JP6170967B2 - ハンダ相互接続パッド構造及びこれの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、集積回路の分野に関し、更に具体的に卯ならば、本発明は、電流拡散（ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｐｒｅａｄｅｒ）パッドを有するハンダ相互接続パッド及び電流拡散パッドを有するハンダ相互接続パッドを製造する方法に関する。

集積回路の密度が増大されそして端子パッドの寸法が減少されてきたことに起因して、ハンダ相互接続のエレクトロマイグレーション効果が問題となってきている。ハンダ・パッドのエレクトロマイグレーション効果（導電性ワイヤ即ち配線導体内で金属が移動し、最終的にボイドを生じる効果）は、標準型のハンダ端子構造の相互作用及びこのような構造のうちの金属間化合物を形成するような材料により複雑にされそして制限される。錫の含有量が高く鉛を含まないハンダ材料を使用する最新の技術においては、エレクトロマイグレーションの寿命（エレクトロマイグレーションによる故障が生じるまでの時間）は、錫が集積回路チップ・パッドに使用される金属と反応して金属間化合物のダイナミック・マトリクスを形成するので、加熱プロセスの履歴に直接的に依存する。エレクトロマイグレーションの寿命は又、電流密度に固有的に依存する。金属間化合物が更に形成されると、電流密度が金属間化合物の領域で増大し、局部的な加熱を引き起こしこれが更に短いサイクルでの金属間化合物の形成を増大し、最終的に、エレクトロマイグレーションのボイド／高抵抗故障を生じる。

従って、上述の欠陥及び制限を解決することがこの分野で必要とされている。

本発明の第１の態様はハンダ相互接続パッド構造であり、この構造は、基板上に延びるように設けられた有機誘電体パッシベーション層と、有機誘電体パッシベーション層の上面に設けられた導電性電流拡散パッドと、導電性電流拡散パッド上に設けられ１つ以上の層を有する導電性ハンダ・バンプ・パッドと、導電性ハンダ・バンプ・パッド上に設けられ錫を含む導電性ハンダ・バンプとを有し、導電性電流拡散パッドは１つ以上の層を有し、導電性電流拡散パッドの１つ以上の層の少なくとも１つは、錫と金属間化合物を形成しない材料から成り、又は、導電性電流拡散パッドの１つ以上の層の少なくとも１つは、錫に対して拡散バリアとして働く材料でありそして導電性ハンダ・バンプ・パッドに隣接している。

本発明の第２の態様は方法でありこの方法は、（ａ）基板上に延びる有機誘電体パッシベーション層を形成するステップと、（ｂ）ステップ（ａ）の後に、有機誘電体パッシベーション層の上面に導電性電流拡散パッドを形成するステップと、（ｃ）ステップ（ｂ）の後に、導電性電流拡散パッドの上面に１つ以上の層を有する導電性ハンダ・バンプ・パッドを形成するステップと、（ｄ）ステップ（ｃ）の後に、錫を含む導電性ハンダ・バンプを導電性ハンダ・バンプ・パッドの上に形成するステップとを含み、導電性電流拡散パッドは１つ以上の層を含み、導電性電流拡散パッドの１つ以上の層の少なくとも１つは、錫と金属間化合物を形成しない材料から成り、又は、導電性電流拡散パッドの１つ以上の層の少なくとも１つは、錫に対して拡散バリアとして働く材料でありそして導電性ハンダ・バンプ・パッドに隣接している。

従来のハンダ相互接続パッドの平面図である。 図１の線Ｂ−１Ｂに沿って得られた断面図である。 本発明の第１の実施例に従うハンダ相互接続パッドの平面図である。 図３の線２Ｂ−２Ｂに沿って得られた断面図である。 本発明の第２の実施例に従うハンダ相互接続パッドの平面図である。 図５の線３Ｂ−３Ｂに沿って得られた断面図である。 本発明の第３の実施例に従うハンダ相互接続パッドの平面図である。 図７の線４Ｂ−４Ｂに沿って得られた断面図である。 本発明の第４の実施例に従うハンダ相互接続パッドの平面図である。 図９の線５Ｂ−５Ｂに沿って得られた断面図である。 本発明に従う第１実施例である図４のハンダ相互接続パッドの上に形成されたハンダ・バンプの断面図である。 本発明に従う第２実施例である図６のハンダ相互接続パッドの上に形成されたハンダ・バンプの断面図である。 本発明に従う第３実施例である図８のハンダ相互接続パッドの上に形成されたハンダ・バンプの断面図である。 本発明に従う第４実施例である図１０のハンダ相互接続パッドの上に形成されたハンダ・バンプの断面図である。 本発明の実施例に従う電流拡散層の断面図である。 本発明の実施例に従うハンダ相互接続の製造ステップを示すフローチャートである。

