JP4414131B2 - 半導体装置のボンディングパッド構造とその製造法 - Google Patents

半導体装置のボンディングパッド構造とその製造法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造に係り、特に半導体装置にて剥離現象を防止できるボンディングパッドの構造及びそれを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボンディングパッドは半導体チップにある集積回路を半導体チップの外部にある集積回路に連結される。図１は従来の半導体装置の断面図を示したものであり、半導体装置は素子分離領域１１０と、信号を半導体チップ外部に交換できるように設けられたボンディングパッド３５０と、積層型キャパシタとトランジスタより構成されたＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）セルを含む。図１にて、Ａ１はメモリセル領域を示し、Ａ２はボンディングパッド領域を示す。参照番号１２０はメモリセル領域内のトランジスタを示し、１３０，１４０，１７０及び２８０は層間絶縁膜を示す。１５０と１６０とはそれぞれＤＣコンタクトとビットラインとを示す。２１０は積層型キャパシタの下部電極を示し、２４０は積層型キャパシタの上部電極を示す。キャパシタ用誘電膜（図示せず）は積層型キャパシタの上部電極２４０と下部電極２１０間に形成される。
【０００３】
図１に示された如く従来のボンディングパッド構造は、コンタクトホール３２０は金属間絶縁膜３１０により電気的に連結された第１アルミニウム配線３００と第２アルミニウム配線３３０間に形成される。第１アルミニウム配線３００はコンタクトホール３２０の下方に位置すべく大きさが調節され、後続段階にて第２アルミニウム配線と金属結合される時にボンディングパッドの位置にて３つの層が機械的に結合されて剥離特性を改善できる構造を提供する。
【０００４】
メモリ装置のチップが小型化されるにつれ、ボンディングパッドも小さくなる。最近、ボンディングパッドの大きさは、半導体メモリ装置の集積度が高まるにつれ、約１００μｍ×１００μｍから８０μｍ×８０μｍ以下にまで小型化した。従って、壁層のボンディングパッド３５０の下部構造を形成する第１アルミニウム配線３００と第４層間絶縁膜との間のコンタクト表面積が狭まり、従って第１アルミニウム配線３００が境界部分にて第４層間絶縁膜から分離されやすい。
【０００５】
かかる剥離現象を克服するための従来の方法は、後続する製造工程が進められる間にボンディングパッドが剥離することを防止するために、ボンディングパッド下部にポリシリコンパターンを形成する。金属ボンドパッドと層間絶縁膜間にポリシリコン界面の適用は化学的に整合された層間表面を有するためにボンドパッドピーリング（剥離現象）や浮き上り（ｌｉｆｔｉｎｇ）を防止でき、向上した接着特性を得られる。しかし重要な短所は、ポリシリコン層は一般的に金属材料により形成された膜上でというより絶縁膜上で直接蒸着され、接着及び固定特性が適切ではないということである。
【０００６】
その上、従来の改善されたボンディングパッド形成技術の超過工程段階を短縮するために、キャパシタを形成するための新しい技術は一般的に下部ボンディングパッドと同時に下部キャパシタ電極を形成する段階と、その間に単一の誘電体膜を介在させて上部ボンディングパッドと同時に上部キャパシタ電極を形成する段階とを含む。工程段階の削除は、３つの蒸着膜を利用することによりボンディングパッドを改善すると同時に、集積回路（ＩＣ）の生産能力を向上させる一方で、改善された生産能力は信頼性あるボンディングパッド構造を犧牲にし、剥離抵抗のための固定器具を準備するために、前述の埋没及び充填されたビアホールを利用して得られる特別な構造的な長所を犧牲にする。
【０００７】
層間膜の固定技術に関するさまざまな方法が金属／誘電膜表面に付加されて固定される深さの程度を変化させるために提示される。かかる方法の重要な短所は、完成のためにむしろ他の回路要素を形成するための工程段階と同時にボンディングパッド固定構造を進めることよりさらに多くの追加工程が必要となることである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明のなすべき課題は、ＩＣでのボンディングパッド構造及びその製造法はＩＣの下部層に積層された複数のダミーパターンを含み、それらダミーパターンはＩＣの回路成分を形成しつつ進められる工程段階と共に上部表面のボンディングパッドと金属連結を介して連結されることにより、従来にて追加的なまたは特別の工程を省略して工程を最小化できるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述の課題をなすために、複数の電気的装置と複数の蒸着層とを有した半導体集積回路での固定構造は、相互積層された第１及び第２層間連結膜とそれら層間連結膜の中間に一つまたは複数の層間介在された蒸着膜の少なくとも一部分を垂直に横断する少なくとも一つのクサビを含むことが望ましい。固定構造はボンディングパッド上の物理的ストレス分布を改善させるだけではなく、蒸着膜間の結合力を向上させる。クサビは電気的に導電性でもよく、非導電性でもよく、あるいは金属材でもよい。本発明の態様にて金属がボンディングパッドとして使われるならば、その金属はタングステン、アルミニウム、銅及びニッケルのうちいずれか一つであることが望ましい。
