に接続するためのコンタクトプラグを従来よりも小さくし、そのコンタクトプラグを複数個アレイ状に並べて形成したパッド構造が知られている（例えば、下記特許文献１、２、及び非特許文献１を参照）。これにより、最上位の配線パターンが層間絶縁膜上に形成されるので、大きな段差のないパッドを形成することが可能となる。

特開平５−３４７３５８号公報 特開平９−２１９４５１号公報

S. Sugitani, K. Nishimura, K. Onodera, and H. Kamitsuna, "Advanced multilayer interconnect technology for switch ICs using InP HEMTs," International Conference of Compound Semiconductor Manufacturing Technology (CS MANTECH) Digest, pp. 107-110, Chicago, IL, April 2008.

ところで、近年、更なる低コスト化のため、プラスチックパッケージを採用した化合物半導体を用いた高周波用半導体装置が増えつつある。プラスチックパッケージを用いる場合、パッケージ本体のみによって半導体装置の耐湿性を確保することが困難であるため、半導体チップ自体の耐湿性を高めるような工夫が必要となる。例えば、化合物半導体の高周波用半導体装置では、一般に、水分が透過しにくいシリコン窒化膜を半導体チップの最上位に堆積することによって半導体チップの耐湿性を確保している。

しかしながら、半導体チップ、特に化合物半導体から成る半導体チップに前述の複数のコンタクトプラグをアレイ状に形成するパッド構造を採用した場合、半導体チップの耐湿性が低下する虞があることを本発明者らは見出した。以下、この問題について、図５及び図６を用いて詳細に説明する。

図５は、複数のコンタクトプラグをアレイ状に形成したパッド構造を有する４層配線構造の半導体チップの断面を模式的に示す図である。図６は、図５に示した半導体チップの平面を模式的に示した図である。図５に示される半導体基板５０１は、例えば化合物半導体から構成される。なお、配線パターンを含む層を配線層とも称する。
図５において、最上位の配線パターン５０５がパッドとして使用される。層間絶縁膜５０７〜５０９における配線パターン５０５の直下の領域において、図３及び図４で示したコンタクトホールよりも径の小さいコンタクトホールに金属材料が充填されたコンタクトプラグ５０６＿１〜５０６＿３が、対応する層間絶縁膜５０７〜５０９を貫通してアレイ状に形成される。これにより、大きな段差のないパッドを形成することができる。

半導体チップ５００においては、最上位層にシリコン窒化膜からなる保護膜５１０がパッド開口部５１１を除いて形成される。これにより、保護膜５１０で覆われた領域では下層への水分の侵入が阻止される。一方、パッド開口部５１１では、ボンディングワイヤとの電気的な接続を得るために保護膜５１０が選択的に除去されるが、最上位に配線パターン５０５が形成されているので、パッド開口部５１１からの水分の侵入を防ぐことができる。また、高周波用の化合物半導体から成る半導体チップでは、前述したように配線パターンの金属材料として金が用いられることが一般的であるため、配線パターン５０５は酸化し難い。これらの構成により、パッド開口部５１１における耐湿性を確保している。

しかしながら、例えば製品出荷前の電気的特性の測定等において、プローブ針をパッドに押し当てた場合、最上層の配線パターン５０５やその直下の層間絶縁膜５０９が変形し、層間絶縁膜５０９の一部が露出する可能性がある。電気的な接続を確保するという点ではパッドの表面が多少変形しても特に問題はないが、層間絶縁膜の一部が露出してしまうと、その露出した部分から水分が侵入し、耐湿性が低下する虞がある。特に、高周波用の化合物半導体から成る半導体チップは、前述したように層間絶縁膜として有機材料が用いられることが多く、有機材料は機械的強度が弱いため、耐湿性の低下が懸念される。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、多層配線構造の半導体チップにおいて耐湿性の高いパッド構造を提供することを目的とする。

本発明に係る多層配線用パッド構造は、半導体基板上に層間絶縁膜を介して積層された複数のパッド用配線パターンと、前記層間絶縁膜を貫通し夫々の前記パッド用配線パターンを電気的に接続するコンタクトプラグと、最上位の前記層間絶縁膜を貫通し前記コンタクトプラグを囲んで形成された金属から成る構造体と、最上位層に形成され、最上位の前記パッド用配線パターン上の一部に開口部を有する保護膜とを有することを特徴とする。