金属間化合物は、２つ以上の金属元素を含む固相化合物として定義され、そして任意選択的に構成元素のどれとも構造が異なる１つ以上の非金属分子を含む。金属の均質混合物である合金並びに例えば炭化物及び窒化物のような侵入型化合物は、この定義のもとでは除外される。錫と金属間化合物を形成する材料の例は、これらに必ずしも限定されないが、銅、ニッケル、金、プラチナ、アンチモン及びパラジウム・インジウムを含む。錫と金属間化合物を形成しない材料の例は、これらに必ずしも限定されないが、アルミニウム、チタン、タンタル及びタングステンである。

図１は従来のハンダ相互接続パッドの平面図であり、そして図２は図１の線１Ｂ−１Ｂに沿った断面図である。図１及び図２は、本発明の実施例により解決される問題を示している。図２において、基板１の上に形成されているのは、導電性ワイヤ即ち配線導体を含む１組の（全て示していないが）層間誘電体層である。層間誘電体層５は最上部の層間誘電体層であり、そしてワイヤ１０は複数の層間誘電体層に含まれる１組のワイヤのうちの最上部のワイヤである。ワイヤ１０及びこのワイヤ１０により覆われていない層間誘電体層５（図示せず）の上に形成されているのは、誘電体パッシベーション層１５である。この誘電体パッシベーション層１５に形成されているのは、開口ＴＶ（端子バイア）である。誘電体パッシベーション層１５の上面に形成されているのは、導電性端子パッド２０である。開口ＴＶ内において、パッド２０の領域がワイヤ１０に物理的に且つ電気的に接触している。端子パッド２０の上面に形成されているのは、有機誘電体パッシベーション層２５である。又、有機誘電体パッシベーション層２５は、誘電体パッシベーション層１５のうち端子パッド２０で覆われていない部分の上に形成されている。有機誘電体パッシベーション層２５に形成されているのは、開口ＦＶ（最終バイア）である。有機誘電体パッシベーション層２５は、開口ＦＶ内に凹状の側壁４０を有する。有機誘電体パッシベーション層２５の上面４５及び側壁４０上にそして開口ＦＶ内で露出されている端子パッド上に形成されているのは導電性のハンダ・バンプ・パッド３０である。ハンダ・バンプ（図示せず）が、ハンダ・バンプ・パッド３０の上面だけに物理的且つ電気的に接触するように形成される。

電流がワイヤ１０から端子パッド２０に流れるとき、電流は図２に示すように拡散即ち広がる。端子パッド２０から電流はハンダ・バンプ・パッド３０に流れ込む。ハンダ・バンプ（図示せず）をリフローすること若しくはワイヤ１０からハンダ・バンプへ電流を流すこと等による加熱の前は、電流は、ハンダ・バンプ・パッド３０の全面に亘って拡散し即ち広がりそして電流密度は比較的一様である。しかしながら、加熱後は、電流の拡散即ち広がりは、開口ＴＶの面積よりも大きく且つ開口ＦＶの面積よりも小さい電流拡散領域３５に制限される。ハンダ・バンプ・パッド３０のうち開口ＴＶの縁を過ぎる領域（即ち、開口ＴＶの縁とハンダ・バンプ・パッドの縁との間の領域）には、非常にわずかの電流しか流れない。これは、ハンダ・バンプ・パッド３０の金属とこのハンダ・バンプ・パッド上に形成されているハンダ・バンプ（図示せず）材料の間の反応により生じる。これらの反応は、ハンダ・バンプ・パッドとして最初に付着された純粋の金属よりも導電度が低い金属間化合物を形成する。金属間化合物はハンダ・バンプ・パッドの長さに沿って形成され、特に有機誘電体パッシベーション層２５の上面４５及び凹状の側壁４０の間の尖端部で生じる。加熱は、ハンダ・バンプのリフローの間に、テストの間に、そして図１及び図２に示されている端子構造を含む集積回路の通常の動作の間に生じ得る。