【００１０】
その構造はボンディングパッドの下部表面積と、１）半導体集積回路の物理的な信頼性を保持し、２）半導体集積回路からボンディングパッドの剥離現象を防止できる程度に十分な面積を含んでいる少なくとも一つのクサビを含みうる。ボンディングパッドと共に結合されたメッシュタイプのパターンでは複数のクサビが形成されうる。
【００１１】
その構造は下部に形成された膜を保護するためにエッチング停止層として作用するためにクサビの下部に配された金属配線層をさらに含みうる。エッチング停止層は接着層にもなり、金属、金属窒化膜、シリサイド、ポリシリコン及びシリコン窒化膜のグループのうちいずれか一つより形成されうる。
【００１２】
埋没された固定構造を有したボンディングパッドを製造するための方法は、次のような段階を含む。
１）下部層の回路中間連結のための金属蒸着のような工程が進められる間に同時に半導体基板上に金属固定膜を蒸着する段階と、
２）回路成分のための絶縁膜蒸着と同時に前記金属蒸着膜を絶縁膜として覆う段階と、
３）絶縁膜をエッチングして下部の金属固定層を露出させ、後続する金属充填工程にて中間層連結ホールがエッチングされて回路装置成分のために充填される時、同じ工程が進められる間に同時に金属固定層まで充填されるビアホールを有する表面を生成する段階と、
４）金属固定層を絶縁膜まで平坦化する段階と、
５）パターンが形成された導電性の金属層を回路装置成分を側方に連結されるために蒸着すると共にボンディングパッドの下部表面を形成するためにパターンが形成された金属層を蒸着する段階と、
６）保護用絶縁膜をアセンブリ上に蒸着する段階と、
７）回路装置成分を側方に連結されるために他のパターンが形成された導電性の金属膜を形成しつつ同時に上部金属配線膜を形成する段階と、
８）集積回路上に不動態膜を形成し、選択的にエッチングしてボンディングパッドと異なる部分の回路用コンタクトを露出させる段階とを含むことを特徴とする。
【００１３】
複数の電気回路と複数の蒸着層とを有した半導体集積回路にてボンディングパッド構造の望ましい態様は、少なくとも一つの第１及び第２層間連結膜を含んでおり、それらは間に介在された少なくとも一つまたは複数の蒸着層の一部分を垂直に横切って形成されたクサビにより互いに結合され、複数の蒸着層と層間連結層間の結合力を向上させてボンディングパッド上における物理的ストレスの分布を改善する。金属はタングステン、アルミニウム、銅及びニッケルなどの電気導電体であることが望ましい。より望ましい態様は、複数のクサビがボンディングパッドとメッシュ状に結合されるべく形成される。
【００１４】
ボンディングパッド構造の他の態様は、望ましい態様の構成要素に加えて追加的に介在されてクサビと結合されたダミーパターンをさらに含む。上記の望ましい態様におけるようにクサビは電気的に導電性であり、タングステン、アルミニウム、銅及びニッケルなどの金属により形成されている。その上、複数のクサビがボンディングパッドと結合されたメッシュ状より形成されうる。
【００１５】
ボンディングパッド構造の第３の態様は、望ましい態様の構成要素とクサビと結合された上昇ダミーパターンとを含みうる、ここで、上昇ダミーパターンは複数の電気装置のうち少なくとも一つの高さと同じである。望ましい態様でのように、クサビは電気的に導電性を有し、タングステン、アルミニウム、銅及びニッケルなどの金属により形成されうる。加えて、複数のクサビがボンディングパッドと結合されたメッシュ状のパターンを形成できる。上昇ダミーパターンは金属、金属窒化膜、シリサイド、ポリシリコン及びシリコン窒化膜より構成されたグループのうちいずれか一つの物質より形成された接着層を含みうる。電気装置は１μｍないし３μｍの高さを有したキャパシタを含み、上昇接着ダミーパターンは少なくとも一つのキャパシタ構造を含みうる。
【００１６】
前記実施例のボンディングパッド構造を形成する望ましい方法は、
Ａ）集積回路のボンディングパッド領域にエッチング停止パターンを形成する段階と、
Ｂ）エッチング停止パターン上に層間絶縁膜を形成する段階と、
Ｃ）エッチング停止パターン上の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する段階と、
