JPH022131A - 半導体集積回路装置 - 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、半導体集積回路装置、さらにはバンプ電極を
有するものに適用して有効な技術に関するもので、例え
ばＴ　Ａ　Ｂ　（’ｒａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　ｌ
ｌｏｎｄｉｎｇ）方式の実装に用いるためにチップ状で
提供される半導体集積回路装置に利用して有効な技術に
関するものである。 ［従来の技術］ 従来のこの種の半導体集積回路装置は、第４図に示すよ
うに、シリコン半導体基板１に形成された複数の素子の
電極部１２Ａおよび上記素子間の配線部およびバンプ電
極１６の下地パット部】２Ｂをなす配線層１２が、バリ
アメタル１０の４二に形成されていた。 バリアメタル１０は、例えばモリブデン・シリサイドな
どの高融点金属シリサイドによって形成され、高度に微
細化された半導体集積回路装置において、半導体基板１
からのシリコン析出による電極抵抗の増大を防止する。 とくに、微小なコンタクトホールでのコンタクト抵抗の
増大を防止するのに欠かせない存在である。 上記バリアメタル１０は配線層１２と一緒にパターニン
グ形成される。例えば、薄く形成されたモリブデン・シ
リサイド層の上にアルミニウム層を所定の厚みで形成す
ることにより、モリブデン・シリサイ１（とアルミニウ
ムとの積層体を形成する。 この積層体を）第１ヘリンクラフイ技術によって所定の
ｉ５線パターンにエツチングすることにより、バリアメ
タル［０を下地どして有するアルミニウム配線ＪＦＩ　
１２が形成される。 一方、上記配線層１０の一部は、層間絶縁１ｎ８Ｂの上
でバンプ電極１６の下地パッド部１２Ｂとなる。層間絶
縁層８Ｂは、シリコン酸化物およびリン・シリケー１−
・ガラスなどのシリコン系Ｉｎ物によって形成される（
以下、例えば＋１経マグロウヒル社ＰＩ行［［１経工レ
ク１ヘロニクス１９８７年９月号」９９〜１０６頁参照
）。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した技術には、次のような問題のあ
ることが本発明者らによってあきらかとされた。 すなオ）ち、上記バリアメタル１０は、半導体基板１に
形成された素子の電極部１２Ａでの抵抗増大を防止する
ためには欠かせないものであるが、絶縁物とくにシリコ
ン酸化物あるいはリン・シリケート・ガラスなどのシリ
コン系絶杯物に対する接着強度が弱い。 このため、ＷＩ間絶縁ｅａｎの」−に、バリアメタル１
０、下地パッド部１２Ｂ、バンプ′＋１！↓仇１６が順
次積層された端子構造は、第４図に示すように、ＴＡＢ
方式で実装を行なった場合に、例えばバンプ電極１６に
接合されたり一部２０の弾性力などによって、上記ｉＱ
林ｒ８Ｂとバリアメタル１０との境界沿いで剥随する破
壊が生じやすい。 以上のように、従来のこの種の半導体集積回路装置は、
素子の電極部での抵抗増大を防止するために設けたバリ
アメタルが、バンプ電極の耐剥離強度を低下させて、Ｔ
　Ａ　１３方式で実装されたときの信頼性を低下させる
という問題を有していたことが、本発明者によって明ら
かとされた。 本発明の目的は、素子の電極部での抵抗増大を防止する
ことができるとともに、バンプ電極の耐剥離強度を高め
て、ＴＡＢ方式で実装されたときの信頼性を向−１ｔさ
せられるようにした半導体集積回路装置を得る、という
技術を提供することにある。 この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。 ［課題を解決するための手段コ 本；預において開示されろ発明のうら代表的なものの概
要を説明すれば、下記のとおりである。 すなわち、バンプ？Ｉｉ極を有する半導体集積回路装置
にあって、半導体基板に集積形成された複数の素子の電
極部および上記素子間の配線部をなすとともに、層間絶
縁Ｒり上にて１−記バンプｆｒ！、極の下地パッド部を