上記多層配線用パッド構造において、前記構造体は金を含んだ金属材料から構成してもよい。また、上記多層配線用パッド構造において、前記半導体基板は化合物半導体から構成してもよい。更に、上記半導体チップにおいて、前記層間絶縁膜は有機絶縁材料から構成してもよい。

上記多層配線用パッド構造において、前記構造体は、最上位の配線層に形成されたパッド用配線パターンとその直下の配線層に形成されたパッド用配線パターンとを電気的に接続し、前記コンタクトプラグと前記構造体とは同一の金属材料から構成してもよい。

以上説明したことにより、本発明によれば、万一、パッドを形成する配線パターン直下の層間絶縁膜の中心部分が一部露出した場合であっても、層間絶縁膜の露出した部分から上記構造体の外側に水分が侵入することを防ぐことができ、半導体チップの耐湿性を向上させることができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る多層配線用パッド構造を有する半導体チップの断面を模式的に示す図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係る多層配線用パッド構造を有する半導体チップの平面を模式的に示す図である。 図３は、従来の２層の配線層を有する半導体チップにおけるパッドの断面を模式的に示す図である。 図４は、従来の４層の配線層を有する半導体チップにおけるパッドの断面を模式的に示す図である。 図５は、複数のコンタクトプラグをアレイ状に形成したパッド構造を有する４層配線構造の半導体チップの断面を模式的に示す図である。 図６は、複数のコンタクトプラグをアレイ状に形成したパッド構造を有する４層配線構造の半導体チップの平面を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る多層配線用パッド構造を有する半導体チップの断面を模式的に示す図である。

図１に示されるように、半導体チップ１００は、半導体基板１０１上に層間絶縁膜１０７〜１０９を介して複数の配線パターンが積層された多層配線層構造を備える。図１には、一例として、半導体チップ１００が複数の配線パターンが形成される配線層が４層の場合が示されている。また、図１には、説明の便宜上、半導体チップ１００に形成される複数の配線パターンのうち、後述するパッド用配線パターン１０２〜１０５が図示されている。

半導体チップ１００は、半導体基板１０１に形成されたトランジスタ、抵抗、及び容量等の回路素子が積層された複数の配線パターンによって夫々接続されることにより、集積回路を構成する。特に制限されないが、上記集積回路は、例えば高周波の信号を処理するための高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路を含む。半導体チップ１００は、例えば、それ単体又はその他の半導体チップとともに半導体パッケージに封止され、一つの半導体装置を実現する。上記半導体パッケージとしては、プラスチックパッケージを例示することができる。

半導体基板１０１は、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される。各層の配線パターンは、例えば金を含んだ金属材料から構成される。層間絶縁膜１０７〜１０９は、例えば有機絶縁材料から構成される。上記有機絶縁材料としてはベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）を例示することができる。

半導体チップ１００は、回路領域と、単数又は複数のパッド領域とを有する。ここで、回路領域とは、複数の回路素子が形成される領域である。また、パッド領域とは、上記回路領域に回路素子によって構成された内部回路の所定ノードを外部に引き出すための１つの外部電極（パッド）が形成される領域である。なお、パッド領域は、例えば外部に引き出すノードの数に応じて複数設けることができる。

以下、パッド領域に形成されるパッドの構造について、図１及び図２を用いて具体的に説明する。

図２は、本発明の一実施の形態に係る多層配線用パッド構造を有する半導体チップの平面を模式的に示す図である。図２には、ボンディングワイヤ（例えば金ワイヤ）を圧着するためのボンディングパッドが形成されるパッド領域ＡＲＰＤが例示されている。なお、図２では、最上位層となる保護膜１１１と最上位のパッド用配線パターン１０５の図示を省略している。図２におけるパッド領域ＡＲＰＤをＸ−Ｘ’線で切断した場合の模式的な断面が、図１に例示されている。なお、パッド領域ＡＲＰＤは、上述したように半導体チップ１００においてパッドが形成される領域であるが、図１及び図２では、一例として配線パターン１０５の外周で囲まれる領域をパッド領域ＡＲＰＤとして図示している。