Ｄ）導電性物質を蒸着してコンタクトホールを充填する段階と、
Ｅ）層間絶縁膜上の導電性物質を除去する段階と、
Ｆ）コンタクトホール上に第１層間連結膜パターンを形成する段階と、
Ｇ）第１層間連結膜パターン上に金属間絶縁膜を蒸着する段階と、
Ｈ）金属間絶縁膜に複数のビアホールを形成する段階と、
Ｉ）ボンディングパッドを形成する複数のビアホール内部とビアホール上に第２層間連結膜パターンを形成する段階と、
Ｊ）第２層間連結膜パターン上に不動態膜を蒸着する段階と、
Ｋ）ボンディングパッド領域上部の不動態膜の一部を除去してボンディングパッドを露出させる段階とを含む。
【００１７】
かかる方法は、Ｂ）段階以後コンタクトホールを形成する前に、層間絶縁膜を平坦化する段階をさらに含みうる。Ｉ）段階以前に、第２層間連結膜パターンが複数のビアホール上に形成されるために複数のビアホールが導電性物質で充填される段階とをさらに含みうる。
【００１８】
ボンディングパッド構造を形成する他の方法は、
Ａ）集積回路のボンディングパッド領域にトレンチを形成する段階と、
Ｂ）トレンチ上に層間絶縁膜を蒸着する段階と、
Ｃ）トレンチ上の層間絶縁膜に陥没領域を形成する段階と、
Ｄ）陥没領域にダミーパターンを形成する段階と、
Ｅ）ダミーパターン上に他の層間絶縁膜を蒸着する段階と、
Ｆ）ダミーパターン上の層間絶縁膜にクサビを形成する段階と、
Ｇ）クサビ上に第１層間連結膜パターンを形成する段階と、
Ｈ）金属間絶縁膜を蒸着する段階と、
Ｉ）第１層間連結膜パターン上の金属間絶縁膜に複数のビアホールを形成する段階と、
Ｊ）ボンディングパッドを形成するために複数のビアホールの内部と上部とに第２層間連結膜パターンを形成する段階と、
Ｋ）第２層間連結膜パターン上に不動態膜を形成する段階と、
Ｌ）ボンディングパッド領域上の不動態膜を除去してボンディングパッドを露出させる段階とを含む。
【００１９】
前述した方法にて、ダミーパターンは複数のダミー層すなわち、例えば３つのダミー層を利用して形成されうる。また、トレンチはＩＣのセル領域にコンタクトホールを形成したり、少なくとも一つの電気的成分を形成する時に同時に形成されることもある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。しかし、次に例示する本発明の実施形態はさまざまな他の形態に変形でき、本発明の範囲が後述の実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は当業者に本発明をより完全に説明するために提供される。
【００２１】
本発明によれば、集積回路のボンディングパッドが工程途中に剥離することを防止するために、中間に介在された層を横切って充填されたビアホールを介して下部層ダミーパターンと複数の上部層ボンディングパッドのそれぞれと機械的に連結されたボンディングパッド固定構造が形成される。その連結構造はＩＣの他の回路成分を製造すると同時に形成されて特殊なあるいは追加の生産工程が必要ではない。固定構造の組合わせと接着調和的な性質を有した層間物質を選択することは、従来のボンディングパッドと比較して一層改善されたボンディングパッドを提供する。
【００２２】
図２は本発明の第１実施形態によるボンディングパッド構造を示した断面図である。電極２１０及び２４０を有したキャパシタ２０８を含む集積回路メモリセルＡ１はそれぞれ第１，第２，第３及び第４絶縁膜１３０，１４０，１７０，２８０に含まれうる。
【００２３】
ボンディングパッド構造はメモリセルＡ１のキャパシタ２０８の工程と共に同時にボンディングパッドの下部に連結される。ボンディングパッド構造の固定成分は第３層間絶縁膜１７０上に形成されたダミーパターン２４５を含み、層間絶縁膜２８０を介して複数のクサビ２９０により複層のボンディングパッド３５０、一層詳細には第１アルミニウム層間連結膜３００と電気的に機械的に連結されている。ダミーパターン２４５に第１アルミニウム層間連結膜３００を連結するためには、コンタクトホールがボンディングパッド領域Ａ２’の層間絶縁膜２８０に形成され、この時ダミーパターン２４５はコンタクトホールを形成するためのエッチング停止層としての役割を果たす。この時、コンタクトホールは化学気相蒸着法を利用してタングステンのような金属で充填されてプラグ２９０を形成する。この時、第１アルミニウム層間連結膜３００はスパッタリング工程を利用してプラグ２９０上に選択的に蒸着され、続いて金属間絶縁膜３１０が蒸着される。コンタクトホールを形成するために金属間絶縁膜３１０がボンディングパッド領域で選択的にエッチングされ、第１アルミニウム層間連結膜３００に続いて蒸着されるボンディングパッド３５０に連結されるためにコンタクトホールが適当な金属で充填される。プラグ２９０によりダミーパターン２４５が連結した結果として、第１アルミニウム層間連結膜３００と層間絶縁膜２８０間の境界面にて剥離と浮き上りに対する抵抗が大きく向上される。併せて、かかるボンディングパッド構造は外部の連結ワイヤがボンディングパッド３５０にボンディングされる時に加えられる機械的な衝撃と圧力とにより起因するストレスを再分散できる。ボンディングパッド構造を形成した後で、ＩＣの表れた表面に不動態膜３４０が蒸着される。その後、不動態膜３４０が全面エッチングされてボンディングパッド３５０のコンタクト金属を露出させる。かかるエッチングはプラズマエッチングを利用することが望ましい。
