JPH1092817A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH1092817A
JPH1092817A JP8239403A JP23940396A JPH1092817A JP H1092817 A JPH1092817 A JP H1092817A JP 8239403 A JP8239403 A JP 8239403A JP 23940396 A JP23940396 A JP 23940396A JP H1092817 A JPH1092817 A JP H1092817A
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insulating film
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metal wiring
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俊樹 薮
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瑞樹 瀬川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属配線層の狭ピッチの部分における寄生容
量の小さい、カバレジ不良のない、かつボンディングパ
ッド用開口部からの吸湿のない半導体装置及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 下地となる層間絶縁膜１１の上に形成さ
れた複数の金属配線１２が形成されている。各金属配線
１２間を誘電率の低いシリコン酸化膜で構成される埋め
込み絶縁膜１３で埋めることにより、金属配線の寄生容
量を低減する。埋め込み絶縁膜の上に耐吸湿性の高いシ
リコン窒化膜で構成されるパシベーション膜１４を形成
することによりカバレジ不良を解消する。埋め込み絶縁
膜１３及びパシベーション膜１４からなる表面保護膜２
０の一部に形成された開口部２０ａ内にボンディングパ
ッド１５が埋め込まれ、埋め込み絶縁膜１３が露出しな
いようにすることで、開口部からの吸湿を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、最上層に金属配線
層及びパシベーション膜を有する半導体装置及びその製
造方法に関するもので、特に、ボンディングパッド及び
表面保護膜の構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置は微細化が進み、チッ
プ当たりの素子密度を向上させ、さらに動作速度の高速
化を図るため、多層配線構造を有する半導体装置が要求
されている。以下、従来の多層配線構造を有する半導体
装置の例について説明する。
【０００３】図１８は従来の半導体装置の最上層配線付
近における構造を説明するための断面図である。同図に
示す状態では、半導体基板やその上に配設されるトラン
ジスタ等の素子の図示は省略されている。また、一般的
には、半導体基板上には何層かの層間絶縁膜と金属配線
とが形成されているが、それらの部材の図示も省略し、
最上の金属配線１２，その下地となる層間絶縁膜１１及
びこれらの上方の部材のみを図示することにする。
【０００４】図１８に示すように、下地の層間絶縁膜１
１の上には、Ｔｉ膜等を積層してなる最上層の金属配線
１２が形成され、さらに、下地の層間絶縁膜１１と金属
配線１２を覆うように表面保護膜２１が形成されてい
る。ここでは、薄いシリコン酸化膜からなる下地絶縁膜
１９とシリコン窒化膜からなるパシベーション膜１４と
の多層膜により表面保護膜２１が構成されている。さら
に、金属配線１２と同じ金属膜で形成されたボンディン
グパッド１５が設けられており、表面保護膜２１に、数
十μｍ四方の開口部２１ａを設け、この開口部２１ａに
露出したボンディングパッド１５を介して外部との電気
的接続を図るのが通例となっている。
【０００５】図１９（ａ）〜（ｂ）は、従来の半導体装
置の製造工程を示す断面図である。まず、図１９（ａ）
に示すように、下地となる層間絶縁膜１１の上に金属配
線１２を形成し、その後、図１９（ｂ）に示すように、
層間絶縁膜１１及び金属配線１２の上に下地絶縁膜１９
とパシベーション膜１４とを順次堆積する。その後、下
地絶縁膜１９とパシベーション膜１４とをパターニング
して開口部２１ａを形成することにより、図１８に示す
半導体装置の構造が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置の構造では、以下のような問題があっ
た。すなわち、最上層に用いるパシベーション膜１４を
構成するシリコン窒化膜は金属膜の融点よりも低い成膜
条件で堆積しなければならない。そのため、ステップカ
バレジが良くないプラズマ雰囲気のＣＶＤ法等を用いね
ばならず、狭ピッチ配線間の埋め込み特性は必ずしも良
くない。その結果、図２０（ａ）に示すように、特に段
差凹部でカバレジ不良が発生し、吸湿などによる信頼性
不良を引き起こしやすいという問題があった。一方、図
２０（ｂ）に示すように、吸湿性を高めるべく下地絶縁
膜を形成せずに、誘電率の高いシリコン窒化膜からなる
パシベーション１４のみを基板上に形成すると、素子の
微細化に伴い、狭ピッチの金属配線間に高誘電率の絶縁
膜が埋め込まれると、最上層の配線においても配線間の
寄生容量が増大して配線遅延が大きくなるという問題が
あった。
【０００７】また、図２１に示すように、ボンディング
パッド１５の上の開口部２１ａに露出した下地絶縁膜１
９からの吸湿も同様に問題となる。
【０００８】以上のような吸湿の問題は、パシベーショ
ン膜として、シリコン窒化膜の代わりに寄生容量の増大
を抑制するために誘電率は低いが吸湿性の高いフッ素ド
ープのシリコン酸化膜や有機ＳＯＧ膜などを導入しよう
としている次世代の半導体装置でますます顕著になる。
【０００９】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、特に金属配線層のうち狭ピッチの部
分における金属配線間の寄生容量の低減と、パシベーシ
ョン膜となるシリコン窒化膜を堆積する際のカバレジ不
良の解消と、ボンディングパッド用窓の開口部からの吸
湿を抑制することとを同時に実現し、もって、集積度，
信頼性及び性能の高い半導体装置及びその製造方法を提
供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、請求項１〜１４に記載される半導体装
置に関する手段と、請求項１５〜２４に記載される半導
体装置の製造方法に関する手段とを講じている。
【００１１】本発明の半導体装置は、請求項１に記載さ
れるように、半導体素子が配設された半導体基板と、上
記半導体基板の上に形成された誘電体膜からなる層間絶
縁膜と、上記層間絶縁膜の上に形成された多数の金属配
線からなる金属配線層と、上記金属配線層の各金属配線
間の領域のうち少なくとも最小の間隔を有する領域を埋
める誘電率の低い誘電体膜からなる埋め込み絶縁膜と上
記金属配線層及び埋め込み絶縁膜を覆う耐吸湿性の高い
誘電体膜からなるパシベーション膜とにより構成される
表面保護膜と、上記表面保護膜に形成されたボンディン
グパッド用の開口部と、上記開口部に形成され外部との
電気的接続を行うためのボンディングパッドとを備え、
上記ボンディングパッドと上記表面保護膜内のパシベー
ション膜とにより、上記開口部において上記表面保護膜
内の埋め込み絶縁膜が表面に露出しないように覆われて
いるように構成されている。
【００１２】これにより、以下の作用が得られる。ま
ず、金属配線層の狭ピッチの部分は誘電率の低い埋め込
み絶縁膜で埋め込まれているので、金属配線の寄生容量
を低減できる。また、誘電率の低い誘電体膜のカバレジ
はよいので、金属配線層の狭ピッチの部分におけるカバ
レジ不良を解消することができる。さらに、ボンディン
グパッドとパシベーション膜とにより、開口部において
埋め込み絶縁膜が露出しないように覆われているので、
開口部からの吸湿を防止することができる。
【００１３】請求項２に記載されるように、請求項１に
おいて、上記埋め込み絶縁膜は上記層間絶縁膜及び上記
金属配線の上に形成され、上記パシベーション膜は上記
埋め込み絶縁膜の全面上に形成されており、上記開口部
は上記埋め込み絶縁膜及び上記パシベーション膜に形成
されて、上記金属配線層のうちの１つの金属配線を露出
させるように形成されており、上記ボンディングパッド
は、上記開口部における上記埋め込み絶縁膜の側面を覆
うように上記開口部に埋め込まれて、上記１つの金属配
線に接続されているように構成することができる。
【００１４】請求項３に記載されるように、請求項２に
おいて、上記ボンディングパッドは、上記パシベーショ
ン膜の上面上に延在しているように構成することができ
る。
【００１５】請求項２〜３のいずれによっても、上述の
請求項１の作用効果を発揮することができる。
【００１６】請求項４に記載されるように、請求項３に
おいて、上記１つの金属配線の面積は、上記ボンディン
グパッドに比べて小さく形成されており、上記ボンディ
ングパッドは、上記パシベーション膜の上面上で上記半
導体基板上の半導体素子の上方に位置する領域まで延在
しているように構成することができる。
【００１７】これにより、半導体装置の集積度を高める
ことができる。
【００１８】請求項５に記載されるように、請求項２に
おいて、上記ボンディングパッドは、上記パシベーショ
ン膜の上面以下かつ上記埋め込み絶縁膜の上面を越える
高さ位置の上面を有するように上記開口部に埋め込まれ
ているように構成することができる。
【００１９】これにより、ボンディングパッドが自己整
合的に形成されるので、製造工程の簡略化によってコス
トの低減を図ることができる。
【００２０】請求項６に記載されるように、請求項２，
３，４又は５において、上記埋め込み絶縁膜と、上記層
間絶縁膜，金属配線との間に、高い耐吸湿性を有する誘
電体膜からなる下地防湿膜を介設することができる。
【００２１】これにより、さらに大きな吸湿防止作用が
得られる。
【００２２】請求項７に記載されるように、請求項１に
おいて、上記埋め込み絶縁膜は上記金属配線の間の領域
にのみ形成されており、上記パシベーション膜は、上記
埋め込み絶縁膜の上面と上記金属配線層の各金属配線の