本発明の実施例は、電流拡散、金属間化合物の形成及び尖端部について検討する。

図３は、本発明の第１実施例に従うハンダ相互接続パッドの平面図であり、そして図４は図３の線２Ｂ−２Ｂに沿った断面図である。基板１００の上に形成されているのは、導電性ワイヤを含む１組の（全ては示されていない）層間誘電体層である。層間誘電体層１０５の上に形成されているのは、導電性ワイヤ１１０である。層間誘電体層１０５は、基板１００上の１組の層間誘電体層のうちの最上部の層間誘電体層であり、そしてワイヤ１１０は、１組のワイヤが対応する層間誘電体層に形成されている場合の最上部のワイヤである。ワイヤ１１０は、誘電体層１０５内に形成されている。誘電体層１０５の上面がワイヤ１１０の上面と同じ平面になる領域（図示せず）が存在する。ワイヤ１１０の上面（そしてこのワイヤ１１０により覆われていない層間誘電体層の部分（図示せず））の上に形成されるのは、誘電体パッシベーション層１１５である。誘電体パッシベーション層１１５に形成されているのは開口ＴＶである。誘電体パッシベーション層１１５の上面に形成されているのは、導電性端子パッド１２０である。開口ＴＶ内において、パッド１２０の領域がワイヤ１１０に物理的に且つ電気的に接触している。端子パッド１２０の上面に形成されているのは、有機誘電体パッシベーション層１２５である。又、有機誘電体パッシベーション層１２５は、誘電体パッシベーション層１１５のうち端子パッド１２０により覆われていない部分の上面にも形成されている。有機誘電体パッシベーション層１２５に形成されているのは開口ＦＶである。有機誘電体パッシベーション層１２５は開口ＦＶ内に凹状の側壁１４０を有する。導電性電流拡散パッド（ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｐａｄ）１３０Ａが、有機誘電体パッシベーション層１２５の上面１４５及び側壁１４０と、開口ＦＶ内で露出されている端子パッド１２０の領域上とに形成されている。開口ＦＶ内において、電流拡散パッド１３０Ａの領域は，端子パッド１２０に物理的に且つ電気的に接触している。電流拡散パッド１３０Ａ上に形成されているのは、導電性ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂである。ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂは、電流拡散パッド１３０Ａに物理的に且つ電気的に接触している。ハンダ・バンプは、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの上面だけにこれに物理的に且つ電気的に接触するように形成される。ハンダ・バンプは図１１に示されている。

１つの実施例において、ワイヤ１１０は銅を含む。１つの実施例においてワイヤ１１０は、銅のコアと、このコアの底面及び側面に形成された窒化タンタルと、窒化タンタル層上に形成されたタンタル層とを含む。１つの実施例において、誘電体パッシベーション層
１１５は、無機誘電体材料を含むことができる。１つの例において、誘電体パッシベーション層１１５は、第１番目に形成された二酸化シリコン層の上面に第２番目に形成された窒化シリコン層を含む。１つの例において、端子パッド１２０は、アルミニウムを含む。１つの例において、有機誘電体層１２５はポリイミドを含む。１つの例において、電流拡散パッド１３０Ａは、アルミニウムを含む。１つの例において、図１５に示されているように、電流拡散パッド１３０Ａは、下側保護層及び上側保護層の間の銅層、ニッケル層、銅の層とニッケルの層の複合層、若しくは銅及びニッケルの混合物を含む。下側保護層及び上側保護層は、ハンダ・バンプ（図１１参照）の金属と電流拡散パッド１３０Ａのコアの金属との間で金属間化合物が形成されるのを形成を防止する。１つの例において、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂは、銅及びニッケルの混合物、ニッケルのみ、銅のみ、若しくは銅及び金の混合物を含む。電流拡散パッド１３０Ａまたはハンダ・バンプ１３０Ｂあるいはその両方が２つの金属の混合物である場合には、これらは、同時に付着され若しくは同時にメッキされる。
導電性電流拡散パッドは、
アルミニウム層から成る第１構造と、
ニッケル層と、このニッケル層及び導電性ハンダ・バンプ・パッドの間に配置され錫に対する拡散バリアとして働く拡散バリア層とを含む第２構造と、
銅層と、この銅層及び導電性ハンダ・バンプ・パッドの間に配置され錫に対する拡散バリアとして働く拡散バリア層とを含む第３構造と、
ニッケル及び銅の混合層と、この混合層及び導電性ハンダ・バンプ・パッドの間に配置され、錫に対する拡散バリアとして働く拡散バリア層とを含む第４構造と、
ニッケル層及び銅層から成る層と、この層及び導電性ハンダ・バンプ・パッドの間に配置され錫に対する拡散バリアとして働く拡散バリア層とを含む第５構造とのうちいずれかの構造を有する。
導電性電流拡散パッドは、
拡散バリア層及びアルミニウム層を有し、このアルミニウム層が拡散バリア層及び導電性ハンダ・バンプ・パッドの間に配置されている第６構造と、
第１拡散バリア層、ニッケル層及び錫に対する拡散バリアとして働く第２拡散バリア層を有し、ニッケル層は第１拡散バリア層及び第２拡散バリア層の間にあり、第２拡散バリア層がニッケル層及びハンダ・バンプ・パッドの間に配置されている第７構造と、
第１拡散バリア層、銅層及び錫に対する拡散バリアとして働く第２拡散バリア層を有し、銅層は第１拡散バリア層及び第２拡散バリア層の間にあり、第２拡散バリア層が銅層及びハンダ・バンプ・パッドの間に配置されている第８構造と、
第１拡散バリア層、ニッケル及び銅の混合層及び錫に対する拡散バリアとして働く第２拡散バリア層を有し、混合層は第１拡散バリア層及び第２拡散バリア層の間にあり、第２拡散バリア層が混合層及びハンダ・バンプ・パッドの間に配置されている第９構造と、
第１拡散バリア層、ニッケル層、銅層及び錫に対する拡散バリアとして働く第２拡散バリア層を有し、ニッケル層及び銅層は第１拡散バリア層及び第２拡散バリア層の間にあり、第２拡散バリア層が銅層層及びハンダ・バンプ・パッドの間に配置されている第１０構造とのうちいずれかの構造を有する。