【００２４】
図３は本発明の第２実施形態によるボンディングパッド構造を示した断面図である。第２実施形態の主要な特徴は図２の第１実施形態にて示した如く、コーン状のコンタクトホールとプラグ２９０の深さの最小化である。かかる深さの最小化を実現するために、図２のダミーパターン２４５がキャパシタ２０８の上部表面レベルまで上昇している。図３に示した如く、２２０，２３０及び２４０の構成要素を含む上昇ダミーパターンは、プラグ２９５をさらに短くする。かかるさらに短いプラグ２９５は、特別に高密度のＩＣにて深くエッチングされたコンタクトホールの自然なテーパ現象によりコンタクトホールに存在しうる不純物と結合されたり、コンタクトホールの狭い底にて不完全な金属蒸着により生じたりする不連続性を防止できる。
【００２５】
図４Ａないし図４Ｒは、メモリスイッチングトランジスタ１２０を形成した後でメモリセル領域Ａ１のキャパシタ２０８とボンディングパッド領域であるＡ２’またはＡ２”でのボンディングパッドを同時に製造する段階を順次示したボンディングパッドの断面図である。図４Ａないし図４Ｒにて、ボンディングパッド領域Ａ２’とＡ２”とは、図面に対して本発明の範囲を限定せずに本発明の相異なる実施形態を提供する目的で同一図面にて同時に示されている。従って、ボンディングパッド領域Ａ２’は本発明による一つの実施形態を示し、ボンディングパッド領域Ａ２”は本発明の他の実施形態を示す。しかし、図４Ａないし図４Ｒにて示された実施形態は、それらが本発明の特許請求範囲を制限することなく本発明の望ましい実施形態として提供される如く、本発明の範囲を制限するものではない。
【００２６】
図４Ａないし図４Ｇを参照すれば、浅いトレンチ素子分離領域が半導体基板１００に形成され、各素子分離領域１１０間に設けられてトランジスタ１２０が形成された活性化領域と素子分離領域１１０とにより定められる。第１層間絶縁膜１３０は半導体基板１００とトランジスタ１２０全面に蒸着される。この時、後続する蒸着膜のために均一の表面を提供できるように、第１層間絶縁膜は化学的機械研磨工程により平坦化されることが望ましい。
【００２７】
次に、コンタクトパッド１３５が形成され、第２層間絶縁膜１４０が半導体基板１００の全面に蒸着される。エッチング工程は第２層間絶縁膜１４０上で進められ、図４Ｃに示した如く、セル領域のビットラインとソース／ドレーン領域が電気的に連結されるように典型的なコンタクトホール（ＤＣコンタクトホール）１５０を形成すると共にトレンチ１５５を形成する。トレンチ１５５の大きさは、図１ないし図３のボンディングパッド３５０のように後続して重複されるボンディングパッドと類似の大きさであることが望ましい。
【００２８】
図４Ｄにて示された如く、ＤＣコンタクトホール１５０は化学気相蒸着法により蒸着されたタングステンのような導電性物質で充填されることが望ましい。導電性物質は第２層間絶縁膜１４０全面に蒸着され、全面エッチングを利用してトレンチから除去することが望ましい。それにより、ビットライン１６０のような導電性配線が形成され、第３層間絶縁膜１７０が、図４Ｅに示す如く、アセンブリ（半導体基板）上に蒸着される。
【００２９】
図４Ｆを参照すれば、その次の工程では、図１ないし図３にて示した如く、キャパシタの下部電極２１０とトランジスタ１２０のソース／ドレーン領域間に典型的な連結を提供するために、第３層間絶縁膜１７０にコンタクトホール１８０を形成する。この時、ＢＣコンタクトホール１８０を不純物がドーピングされたポリシリコンのような導電性物質で充填する。図４Ｇに示す如く、アセンブリ（半導体基板）の全面にエッチング停止層１８５を形成する。図４Ｇの右側部分に示した如く、第３層間絶縁膜１７０とエッチング停止層１８５とを形成した後でも、図４Ｃに示したトレンチの深さだけステップ差を有した陥没部がアセンブリの表面に残る。
【００３０】
エッチング停止層１８５はシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）を含み、第１，第２及び第３層間絶縁膜１３０，１４０，１７０はそれぞれシリコン酸化物質より形成されうる。トレンチ１５５の大きさ（側方への大きさ、すなわち幅または直径）はボンディングパッド３５０の大きさに依存する。例えば、トレンチ１５５は代表的なボンディングパッド３５０の面積と同一の１００μｍ×１００μｍを超えない表面積を有することが望ましく、トレンチの深さは０．２μｍないし０．５μｍであることが望ましい。第１，第２及び第３層間絶縁膜１３０，１４０，１７０はそれぞれ０．３μｍないし１．０μｍの厚さより形成されうる。エッチング停止層１８５は５０Åないし５００Åの厚さより形成されうる。
