JPH01128545A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の電極に関し、特に、バンプ電極
に関するものである。

〔従来技術〕

半導体装置の外部電極の一つに、バンプ電極がある。こ
れは、最上層の配線の上の最終保護膜を選択的に除去し
て開口を形成し、この開口の上に、下からＣｒ　ｇ　Ｃ
ｒ　／　Ｃｕ　ｇ　Ｃｕ　＠　Ａ　ｕを積層して下地金
属層を形成し、この下地金属層の上に半田等からなる半
球状の電極を形成したものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者は、前記バンプ電極について検討した結果１次
の問題点を見出した。

前記バンプ電極を配線に接続させるための開口の怪は、
５０μｍ程度であった。ところが、半導体装置の高集積
化、微細化に伴って、開口径が１０μｍ程度に縮小され
る。このため、バンプ電極と、下の配線との接続抵抗が
、バンプ電極１個当、　　リ０．５〜１Ω（以下、０．
５〜１Ω／バンプという）程度と、約１００倍以上も増
加した。

本発明の目的は、バンブ電極と配線の接続抵抗の低減を
図ることにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち１代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、配線と同種の金属膜からなり、かつ開口より
大きなパッドを、前記開口を通して配線に接続するよう
に、開口上に設け、該パッドの上にバンブ電極を設けた
ものである。

〔作用〕

上述した手段によれば、開口上に、この開口より大きな
パッドが設けられる。このパッドは、配線と同種の金属
膜からなるので、例えばアルミニウム膜で形成される。

すなわち、バンブ電極の下地金属膜は、開口より大きな
パッドの上に形成される。したがって、下地金属膜とパ
ッドの接続面積は、開口の面積より例えば２５倍以上大
きくすることができるので、バンブ電極と配線の接続抵
抗を０．０５Ω以下にすることができる。また、バンブ
電極の下地金属膜の外径を縮小できることから、バンブ
電極の外径も縮小することができ、バンプ電極同志の間
隔を小さくできる。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は２本発明の一実施例のバンブ電極の断面図であ
る。

第１図において、１は単結晶シリコンからなる基板であ
り１表面にバイポーラトランジスタが形成しである。バ
イポーラトランジスタは、Ｎ′″型埋型埋層２．Ｎ″型
コレクタ引出し領域３．Ｎ−型コレクタ領域４．Ｐ型ベ
ース領域５．Ｎ０型エミツタ領域６とで構成されている
。このバイポーラトランジスタは、論理回路あるいはメ
モリを構成するものである。７はフィールド絶＃膜であ
り、下部にはＰ型チャネルストッパ領域８が形成しであ
る。

９は第１層目の層間絶縁膜であり、例えば酸化シリコン
膜からなっている。絶縁膜９の上にはアルミニウム配線
（ＳｉあるいはＳｉとＣｕを含有する）１０が延在し、
接続孔を通してバイポーラトランジスタに接続している
。アルミニウム配線１０の上は１例えば酸化シリコン膜
からなる第２層目の層間絶縁膜１１が覆っている。この
絶縁膜１１の上面は、平担化が図られている。そして、
絶縁膜１１の上には第２層目のアルミニウム配線（Ｓｉ
あるいはＳｉとＣｕを含有、する）１３が延在し、接続
孔１２を通して第１層目のアルミニウム配線１０に接続
している。接続孔１２は、底部より上部の径が大きいテ
ーパ状に形成しである。アルミニウム配線１３の上は、
窒化シリコン膜１４Ａの上に酸化シリコン膜１４Ｂを積
層して構成した第３層目の層間絶縁膜１４が覆っている
。酸化シリコン膜１４Ｂの上面は、平担化がなされてい
る。窒化シリコン膜１４Ａの膜厚は、３０００人程度程
度り、酸化シリコン膜１４Ｂの膜厚は窒化シリコン膜１
４Ａより厚くなっている。

１５はアルミニウム膜からなるパッド１６Ｐを配線１３
に接続するための接続孔であり、底部より上部の径が大
きいテパー状に形成しである。接続孔１５の底部の径は
、１０μｍ程度である。そして、この接続孔１５を通し
て、第３層目のアルミニウム膜（ＳｉあるいはＳｉとＣ
ｕを含有する）からなるパッド１６Ｐがアルミニウム配
線１３に接続している。