ワイヤ１１０から端子パッド１２０に電流が流れるとき、電流は図４に示すように広がる即ち拡散する。端子パッドから、電流は、電流拡散パッド１３０Ａに流れる。電流拡散パッド１３０Ａから、電流はボール限定金属のハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂに流れる。例えばハンダ・バンプ（図示せず）をリフローすること又はワイヤ１１０からハンダ・バンプへ電流を流すことのような加熱の前では、電流は広がり即ち拡散し、そして電流密度は、開口ＦＶの領域よりも大きい電流拡散即ち広がり領域１５０として示されているようにハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの全表面に沿って比較的一様である。加熱後も電流の広がり即ち拡散の領域は同じに留まる。その理由は、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの金属がハンダ・バンプの金属と反応して錫の金属間化合物を形成したとしても、錫と金属間化合物を形成しない電流拡散層中に含まれる金属若しくは電流拡散パッド１３０Ａの上側保護層が、電流拡散パッド１３０Ａのコアの金属とハンダ・バンプ（図１１参照）の金属との間に金属間化合物が形成されるのを防止するからである。電流拡散パッドのコアが、要求される電流を流すに十分なほど厚く、そして上側及び下側保護層がワイヤ１１０及びハンダ・バンプ（図１１）の間の直列抵抗を殆ど増加しないほどに薄い限り、本発明の実施例のハンダ相互接続構造は、従来の構造よりも耐エレクトロマイグレーション特性が増大する（例えば、従来よりも更に一様な電流が流れそして平均故障時間が長い）。電流拡散パッド１３０Ａ及びハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂを流れる電流に対する尖鋭部効果（ｃｕｓｐｉｎｇｅｆｆｅｃｔ）は、従来技術の構造におけるほど大きくない。その理由は、電流拡散パッド１３０Ａが、尖鋭部を通りハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの縁に向う、非反応であってかくして低抵抗金属を与えるからである。更に、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂは、従来技術の構造よりも薄くされることができ、この結果、特にハンダ・バンプ・パッドの金属が錫に対して金属間化合物を生成する場合には、その抵抗を減少する。

図２の矢印により示されている電流の流れる方向に対する抵抗は、種々な導電性構造の厚さに正比例し、そして同じ構造の（図１参照）面積に反比例する。相互接続構造の故障は、電流の減少、抵抗の増大若しくは開回路として表される。

ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの外縁部は電流拡散パッド１３０Ａの外縁部を通り過ぎて延びるとして示されているが、これの代わりに、電流拡散パッド１３０Ａの外縁部はハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの外縁部を通り過ぎて延びてもよく、又は電流拡散パッド１３０Ａの外縁部の側壁及びハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの外縁部の側壁は互いに一致してもよい。開口ＴＶは円形として示されているが、点線で示されているように多角形（例えば正方形、長方形）であってもよい。