【００３１】
図４Ｈを参照すれば、エッチング停止膜１８５上にシリンダ状のキャパシタ下部電極を形成するために、モールド酸化膜１９０がアセンブリ（半導体基板）全面に形成される。モールド酸化膜１９０はＣＶＤ工程を利用したシリコン酸化膜より形成されることが望ましい。モールド酸化膜１９０の厚さはキャパシタ下部電極の高さに依存して決定され、ほとんどの場合に１．０μｍないし２．０μｍである。ボンディングパッド領域Ａ２”にてトレンチにより占有される面積が非常に大きいために、前述した表面ステップ差により生じる陥没部はモールド酸化膜１９０の表面に相変らず存在する。
【００３２】
図４Ｉないし図４Ｊを参照すれば、キャパシタ２０８の下部電極（図１ないし図３の２１０）を形成するために、モールド酸化膜１９０に１対のコンタクトホール１９５，１９６を形成する。２５７メガバイト程度の高集積化されたメモリ装置では、コンタクトホールの大きさが直径で０．５μｍ程度となる。モールド酸化膜１９０にてそのように微細なサイズとピッチとを有したコンタクトホールをパターニングし難いことから、従来のフォトレジストマスクを使用する場合には、ポリシリコン膜を含むハードマスク２００を使用してホール１９５，１９６を形成することが望ましい。ハードマスク２００は、Ａ２’領域のモールド酸化膜１９０がコンタクトエッチング時にエッチングされることを防止するために、ボンディングパッド領域Ａ２’上に延長形成されることが望ましい。
【００３３】
モールド酸化膜１９０にコンタクトホールパターン１９５，１９６を形成した後、アセンブリ（半導体基板）全面に１０００Åないし５０００Å厚さのポリシリコンを蒸着する。ポリシリコンに導電性を持たせるためにポリシリコン膜を高濃度の不純物でドーピングする。蒸着された膜２０１は図４Ｊに示している。
【００３４】
図４Ｋを参照すれば、セル領域Ａ１に下部電極を分離させるために半導体基板全面に化学的機械研磨法のようなエッチング工程を実施する。この工程が進められる間、モールド酸化膜１９０上のハードマスク２００とポリシリコン膜２０１とが除去される。
【００３５】
エッチング工程が完了した後、ポリシリコンはコンタクトホール１９５，１９６の側壁と底面そして前述の如くボンディングパッド領域Ａ２”にある陥没部に残留する。かかる残留ポリシリコンはダミーパターン２２０を形成するのであるが、これはボンディングパッド構造を形成するために使われる。第１ダミーパターン２２０が完全に除去されうる過度のエッチングを防止するために、エッチングされるポリシリコンの量はモールド酸化膜１９０の陥没領域内に所定のポリシリコンが残るべく適切に調節されるべきである。
【００３６】
図４Ｌを参照すれば、一般的に１．０μｍないし２．０μｍの厚さを有するモールド酸化膜１９０はフッ酸（ＨＦ）のような湿式エッチング液を利用して除去できる。エッチング停止膜１８５はＨＦにより除去されないために、モールド酸化膜１９０の下部に位置した物質はＨＦエッチング工程から保護される。ＨＦエッチング工程が完了したならば、下部電極２１０はセル領域Ａ１で完全に露出され、図４Ｌに示した第１ダミーパターン２２０のマスキング効果によりボンディングパッド領域Ａ２”のモールド酸化膜１９０には第２ダミーパターンが生成される。湿式エッチングは等方性であるがゆえに、第２ダミーパターン２３０の側壁は部分的にエッチングされ、第１ダミーパターン２２０部分はアンダカットされる。しかし、第２ダミーパターンの側壁は１．０μｍないし２．０μｍ程度が薄くなり、かかる値は第２ダミーパターン２３０の１００μｍ×１００μｍ大の面積に比較して無視できるほどである。この時、キャパシタ誘電膜（図示せず）がキャパシタの下部電極２１０上に形成される。
【００３７】
図４Ｍを参照すれば、キャパシタの上部電極２４０を形成するために半導体基板全面にポリシリコン膜を蒸着する。ボンディングパッド領域Ａ２”には、ポリシリコンが第１ダミーパターン２２０と第２ダミーパターン２３０とを完全に覆えるように形成される。
【００３８】
図４Ｎを参照すれば、フォト工程を利用して上部電極をパターニングする．この工程にて、第３ダミーパターン２５０がボンディングパッド領域Ａ２”に形成される。半導体基板全面にＣＶＤ技法で第４層間絶縁膜が蒸着され、ＣＭＰやエッチバックを利用して平坦化される。
【００３９】