パッド領域ＡＲＰＤに形成されるボンディングパッドは、本実施の形態に係る多層配線用パッド構造を有する。具体的に、上記多層配線用パッド構造は、層間絶縁膜１０７〜１０９を介して夫々形成されたパッド用配線パターン１０２〜１０５と、コンタクトプラグ１０６＿１〜１０６＿３と、構造体１１０と、保護膜１１１とを有する。

本実施の形態に係る多層配線用パッド構造において、図１に示されるように、パッド用配線パターン１０２が半導体基板１０１上に形成され、層間絶縁膜１０７がパッド用配線パターン１０２及び半導体基板１０１を覆うように形成される。また、パッド用配線パターン１０３が層間絶縁膜１０７上に形成され、層間絶縁膜１０８がパッド用配線パターン１０３と層間絶縁膜１０７とを覆うように形成される。また、パッド用配線パターン１０４が層間絶縁膜１０８上に形成され、層間絶縁膜１０９がパッド用配線パターン１０４と層間絶縁膜１０８とを覆うように形成される。更に、パッド用配線パターン１０５が層間絶縁膜１０９上に形成され、保護膜１１１がパッド用配線パターン１０５の一部と層間絶縁膜１０９を覆うように形成される。

本実施の形態に係る多層配線用パッド構造において、パッド用配線パターン１０２〜１０５は、要求されるパッド形状に対応するように形成された配線パターンである。最上位に形成されるパッド用配線パターン１０５は、半導体基板１０１上に形成されるパッドの一つとして用いられる。また、その他のパッド用配線パターン１０２〜１０４は、必要に応じて、対応する各配線層に形成された他の配線を経由して上記内部回路の所定ノードに接続される。パッド用配線パターン１０２〜１０４は、半導体チップ１００の厚さ方向にパッド用配線パターン１０５の少なくとも一部と重なりを持って形成される。図１及び図２では、平面視においてパッド用配線パターン１０２〜１０４をパッド用配線パターン１０５と同一形状とした場合が例示されているが、パッド用配線パターン１０２〜１０４の形状に特に制限はない。

本実施の形態に係る多層配線用パッド構造において、コンタクトプラグ１０６＿１〜１０６＿３（総称する場合はコンタクトプラグ１０６と表記する。）は、対応する層間絶縁膜１０７〜１０９を夫々貫通して形成され、層間絶縁膜の上層及び下層に形成されたパッド用配線パターンを夫々電気的に接続する。ここで、コンタクトプラグ１０６とは、層間絶縁膜を貫通して形成されたコンタクトホール（穴）に充填された金属材料からなる構造体を言う。コンタクトホールに充填される金属材料は、パッド用配線パターン１０２〜１０４と同様に、金を含んだ金属材料を用いることができる。

例えば、コンタクトプラグ１０６＿１は、層間絶縁膜１０７を介して上下に形成されたパッド用配線パターン１０２とパッド用配線パターン１０３とを電気的に接続する。同様に、コンタクトプラグ１０６＿２は、層間絶縁膜１０８を介して上下に形成されたパッド用配線パターン１０４とパッド用配線パターン１０３とを電気的に接続し、コンタクトプラグ１０６＿３は、層間絶縁膜１０９を介して上下に形成されたパッド用配線パターン１０５とパッド用配線パターン１０４とを電気的に接続する。

コンタクトプラグ１０６は、層間絶縁膜１０７〜１０９の夫々において、平面視でアレイ状に複数形成される。例えば、図１及び図２には、１６個（４×４）の円形状のコンタクトプラグ１０６が層間絶縁膜毎にアレイ状に形成された構成が例示されている。このようにコンタクトプラグ１０６を複数個形成することにより、層間絶縁膜を挟んだ上下の配線パターン間の電気抵抗を小さくすることができる。例えば、コンタクトプラグ１０６＿３の個数を増やすことにより、層間絶縁膜１０９の上下の配線層に形成されたパッド用配線パターン１０５とパッド用配線パターン１０４の間の電気抵抗を小さくすることができる。