なす配線１ｄを、素子の７１！極部となる部分ではバリ
アメタルによって半導体基板から隔離するとともに、上
記バンプ電極の下地パッド部となる部分ではバリアメタ
ルを介さずに上記層間絶縁層の上に直接形成する、とい
うものである。 ［作用］ 上記した手段によれば、素Ｙ・の電極部では、シリコン
の析出による電極抵抗の増大が阻止される一方、バンプ
電極の下地パッド部では、絶縁層に対して接着強度の弱
いバリアメタルが介在しないことにより、バンプ電極の
耐Ｘｌ＋離強度を高めろことができる。 これにより、素子の電極部での抵１４“Ｃ増大を防止す
ることができるとともに、バンプ電極の酊７す雌強度を
高めて、Ｔ　Ａ　Ｂ方式で実装されたときの信頼性を向
上させられるようにした半導体集積回路装置を得る。と
いう目的が達成される。 ［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明
する。 なお、各図中、同一符号は同一あるいは相当部分を示す
ものとする。 第１図は本発明による技術が適用された半導体集積回路
装置の一実施例を辰す。 同図に示す半導体集積回路装置はＴＡＢ方式で実装され
るように構成されたものであって、素子として「１チャ
ンネルＬｉ０３ｌ−ランジスタＱ　＋１が集積形成され
、端Ｐ電極としてバンプ電極ＩＧが形成されている。 同図に＋９いて、１はＱｉ結晶シリコンからなるｐ型の
半導体基板、２はフィールド絶縁膜、３は■】型拡散層
からなるチャンネルスｉ・ツバ−１４はグー１〜絶縁膜
、５はゲート電圏、６は表面絶縁膜、７はＩ＋　’型拡
散Ｒ’ｌかｊ′、なるソース・ドレイン領域、８Ａ、８
ｒ３はシリン系Ｘ＠縁物からなるＲり間絶縁層、９は電
極取り出し川のコンタクトホール、１０はバリアメタル
、１Ｆはソース・ドレイン領域７の下に特別に設けられ
たｎ゛型型数散層１２はアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金からなる配線層、１２Ａは配線層１２によるソー
ス・ドレイン電極部、１２Ｂは配線層１２によるバンプ
電極１６の下地パッド部、１３は第１パツシベーシヨン
膜、１４は第２パッシベーション膜、１５はバンプ電極
１６の下地をなす導電膜いわゆるｔＪ　Ｉ３　Ｍ膜であ
る。 配線層１２は、ＭＯ５＋−ランジスタＱｎの電極部１２
Ａおよびバンプ電極１６の下地パッド部１２Ｂとともに
、素子・間の配線部も−・緒に形成するようにパターニ
ング形成されている。 ここで、素子の電極部１２Ａおよび素子間の配線部およ
びバンプ電離１６の下地パッド部１２ｎをそれぞれなす
配線）ＰＪ　ｉ　２は、素子の化１８部１２Ａとなる部
分ではバリアメタル１０によって゛ＩＬ導体塙板１から
隔離されるとともに、バンプ電（）１４６の下地パッド
部１２Ｂとなる部分では層間１ｆｆｉＫ＞’＋１１η８
Ｂの上に直接形成されている。 第２図は、上述した半導体集ｆ式回路′！装置の実施例
を示す。 上述した構成により、素子の電１扼部１２Ａでは、シリ
コンの析出による電極抵抗の増大が阻止される一方、バ
ンプ電極１６の下地パッド部１２Ｂでは、絶縁層８Ｂに
対して接、６強度の弱いバリアメタル１０が介在しない
ことにより、バンプ電極１６の耐剥離強度が高められる
ようになる。これにより、素子の電極部１２Ａでの抵抗
増大が防止されるとともに、バンプ電極１６の耐剥離強
度を高められて、とくに”１”　Ａ　Ｂ方式で実装され
たときの信頼性が向上するようになる。 第３図は、上述した構成を有する半導体集積回路装置の
製造方法の要部を工程（Ａ）〜（Ｈ）の順に示す。 （Ａ）：単結晶シリコンからなるｐ型半導体基板１の土
面、すなわちＭｏｓ＋−ランジスタなどの素子が形成さ
れる領域に、フィールド絶縁膜２およびｐ型拡散層４に
よるチャンネルストッパー３を形成する。 （Ｌ３）：ＭＯ３Ｉ−ランジスタが形成される領域にゲ
ート酸化膜４を形成する。ゲート酸化膜４は、例えば半
導体基板１の表面を薄く熱酸化することによって形成さ
れる。次に、ゲート絶蒜膜４１にゲート電極５を形成す