この時、図４Ｏに示す如く、金属層間連結膜とコンタクトプラグ（図示せず）のためのホールがセル領域Ａ１に形成される。ボンディングパッド領域Ａ２”にてボンディングパッドのためのボンディングパッド構造を形成するために、複数のボンディングパッドコンタクトプラグ２９５のためのホールが形成される。ボンディングパッドコンタクトプラグ２９５のためのホールはリング状やメッシュ状を有することが望ましい。しかし、ボンディングパッドコンタクトホールが深くなるほどメッシュ状にホールパターンを形成することはさらに困難である。
【００４０】
図４Ｐないし図４Ｒに示す如く、ボンディングパッドコンタクトプラグのためのホールが浅くなる、後続製造工程によるボンディングパッド領域Ａ２’にホールとタングステンプラグ２９０とを形成することより、ボンディングパッドＡ２”にホールとタングステンプラグ２９０とはさらに形成しやすくなる。ボンディングパッドコンタクトプラグ２９０，２９５のためのホールは、エッチング工程がポリシリコン膜にて終了すべくポリシリコンに対するシリコン酸化膜のエッチング選択比が高い条件でエッチングされることが望ましい。エッチング工程後にボンディングパッドコンタクトプラグ２９０，２９５用ホールはＣＶＤ工程を利用して充填される。半導体基板全面に化学的機械的研磨をするか、全面エッチングをしてタングステンプラグを形成する。先行した工程段階の結果は丈夫なボンディングパッド構造のための固定構造を生成する。
【００４１】
図４Ｐを参照すれば、タングステンプラグ２９０，２９５を形成した後、第１アルミニウム層間連結膜３００が形成される。この時、図４Ｇに示す如く、後続して第１アルミニウム層間連結膜３００上に金属間絶縁膜３１０が蒸着される。そして、金属間絶縁膜３１０にコンタクトホール３２０が形成され、第２アルミニウム層間連結膜３３０を形成して完全な砂時計構造のボンディングパッド３５０を作る。
【００４２】
図４Ｒに示す如く、ＩＣを保護するために半導体基板全面に不動態膜３４０を蒸着する。最後の段階にて、ボンディングパッド３５０はボンディングパッド位置にて選択的にエッチングされて露出しつつ剥離抵抗性にすぐれるボンディングパッド３５０を形成する。
【００４３】
第２実施形態によれば、図４Ａないし図４Ｒにてボンディングパッド領域Ａ２”の工程にて示した如く、ボンディングパッドコンタクトホールがさらに浅いならば、ボンディングパッドコンタクトホール２９５とタングステン充填プラグ２９０とがさらに容易に均一に形成されうる。ボンディングパッド領域Ａ２’のための工程段階にて示した如く、ボンディングパッド下部のダミーパターンはキャパシタを形成するために使われる工程が進められる間に同時に容易に形成され、例えば追加工程の必要なくまたは追加工程を最小化して進められる。
【００４４】
図５は本発明の第３実施形態によるボンディングパッド構造を示した断面図である。図５に示した実施形態にて、第２実施形態とは異なり第２層間絶縁膜１４０にはトレンチが形成されない。この実施形態では図４Ｃのトレンチ内にダミーパターンを形成するというのではなく、むしろダミーパターンとして使用するためにキャパシタパターンをボンディングパッド３５０の下部に形成し、これと関連した後続陥没工程を省略できる効果がある。その上、この実施形態ではキャパシタの上下部電極２１０，２４０それぞれがセル領域Ａ１とボンディングパッド領域Ａ２とに同時に形成されている。下部電極２１０が形成された後、キャパシタの上部電極２４０を形成する以前にキャパシタ誘電膜が形成される。ボンディングパッド領域Ａ２に形成されたキャパシタパターンはダミーパターンであるだけであってキャパシタとしては作用しない。一つのボンディングパッドと二つのダミーパターンとが図５のボンディングパッド領域Ａ２に示されている。しかし、かかるキャパシタの典型的な大きさは０、２μｍないし０．５μｍである一方、ボンディングパッドは１００μｍ×１００μｍの広さを有している。かかる条件のもとでは、所望の固定効果をおさめるためにボンディングパッド下部に多数のダミーキャパシタパターンが必要である。
【００４５】
本発明は後続する製造工程にて浮きや剥離現象を防止するボンディングパッドを提供する。これに加えて、ボンディングパッド３５０の下部に位置した複層のダミーパターンはワイヤボンディング工程中に導入されるストレスを解消できる構造を形成できる。従って、本発明の実施形態を利用すれば、強力なボンディングパッド構造を形成でき、製造工程を単純化して製造コストを節減できる。
【００４６】
図６は本発明の第４実施形態によるボンディングパッド構造を示した断面図である。この実施形態では、タングステンプラグ（またはプラグ）３５５が四角形やクサビ状及び／又は正六角柱状の特性を有する。特殊な形態の選択やプラグ３５５の深さは得られる長所と対応して製造の複雑性と材料と密接なデザイン選択と関係がある。かかる長所は構造の信頼性と、電流運搬能力と機械的柔軟性などのような電気的、機械的実行パラメータと関係がありうる。
【００４７】