パッド１６Ｐの上面は、平担化が図られている。また、
パッド１６Ｐの面積は、周囲に制約するものがないので
、接続孔１５より通るかに大きく、例えば２５倍以上に
することができる。パッド１６Ｐは、バンブ電極２０Ｂ
の下地金属膜１９によって覆れている。下地金属膜１９
は、下から順に、Ｃｒ膜、ＣｒとＣｕの混合膜、Ｃｕ膜
、Ａｕ膜を積層して構成している。下地金属膜１９の膜
厚は、１μｍ程度である。また、直径は、例えば１００
μｍ程度にしている。下地金属膜１９の上には、半田（
Ｐｂ：９７ｗｔ％、Ｓｎ：３ｗｔ％）からなるバンブ電
極２０Ｂが形成しである。

絶縁膜１４上には、パッド１６Ｐと同層のアルミニウム
膜からなる配線１６が設けられている。そして、この配
線１６は、窒化シリコン膜１７Ａの上に酸化シリコン膜
１７Ｂを積層した２層膜からなる最終保護膜１７によっ
て覆われている。最終保護膜１７は、パッド１６Ｐ、下
地金属膜１９．バンプ電極２０Ｂを形成する部分では、
選択的に除取されていて開口１Ｂとなっている。

以上、説明したように、開口１５の上に、開口１５より
大きな面積を有するパッド１６Ｐを形成していることに
より、等測的に、配線１３と下地金属膜１９との接続面
積が増大する。ここで、接続孔１５の径を１０μｍとし
たとき、パッド１６Ｐと配線１３との接続抵抗、すなわ
ちアルミニウム膜とアルミニウム膜との接続抵抗は、０
．０１ｍΩ以下である。

そこで、パッド１６Ｐの面積を、接続孔１５より２５倍
以上大きくすると、配線１３と下地金属膜１９の接続抵
抗を０．０５Ω以下に非常に小さくすることができる。

また、前記のことからバンプ電極２０Ｂの外径を小さく
できるので、バンプ電極２０Ｂの間の間隔を縮小するこ
とができる。

次に１本実施例の半導体装置の製造方法を説明する。

まず、第２図に示すように、基板１にＷ型埋込み層２．
フィールド絶縁膜７．Ｐ型チャネルストッパ領域８．Ｎ
°型コレクタ領域４、Ｐ型ベース領域５．Ｎ９型コレク
タ引き出し領域３、Ｎ３型エミッタ領域６をそれぞれ形
成する０次に、例えばプラズマＣＶＤによって酸化シリ
コン膜を堆積して第１層目層間絶縁膜９を形成する。次
に、絶縁膜９の所定部に接続孔を形成した後、例えばス
パッタリングによって、Ｓｉ又はＳｉとＣｕを含有した
アルミニウム膜を形成し、これをホトリソ技術によって
パターニングして、第１層目のアルミニウム配線１０を
形成する０次に、基板バイアス式の高周波スパッタエツ
チングと石英スパッタリングを同時に行うことによって
、酸化シリコン膜からなる第２層目の層間絶縁膜１１を
形成する。絶縁膜１１の上面は平担にされる６次に、絶
縁膜１１上にネガレジスト膜２１を塗布し、ホトリソ技
術によって感光および現像することにより、レジスト膜
２１の所定部を開口する。そして、レジスト膜２１をマ
スクとして、弗酸：フッ化アンモニウム液の１＝６（容
積比）混合液によるウェットエツチング法と、ＣＦ４＋
Ｏ，の混合ガスを使用したプラズマエツチング法を併用
して、接続孔１２を形成する。この後。

ネガレジスト膜２１を剥離液で除去する。

次に、第３図に示すように、スパッタリング方によって
、Ｓｉ又はＳｉとＣｕを含有したアルミニウム膜を絶縁
膜１１上に堆積し、これをホトリソ技術とプラズマエツ
チングによってパターニングして、第２層目の配線１３
を形成する０次に、例えばプラズマＣＶＤにより３００
０人程度０膜厚の窒化シリコン膜１４Ａを形成し、さら
にこの上に基板バイアス式の高周波スパッタエツチング
と石英スパッタリングを同時に行って、酸化シリコン膜
１４Ｂを積層して、第３層目の層間絶縁膜１４を形成す
る。酸化シリコン膜１４Ｂは平担化がなされる。

また、窒化シリコン膜１４Ａと酸化シリコン膜１４Ｂの
２層膜とすることにより、電気的耐圧を高くしている０
次に、絶縁膜１４の上にネガレジスト膜２２を塗布し、
ホトリソ技術とプラズマエツチングにより酸化シリコン
膜１４Ｂと窒化シリコン膜１４Ａを選択的に除去して接
続孔１５を形成する。接続孔１５は、テーパ状に形成す
る。この後、レジスト膜２２を除去する。