なお、図１及び図２では、層間絶縁膜１０７、厚さ方向において半導体基板１０１と反対側の最上位の層間絶縁膜１０９に形成するコンタクトプラグ１０６＿３と同様に、１０８に形成するコンタクトプラグ１０６＿１、１０６＿２を複数個アレイ状に形成する構成を例示しているが、これに限られない。例えば、コンタクトプラグ１０６＿１、１０６＿２を、最上位のコンタクトプラグ１０６＿３よりも個数を減らし、且つ径を大きくした構造としても良い。例えば、ボンディングパッドの段差が許容される場合には、最上位のコンタクトプラグ１０６＿３を上記のように複数個アレイ状に形成し、その下のコンタクトプラグ１０６＿１、１０６＿２を、図３及び図４で示したような一つのコンタクトホール３０６に金属材料を充填して形成しても良い。

本実施の形態に係る多層配線用パッド構造において、保護膜１１１は、例えば最上位の層間絶縁膜１０９とパッド用配線パターン１０５とを覆うように形成され、パッド領域ＡＲＰＤの内側に一部に開口部１１２を有する。例えば、断面視において、保護膜１１１は、パッド用配線パターン１０５の外周部分と重なるように形成され、開口部１１２は平面視においてパッド領域ＡＲＰＤの内側に形成される。パッド保護膜１１１は、例えば窒化シリコンから構成される。これにより、保護膜１１１で被覆された領域の直下にある層間絶縁膜等に対する損傷や水分の侵入を防ぐことができる。

本実施の形態に係る多層配線用パッド構造において、構造体１１０は、最上位のパッド用配線パターン１０５の直下に形成された層間絶縁膜１０９を貫通し、コンタクトプラグ１０６＿３を囲んで形成される。ここで、平面視において、構造体１１０の内周部分によって囲まれる領域を参照符号ＡＲＡで表す。
具体的に、構造体１１０は、層間絶縁膜１０９を貫通してコンタクトプラグ１０６＿３を囲んで形成された溝部（穴）１１３と、溝部１１３に充填された金属材料１１４とを含む。構造体１１０の溝部１１３に充填する金属材料１１４としては、酸化し難い金を含んだ金属（例えば、金を主成分とする合金）を用いることができる。
上記のように、層間絶縁膜１０９において構造体１１０をコンタクトプラグ１０６＿３を囲んで形成することにより、層間絶縁膜１０９における領域ＡＲＡの直下の領域は、構造体１１０とその上下に配置されたパッド用配線パターン１０４、１０５によって密閉される。すなわち、層間絶縁膜１０９は、領域ＡＲＡとその外側の領域とで分離される。これにより、構造体１１０は、層間絶縁膜１０９における防水壁として機能する。例えば、製品出荷前の電気的特性の測定等においてプローブ針をボンディングパッドに押し当てることにより、パッド領域ＡＲＰＤにおける最上層のパッド用配線パターン１０５やその直下の層間絶縁膜１０９が変形し、領域ＡＲＡにおける層間絶縁膜１０９の一部が露出した場合であっても、その露出した部分から侵入した水分が構造体１１０で堰き止められ、層間絶縁膜１０９における領域ＡＲＡ直下の領域からその外側の領域に水分が侵入することを防ぐことができる。これにより、半導体チップ１００の耐湿性を向上させることができる。

構造体１１０は、コンタクトプラグ１０６＿３を囲んで形成されていれば、その平面視における形状に特に制限はない。例えば、図２に示されるような矩形状であっても良いし、円形状又は、矩形を面取りした形状等であっても良い。また、構造体１１０の防水壁としての厚さ（溝部１１３の幅）Ｙは、層間絶縁膜１０９における領域ＡＲＡからその外側の領域への水分の侵入を防ぐことができれば、特に制限はない。一例として挙げるとすれば、構造体１１０の厚さＹは、約３μｍ〜４μｍとされる。また、構造体１１０とパッド用配線パターン１０４、１０５とによって層間絶縁膜１０９におけるパッド領域ＡＲＰＤ直下の領域を密閉することができれば、構造体１１０が形成される位置に特に制限はない。例えば、図１において、構造体１１０の内周部が保護膜１１１の開口部１１２の端部よりもパッドの外側に形成（図１において領域ＡＲＡが開口部１１２よりも外側に形成）されても良い。