本発明の望ましい実施形態がここに開示されているが、特定用語が適用されていると言っても、それらは単に一般的に詳細な理解のために利用されて解釈されるだけであって限定を目的に使われるのではない。従って、特許請求の範囲と概念とを外れないのであれば、形態においてさまざまな変形と詳細な内容とは設けられれうることは当業者に理解されるであろう。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の実施形態によれば、ＩＣでのボンディングパッド構造及びその製造法はＩＣの下部層に積層された複数のダミーパターンを含み、それらダミーパターンはＩＣの回路成分を形成しつつ進められる工程段階と共に上部表面のボンディングパッドと金属連結を介して連結されている。それにより、従来の技術にて追加的なまたは特別の工程を省略して工程を最小化できる。かかる埋没された固定構造は従来のワイヤボンディング作業に伴う引張りストレスによる膜の剥離現象に対する抵抗性と、チップオンチップ技術に付随する機械的な圧縮ストレスに対する抵抗性とを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の半導体装置を示した横断面図である。
【図２】 本発明の第１実施形態によるボンディングパッド構造を示した断面図である。
【図３】 本発明の第２実施形態によるボンディングパッド構造を示した断面図である。
【図４Ａ】 図２と図３とに示されたボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。Ａ２’とＡ２”領域は本発明の他の実施形態のために設けられたものである。
【図４Ｂ】 図４Ａに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｃ】 図４Ｂに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｄ】 図４Ｃに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｅ】 図４Ｄに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｆ】 図４Ｅに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｇ】 図４Ｆに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｈ】 図４Ｇに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｉ】 図４Ｈに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｊ】 図４Ｉに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｋ】 図４Ｊに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｌ】 図４Ｋに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｍ】 図４Ｌに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｎ】 図４Ｍに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｏ】 図４Ｎに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｐ】 図４Ｏに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｑ】 図４Ｐに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図４Ｒ】 図４Ｑに続くボンディングパッドを製造する方法を示した断面図である。
【図５】 本発明の第３実施形態によるボンディングパッド構造を示した断面図である。
【図６】 本発明の第４実施形態によるボンディングパッド構造を示した断面図である。
【符号の説明】
１００ 半導体基板
１１０ 素子分離領域
１２０ メモリスイッチングトランジスタ
１３０，１４０，１７０，２８０ 第１，第２，第３，第４層間絶縁膜
１５０ ＤＣコンタクトホール
１６０ ビットライン
２０８ キャパシタ
２１０ キャパシタの下部電極
２４０ キャパシタの上部電極
２４５ ダミーパターン
２９０ プラッグ
３００ 第１アルミニウム層間連結膜
３１０ 金属間絶縁膜
３２０ コンタクトホール
３３０ 第２アルミニウム層間連結膜
３４０ 不動態膜
３５０ ボンディングパッド

Claims (12)

  1. 複数の電気装置と複数の蒸着層とを有する半導体集積回路構造において、
    相互結合された少なくとも一つの第１層間連結膜と第２層間連結膜とを有したボンディングパッドと、