上面とに接触して形成されており、上記開口部は、上記
パシベーション膜のみに形成されており、上記１つの金
属配線が上記ボンディングパッドとして機能するように
構成することができる。
【００２３】請求項８に記載されるように、請求項１に
おいて、上記埋め込み絶縁膜及び上記パシベーション膜
は、上記各金属配線の間にのみ形成されており、上記金
属配線層の各金属配線のうちの１つの金属配線が上記ボ
ンディングパッドとして機能するように構成することが
できる。
【００２４】請求項９に記載されるように、請求項７又
は８において、上記埋め込み絶縁膜と上記層間絶縁膜と
の間に、上記層間絶縁膜に対して高いエッチング選択比
を有する薄いエッチングストッパ膜を介設することがで
きる。
【００２５】請求項７〜９により、ボンディングパッド
を構成するための金属膜を金属配線層の上に設ける必要
はないので、構成の簡素化及び製造工程の簡略化によ
り、コストが低減することになる。
【００２６】請求項１０に記載されるように、請求項７
において、上記埋め込み絶縁膜と、上記層間絶縁膜，上
記金属配線及びパシベーション膜との間に、高い耐吸湿
性を有する誘電体膜からなる下地防湿膜を介設すること
ができる。
【００２７】これにより、請求項５と同じ作用効果が得
られることになる。
【００２８】請求項１１に記載されるように、請求項６
又は１０において、上記下地防湿膜は、シリコン窒化膜
で構成されていることが好ましい。
【００２９】請求項１２に記載されるように、請求項
１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０におい
て、上記下地絶縁膜は、シリコン酸化膜，フッ素ドープ
のシリコン酸化膜及び多孔質シリコン酸化膜のうち少な
くともいずれか１つの酸化膜、又は上記シリコン酸化
膜，フッ素ドープのシリコン酸化膜及び多孔質シリコン
酸化膜のうち少なくともいずれか１つの酸化膜と有機絶
縁膜との複合膜で構成されていることが好ましい。
【００３０】請求項１３に記載されるように、請求項
１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０におい
て、上記下地絶縁膜の比誘電率は、少なくとも３．９以
下であることが好ましい。
【００３１】請求項１４に記載されるように、請求項
１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０におい
て、上記パシベーション膜は、シリコン窒化膜で構成さ
れていることが好ましい。
【００３２】本発明に係る第１の半導体装置の製造方法
は、請求項１５に記載されるように、半導体素子と層間
絶縁膜とが形成された半導体基板の上に複数の金属配線
からなる金属配線層を形成する第１の工程と、上記層間
絶縁膜及び上記各金属配線の上に誘電率の低い誘電体膜
からなる埋め込み絶縁膜を堆積して、上記各金属配線の
間の領域のうち少なくとも最小間隔の領域を上記埋め込
み絶縁膜で埋め込み、かつ上記埋め込み絶縁膜の上に耐
吸湿性の高い誘電体膜からなるパシベーション膜を堆積
して、上記埋め込み絶縁膜及びパシベーション膜からな
る表面保護膜を形成する第２の工程と、上記表面保護膜
の一部を選択的に除去して、上記金属配線層のうちの１
つの金属配線の一部を露出させる開口部を形成する第３
の工程と、上記開口部の側面に露出している上記埋め込
み絶縁膜を少なくとも覆うように上記上記開口部を埋め
て上記１つの金属配線に接続される金属膜からなるボン
ディングパッドを形成する第４の工程とを備えている。
【００３３】この方法により、請求項１の作用効果を発
揮し得る半導体装置を製造することができる。
【００３４】請求項１６に記載されるように、請求項１
５において、上記第４の工程では、上記開口部の内部及
び上記パシベーション膜の上に金属膜を堆積した後、こ
の金属膜をパターニングして、ボンディングパッドを形
成することができる。
【００３５】請求項１７に記載されるように、請求項１
６において、上記第１の工程では、上記ボンディングパ
ッドに接続される上記１つの金属配線面積が上記ボンデ
ィングパッドの面積より小さくなるように上記金属配線
層を形成し、上記第４の工程では、上記ボンディングパ
ッドを上記半導体基板上の半導体素子の上方に亘る領域
にまで延在するように形成することができる。
【００３６】この方法により、特に集積度の高い半導体
装置を形成することができる。
【００３７】請求項１８に記載されるように、請求項１
６において、上記第１の工程では、上記ボンディングパ
ッドよりも大きい上記１つの金属配線を形成しておき、
上記第４の工程では、上記１つの金属配線の大部分を露
出させるように上記開口部を形成し、上記第４の工程で
は、上記開口部の内部及び上記パシベーション膜の上に
上記金属膜を堆積した後、上記パシベーション膜の上面
が露出するまで上記金属膜を除去して上記開口部にのみ
上記金属膜を残存させることにより、自己整合的に上記
ボンディングパッドを形成することができる。
【００３８】請求項１９に記載されるように、請求項１
５において、上記第１の工程では、上記ボンディングパ
ッドよりも大きい上記１つの金属配線を形成しておき、
上記第３の工程では、上記１つの金属配線の大部分を露
出させるように上記開口部を形成し、上記第４の工程で
は、選択的ＣＶＤ法により上記金属膜を上記開口部の内
部に堆積して、自己整合的に上記ボンディングパッドを
形成することができる。
【００３９】請求項１８及び１９の方法により、ボンデ
ィングパッド用金属膜をパターニングするためのマスク
を形成する工程が不要になるので、製造コストを低減す
ることができる。
【００４０】請求項２０に記載されるように、請求項１
５，１６，１７，１８又は１９において、上記第２の工
程の前に、上記層間絶縁膜及び上記各金属配線を覆う耐
吸湿性の高い誘電体膜からなる薄い下地防湿膜を堆積
し、上記第３の工程では、上記下地防湿膜の一部も選択
的に除去して上記開口部を形成することができる。
【００４１】この方法により、特に耐吸湿性の高い半導
体装置を形成することができるとともに、耐吸湿性の高
い誘電体膜は一般に層間絶縁膜を構成するシリコン酸化
膜とのエッチング選択比も高いので、層間絶縁膜に悪影
響を与えることなく製造工程を進めることができる。
【００４２】本発明の第２の半導体装置の製造方法は、
請求項２１に記載されるように、半導体素子と層間絶縁
膜とが形成された半導体基板の上に複数の金属配線から
なる金属配線層を形成する第１の工程と、上記層間絶縁
膜及び上記各金属配線の上に誘電率の低い誘電体膜から
なる埋め込み絶縁膜を堆積した後、上記金属配線層の上
面が露出するまで上記埋め込み絶縁膜を除去することに
より、上記各金属配線の間の領域のみに上記埋め込み絶
縁膜を残存させて、上記各金属配線の間の領域を上記埋
め込み絶縁膜で埋め込む第２の工程と、上記埋め込み絶
縁膜及び上記各金属配線の上に耐吸湿性の高い誘電体膜
からなるパシベーション膜を堆積する第３の工程と、上
記パシベーション膜の一部を選択的に除去して、上記金
属配線層のうちの１つの金属配線の一部を露出させる開
口部を形成する第４の工程とを備え、上記１つの金属配
線をボンディングパッドとして機能させる方法である。
【００４３】請求項２２に記載されるように、請求項２
１において、上記第１の工程の後上記第２の工程の前
に、上記層間絶縁膜及び上記金属配線の上を覆う耐吸湿
性の高い誘電体膜からなる薄い下地防湿膜を形成する工
程をさらに備え、上記第４の工程では、上記下地防湿膜
の一部をも選択的に除去することができる。
【００４４】本発明の第３の製造方法は、請求項２３に
記載されるように、半導体素子と層間絶縁膜とが形成さ
れた半導体基板の上に上記層間絶縁膜に対して高いエッ
チング選択比を有するエッチングストッパ膜を形成する
第１の工程と、上記エッチングストッパ膜の上に誘電率
の低い誘電体膜からなる埋め込み絶縁膜を堆積する第２
の工程と、上記埋め込み絶縁膜の一部を選択的に除去し
て、金属配線を埋め込むための複数の溝を形成する第３
の工程と、上記溝の内部及び上記埋め込み絶縁膜の上に
金属膜を堆積した後、上記埋め込み絶縁膜の上面が露出
するまで上記金属膜を除去して、上記溝内に複数の金属
配線からなる金属配線層を形成する第４の工程と、上記
埋め込み絶縁膜及び上記各金属配線の上に耐吸湿性の高
い誘電体膜からなるパシベーション膜を堆積する第５の
工程と、上記パシベーションの一部を選択的に除去し
て、上記金属配線層の複数の金属配線のうち１つの金属
配線の一部を露出させる開口部を形成する第６の工程と
を備え、上記１つの金属配線をボンディングパッドとし
て機能させる方法である。
【００４５】本発明の第４の半導体装置の製造方法は、
請求項２４に記載されるように、半導体素子と層間絶縁
膜とが形成された半導体基板の上に上記層間絶縁膜に対
して高いエッチング選択比を有するエッチングストッパ
膜を形成する第１の工程と、上記エッチングストッパ膜
の上に誘電率の低い誘電体膜からなる埋め込み絶縁膜を
堆積する第２の工程と、上記埋め込み絶縁膜の上に耐吸
湿性の高い誘電体膜からなるパシベーション膜を堆積す
る第３の工程と、上記パシベーション膜及び上記埋め込
み絶縁膜の一部を選択的に除去して、金属配線を埋め込
むための複数の溝を形成する第４の工程と、上記溝の内
部及び上記パシベーション膜の上に金属膜を堆積した
後、上記パシベーション膜の上面が露出するまで上記金
属膜を除去して、上記溝内に埋め込まれた複数の金属配
線からなる金属配線層を形成する第５の工程とを備え、
上記１つの金属配線をボンディングパッドとして機能さ
せる方法である。
【００４６】請求項２０〜２４の方法により、金属配線
層以外にボンディングパッド用金属膜を形成する工程
と、この金属膜をパターニングする工程とが不要になる
ので、製造コストを大幅に低減することができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）まず、第１の実施形態について説明
する。図１は、第１の実施形態における半導体装置の構
造を示す断面図である。ただし、同図に示す状態では、
半導体基板やその上に配設されるトランジスタ等の素子
の図示は省略されている。また、一般的には、半導体基
板上には何層かの層間絶縁膜と金属配線とが形成されて
いるが、それらの部材は本発明の特徴とは関係がないの