図５は、本発明の第２の実施例に従うハンダ相互接続パッドの平面図であり、図６は、図５の線３Ｂ−３Ｂに沿った断面図である。本発明の第２の実施例は、端子パッド１２０（図３及び図４）が存在しておらず、従って電流拡散パッド１３０Ａの領域がワイヤ１１０に物理的に且つ電気的に接触している点を除いて本発明の第１の実施例と同様である。ハンダ・バンプは、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの上面だけに物理的に且つ電気的に接触して形成される。ハンダ・バンプは図１２に示されている。

図７は、本発明の第３の実施例に従うハンダ相互接続パッドの平面図であり、そして図８は図７の線４Ｂ−４Ｂに沿った断面図である。本発明の第３の実施例は、有機誘電体パッシベーション層１２５が、凹面形状の側壁１４０（図４）の代わりに、反曲線（Ｓ字のように凹面と凸面がある線形）形状の側壁１６５を開口ＦＶ内に有していることを除いて同様である。反曲線形状は、第１の端部に凸状部を有し、そしてこれと反対側の第２端部に凹状部を有する。側壁１６５の凸状部は、有機誘電体パッシベーション層１２５の上面１４５に隣接する。側壁１６５の凹状部は、端子パッド１２０に隣接する。側壁１６５の反曲線形状は、ハンダ・バンプ・パッドの外縁部に近接するハンダ・バンプ・パッドの領域に大きな電流を流すことができる。その結果、図８の電流拡散パッド１３０Ａの領域にあるハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂにおける電流密度は、図４の電流拡散パッド１３０Ａの領域にあるハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂにおける電流密度よりも更に一様である。ハンダ・バンプは、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの上面のみに物理的に且つ電気的に接触して形成される。ハンダ・バンプは図１３に示されている。

図９は、本発明の第４の実施例に従うハンダ相互接続パッドの平面図であり、そして図１０は図９の線５Ｂ−５Ｂに沿った断面図である。本発明の第４の実施例は、端子パッド１２０が設けられていない点を除いて本発明の第３実施例と同様であり、その結果電流拡散パッド１３０Ａは、ワイヤ１１０に物理的に且つ電気的に接触している。ハンダ・バンプは、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの上面のみに物理的に且つ電気的に接触して設け
られる。ハンダ・バンプは図１４に示されている。

図１１，図１２，図１３及び図１４は、図４，図６，図８及び図８の本発明の実施例のハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの上にハンダ・バンプ１７０が設けられているハンダ相互接続パッドの断面を示す。図１１，図１２，図１３及び図１４において、ハンダ・バンプ１７０は、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの上に形成されている。１つの例において、ハンダ・バンプ１７０は、鉛だけで構成され、錫だけで構成され、鉛及び錫の混合物で構成され、錫及び銀の混合物で構成され、錫及び銅の混合物で構成され、又は錫、銀及び銅の混合物で構成される。

本発明の第１の実施例において、電流拡散パッド１３０Ａは、第１番目に形成されたチタン層、第２番目に形成された窒化チタン層、第３番目に形成されたアルミニウム層、第４番目に形成されたチタン層及び第５番目に形成された窒化チタンを有し、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂは、同時に付着されたニッケル及び銅、又は第１番目に形成されたニッケル層及び第２番目に形成された銅層のいずれかであり、そしてハンダ・バンプ１７０は、錫及び銀の混合物である。チタン及び窒化チタンは、例えばスパッタリング若しくは蒸着により付着される。アルミニウム、ニッケル、銅、錫及び銀は、別々に蒸着され若しくはメッキされる。銅が付着されると、金の薄い層が銅層の上面に付着される。金の層は、銅がメッキされる場合には必要でない。

本発明の第２の実施例において、電流拡散パッド１３０Ａは、第１番目に形成されたタンタル層、第２番目に形成された窒化タンタル層、第３番目に形成された銅層、第４番目に形成されたタンタル層及び第５番目に形成された窒化タンタル層を有し、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂは、同時に付着されたニッケル及び銅、又は第１番目に形成されたニッケル層及び第２番目に形成された銅層のいずれかであり、そしてハンダ・バンプ１７０は、錫及び銀の混合物である。タンタル及び窒化タンタルは、スパッタリング若しくは蒸着により付着される。ニッケル、銅、錫及び銀は、別々に蒸着若しくはメッキされる。銅が付着されると、この銅層の上面に金の薄層が付着される。金の層は、銅がメッキされる場合には必要でない。