る。ゲート電極５は、ゲート絶縁膜４およびフィールド
絶縁膜２の上から積層された多結晶シリコン層をパター
ニングすることによって形成される。この後、ゲート電
極５とソース・ドレイン領域となる部分を覆う絶縁膜６
を形成する。このＭ　′ｎＩｔ侍６は、シリコンの熱酸
化によって形成される。 （Ｃ）：フィールド酸化膜２とゲート電（→ｉ５をマス
クとして用いることにより、

【１＋型拡故Ｗ１によるソ
ース・ドレイン領域７を自己整合（セルフアライメント
）で形成する。 以上のようにして、ｎチャンネルＭＯ８＋−ランジスタ
Ｑｎの素子が形成される。 （Ｄ）：基板１の全面に第１の層間ｆ（！縁ｆｊ’ｊ　
８　Ａを形成する。さらに、その第１の層間絶縁層８Ａ
の上に第２の層間絶縁Ｊｒ？　８　Ｂを積層・形成する
。第１の層間絶、録層８Ａは、例えば８００［”Ｃ］程
度の高温度と７０〜１４０［Ｐａ］程度の低圧力の下で
行なわれるＣＶＤ　（化学蒸着）によって形成される酸
化シリコンによって形成される。第２の層間ｆ、Ｉ！！
紳層８Ｂは、例えば、ＣＶＤによって形成されるＰＳＧ
　（リン・シリケー１〜・ガラス）膜、スピン塗布によ
って形成されるガラス膵、あるいはこれらを順次積層し
た復号膜によって形成される。 この１烏合、第１の層間絶縁層８Ａは、その上に積ノ１
りされる第２のＪｅ１間絶縁ＪＭ８１３からのリンがソ
ース・トレイン領域７に漏れないように、緻密な；漠質
をもつように形成されている。 この後、ソース・ドレイン領域７上の絶縁膜６および層
間絶縁層８Ａ、８Ｂを部分的に除去して、電（カ取り出
し川のコンタクトホール９を形成する。 （Ｅ）；全面にバリアメタル１０を形成する。バリアメ
タル１０は、例えばモリブデン・シリサイドあるいは他
の高融点全屈シリサイドの膜をＣＶＩ〕θ；あるいはス
パッタリングすることなどによって形成される。 次に、層間絶椋層８Ａ、８Ｂをマスクにして。 ソース・１くレイン領域７にｎ導電性付与物質（例えば
ヒ素）をイオン打込みする。 イオン打込みの後、層間絶縁ｆＰ１８　Ｂ上にてパッド
′工極となる部分、すなわちバンプ電極の下地パッド部
となる領域のバリアメタル１０を選択的に除去する。 （Ｆ）：ソース・ドレイン領域７に打ち込んだイオンの
引き延ばし拡散と、バリアメタル１０の結晶化を兼ねて
、アニール処理を行なう。イオンの引き延ばしにより、
ソース・１く”レイン領域７に拡散層１１が追加形成さ
れる。 次に、ソース・ドレイン領域７の電極部１２Ａおよび素
子間の配線部および上記バンプ電極の下地パッド部１２
Ｂとなる配線ｆ（’ｌ　ｌ　２を形成する。 この配線Ｒり１２は、アルミニウムあるいはアルミニウ
ム合金を一旦全面に形成した後、）第１・リングラフィ
技術を用いて所定の配線パターンにパタニングすること
により形成される。このとき、バリアメタル１０も一緒
にパターニングされる。 これにより、ソース・ドレイン領域７の電極部１２Ａお
よび素子間の配線部は、その下にバリアメタル１０が敷
設された２層構造に形成される。また、バンプ電極の下
地パッド部１２Ｂとなる部分は、バリアメタルを介しな
いで層間絶縁層と（Ｂの上に直接形成される。 この後、オーミックコンタクト（合金接合）をとるため
の熱処理ＤＩ、アニール）が施される。 この熱処理を行なうと、配線層１２とバリアメタル１０
との間の接合がオーミック状態となって。 粒界拡散反応が抑制されるようになること暗より、配線
１２の耐エレクトロ・マイグレーション強度が向上する
。という効果が得られるようになる。 （Ｇ）：例えばプラズマ・ナイＩ・ライドなどのパッシ
ベーション股】３を全面に形成した後、バンプ電極の下
地パント部１２Ｉ３のにの部分を開［コする。 （ＩＩ）　　：例えばＰｉＱのようなポリイミド系樹脂
による第２パシシベーシヨン膜１４を全面に形成した後
、バンプ電極の下地バット部１２Ｂの上の部分を開口す
る。 次に、例えばＰ　ｄ　／　Ｔ　ｉからなるＵＢＭ膜１５
を全面に形成する。この後、金バンプ電極１６を形成す
る。そしてバンプ電極１６が形成されたならば、不要な