で、本実施形態及び後述の各実施形態においてすべて図
示を省略し、上層の金属配線１２，その下地となる層間
絶縁膜１１及びこれらの上方の部材のみを図示すること
にする。
【００４８】図１に示すように、下地の層間絶縁膜１１
の上には、Ｔｉ膜等を積層してからパターニングして形
成される複数の金属配線１２からなる金属配線層が形成
され、さらに、層間絶縁膜１１と金属配線１２を覆うよ
うに表面保護膜２０が形成されている。ここで、表面保
護膜２０は誘電率の低い絶縁膜（例えばＴＥＯＳ膜）で
構成される埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が高く耐吸湿
性の高い絶縁膜（例えばシリコン窒化膜）で構成される
パシベーション膜１４との複合膜となっている。この表
面保護膜２０の直下の金属配線１２のうち少なくとも最
小の配線間隔を有する場所においては誘電率の低い埋め
込み絶縁膜１３のみが埋め込まれている。また、ボンデ
ィングパッド１５が上記複合膜からなる表面保護膜２０
の開口部２０ａに埋め込まれて金属配線１２に接続され
ているとともに、ボンディングパッド１５は、開口部２
０ａ内において誘電率の低い埋め込み絶縁膜１３の側面
を完全に被覆し、かつ、パシベーション膜１４の上まで
引き出されている。
【００４９】ここで、ボンディングパッド１５は、パシ
ベーション膜１４の上に露出して形成されるため、Ｃｕ
等の酸化されやすい金属よりもＡｌ系やＡｕ系合金を主
とする電極材料を用いるのが望ましい。
【００５０】次に、この図１に示す半導体装置を形成す
るための製造工程について、図２（ａ）〜（ｄ）を参照
しながら説明する。
【００５１】まず、図２（ａ）に示すように、素子等が
形成された基板上に層間絶縁膜１１を形成し、さらにそ
の上に金属配線１２を形成する。ここで、層間絶縁膜１
１にはプラズマ雰囲気でＣＶＤ堆積したＴＥＯＳ膜（比
誘電率〜３．５）を用いており、埋め込み絶縁膜１３の
表面は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等により平坦化さ
れている。また、金属配線１２は、Ｔｉ系のバリアメタ
ル，Ａｌ系合金膜，Ｔｉ系の反射防止膜を各々約１００
ｎｍ、１０００ｎｍ、５０ｎｍの厚みで堆積した後パタ
ーニングすることにより形成されている。
【００５２】次に、図２（ｂ）に示すように、誘電率の
低い埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が高く耐吸湿性の高
いパシベーション膜１４とを順次堆積し、これらの複合
膜からなる表面保護膜２０を形成する。ここで、誘電率
の低い埋め込み絶縁膜１３は、プラズマ雰囲気でＣＶＤ
を行って堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率〜３．５）によ
り構成されている。また、パシベーション膜１４は、プ
ラズマ雰囲気でＣＶＤを行って堆積したシリコン窒化膜
（比誘電率〜７．５）により構成されている。ＴＥＯＳ
膜の厚みは８００ｎｍであり、シリコン窒化膜の厚みは
１００ｎｍである。このとき、上記金属配線１２のうち
少なくとも最小配線間隔を有する場所においては誘電率
の低い埋め込み絶縁膜１３のみで埋め込む。
【００５３】ここで、図２（ｂ）に示したように、シリ
コン窒化膜の堆積前に、埋め込み絶縁膜１３の表面が化
学的機械研磨（ＣＭＰ）法等を用いて半導体基板全域に
わたって平坦化されていればなおよい。その場合には、
事前に堆積膜厚を１５００ｎｍ程度に厚くしておき、７
００ｎｍ程度研磨して仕上がり膜厚を８００ｎｍにす
る。このように、金属配線１２の微細な領域が誘電率の
低い埋め込み絶縁膜１３で埋め込まれることにより、上
層に形成するパシベーション膜１４は段差部のカバレジ
不良を考慮する必要がなく、ピンホールやクラックの発
生、局所的なストレス増大などの心配が不要となり、パ
シベーション膜１４の膜厚を必要最小限の厚さに設定す
ることができる。
【００５４】続いて、図２（ｃ）に示すように、各膜１
３、１４からなる表面保護膜２０のうちボンディングパ
ッドを形成する領域に開口部２０ａを形成する。さら
に，図２（ｄ）に示すように、表面保護膜２０の開口部
２０ａを埋め込むとともに、パシベーション膜１４の上
まで延びる金属膜１５ｘを堆積する。ここで、金属膜１
５ａは、Ｔｉ系のバリアメタル，Ａｌ系合金等が用いら
れ，Ｔｉ系の反射防止膜を各々約１００ｎｍ、１０００
ｎｍ、５０ｎｍの厚みで堆積することにより形成されて
いる。
【００５５】以下の工程は省略するが、図２（ｄ）に示
す金属膜１５ｘをパターニングすることにより、図１に
示すボンディングパッド１５が形成され、第１の実施形
態における半導体装置の構造が得られる。
【００５６】なお、上述の本実施形態で使用した各部材
を構成する膜の膜種、膜厚は一例を示すものであって、
上記組成の材料以外の材料で構成してもよいことはいう
までもない。
【００５７】また、本実施形態においては、ボンディン
グパッド１５を形成する領域に金属膜１５ｘを埋め込む
工程において、下方の金属配線１２に対してボンディン
グパッド１５の面積とほぼ同等の面積を有する開口部２
０ａを形成している。
【００５８】本実施形態によれば、金属配線１２間の領
域のうち少なくとも狭ピッチの部分を低い誘電率の誘電
体膜（埋め込み絶縁膜１３）で埋め込むことにより、配
線の寄生容量を低減するとともに、下地の厚い層間絶縁
膜１１の上にパシベーション膜１４となるシリコン窒化
膜を堆積することにより、カバレジ不良をなくすことが
できる。さらに、ボンディングパッド用の開口部２０ａ
のパシベーション膜１４及びその下地の埋め込み絶縁膜
１３の露出部からの吸湿を抑制するために、露出部をボ
ンディングパッド１５で遮蔽しているので、高信頼性か
つ高性能の半導体装置が得られることとなる。
【００５９】（第２の実施形態）次に、第２の実施形態
について説明する。図３は第２の実施形態に係る半導体
装置の構造を示す断面図である。
【００６０】本実施形態に係る半導体装置が図１に示す
第１の実施形態に係る半導体装置と異なるのは、パシベ
ーション膜１４上に延びるボンディングパッド１５の面
積が、表面保護膜２０に形成された開口部２０ａの面積
及びボンディングパッドに１５接続される配線の面積よ
りも大幅に大きい点である。言い換えると、金属配線１
２の占有面積が小さくなる。
【００６１】したがって、本実施形態の半導体装置によ
り、上記第１の実施形態と同じ効果に加えて、最上層の
配線（金属配線１２）と同一層で設けていたボンディン
グパッド１５を異なる配線層（表面保護膜の上）に設け
ることにより、チップ内の大面積を占める入出力部の占
有面積を低減でき、設計の自由度が向上するなど集積度
の向上が図れるものである。
【００６２】次に、図４（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施
形態における半導体装置の製造工程を示す断面図であ
る。本実施形態における製造工程は、基本的には図２
（ａ）〜（ｄ）に示す工程と同じである。ただし、図４
（ａ）に示す工程において金属配線１２のうちボンディ
ングパッド１５に接続される金属配線の面積がボンディ
ングパッド１５の面積比べて小さい点と、図４（ｃ）に
示す工程において表面保護膜２０に形成される開口部２
０ａがボンディングパッドを形成する領域に比べ大幅に
小さい点と、図４（ｄ）に示す工程において堆積される
ボンディングパッド用金属膜１５ｘの厚みがかなり厚い
点とが異なる。すなわち、本実施形態の製造工程では、
図３に示すようにボンディングパッド１５が素子領域の
上方に亘って存在することになるが、ボンディングパッ
ド１５のパシベーション膜１４の上に存在する部分の厚
みが厚いので、ワイヤボンディング等の際にボンディン
グパッドに印加される圧力によって下方の表面保護膜２
０等が悪影響を受けないように配慮されている。
【００６３】以上のように、本実施形態によれば、第１
の実施形態と同じ高信頼性かつ高性能の半導体装置が得
られるという効果に加えて、素子領域の上方にも延在す
るようにボンディングパッド領域を形成することによ
り、半導体装置の集積度の向上を図ることができる。
【００６４】（第３の実施形態）次に、第３の実施形態
について説明する。図５は、第３の実施形態に係る半導
体装置の構造を示す断面図である。
【００６５】図５に示すように、下地の層間絶縁膜１１
の上には、Ｔｉ膜等を積層してからパターニングして形
成される複数の金属配線１２からなる金属配線層が形成
され、さらに、層間絶縁膜１１と金属配線１２を覆うよ
うに表面保護膜２０が形成されている。ここで表面保護
膜２０は、誘電率の低い絶縁膜（例えばＴＥＯＳ膜）で
構成される埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が高く耐吸湿
性の高い絶縁膜（例えばシリコン窒化膜）で構成される
パシベーション膜１４との複合膜となっている。この表
面保護膜２０の直下の金属配線１２のうち少なくとも最
小配線間隔を有する場所においては誘電率の低い埋め込
み絶縁膜１３のみが埋め込まれている。また、ボンディ
ングパッド１５が表面保護膜２０の開口部２０ａに埋め
込まれて金属配線１２に接続されている。ただし、ボン
ディングパッド１５は、開口部２０ａ内において誘電率
の低い埋め込み絶縁膜１３の側面を完全にあるいは少な
くとも下部側の一部を被覆しているが、パシベーション
膜１４の上までは引き出されていない。その点が、第
１，第２の実施形態に係る半導体装置の構造と異なる。
言い換えると、ボンディングパッド１５の表面は、パシ
ベーション膜１４の表面と一致するか、もしくはその表
面よりも下方に位置するように形成されている。
【００６６】ここで、ボンディングパッド１５は、露出
して形成されるため、Ｃｕ等の酸化されやすい金属より
もＡｌ系やＡｕ系合金を主とする電極材料を用いるのが
望ましい。
【００６７】次に、本実施形態に係る半導体装置を形成
するための製造工程について、図６（ａ）〜（ｄ）を参
照しながら説明する。
【００６８】まず、図６（ａ）に示すように、素子等が
形成された基板上に層間絶縁膜１１を形成し、さらにそ
の上に金属配線１２を形成する。ここで、層間絶縁膜１
１にはプラズマ雰囲気でＣＶＤを行って堆積したＴＥＯ
Ｓ膜（比誘電率〜３．５）を用いており、埋め込み絶縁