本発明の第３の実施例において、電流拡散パッド１３０Ａは、第１番目に形成されたチタン層、第２番目に形成された窒化チタン層、第３番目に形成されたニッケル層、第４番目に形成されたチタン層及び第５番目に形成されたタングステン層を有し、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂは、同時に付着されたニッケル及び銅、又は第１番目に形成された銅層及び第２番目に形成されたニッケル層のいずれかであり、そしてハンダ・バンプ１７０は、錫及び銀の混紡物である。チタン、窒化チタン及びタングステンはスパッタリング若しくは蒸着により付着される。ニッケル、銅、錫及び銀は別々に蒸着若しくはメッキされる。第４番目に形成されたチタン層及び第５番目に形成されたタングステン層の代わりに同時に付着されたチタン及びタングステンが使用され得る。銅が付着される場合、金の薄層が銅層の上面に付着される。銅がメッキされる場合には金層は必要でない。

図１５は、本発明の実施例に従う電流拡散パッドの断面図である。図１５において、電流拡散パッド１３０Ａ及びハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂが示されている。電流拡散パッド１３０Ａは、導電性コア層１７５並びに任意選択的な導電性下側保護層１８５及び導電性上側保護層１８０を含む。上側保護層１８０及び下側保護層１８５のそれぞれは、２つ以上の層、２つ以上の導電性材料の混合物若しくは単一材料層のいずれかから成る。導電性コア層１７５がハンダ・バンプ１７０に対して非反応性である場合は（図１１，図１２，図１３及び図１４参照）、上側保護層１８０を省略することができる。導電性コア層１７５が端子パッド１２０に対して非反応性である場合には（図１１及び図１３参照）、下側保護層１８５を省略することができる。端子パッドが存在せずそして導電性コア層が
ワイヤ１１０に対して非反応性である場合には、下側保護層１８５を省略することができる。下側保護層１８５は、銅に対する拡散バリア又は接着強化層あるいはその両方をして働く。

上側保護層及び下側保護層が使用される場合、これらの層は拡散バリアとして働いてしばしば導電性コア層１７５よりも抵抗値が高くなるので、これらの層は抵抗値を減少するためにできるだけ薄くされしかも拡散バリアとして働くことが望ましい。１つの例において、電流拡散層の厚さが約１ミクロン及び約２ミクロンの間である場合には、上側保護層及び下側保護層のそれぞれの厚さは、約２５ｎｍ及び約７５ｎｍの間である。

上述のように、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂは、単層（１つ以上の材料を含むことができる）又は２層、即ち図１５において点線により示されているように下側層１９０及び上側層１９５のいずれかから成る。代替構造として、上側保護層１８０は、電流拡散パッド１３０Ａの一部としてではなくハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの一部として形成されることができる。

本発明の実施例において、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの材料は、ハンダ・バンプの材料と反応して金属間化合物を形成し、一方（１）電流拡散層の材料は、ハンダ・バンプの材料と反応せず、又は（２）電流拡散層の材料がハンダ・バンプの材料と反応する場合には、反応及び金属間化合物の形成を防止するために保護層が電流拡散パッド及びハンダ・バンプ・パッドの間に形成される。保護層は、ハンダ・バンプからの原子（特に錫）が電流拡散パッド内に拡散すること並びに電流拡散パッドの原子がハンダ・バンプ・パッド内に拡散することを防止する拡散バリアとして働く。

図１６は、本発明の実施例に従うハンダ相互接続を製造する工程を示す流れ図である。ステップ２００において、基板上の１組の配線レベルのうちの最上部の配線レベル１１０が形成される。ステップ２０５において、最上部の配線レベルを覆って誘電体パッシベーション層１１５が形成される。ステップ２１０において、開口ＴＶが、誘電体パッシベーション層１１５に形成されて、この開口ＴＶの底部に最上部の配線レベルのワイヤ即ち配線導体１１０の上面を露出する。

次に製造工程は、ステップ２１５若しくはステップ２２０に進む。ステップ２１５において、開口ＴＶ内に露出されているワイヤ即ち配線導体１１０の上面の上と、開口ＴＶ内の誘電体パッシベーション層１１５の側壁と、開口ＴＶの縁部に隣接する誘電体パッシベーション層１１５の上面の上とに導電性端子パッド１２０が形成される。ステップ２１５の次にステップ２２０が行われる。

ステップ２２０において、（１）もしもステップ２１５が行われた場合には、有機誘電体パッシベーション層１２５が、端子パッド１２０の上とこの端子パッド１２０により覆われていない誘電体パッシベーション層１１５の上とに形成され、又は（２）もしもステップ２１５が行われなかった場合には、有機誘電体パッシベーション層１２５が、誘電体パッシベーション層１１５の上と開口ＴＶ内に露出されているワイヤ即ち配線導体１１０の上とに形成される。