    前記ボンディングパッドと結合され、前記半導体集積回路の一つまたは二つ以上の蒸着層に垂直に形成された少なくとも一つのクサビと、
    前記少なくとも一つのクサビと結合される上昇ダミーパターンであって、少なくとも一つの層間絶縁膜、電極、及びキャパシタ構造を含み、前記半導体集積回路のキャパシタの上面部と前記上昇ダミーパターンの上面部とが同じ高さを有し、垂直に堆積された多層ダミーパターンである前記上昇ダミーパターンと、を備えている半導体集積回路構造であって、
    前記構造により、前記複数の蒸着層間の結合力の向上、並びに前記ボンディングパッド上で物理的ストレス分布の改善が実現されていることを特徴とする半導体集積回路構造。
  2. 前記少なくとも一つのクサビは電気的に導電性であることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路構造。
  3. 前記少なくとも一つのクサビは金属より形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路構造。
  4. 前記金属はタングステン、アルミニウム、銅、及びニッケルより構成されたグループから選択されることを特徴とする請求項３に記載の半導体集積回路構造。
  5. 前記複数のクサビはメッシュ状より形成されてボンディングパッドと結合されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路構造。
  6. 前記上昇ダミーパターンは金属、金属窒化膜、シリサイド、ポリシリコン及びシリコン窒化膜より構成されたグループから選択されたいずれか一つの物質より形成された上昇接着層であることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路構造。
  7. 前記キャパシタの下部電極から上部電極までの高さは１μｍないし３μｍであることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路構造。
  8. 複数の電気装置と複数の導電性膜とを有する集積回路構造にて蒸着膜を結合させるボンディングパッドを形成する方法において、
    Ａ）前記集積回路のボンディングパッド領域にトレンチを形成する段階と、
    Ｂ）前記トレンチ上に層間絶縁膜を蒸着する段階と、
    Ｃ）前記トレンチ上の前記層間絶縁膜に陥没領域を形成する段階と、
    Ｄ）前記トレンチ上にダミーパターンを形成する段階であって、
    前記陥没領域を埋めるように第１ダミーパターンを形成する段階と、
    前記第１ダミーパターンをマスクにして前記層間絶縁膜をエッチングすることによって、前記第１ダミーパターンのマスキング効果により前記ボンディングパッド領域に第２ダミーパターンを形成する段階と、
    半導体基板全面に蒸着された物質の膜をパターニングすることにより第３ダミーパターンを形成する段階と、を含むダミーパターン形成段階と、
    Ｅ）前記ダミーパターン上に他の層間絶縁膜を蒸着する段階と、
    Ｆ）前記ダミーパターン上の前記層間絶縁膜に少なくとも一つのクサビを形成する段階と、
    Ｇ）前記少なくとも一つのクサビ上に第１層間連結膜パターンを形成する段階と、
    Ｈ）金属間絶縁膜を蒸着する段階と、
    Ｉ）前記第１層間連結膜パターン上の前記金属間絶縁膜に、少なくとも一つのビアホールを形成し、それによって前記第１層間連結膜パターンを露出する段階と、
    Ｊ）前記第１層間連結膜パターンに接触している、前記ボンディングパッドを形成するために複数のビアホールの内部と上部とに第２層間連結膜パターンを形成する段階と、
    Ｋ）前記第２層間連結膜パターン上に不動態膜を蒸着する段階と、
    Ｌ）前記ボンディングパッド領域上の前記不動態膜の一部を除去して前記ボンディングパッドを露出する段階と、を含むことを特徴とするボンディングパッド構造を形成する方法。
  9. 前記ダミーパターンは複数のダミー層を形成して形成されることを特徴とする請求項８に記載のボンディングパッド構造を形成する方法。
  10. 前記ダミーパターンは３つのダミー層を形成することにより形成されることを特徴とする請求項９に記載のボンディングパッド構造を形成する方法。
  11. 前記トレンチは前記集積回路のセル領域にコンタクトホールを形成すると同時に形成されることを特徴とする請求項８に記載のボンディングパッド構造を形成する方法。
  12. 前記ダミーパターンは少なくとも一つの前記電気装置が形成されると同時に形成されることを特徴とする請求項８に記載のボンディングパッド構造を形成する方法。
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