膜１３の表面は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等により
平坦化されている。また、金属配線１２は、Ｔｉ系のバ
リアメタル，Ａｌ系合金膜，Ｔｉ系の反射防止膜を各々
約１００ｎｍ、１０００ｎｍ、５０ｎｍの厚みで堆積し
た後パターニングすることにより形成されている。
【００６９】次に、図６（ｂ）に示すように、誘電率の
低い埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が高く耐吸湿性の高
いパシベーション膜１４とを順次堆積し、これらの複合
膜からなる表面保護膜２０を形成する。ここで、誘電率
の低い埋め込み絶縁膜１３は、プラズマ雰囲気でＣＶＤ
を行って堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率〜３．５）によ
り構成されている。また、パシベーション膜１４は、プ
ラズマ雰囲気でＣＶＤを行って堆積したシリコン窒化膜
（比誘電率〜７．５）により構成されている。ＴＥＯＳ
膜の厚みは８００ｎｍであり、シリコン窒化膜の厚みは
１００ｎｍである。このとき、金属配線１２のうち少な
くとも最小配線間隔を有する場所においては誘電率の低
い埋め込み絶縁膜１３のみで埋め込む。
【００７０】ここで、図６（ｂ）に示したように、シリ
コン窒化膜の堆積前に、埋め込み絶縁膜１３の表面が化
学的機械研磨（ＣＭＰ）法等を用いて半導体基板全域に
わたって平坦化されていればなおよい。その場合には、
事前に堆積膜厚を１５００ｎｍ程度に厚くしておき、７
００ｎｍ程度研磨して仕上がり膜厚を８００ｎｍにす
る。このように、金属配線１２の微細な領域が誘電率の
低い埋め込み絶縁膜１３で埋め込まれることにより、上
層に形成するパシベーション膜１４は段差部のカバレジ
不良を考慮する必要がなく、ピンホールやクラックの発
生、局所的なストレス増大などの心配が不要となり、パ
シベーション膜１４の膜厚を必要最小限の厚さに設定す
ることができる。
【００７１】続いて、図６（ｃ）に示すように、２つの
膜１３、１４からなる表面保護膜２０のうちボンディン
グパッドを形成する領域に開口部２０ａを形成する。さ
らに，図６（ｄ）に示すように、保護膜２０の開口部２
０ａを埋め込むとともに、パシベーション膜１４の上ま
で延びる金属膜１５ｘを堆積する。ここで、金属膜１５
ｘは、Ｔｉ系のバリアメタル，Ａｌ系合金等が用いら
れ，Ｔｉ系の反射防止膜を各々約１００ｎｍ、１０００
ｎｍ、５０ｎｍの厚みで堆積することにより形成されて
いる。
【００７２】さらに、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等に
より、少なくともパシベーション膜１４の上面が露出す
るまで金属膜１５ｘを除去することにより、新たなマス
ク工程を伴うことなく開口部２０ａ内にのみ金属膜１５
ｘを残存させて、自己整合的にボンディングパッド１５
を形成することができる。これにより、図５又は図７に
示す本実施形態における半導体装置の構造が得られる。
【００７３】本実施形態の製造工程によれば、上述の第
１の実施形態にの製造工程に比べて、ボンディングパッ
ド１５を形成するパターニング工程におけるマスク工程
を１回削減でき極めて経済的である。
【００７４】なお、ボンディングパッド１５を形成する
領域に金属膜１５ｘを埋め込む際、図６（ｄ）に示す工
程の代わりに、表面保護膜２０の開口部２０ａ内に露出
した金属配線１２の表面に対して選択的にタングステン
やアルミニウムなどを成長させるいわゆる選択的ＣＶＤ
法を利用して、ボンディングパッド用金属膜１５ｘを形
成してもよい。その場合にも、自己整合的にボンディン
グパッド１５を形成できるので、化学的機械研磨（ＣＭ
Ｐ）法を用いるのと同等の効果が得られる。選択ＣＶＤ
を行う際の金属膜１５ｘの堆積膜厚は、ボンディングパ
ッド１５を形成する領域の開口部２０ａにおける埋め込
み絶縁膜１３の膜厚（ここでは８００ｎｍ以上）であれ
ばよい。
【００７５】本実施形態においては、ボンディングパッ
ド１５を形成する領域に金属膜１５ｘを埋め込む工程に
おいて、下方の金属配線１２に対してボンディングパッ
ド領域とほぼ同等の面積を有する開口部２０ａを形成し
ている。さらに、金属膜１５ｘは、複合膜からなる表面
保護膜２０の少なくとも誘電率の低い埋め込み絶縁膜１
３を完全に被覆し、かつボンディングパッド１５の表面
が、パシベーション膜１４の表面と一致するか（図５に
示す構造）、もしくはその表面よりも下方に位置するよ
うに（図７に示す構造）形成されている。
【００７６】以上のように、本実施形態によれば、第１
の実施形態と同じ高信頼性かつ高性能の半導体装置が得
られる効果に加えて、ボンディングパッド１５を自己整
合的に表面保護膜２０の開口部２０ａに埋設できるの
で、パターニングのためのマスク工程を１回削減でき極
めて経済的である。
【００７７】（第４の実施形態）次に、第４の実施形態
について説明する。図８は、第４の実施形態に係る半導
体装置の構造を示す断面図である。
【００７８】図８に示すように、下地の層間絶縁膜１１
の上には、Ｔｉ膜等を積層してからパターニングして形
成される複数の金属配線１２からなる金属配線層が形成
され、さらに、金属配線１２間には、シリコン窒化膜か
らなるエッチングストッパ膜１６を介して誘電率の低い
絶縁膜（例えばＴＥＯＳ膜）で構成される埋め込み絶縁
膜１３が形成されている。言い換えると、金属配線１２
が埋め込み絶縁膜１３に埋設されるように形成されてい
る。埋め込み絶縁膜１３と金属配線１２の表面高さはほ
ぼ同一である。さらに、埋め込み絶縁膜１３と金属配線
１２とを覆うように、高誘電率で耐吸湿性の高いシリコ
ン窒化膜からなるパシベーション膜１４が形成されてい
る。この埋め込み絶縁膜１３とパシベーション膜１４に
より表面保護膜２０が形成されており、表面保護膜２０
のうちパシベーション膜１４のみに開口部２０ａが形成
されている。そして、１つの金属配線１２の表面が露出
していて、この部分がボンディングパッド１５となって
いる。
【００７９】次に、本実施形態に係る半導体装置の製造
工程について、図９（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明
する。
【００８０】まず、図９（ａ）に示すように、素子等が
形成された基板上に層間絶縁膜１１を形成し、その上に
エッチングストッパ膜１６（ここでは例えばシリコン窒
化膜）を堆積し、さらにその上に誘電率の低い埋め込み
絶縁膜１３を堆積する。ここで、層間絶縁膜１１にはプ
ラズマ雰囲気でＣＶＤを行って堆積したＴＥＯＳ膜（比
誘電率〜３．５）を用いている。また、誘電率の低い埋
め込み絶縁膜１３には、プラズマ雰囲気でＣＶＤを行っ
て堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率〜３．５）を用いてお
り、堆積膜厚は６００ｎｍである。エッチングストッパ
膜１６の膜厚はＴＥＯＳ膜１３とのエッチング選択比で
決まるが、ここでは選択比を２０以上として３０ｎｍの
シリコン窒化膜を堆積している。また、下地の層間絶縁
膜１１が十分平坦化されているものとして、その上の埋
め込み絶縁膜１３の堆積時の平坦化は特に実施していな
い。
【００８１】なお、この時点ではすでにエッチングスト
ッパ膜１６の直下には下層配線との接続用ヴィアホール
が形成されている（図示せず）が、このエッチングスト
ッパ膜１６はヴィアホール形成後に堆積してもよいし、
ヴィアホール形成前に堆積しておきヴィアホールへの金
属埋込み時のストッパ膜と兼用してもよい。
【００８２】続いて、図９（ｂ）に示すように、上記埋
め込み絶縁膜１３に対してエッチングを行い、金属配線
埋め込み用の溝１８を形成する。この時、埋め込み絶縁
膜１３を、エッチングストッパ膜１６との選択比を利用
して選択的に除去することができる。前述のようにヴィ
アホール形成前にエッチングストッパ膜１６を形成して
いる場合はヴィアホールの上面がこの段階で開口する
が、ヴィアホールの形成後に埋め込み絶縁膜１３の堆積
と同時にエッチングストッパ膜１６を形成した場合は、
図９（ｂ）に示すように、配線用溝１８の底面に露出す
るエッチングストッパ膜１６は直下に存在するヴィアホ
ールと接続するために除去する必要がある。
【００８３】さらに、図９（ｃ）に示すように、溝１８
が形成された基板の全面上に金属配線用の金属膜１２ｘ
を堆積し、続いて、図９（ｄ）に示すように、化学的機
械研磨（ＣＭＰ）法等により、埋め込み絶縁膜１３の上
面が露出するまで金属膜１２ｘを除去する平坦化を行っ
て、埋め込み金属配線１２及びボンディングパッド１５
を形成する。金属配線用の金属膜１２ｘを堆積する際、
広い溝１８にも十分な膜厚で堆積できるように、Ｔｉ系
のバリアメタル及びＡｌ系合金膜を各々約１００ｎｍ、
６００ｎｍの厚みで堆積している。
【００８４】次に、図９（ｅ）に示すように、埋め込み
絶縁膜１３及び金属配線１２の上に高誘電率で耐吸湿性
の高いパシベーション膜１４を形成し、ボンディングパ
ッドを形成する領域に開口部１４ａを形成して、図８に
示すような第４の実施形態の半導体装置が得られる。パ
シベーション膜１４としてはプラズマ雰囲気でＣＶＤを
行って堆積したシリコン窒化膜（比誘電率〜７．５）を
用いており、堆積膜厚は１００ｎｍである。
【００８５】本実施形態によれば、金属配線１２の微細
な領域が埋め込み絶縁膜１３で囲まれていることによ
り、上層に形成するパシベーション膜１４は段差部のカ
バレジ不良を全く考慮する必要がなく、ピンホールやク
ラックの発生、局所的なストレス増大などの心配が不要
でありパシベーション膜の膜厚を必要最小限の厚さに設
定することができる。したがって、第１の実施形態と同
様の高信頼性かつ高性能の半導体装置が得られる効果に
加えて、金属配線１２及びボンディングパッド１５を１
層のみで形成することができ、製造方法もシンプルであ
り工程数も短くでき、極めて有用である。
【００８６】（第５の実施形態）次に、第５の実施形態
について説明する。図１０は、第５の実施形態に係る半
導体装置の構造を示す断面図である。
【００８７】図１０に示すように、下地の層間絶縁膜１
１の上には、Ｔｉ膜等を積層してからパターニングして
形成される複数の金属配線１２からなる金属配線層が形
成され、金属配線１２間にはエッチングストッパ膜１６