次に、本実施の形態に係る多層配線用パッド構造の製造方法について説明する。

先ず、トランジスタ、抵抗、及び容量等の回路素子が形成された半導体基板１０１上に、例えば電界めっき法により、金を含む金属材料を堆積させてパッド用配線パターン１０２を含む配線層を形成する。パッド用配線パターン１０２の厚さは例えば約０．５μｍ〜２μｍである。次に、半導体基板１０１上に有機絶縁材料としてベンゾシクロブテンをスピンコート法で塗布し、熱処理を行ない、厚さが約１μｍ〜４μｍの層間絶縁膜１０７を形成する。なお、層間絶縁膜の厚さの目安は、パッド用配線パターンの２倍程度であれば良い。次に、エッチング法等により層間絶縁膜１０７にコンタクトプラグ１０６＿１のためのコンタクトホールを形成する。次に、層間絶縁膜１０７の表面に、電界めっき法により、コンタクトプラグ１０６＿１のためのコンタクトホールに金を含む金属材料を堆積させるとともに、パッド用配線パターン１０３を形成する。なお、必要に応じて、コンタクトプラグ１０６＿１のためのコンタクトホールに金を含む金属材料を堆積させる前に、スパッタ法等によりタングステンからなる密着性を向上させるための金属膜を形成しても良い。

次に、パッド用配線パターン１０２及び層間絶縁膜１０７上にベンゾシクロブテンをスピンコート法で塗布し、熱処理を行ない、層間絶縁膜１０８を形成する。その後、上記と同様の方法により、コンタクトプラグ１０６＿２、パッド用配線パターン１０４、及び層間絶縁膜１０９を形成する。

次に、エッチング法等により層間絶縁膜１０９にコンタクトプラグ１０６＿３のコンタクトホール及び構造体１１０の溝部１１３を形成する。次に、層間絶縁膜１０９の表面に、電界めっき法により、コンタクトプラグ１０６＿３のコンタクトホール及び構造体１１０の溝部１１３に金の合金を堆積させるとともに、パッド用配線パターン１０５を形成する。なお、必要に応じて、コンタクトプラグ１０６＿３のコンタクトホール及び構造体１１０に金を含む金属材料を堆積させる前に、スパッタ法等によりタングステンからなる密着性を向上させるための金属膜を形成しても良い。

次に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により、最上位のパッド用配線パターン１０５及び層間絶縁膜１０９の表面に、シリコン窒化膜からなる保護膜１１１を形成する。その後、リソグラフィー法及びエッチング等により、保護膜１１１を選択的に除去して開口部１１２を形成する。

以上、本発明によれば、パッド領域ＡＲＰＤに構造体１１０を形成することにより、半導体チップの耐湿性を向上させることができる。

また、本実施の形態のように化合物半導体から成る半導体チップに上記多層配線用パッド構造を採用することにより、機械的強度の低い有機絶縁材料を層間絶縁膜に用いた場合であっても、耐湿性の高い半導体装置を提供することができる。

また、構造体１１０の溝部１１３に充填する金属材料１１４として、酸化し難い金を含んだ金属を用いることにより、半導体チップの耐湿性を更に向上させることができる。

更に、構造体１１０とコンタクトプラグ１０６に同一の金属材料を用いるので、上述のように、構造体１１０をコンタクトプラグ１０６＿３と同様の製造工程で生成することができる。これにより、構造体１１０を多層配線構造の半導体チップに作り込むことによる新たな工程の追加はなく、従来の製造プロセスに対する製造コストの増大を抑えることができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

例えば、配線の層数が４層の場合を例に示したが、特に４層に限るものではなく、２層、３層、５層、それ以上の層数にも適用可能である。

また、上記実施の形態では、上記多層配線用パッド構造をボンディングパッドに適用する場合を例示したが、電気的特性の評価時やトリミング時等においてプローブ針が当てられるが、製品出荷段階ではボンディングされないようなテストパッド等にも、上記多層配線用パッド構造を適用することができる。