次にステップ２２５において、開口ＦＶが、有機誘電体パッシベーション層１２５にエッチングにより形成される。（１）もしもステップ２１５が行われるならば、端子パッド１２０の上面の一部の領域が開口ＦＶの底部に露出され、又は（２）もしもステップ２１５が行われないならば、開口ＴＶ内に以前に露出されたワイヤ即ち配線導体１１０の上面及び開口ＴＶを囲む誘電体パッシベーション層１１５の上面の領域が露出される。１つの例において、開口ＦＶは、有機誘電体層パッシベーション層１２５の上にパターン化され
たフォトレジスト層を形成し、そして溶剤を使用するウエット・エッチングを使用して有機誘電体パッシベーション層１２５を等方性エッチングすることにより形成される。等方性エッチングは、図４，図６，図１１及び図１２に示されているように、開口ＴＶの凹状の側壁を形成し、そして有機誘電体パッシベーション層１２５の上面及び側壁の間の境界に尖端部を形成する。次いで、有機誘電体パッシベーション層１２５は加熱若しくは紫外線により硬化される。

次いでこの方法のプロセスは、ステップ２３０若しくはステップ２３５に進む。ステップ２３０において、尖端部が除去され、側壁の形状は凹状から反曲線形状に変更され、この反曲線形状においては、この反曲線形状の凸状部分は、有機誘電体パッシベーション層１２５の上面に隣接する。２つの例において、尖端部を除去即ち丸みを持たせることはフォトレジストが除去された後のスパッタリング・プロセスにより行われる。本発明の方法は、ステップ２３０の次にステップ２３５に進む。

ステップ２３５において、導電性電流拡散パッド１３０Ａが形成される。ステップ２１５が行われた場合には、ステップ２３５において、電流拡散パッド１３０Ａが、開口ＴＶ内に露出されている端子パッド１２０の上面と、開口ＦＶ内にある有機誘電体パッシベーション層１２５の側壁と、開口ＴＶに隣接する有機誘電体パッシベーション層１２５の上面とに形成される。もしもステップ２１５が行われないならば、ステップ２３５において、電流拡散パッド１３０Ａが、開口ＴＶ内に露出されているワイヤ１１０の上面と、有機誘電体パッシベーション層１２５に設けた開口ＦＶ内に露出されている誘電体パッシベーション層１１５の領域と、有機誘電体パッシベーション層１２５の開口ＦＶの側壁と、開口ＦＶに隣接する有機誘電体層１２５の上面とに形成される。本発明の方法は、ステップ２３５からステップ２４０に進む。

ステップ２４０において、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂが、電流拡散パッド１３０Ａの上に形成される。次いでステップ２４５において、ハンダ・バンプ１７０がハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの上に形成される。ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの形成の間若しくは形成の後に、ハンダ・バンプ・パッド１３０Ｂの一部若しくは全てが、ハンダ・バンプ１７０と反応して、反応していない端子パッドの抵抗率よりも高い抵抗率を有する金属間化合物を形成する。電流拡散パッド若しくは電流拡散パッドの少なくとも１つの層は、ハンダ・バンプと反応せず、そして金属間化合物を形成しない。

本発明の上記実施例は、本発明の理解を助けるためのものである。本発明は上述の特定な実施例に限定されるものではなく、本発明の精神から逸脱することなく、種々な修正及び変更が可能であることは当業者において明らかであろう。

１００ 基板
１０５ 層間誘電体層
１１０ ワイヤ
１１５ 誘電体パッシベーション層
１２０ 導電性端子パッド
１２５ 有機誘電体パッシベーション層
１３０Ａ 電流拡散パッド
１３０Ｂ ハンダ・バンプ・パッド
１４０ 側壁
１４５ 上面
１７０ ハンダ・バンプ

Claims (4)