を介して誘電率の低い絶縁膜（例えばＴＥＯＳ膜）で構
成される埋め込み絶縁膜１３と誘電率が高く耐吸湿性の
高いパシベーション膜１４とが形成されており、さらに
金属配線１２が上記絶縁膜１３及びパシベーション膜１
４に埋設されるように形成されている。そして、埋め込
み絶縁膜１３及びパシベーション膜１４からなる表面保
護膜２０に開口部２０ａが形成されており、この開口部
２０ａ内にある１つの金属配線１２がボンディングパッ
ド１５となっている。パシベーション膜１４と金属配線
１２の表面高さはほぼ同一である。このとき、金属配線
１２の上面は、ボンディングパッド１５となる部分だけ
でなく配置配線を提供する部分においても表面保護膜を
形成した状態で露出している。
【００８８】次に、本実施形態に係る半導体装置の製造
工程について、図１１（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説
明する。
【００８９】まず、素子等が形成された基板上に層間絶
縁膜１１を形成し、その上にエッチングストッパ膜１６
（ここでは例えばシリコン窒化膜）を形成し、さらにそ
の上に、誘電率の低い埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が
高く耐吸湿性の高いパシベーション膜１４とを順次堆積
する。ここで、層間絶縁膜１１にはプラズマ雰囲気でＣ
ＶＤを行って堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率〜３．５）
を用いており、この層間絶縁膜１１は、化学的機械研磨
（ＣＭＰ）法等により平坦化されている。また、誘電率
の低い埋め込み絶縁膜１３にはプラズマ雰囲気でＣＶＤ
を行って堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率〜３．５）を用
いており、堆積膜厚は５００ｎｍである。パシベーショ
ン膜１４としてはプラズマ雰囲気でＣＶＤを行って堆積
したシリコン窒化膜（比誘電率〜７．５）を用いてお
り、堆積膜厚は１００ｎｍである。エッチングストッパ
膜１６の膜厚は埋め込み絶縁膜１３を構成するＴＥＯＳ
膜とのエッチング選択比で決まるが、ここでは選択比を
２０以上として３０ｎｍのシリコン窒化膜を堆積してい
る。また、層間絶縁膜１１は十分平坦化されているもの
として、埋め込み絶縁膜１３の平坦化は特に実施してい
ない。
【００９０】なお、この時点ではすでにエッチングスト
ッパ膜１６の直下には下層配線との接続用ヴィアホール
が形成されている（図示せず）が、このエッチングスト
ッパ膜１６はヴィアホール形成後に堆積してもよいし、
ヴィアホール形成前に堆積しておきヴィアホールへの金
属埋込み時のストッパ膜と兼用してもよい。
【００９１】続いて、図１１（ｂ）に示すように、パシ
ベーション膜１４及び埋め込み絶縁膜１３に対してエッ
チングを行い、金属配線埋め込み用の溝１８及びボンデ
ィングパッド用の開口部２０ａを形成する。この時、埋
め込み絶縁膜１３を、エッチングストッパ膜１６との選
択比を利用して選択的に除去することができる。前述の
ようにヴィアホール形成前にエッチングストッパ膜１６
を形成している場合はヴィアホールの上面がこの段階で
開口するが、ヴィアホールの形成後に埋め込み絶縁膜１
３の堆積と同時にエッチングストッパ膜１６を形成した
場合は、図１１（ｂ）に示すように、配線用溝１８の底
面に露出するエッチングストッパ膜１６は直下に存在す
るヴィアホールと接続するために除去する必要がある。
【００９２】さらに、図１１（ｃ）に示すように、溝１
８が形成された基板の全面上に金属配線用の金属膜１２
ｘを堆積する。金属配線用の金属膜１２ｘを堆積する
際、広い溝１８にも十分な膜厚で堆積できるように、Ｔ
ｉ系のバリアメタル及びＡｌ系合金膜を各々約１００ｎ
ｍ、６００ｎｍの厚みで堆積している。
【００９３】その後の工程の図示は省略するが、続い
て、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等により、溝１８以外
の金属膜１２ｘを除去し埋め込み金属配線１２及びボン
ディングパッド１５を形成する。これにより、図１０に
示すような第５の実施形態の半導体装置が得られる。
【００９４】本実施形態によれば、第４の実施形態と同
様の高信頼性かつ高性能の半導体装置が得られる効果に
加えて、金属配線１２及びボンディングパッド１５を１
層のみで形成することができ、さらに、第４の実施形態
に比べて、ボンディングパッド１５を上方を開口させる
ための工程を省略できる利点がある。したがって、製造
方法も極めてシンプルで、かつ工程数も極めて短くでき
有用である。
【００９５】（第６の実施形態）次に、第６の実施形態
について説明する。図１２は、第６の実施形態における
半導体装置の構造を示す断面図である。
【００９６】図１２に示すように、下地の層間絶縁膜１
１の上には、Ｔｉ膜等を積層してからパターニングして
形成される複数の金属配線１２からなる金属配線層が形
成されている。そして、金属配線１２及び下地の層間絶
縁膜１１は、耐吸湿性の高い膜（例えばシリコン窒化
膜）からなる下地防湿膜１７により覆われている。そし
て、この下地防湿膜１７の上に、誘電率の低い絶縁膜
（例えばＴＥＯＳ膜）で構成される埋め込み絶縁膜１３
と、誘電率が高く耐吸湿性の高い絶縁膜（例えばシリコ
ン窒化膜）で構成されるパシベーション膜１４とが順次
堆積されている。すなわち、本実施形態では、下地防湿
膜１７と埋め込み絶縁膜１３とパシベーション膜１４と
の複合膜により、表面保護膜２０が形成されている。し
たがって、本実施形態では、金属配線１２のうち少なく
とも最小配線間隔を有する場所において、誘電率の低い
埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が高いが厚みの薄い下地
防湿膜１７とが埋め込まれている。
【００９７】また、ボンディングパッド１５が上記３つ
の膜１３，１４，１７からなる表面保護膜２０の開口部
２０ａに埋め込まれて金属配線１２に接続されていると
ともに、ボンディングパッド１５は、開口部２０ａ内に
おいて誘電率の低い埋め込み絶縁膜１３の側面を完全に
被覆し、かつ、パシベーション膜１４の上まで引き出さ
れている。
【００９８】ここで、ボンディングパッド１５は、パシ
ベーション膜１４の上に露出して形成されるため、Ｃｕ
等の酸化されやすい金属よりもＡｌ系やＡｕ系合金を主
とする電極材料を用いるのが望ましい。
【００９９】次に、この図１２に示す半導体装置を形成
するための製造工程について、図１３（ａ）〜（ｄ）を
参照しながら説明する。
【０１００】まず、図１３（ａ）に示すように、素子等
が形成された基板上に層間絶縁膜１１を形成し、さらに
その上に金属配線１２を形成する。ここで、層間絶縁膜
１１にはプラズマ雰囲気でＣＶＤ堆積したＴＥＯＳ膜
（比誘電率〜３．５）を用いており、埋め込み絶縁膜１
３の表面は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等により平坦
化されている。また、金属配線１２は、Ｔｉ系のバリア
メタル，Ａｌ系合金膜，Ｔｉ系の反射防止膜を各々約１
００ｎｍ、１０００ｎｍ、５０ｎｍの厚みで堆積した後
パターニングすることにより形成されている。下地防湿
膜１７には、厚み３０ｎｍ程度のシリコン窒化膜を用い
ている。
【０１０１】次に、図１３（ｂ）に示すように、誘電率
の低い埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が高く耐吸湿性の
高いパシベーション膜１４とを順次堆積し、これらの複
合膜からなる表面保護膜２０を形成する。ここで、誘電
率の低い埋め込み絶縁膜１３は、プラズマ雰囲気でＣＶ
Ｄを行って堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率〜３．５）に
より構成されている。パシベーション膜１４の組成は、
上記第１の実施形態で説明したとおりである。
【０１０２】ここで、図１３（ｂ）に示したように、シ
リコン窒化膜の堆積前に、埋め込み絶縁膜１３の表面が
化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等を用いて半導体基板全域
にわたって平坦化されていればなおよい。その場合に
は、事前に堆積膜厚を１５００ｎｍ程度に厚くしてお
き、７００ｎｍ程度研磨して仕上がり膜厚を８００ｎｍ
にする。このように、金属配線１２の微細な領域が誘電
率の低い埋め込み絶縁膜１３で埋め込まれることによ
り、上層に形成するパシベーション膜１４は段差部のカ
バレジ不良を考慮する必要がなく、ピンホールやクラッ
クの発生、局所的なストレス増大などの心配が不要とな
り、パシベーション膜１４の膜厚を必要最小限の厚さに
設定することができる。
【０１０３】続いて、図１３（ｃ）に示すように、表面
保護膜２０のうちボンディングパッドを形成する領域に
開口部２０ａを形成する。さらに，図１３（ｄ）に示す
ように、表面保護膜２０の開口部２０ａを埋め込むとと
もに、パシベーション膜１４の上まで延びる金属膜１５
ｘを堆積する。ここで、金属膜１５ｘは、Ｔｉ系のバリ
アメタル，Ａｌ系合金膜，Ｔｉ系の反射防止膜を各々約
１００ｎｍ、１０００ｎｍ、５０ｎｍの厚みで堆積する
ことにより形成されている。
【０１０４】以下の工程は省略するが、図１３（ｄ）に
示す金属膜１５ｘをパターニングすることにより、図１
２に示すボンディングパッド１５が形成され、第６の実
施形態における半導体装置の構造が得られる。
【０１０５】なお、上述の本実施形態で使用した各部材
を構成する膜の膜種、膜厚は一例を示すものであって、
上記組成の材料以外の材料で構成してもよいことはいう
までもない。
【０１０６】また、本実施形態においては、ボンディン
グパッド１５を形成する領域に金属膜１５ｘを埋め込む
工程において、下方の金属配線１２に対してボンディン
グパッド１５の面積とほぼ同等の面積を有する開口部２
０ａを形成している。
【０１０７】本実施形態によれば、基本的には第１の実
施形態と同様の効果を発揮することができ、特に、第１
の実施形態に比べ、下地防湿膜１７の存在により防湿機
能をさらに向上させることができる。反面、金属配線１
２間の領域に低い誘電率の絶縁膜（埋め込み絶縁膜１
３）だけでなく下地防湿膜１７が存在することになる