また、上記実施の形態では、構造体１１０を最上位の層間絶縁膜１０９に設ける場合を例示したが、その下層の層間絶縁膜１０８、１０７にも同様に構造体１１０を設けることも可能である。

また、コンタクトプラグ１０６＿１〜１０６＿３の形状、個数、及び配置等は、特に制限されず、種々変更可能である。例えば、コンタクトプラグ１０６＿１〜１０６＿３の個数は、パッドに許容される電気抵抗やプロセスルール等に応じて変更することも可能である。

また、層間絶縁膜に用いられる有機絶縁材料として、ベンゾシクロブテンを例示したが、これに限られず、例えばポリイミド等の別の有機絶縁材料を用いることも可能である。

また、コンタクトプラグ１０６のコンタクトホール及び構造体１１０の溝部１１３に金を含む金属材料を埋め込む方法として、電解めっき法を例示したが、上記コンタクトホール及び上記溝部１１３に金属材料１１４を十分に埋め込むことができれば、非電解めっき法等の別の方法であっても良い。

また、構造体１１０の溝部１１３とコンタクトプラグ１０６のコンタクトホールに同一の金属材料を埋め込む場合を例示したが、半導体の製造プロセスの増加が許容できる場合には、別個の金属材料を用いることも可能である。

また、構造体１１０の溝部１１３に埋め込む材料として、金を含む金属材料を用いる場合を例示したが、防水壁として構造体１１０を機能させることができれば、その他の金属を用いることもできる。例えば、金を含む金属材料の代わりに、アルミ（Ａｌ）を含む金属材料（例えばアルミを主成分とする合金）を用いることも可能である。この場合、アルミの表面の酸化によって構造体１１０が劣化し、防水機能が低下することを防ぐため、構造体１１０の厚さＹを金を用いる場合よりも大きくすることが望ましい。また、アルミを含む金属材料を構造体の溝部１１３に埋め込む方法としては、スパッタ法やＣＶＤ法を例示することができる。

また、保護膜１１１として窒化シリコンを用いる場合を例示したが、保護膜１１１の直下にある層間絶縁膜等に対する損傷や水分の侵入を防ぐことができれば、別の材料を用いることも可能である。例えば、窒化シリコンの代わりに、酸窒化シリコンや、窒化シリコンと酸化シリコンの多層膜を用いても良い。

また、半導体基板１０１が化合物半導体である場合を例示したが、シリコンであってもよい。

１００…半導体チップ、１０１…半導体基板、１０２〜１０５…パッド用配線パターン、１０６、１０６＿１〜１０６＿３…コンタクトプラグ、１０７〜１０９…層間絶縁膜、１１０…構造体、１１１…保護膜、１１２…開口部、１１３…溝部、１１４…溝部に充填された金属材料、ＡＲＰＤ…パッド領域、ＡＲＡ…コンタクトプラグが形成される領域、Ｙ…構造体の厚さ。

Claims (5)

1. 半導体基板上に層間絶縁膜を介して積層された複数のパッド用配線パターンと、
   前記層間絶縁膜を貫通し、夫々の前記パッド用配線パターンを電気的に接続するコンタクトプラグと、
   最上位の前記層間絶縁膜を貫通し、前記コンタクトプラグを囲んで形成された金属から成る構造体と、
   最上位層に形成され、最上位の前記パッド用配線パターン上の一部に開口部を有する保護膜と
   を有することを特徴とする多層配線用パッド構造。
2. 請求項１に記載の多層配線用パッド構造において、
   前記構造体は、金を含んだ金属材料から構成される
   ことを特徴とする多層配線用パッド構造。
3. 請求項１または２に記載の多層配線用パッド構造において、
   前記半導体基板は、化合物半導体から構成される
   ことを特徴とする多層配線用パッド構造。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体チップにおいて、
   前記層間絶縁膜は、有機絶縁材料から構成される
   ことを特徴とする多層配線用パッド構造。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の多層配線用パッド構造において、
   前記構造体は、最上位の配線層に形成されたパッド用配線パターン部とその直下の配線層に形成されたパッド用配線パターン部とを電気的に接続し、
   前記コンタクトプラグと前記構造体とは、同一の金属材料から構成される
   ことを特徴とする多層配線用パッド構造。

Images