ＵＢＭ膜１５を取り除く。 以上のようにして、半導体基板１に集積形成された複数
の素子の電極部および上記素子間の配線部および上記バ
ンプ電極の下地パッド部をなす配線Ｍ１２が、素子の電
極部１２Ａとなる部分ではバリアメタル１０によって半
導体基板１から隔にされるとともに、バンプ電極１６の
下地パッド部１２Ｂとなる部分では層間絶縁ＪｃＨ３１
３の上に直接形成されている構造の半導体集積回路装置
が形成される。 以上本発明者によってなされた発明を実施例に甚づき」
１体的に説明したが１本発明は」ユ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で種々変更
可能であることはいうまでしない。 例えば、半導体基板１に形成される素子はバイポーラ・
１〜ランジスタであってもよい。 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるＴＡＢ実装用の半導
体集積回路装置に適用した場合について説明したが、そ
れに限定されるものではなく、例えばＴＡＢによらない
表面実装用の半導体集積回路装置にも適用できる。 ［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
。 すなわち、素子の電極部でのＩＪ（抗増大を防止するこ
とができるとともに、バンプ′Ｍ極の耐剥離強度を高め
て、ＴＡＩ！１方式で実装されたときの信頼性を向上さ
せられるようにした半導体集積回路装置を得ることがで
きる。という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体集積回路装置の要部におけ
る一実施例を示す断面図、 第２図は第１図に示した′１８導体集積回路装置の実施
例を示す断面図、 第３図は第１図に示した半導体集積回路装置の製造方法
の要部における一実施例を工程（Ａ）〜（１１）の順に
示す断面図、 第４図は従来の半導体集積回路￥ｉ置の概要を示すｌす
↑面図である。 １・・・・シリコン半導体基板、２・・・・フィールド
絶縁膜、３・・・・ｐ型拡散層からなるチャンネルスト
ッパー、４・・・・グー１−ｉ色２１　ＩＩＩ、５・・
・・ゲート電極、６・・・・表面絶縁膜、７・・・・ｎ
４型拡散層からなるソース・ドレイン領域、８Ａ、８Ｂ
・・・・シリン系絶蒜物からなるＪｅ１間絶綜Ｒグ、９
・・・電極取り出し用のコンタクトホール、１０・・・
・バリアメタル、１１・・・・ソース・トレイン領域７
の下に特別に設けられた１１　’型拡散層、１２・・・
・アルミニラ１１またはアルミニウ１１合金からなる配
線層、１２Ａ・・・・配線層１２によるソース・トレイ
ン電極部、１２１３・・・・配線ＪＩｉ　ｌ　２による
バンプ電極１６の下地バット部、１３３・・・・第１の
パッシベーション膜、１４・・・・第２のパッシベーシ
ョン膜、１５・・・・バンプ電ｆ：５Ａ１　Ｇの下地を
なす導電膜いわゆるＵＢＭ膜、２０・・・リード。 第 第 図 図 ＼Ｉ（Ｐｉ 第 第 図 図 （Ｈ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バンプ電極を有する半導体集積回路装置であって、
   半導体基板に集積形成された複数の素子の電極部および
   上記素子間の配線部をなすとともに、層間絶縁層上にて
   上記バンプ電極の下地パッド部をなす配線層を有し、上
   記配線層は、素子の電極となる部分ではバリアメタルに
   よって半導体基板から隔離されるとともに、上記バンプ
   電極の下地パッド部となる部分では上記層間絶縁層の上
   に直接形成されていることを特徴とする半導体集積回路
   装置。 ２、上記配線層がアルミニウムまたはアルミニウム合金
   である特許請求の範囲第１項記載の半導体集積回路装置
   。 ３、上記バリアメタルが高融点金属、または高融点金属
   化合物である特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   半導体集積回路装置。