が、下地防湿膜１７が誘電率の高い材料で構成されてい
ても、下地防湿膜１７の厚みは極めて薄くてもよいの
で、第１の実施形態に比べて、配線間の容量がそれほど
上昇することはない。すなわち、従来の構造に比べる
と、配線の寄生容量を低減することができ、高信頼性か
つ高性能の半導体装置が得られることとなる。
【０１０８】（第７の実施形態）次に、第７の実施形態
について説明する。図１４は、第７の実施形態に係る半
導体装置の構造を示す断面図である。
【０１０９】図１４に示すように、下地の層間絶縁膜１
１の上には、Ｔｉ膜等を積層してからパターニングして
形成される複数の金属配線１２からなる金属配線層が形
成され、さらに、金属配線１２間には、耐吸湿性の高い
膜（例えばシリコン窒化膜）からなる下地防湿膜膜１７
を介して誘電率の低い絶縁膜（例えばＴＥＯＳ膜）で構
成される埋め込み絶縁膜１３が形成されている。すなわ
ち、本実施形態では、下地防湿膜１７と埋め込み絶縁膜
１３とパシベーション膜１４との複合膜により、表面保
護膜２０が形成されている。したがって、本実施形態で
は、金属配線１２のうち少なくとも最小配線間隔を有す
る場所において、誘電率の低い埋め込み絶縁膜１３と下
地防湿膜１７とが埋め込まれている。下地防湿と埋め込
み絶縁膜１３との表面高さはほぼ同一である。さらに、
下地防湿膜１７を介して埋め込み絶縁膜１３と金属配線
１２とを覆うように、高誘電率で耐吸湿性の高いシリコ
ン窒化膜からなるパシベーション膜１４が形成されてい
る。さらに、このパシベーション膜１４のうちボンディ
ングパッドを形成する領域には、開口部２０ａが形成さ
れており、金属配線１２の一部はその表面が露出してい
て、この部分がボンディングパッド１５となっている。
【０１１０】次に、本実施形態に係る半導体装置の製造
工程について、図１５（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説
明する。
【０１１１】まず、図１５（ａ）に示すように、素子等
が形成された基板上に層間絶縁膜１１を形成し、さらに
その上に金属配線１２を形成する。ここで、層間絶縁膜
１１にはプラズマ雰囲気でＣＶＤ堆積したＴＥＯＳ膜
（比誘電率〜３．５）を用いており、埋め込み絶縁膜１
３の表面は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等により平坦
化されている。また、金属配線１２は、Ｔｉ系のバリア
メタル、Ａｌ系合金膜、Ｔｉ系の反射防止膜を各々約１
００ｎｍ、６００ｎｍ、５０ｎｍの膜厚で堆積した後パ
ターニングすることにより形成されている。下地防湿膜
１６は、厚み３０ｎｍ程度のシリコン窒化膜により構成
されている。
【０１１２】次に、図１５（ｂ）に示すように、誘電率
の低い埋め込み絶縁膜１３を堆積した後、化学的機械研
磨（ＣＭＰ）法等を用いて、下地防湿膜１７と埋め込み
絶縁膜１３との表面を平坦化する。ここで、誘電率の低
い埋め込み絶縁膜１３は、プラズマ雰囲気でＣＶＤを行
って堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率〜３．５）により構
成されている。また、ＴＥＯＳ膜の化学的機械研磨を行
って平坦化する際、下地防湿膜１７を構成するシリコン
窒化膜がエッチングストッパとして機能する。
【０１１３】次に、図１５（ｃ）に示すように、下地防
湿膜１７及び埋め込み絶縁膜１３の上に高誘電率で耐吸
湿性の高いパシベーション膜１４を形成し、ボンディン
グパッドを形成する領域に開口部２０ａを形成して、図
１４に示すような第７の実施形態の半導体装置が得られ
る。パシベーション膜１４としてはプラズマ雰囲気でＣ
ＶＤを行って堆積したシリコン窒化膜（比誘電率〜７．
５）を用いており、堆積膜厚は１００ｎｍである。
【０１１４】本実施形態によれば、上述の第４の実施形
態の効果に加え、下地防湿膜１７により防湿機能をより
確実に発揮することができる利点がある。
【０１１５】（第８の実施形態）上記第７の実施形態に
おいて、上記下地防湿膜１７は必ずしも形成する必要が
ない。図１６は、第８の実施形態に異例半導体装置の断
面図であり、上記第７の実施形態における半導体装置
（図１４参照）の下地防湿膜１７を省略した構造を有す
る。
【０１１６】また、図１７（ａ）〜（ｃ）は、本実施形
態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。ま
ず、図１７（ａ）に示すように、金属配線１２を形成し
た後、基板の全面上に埋め込み絶縁膜１３を堆積して、
基板全体を化学的機械研磨（ＣＭＰ）法により平坦化し
て、各金属配線１２間を埋め込み絶縁膜で埋込んで、図
１７（ｂ）に示す構造とする。次に、図１７（ｃ）に示
すように、埋め込み絶縁膜１３と金属配線１２との上に
パシベーション膜１４を堆積し、その後、開口部２０ａ
を形成することにより、図１６に示す半導体装置の構造
が得られる。ただし、本実施形態における各部材の寸法
及び材料は、上記第７の実施形態で述べた通りでよい。
【０１１７】上記各実施形態において、パシベーション
膜１４の下地に用いる埋め込み絶縁膜１３は、シリコン
酸化膜またはフッ素ドープのシリコン酸化膜または多孔
質シリコン酸化膜、またはこれらのシリコン酸化膜の複
合膜、またはこれらのシリコン酸化膜と有機絶縁膜との
複合膜であり、比誘電率は少なくとも３．９以下である
ことが好ましい。この比誘電率が低ければ低いほど配線
の寄生容量が小さくなるので、回路性能を向上でき高性
能化に有用である。
【０１１８】また、埋め込み絶縁膜１３の厚みは、金属
配線間の間隔の１／２以上であれば金属配線間の領域を
誘電率の低い誘電体膜で埋め込むことができるので、本
発明の効果を発揮することができる。ただし、下地防湿
膜を形成する場合には、金属配線間の間隔から下地防湿
膜の厚みの２倍を減じた値の１／２以上であればよい。
【０１１９】なお、上記各実施形態では、すべての金属
配線１２の間の領域が埋め込み絶縁膜１３で埋め込まれ
ているように構成したが、本発明はかかる実施形態に限
定されるものではなく、少なくとも最小の配線間隔を有
する領域が誘電率の低い誘電体膜からなる埋め込み絶縁
膜１３で埋め込まれていればよい。したがって、例え
ば、金属配線層の上にシリコン酸化膜を堆積した後、異
方性エッチングを行って、配線間隔の小さい部分にのみ
埋め込み絶縁膜を残し、他の配線の側面にはサイドウォ
ールを形成してから、パシベーション膜を形成するよう
な構成とすることも可能である。その場合、配線間隔の
広い領域はほとんとシリコン窒化膜（パシベーション
膜）で占められるが、かかる領域では寄生容量も小さ
く、かつステップカバレジの不良も発生しないので、不
具合を生じることなく、本発明の効果を発揮することが
できる。
【０１２０】また、パシベーション膜１４は、誘電率が
高く耐吸湿性の高いシリコン窒化膜で構成されているこ
とが好ましい。
【０１２１】
【発明の効果】請求項１〜１４によれば、半導体装置の
最上層において、金属配線層の少なくとも狭ピッチの部
分を埋める誘電率の低い埋め込み絶縁膜とその上に形成
されたパシベーション膜とで構成される表面保護膜を備
え、ボンディングパッドが形成される開口部においてボ
ンディングパッドとパシベーション膜とにより埋め込み
絶縁膜が露出しないように覆う構成としたので、金属配
線の寄生容量の低減と、パシベーション膜のカバレジ不
良の解消と、開口部からの吸湿の防止という効果を併せ
て発揮することができる。
【０１２２】請求項１５〜２０によれば、半導体装置の
製造方法として、金属配線層の少なくとも狭ピッチの部
分を誘電率の低い埋め込み絶縁膜で埋め込み、その上に
パシベーション膜を形成した後、ボンディングパッドを
形成するとともに、ボンディングパッドが形成される開
口部において、ボンディングパッドとパシベーション膜
とにより埋め込み絶縁膜が露出しないように覆うように
したので、金属配線の寄生容量の小さい、パシベーショ
ン膜のカバレジ不良のない、開口部からの吸湿の小さい
半導体装置の製造方法を提供することができる。
【０１２３】請求項２１〜２４によれば、請求項１５〜
２０の製造工程のうち金属配線層の上にボンディングパ
ッド用金属膜を形成する工程を省略して、金属配線層の
うちの１つの金属配線がボンディングパッドとして機能
させるようにしたので、製造コストの大幅な低減を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における半導体装置の断面図で
ある。
【図２】第１の実施形態における半導体装置の製造工程
を示す断面図である。
【図３】第２の実施形態における半導体装置の断面図で
ある。
【図４】第２の実施形態における半導体装置の製造工程
を示す断面図である。
【図５】第３の実施形態における半導体装置の断面図で
ある。
【図６】第３の実施形態における半導体装置の製造工程
を示す断面図である。
【図７】第３の実施形態の変形例における半導体装置の
断面図である。
【図８】第４の実施形態における半導体装置の断面図で
ある。
【図９】第４の実施形態における半導体装置の製造工程
を示す断面図である。
【図１０】第５の実施形態における半導体装置の断面図
である。
【図１１】第５の実施形態における半導体装置の製造工
程を示す断面図である。
【図１２】第６の実施形態における半導体装置の断面図
である。
【図１３】第６の実施形態における半導体装置の製造工
程を示す断面図である。
【図１４】第７の実施形態における半導体装置の断面図
である。
【図１５】第７の実施形態における半導体装置の製造工
程を示す断面図である。
【図１６】第８の実施形態における半導体装置の断面図
である。
【図１７】第８の実施形態における半導体装置の製造工
程を示す断面図である。
【図１８】従来の半導体装置の構造を示す断面図であ
る。
【図１９】従来の半導体装置の製造工程を示す断面図で
ある。
【図２０】従来の半導体装置の問題点を説明するために
金属配線の狭ピッチの部分を詳細に示す断面図である。
【図２１】従来の半導体装置の問題点を説明するために
ボンディングパッド付近を詳細に示す断面図である。
【符号の説明】