次に、第４図に示すように、絶縁膜１４上に、例えばス
パッタリングにより、Ｓｉ又はＳｉとＣｕを含有したア
ルミニウム膜を堆積し、これをホトリソ技術とプラズマ
エツチングによってパターニングして、パッド１６Ｐと
配線１６を形成する０次に、基板１上の全面に、例えば
プラズマＣＶＤによって窒化シリコン膜１？Ａを形成し
、さらに基板バイアス式の高周波スパッタエツチングと
石英スパッタリングを同時に行って、酸化シリコン膜１
７Ｂを積層して、最終保護膜１７を形成する６次に、保
護膜１７上にネガレジスト膜２３を塗布し、ホトリソ技
術とプラズマエツチングを使って、保護膜１７のパッド
１６Ｐの部分を選択的に除去して開口１８を形成する。

開口１８からパッド１６Ｐが露出する。この後、レジス
ト膜２３を除去する０次に、第５図に示すように、高周
波スパッタエツチングにより基板１上の全面のクリーニ
ングを行う、特に、パッド１６Ｐの表面酸化物を除去さ
せる。

次に、前記クリーニングを行った装置と同じ装置内で、
基板１上の全面に、下からＣｒ、ＣｒとＣｕの混合膜、
Ｃｕ膜、Ａｕ膜を順に被着させて、膜厚約１．０μｍの
下地金属膜１９を形成する０次に、ポジレジスト膜２４
を塗布し、これをホトリソ技術により所定のパターンに
形成する。そして。

下地金属膜１９のＡｕ膜とＣｕは、ヨウ素とヨウ化アン
モニウムの混合液でエツチングし、Ｃｒ膜は、ＣＦ、＋
Ｏ，の混合ガスを使用したプラズマエツチングでエツチ
ングして、下地金属膜１９をパターニングする。この後
、レジスト膜２４を除去する。

次に、第６図に示すように、基板！上の全面に液状のレ
ジスト２５を平担部の膜厚が４μｍになるように塗布し
、さらにこの上に、４０〜５０μｍのフィルムレジスト
２６を貼り付け、ホトリソ技術により下地金属膜１９の
上に、逆子パー状の開口２７を形成する０次に、リフト
オフ蒸着法により、ＰｂとＳｎを重ねて被着させる。そ
して、レジスト剥離液に超音波を印加し、レジスト２６
．２５を除去することにより、下地金属膜１９上にＰｂ
−８ｎの蒸着ドツト２０Ａを形成する。

次に、例えば高温のＮ２雰囲気中でＰｂ−８ｎのドツト
２０Ａを溶融させせて、第１図に示したような半球状の
半田バンプ電極２０Ｂを形成する。

以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが１
本発明は、前記実施例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こと
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

接続孔上にパッドを設け、このパッドにバンプ電極を接
続したことにより、下地金属膜とパッドの接続面積が、
接続孔より例えば２５倍以上大きくできるので、バンプ
電極と配線の接続抵抗を０００５Ω以下にすることがで
きる。また、バンプ電極と下地電極膜の外径を縮小でき
ることから、バンプ電極の外径も縮小することができ、
バンプ電極同志の間隔を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のバンプ電極の断面図。 第２図乃至第６図は、創造工程における半導体装置の断
面図である。 図中、１０．１３．１６・・・配線（アルミニウム）、
１６Ｐ・・・パッド（アルミニウム）　、　９．１１．
１４．１？・・・絶縁膜、１９・・・下地金属膜、２０
Ｂ・・・バンプ電極（半田）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、配線を覆う絶縁膜の前記配線上の部分に接続孔を設
   け、該接続孔を通してバンプ電極を前記配線に接続した
   半導体装置であって、前記配線と同種の金属膜からなり
   、かつ接続孔より大きなパッドを、前記配線に接続する
   ように、接続孔上に設け、該パッドの上にバンプ電極を
   設けたことを特徴とする半導体装置。 ２、前記配線およびパッドは、アルミニウム膜からなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装
   置。 ３、前記パッドとバンプ電極の間に、前記絶縁膜との被
   着力がアルミニウム膜より強い下地金属膜を介在させて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
   体装置。 ４、前記パッドと同層のアルミニウム膜で最上層の配線
   を形成していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の半導体装置。