1. 基板上に延びるように設けられた有機誘電体パッシベーション層と、
   前記有機誘電体パッシベーション層の上面に設けられた導電性電流拡散パッドと、
   前記導電性電流拡散パッド上に設けられ１つ以上の層を有する導電性ハンダ・バンプ・パッドと、
   前記導電性ハンダ・バンプ・パッド上に設けられ錫を含む導電性ハンダ・バンプと、を備え、
   前記導電性電流拡散パッドは１つ以上の層を有し、前記導電性電流拡散パッドの前記１つ以上の層の少なくとも１つは、錫と金属間化合物を形成しない材料から成り、又は、前記導電性電流拡散パッドの前記１つ以上の層の少なくとも１つは、錫に対して拡散バリアとして働く材料でありそして前記導電性ハンダ・バンプ・パッドに隣接し、
   前記基板に設けられた層間誘電体層内の導電性ワイヤと、
   前記導電性ワイヤの上面の一部を露出する第１開口を有し、前記層間誘電体層の上面及び前記ワイヤの前記一部以外の上面に設けられた誘電体パッシベーション層と、を備え、
   前記有機誘電体パッシベーション層は、前記導電性ワイヤの前記露出された一部を露出する第２開口を有し、前記第１開口を囲む前記誘電体パッシベーション層は前記第２開口内にあり、
   前記導電性電流拡散パッドは、前記第１開口内に露出された前記導電性ワイヤの前記露出された一部に物理的に且つ電気的に接触し、前記誘電体パッシベーション層のうち前記第１開口を囲む領域に物理的に接触し、そして前記有機誘電体パッシベーション層の上面及び前記第２開口の側壁に物理的に接触し、
   前記有機誘電体パッシベーション層の前記第２開口の側壁のうち、前記有機誘電体パッシベーション層の上面に隣接する上側領域は凸状であり、前記第２開口の側壁のうち、前記誘電体パッシベーション層に隣接する下側領域は凹状であり、
   前記導電性電流拡散パッドは、アルミニウム層を含む、構造。
2. 前記導電性ワイヤは銅である、請求項１に記載の構造。
3. （ａ）基板上に延びる有機誘電体パッシベーション層を形成するステップと、
   （ｂ）ステップ（ａ）の後に、前記有機誘電体パッシベーション層の上面に導電性電流拡散パッドを形成するステップと、
   （ｃ）ステップ（ｂ）の後に、前記導電性電流拡散パッドの上面に１つ以上の層を有する導電性ハンダ・バンプ・パッドを形成するステップと、
   （ｄ）ステップ（ｃ）の後に、錫を含む導電性ハンダ・バンプを前記導電性ハンダ・バンプ・パッドの上に形成するステップと、を含み、
   前記導電性電流拡散パッドは１つ以上の層を含み、前記導電性電流拡散パッドの前記１つ以上の層の少なくとも１つは、錫と金属間化合物を形成しない材料から成り、又は、前記導電性電流拡散パッドの前記１つ以上の層の少なくとも１つは、錫に対して拡散バリアとして働く材料でありそして前記導電性ハンダ・バンプ・パッドに隣接し、
   前記ステップ（ａ）の前に、
   前記基板上の層間誘電体層内に導電性ワイヤを形成するステップと、
   前記導電性ワイヤの上面及び前記層間誘電体層の上面に誘電体パッシベーション層を形成するステップと、
   前記誘電体パッシベーション層に、前記導電性ワイヤの一部を露出する第１開口を形成するステップと、を行い、そして
   前記ステップ（ａ）と前記ステップ（ｂ）との間に、前記有機誘電体パッシベーション層に第２開口を形成するステップを行い、
   前記導電性ワイヤの上面の中央領域は前記第１開口内にあり、そして前記第１開口を取り囲む前記誘電体パッシベーション層の領域は前記第２開口内にあり、
   前記導電性電流拡散パッドは、前記第１開口内の前記導電性ワイヤの上面に物理的に且つ電気的に接触し、前記第２開口内に位置する前記第１開口を取り囲む前記誘電体パッシベーション層に物理的に接触し、そして前記第２開口の縁に隣接する前記有機誘電体パッシベーション層の上面に物理的に接触し、
   前記第２開口を形成するステップは、
   前記有機誘電体パッシベーション層の上面に設けられたパターン化されたフォトマスクを介して前記有機誘電体パッシベーション層を等方性エッチングするステップと、
   前記フォトマスクを除去するステップと、
   前記有機誘電体パッシベーション層の上面及び前記側壁をスパッタリングするステップと、を含み、
   前記有機誘電体パッシベーション層の前記第２開口の側壁のうち、前記有機誘電体パッシベーション層の上面に隣接する上側領域は凸状であり、前記第２開口の側壁のうち、前記誘電体パッシベーション層に隣接する下側領域は凹状であり、
   前記導電性電流拡散パッドは、アルミニウム層を含む、方法。
4. 前記導電性ワイヤは銅である、請求項３に記載の方法。

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