１１ 層間絶縁膜 １２ 金属配線 １３ 埋め込み絶縁膜 １４ パシベーション膜 １５ ボンディングパッド １６ エッチングストッパ膜 １７ 下地防湿膜 １８ 溝 ２０ 表面保護膜 ２０ａ 開口部（ボンディングパッド用）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年９月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 半導体装置及びその製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項３】 請求項１又は２記載の半導体装置におい
て、 上記第１の誘電体膜は上記層間絶縁膜及び上記金属配線
の上に形成され、上記第２の誘電体膜は上記第１の誘電
体膜の全面上に形成されており、 上記開口部は上記第１及び上記第２の誘電体膜を貫通し
て、上記金属配線層のうちの少なくとも１つの金属配線
の一部を露出させるように形成されており、 上記ボンディングパッドは、上記開口部における上記第
１の誘電体膜の側面を覆うように上記開口部に埋め込ま
れて、上記少なくとも１つの金属配線に接続されている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】 請求項３記載の半導体装置において、 上記ボンディングパッドは、上記第２の誘電体膜の上面
上に延在していることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】 請求項４記載の半導体装置において、 上記ボンディングパッドは、上記少なくとも１つの金属
配線との接続部よりも大面積を有し、かつ第２の誘電体
膜の上面上で上記半導体基板上の半導体素子の上方に位
置する領域まで延在していることを特徴とする半導体装
置。
【請求項６】 請求項３記載の半導体装置において、 上記ボンディングパッドは、上記第２の誘電体膜の上面
位置以下かつ上記第１の誘電体膜の上面位置を越える高
さ位置の上面を有しながら上記開口部に埋め込まれてい
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】 請求項３〜６のうちいずれか１つに記載
の半導体装置において、 上記第１の誘電体膜と、上記層間絶縁膜，金属配線との
間には、吸湿防止用の第３の誘電体膜が介設されている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】 請求項１又は２記載の半導体装置におい
て、 上記第１の誘電体膜は上記金属配線の間の領域にのみ形
成されており、 上記第２の誘電体膜は、上記第１の誘電体膜の上面と上
記金属配線層の各金属配線の上面とに接触して形成され
ており、 上記開口部は、上記第２の誘電体膜のみを貫通して形成
されており、少なくとも １つの金属配線の一部が上記ボンディングパ
ッドとして機能することを特徴とする半導体装置。
【請求項９】 請求項１又は２記載の半導体装置におい
て、 上記第１及び第２の誘電体膜は、上記各金属配線の間に
のみ形成されており、 上記金属配線層の各金属配線のうちの少なくとも１つの
金属配線の一部が上記ボンディングパッドとして機能す
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】 請求項８又は９記載の半導体装置にお
いて、 上記第１の誘電体膜と上記層間絶縁膜との間には、上記
層間絶縁膜に対して高いエッチング選択比を有する薄い
エッチングストッパ膜が介設されていることを特徴とす
る半導体装置。
【請求項１１】 請求項８記載の半導体装置において、 上記第１の誘電体膜と、上記層間絶縁膜，上記金属配線
及び第２の誘電体膜との間には、吸湿防止用の第３の誘
電体膜が介設されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】 請求項７又は１１記載の半導体装置に
おいて、 上記第３の誘電体膜は、シリコン窒化膜で構成されてい
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】 請求項１〜１１のうちいずれか１つに
記載の半導体装置において、 上記第１の誘電体膜は、シリコン酸化膜，フッ素ドープ
のシリコン酸化膜及び多孔質シリコン酸化膜のうち少な
くともいずれか１つの酸化膜、又は上記シリコン酸化
膜，フッ素ドープのシリコン酸化膜及び多孔質シリコン
酸化膜のうち少なくともいずれか１つの酸化膜と有機絶
縁膜との複合膜で構成されていることを特徴とする半導
体装置。
【請求項１４】 請求項１〜１１のうちいずれか１つに
記載の半導体装置において、 上記第１の誘電体膜の比誘電率は、３．９以下であるこ
とを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】 請求項１〜１１のうちいずれか１つに
記載の半導体装置において、 上記第２の誘電体膜は、シリコン窒化膜で構成されてい
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項１８】 請求項１６又は１７記載の半導体装置
の製造方法において、 上記第４の工程では、上記開口部の内部及び上記第２の
誘電体膜の上に金属膜を堆積した後、この金属膜をパタ
ーニングして、ボンディングパッドを形成することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】 請求項１８記載の半導体装置の製造方
法において、 上 記第４の工程では、上記ボンディングパッドを、上記
少なくとも１つの金属配線との接続部の面積よりも大き
く、かつ上記半導体基板上の半導体素子の上方に亘る領
域にまで延在するように形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
【請求項２０】 請求項１８記載の半導体装置の製造方
法において、 上 記第４の工程では、上記開口部の内部及び上記第２の
誘電体膜の上に上記金属膜を堆積した後、上記第２の誘
電体膜の上面が露出するまで上記金属膜を除去して上記
開口部にのみ上記金属膜を残存させることにより、自己
整合的に上記ボンディングパッドを形成することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
【請求項２１】 請求項１６又は１７記載の半導体装置
の製造方法において、 上 記第４の工程では、選択的ＣＶＤ法により上記金属膜
を上記開口部の内部に堆積して、自己整合的に上記ボン
ディングパッドを形成することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
【請求項２２】 請求項１６〜２１のうちいずれか１つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第２の工程の前に、上記層間絶縁膜及び上記各金属
配線を覆う吸湿防止用の第３の誘電体膜を薄く堆積し、 上記第３の工程では、上記開口部を上記第３の誘電体膜
の一部も貫通するように形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
【請求項２３】 半導体素子が形成された半導体基板上
の層間絶縁膜の上に複数の金属配線からなる金属配線層
を形成する第１の工程と、上記層間絶縁膜及び上記各金属配線の上に誘電率の低い
第１の誘電体膜を堆積した後、上記金属配線層の上面が
露出するまで上記第１の誘電体膜を除去することによ
り、上記各金属配線の間の領域のみに上記第１の誘電体
膜を残存させる 第２の工程と、 上記第１の誘電体膜及び上記各金属配線の上に上記第１
の誘電体膜よりも吸湿防止機能の高い第２の誘電体膜を
堆積する第３の工程と、 上記第２の誘電体膜を貫通して、上記金属配線層のうち
の少なくとも１つの金属配線の一部を露出させる開口部
を形成する第４の工程とを備え、 上記少なくとも１つの金属配線の一部をボンディングパ
ッドとして機能させることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
【請求項２４】 請求項２３記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第１の工程の後上記第２の工程の前に、上記層間絶
縁膜及び上記金属配線の上を覆う吸湿防止用の第３の誘
電体膜を薄く形成する工程をさらに備え、 上記第４の工程では、上記開口部を上記第３の誘電体膜
をも貫通するように形成することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、最上層に金属配線
層及びパシベーション膜を有する半導体装置及びその製
造方法に関するもので、特に、ボンディングパッド及び
表面保護膜の構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置は微細化が進み、チッ
プ当たりの素子密度を向上させ、さらに動作速度の高速
化を図るため、多層配線構造を有する半導体装置が要求
されている。以下、従来の多層配線構造を有する半導体
装置の例について説明する。
【０００３】図１８は従来の半導体装置の最上層配線付
近における構造を説明するための断面図である。同図に
示す状態では、半導体基板やその上に配設されるトラン
ジスタ等の素子の図示は省略されている。また、一般的
には、半導体基板上には何層かの層間絶縁膜と金属配線
とが形成されているが、それらの部材の図示も省略し、
最上の金属配線１２，その下地となる層間絶縁膜１１及
びこれらの上方の部材のみを図示することにする。
【０００４】図１８に示すように、下地の層間絶縁膜１
１の上には、Ｔｉ膜等を積層してなる最上層の金属配線
１２が形成され、さらに、下地の層間絶縁膜１１と金属
配線１２を覆うように表面保護膜２１が形成されてい
る。ここでは、薄いシリコン酸化膜からなる下地絶縁膜
１９とシリコン窒化膜からなるパシベーション膜１４と
の多層膜により表面保護膜２１が構成されている。さら
に、金属配線１２と同じ金属膜で形成されたボンディン
グパッド１５が設けられており、表面保護膜２１に、数
十μｍ四方の開口部２１ａを設け、この開口部２１ａに
露出したボンディングパッド１５を介して外部との電気
的接続を図るのが通例となっている。
【０００５】図１９（ａ）〜（ｂ）は、従来の半導体装
置の製造工程を示す断面図である。まず、図１９（ａ）
に示すように、下地となる層間絶縁膜１１の上に金属配
線１２及びボンディングパッド１５を形成し、その後、
図１９（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１１及び金属配
線１２の上に下地絶縁膜１９とパシベーション膜１４と
を順次堆積する。その後、下地絶縁膜１９とパシベーシ
ョン膜１４とをパターニングして図１８に示すような開
口部２１ａを形成することにより、図１８に示す半導体
装置の構造が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置の構造では、以下のような問題があっ
た。すなわち、最上層に用いるパシベーション膜１４を
構成するシリコン窒化膜は金属膜の融点よりも低い成膜
条件で堆積しなければならない。そのため、ステップカ
バレジが良くないプラズマ雰囲気のＣＶＤ法等を用いね
ばならず、狭ピッチ配線間の埋め込み特性は必ずしも良
くない。その結果、図２０（ａ）に示すように、特に段
差凹部でカバレジ不良が発生し、吸湿などによる信頼性
不良を引き起こしやすいという問題があった。一方、図
２０（ｂ）に示すように、吸湿性を高めるべく下地絶縁
膜を形成せずに、誘電率の高いシリコン窒化膜からなる
パシベーション１４のみを基板上に形成すると、素子の
微細化に伴い、狭ピッチの金属配線間に高誘電率の絶縁
膜が埋め込まれることから、最上層の配線においても配
線間の寄生容量が増大して配線遅延が大きくなるという
問題があった。
【０００７】また、図２１に示すように、ボンディング
パッド１５の上の開口部２１ａに露出した下地絶縁膜１
９からの吸湿も同様に問題となる。
【０００８】以上のような吸湿の問題は、パシベーショ
ン膜として、シリコン窒化膜の代わりに寄生容量の増大
を抑制するために誘電率は低いが吸湿性の高いフッ素ド
ープのシリコン酸化膜や有機ＳＯＧ膜などを導入しよう
としている次世代の半導体装置でますます顕著になる。
【０００９】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、特に金属配線層のうち狭ピッチの部
分における金属配線間の寄生容量の低減と、パシベーシ
ョン膜となるシリコン窒化膜を堆積する際のカバレジ不
良の解消と、ボンディングパッド用窓の開口部からの吸
湿を抑制することとを併せて実現し、もって、集積度，
信頼性及び性能の高い半導体装置及びその製造方法を提
供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、請求項１〜１５に記載される半導体装
置に関する手段と、請求項１６〜２６に記載される半導
体装置の製造方法に関する手段とを講じている。
【００１１】本発明の半導体装置は、請求項１に記載さ
れるように、半導体素子が配設された半導体基板と、上
記半導体基板の上に形成された誘電体膜からなる層間絶
縁膜と、上記層間絶縁膜の上に形成された複数の金属配
線からなる金属配線層と、上記金属配線層の各金属配線
間の領域のうち少なくとも一部の領域を埋める誘電率の
低い第１の誘電体膜と、上記金属配線層及び第１の誘電
体膜を覆う上記第１の誘電体膜よりも吸湿防止機能の高
い第２の誘電体膜とにより構成される表面保護膜と、上
記表面保護膜に形成されたボンディングパッド用の開口
部と、上記開口部に形成され外部との電気的接続を行う
ためのボンディングパッドとを備え、上記ボンディング
パッドと上記表面保護膜内の第２の誘電体膜とにより、
上記開口部において上記第１の誘電体膜が表面に露出し
ないように覆われている。
【００１２】これにより、以下の作用が得られる。ま
ず、金属配線層の金属配線間の部分が誘電率の低い第１
の誘電体膜で埋め込まれているので、金属配線の寄生容
量を低減できる。さらに、ボンディングパッドと第２の
誘電体膜とにより、開口部において第１の誘電体膜が露
出しないように覆われているので、開口部からの吸湿を
防止することができる。
【００１３】請求項２に記載されるように、請求項１に
おいて、上記第１の誘電体膜は、上記各金属配線間の領
域のうち少なくとも最小の間隔を有する領域を埋めてい
ることが好ましい。
【００１４】これにより、金属配線層の狭ピッチの部分
は誘電率の低い第１の誘電体膜で埋め込まれているの
で、金属配線の寄生容量を低減できる。また、誘電率の
低い第１の誘電体膜のカバレジはよいので、金属配線層
の狭ピッチの部分におけるカバレジ不良を解消すること
ができる。
【００１５】請求項３に記載されるように、請求項１又
は２において、上記第１の誘電体膜は上記層間絶縁膜及
び上記金属配線の上に形成され、上記第２の誘電体膜は
上記第１の誘電体膜の全面上に形成されており、上記開
口部は上記第１及び上記第２の誘電体膜を貫通して、上
記金属配線層のうちの少なくとも１つの金属配線の一部
を露出させるように形成されており、上記ボンディング
パッドは、上記開口部における上記第１の誘電体膜の側
面を覆うように上記開口部に埋め込まれて、上記少なく
とも１つの金属配線に接続されているように構成するこ
とができる。
【００１６】請求項４に記載されるように、請求項３に
おいて、上記ボンディングパッドは、上記第２の誘電体
膜の上面上に延在しているように構成することができ
る。
【００１７】請求項３〜４のいずれによっても、上述の
請求項１又は２の作用効果を発揮することができる。
【００１８】請求項５に記載されるように、請求項４に
おいて、上記ボンディングパッドは、上記少なくとも１
つの金属配線との接続部よりも大面積を有し、かつ第２
の誘電体膜の上面上で上記半導体基板上の半導体素子の
上方に位置する領域まで延在しているように構成するこ
とができる。
【００１９】これにより、半導体装置の集積度を高める
ことができる。
【００２０】請求項６に記載されるように、請求項３に
おいて、上記ボンディングパッドは、上記第２の誘電体
膜の上面位置以下かつ上記第１の誘電体膜の上面位置を
越える高さ位置の上面を有しながら上記開口部に埋め込
まれているように構成することができる。
【００２１】これにより、ボンディングパッドが自己整
合的に形成されるので、製造工程の簡略化によってコス
トの低減を図ることができる。
【００２２】請求項７に記載されるように、請求項３〜
６のうちいずれか１つにおいて、上記第１の誘電体膜
と、上記層間絶縁膜，金属配線との間に、吸湿防止用の
第３の誘電体膜を介設することができる。
【００２３】これにより、さらに大きな吸湿防止作用が
得られる。
【００２４】請求項８に記載されるように、請求項１又
は２において、上記第１の誘電体膜は上記金属配線の間
の領域にのみ形成されており、上記第２の誘電体膜は、
上記第１の誘電体膜の上面と上記金属配線層の各金属配
線の上面とに接触して形成されており、上記開口部は、
上記第２の誘電体膜のみを貫通して形成されており、少
なくとも１つの金属配線の一部が上記ボンディングパッ
ドとして機能するように構成することができる。
【００２５】請求項９に記載されるように、請求項１又
は２において、上記第１及び第２の誘電体膜は、上記各
金属配線の間にのみ形成されており、上記金属配線層の
各金属配線のうちの少なくとも１つの金属配線の一部が
上記ボンディングパッドとして機能するように構成する
ことができる。
【００２６】請求項１０に記載されるように、請求項８
又は９において、上記第１の誘電体膜と上記層間絶縁膜
との間に、上記層間絶縁膜に対して高いエッチング選択
比を有する薄いエッチングストッパ膜を介設することが
できる。
【００２７】請求項８〜１０により、ボンディングパッ
ドを構成するための金属膜を金属配線層の上に設ける必
要はないので、構成の簡素化及び製造工程の簡略化によ
り、コストが低減することになる。
【００２８】請求項１１に記載されるように、請求項８
において、上記第１の誘電体膜と、上記層間絶縁膜，上
記金属配線及び第２の誘電体膜との間に、吸湿防止用の
第３の誘電体膜を介設することができる。
【００２９】これにより、請求項６と同じ作用効果が得
られることになる。
【００３０】請求項１２に記載されるように、請求項７
又は１１において、上記第３の誘電体膜は、シリコン窒
化膜で構成されていることが好ましい。
【００３１】請求項１３に記載されるように、請求項１
〜１１のうちいずれか１つにおいて、上記第１の誘電体
膜は、シリコン酸化膜，フッ素ドープのシリコン酸化膜
及び多孔質シリコン酸化膜のうち少なくともいずれか１
つの酸化膜、又は上記シリコン酸化膜，フッ素ドープの
シリコン酸化膜及び多孔質シリコン酸化膜のうち少なく
ともいずれか１つの酸化膜と有機絶縁膜との複合膜で構
成されていることが好ましい。
【００３２】請求項１４に記載されるように、請求項１
〜１１のうちいずれか１つにおいて、上記第１の誘電体
膜の比誘電率は、３．９以下であることが好ましい。
【００３３】請求項１５に記載されるように、請求項１
〜１１のうちいずれか１つにおいて、上記第２の誘電体
膜はシリコン窒化膜で構成されていることが好ましい。
【００３４】本発明に係る第１の半導体装置の製造方法
は、請求項１６に記載されるように、半導体素子が形成
された半導体基板上の層間絶縁膜の上に複数の金属配線
からなる金属配線層を形成する第１の工程と、上記金属
配線層の上記各金属配線の間の領域のうち少なくとも一
部を誘電率の低い第１の誘電体膜で埋め込み、かつ上記
第１の誘電体膜の上に上記第１の誘電体膜よりも吸湿防
止機能の高い第２の誘電体膜を堆積して、上記第１及び
第２の誘電体膜からなる表面保護膜を形成する第２の工
程と、上記表面保護膜を貫通して、上記金属配線層のう
ちの少なくとも１つの金属配線の一部を露出させる開口
部を形成する第３の工程と、上記開口部の側面に露出し
ている上記第１の誘電体膜を少なくとも覆うように上記
開口部を埋めて上記少なくとも１つの金属配線に接続さ
れる金属膜からなるボンディングパッドを形成する第４
の工程とを備えている。
【００３５】請求項１７に記載されているように、請求
項１６において、上記第２の工程では、上記各金属配線
の間の領域のうち少なくとも最小間隔を有する領域を上
記第１の誘電体膜で埋め込むことができる。
【００３６】請求項１６又は１７の方法により、請求項
１又は２の作用効果を発揮し得る半導体装置を製造する
ことができる。
【００３７】請求項１８に記載されるように、請求項１
６又は１７において、上記第４の工程では、上記開口部
の内部及び上記第２の誘電体膜の上に金属膜を堆積した
後、この金属膜をパターニングして、ボンディングパッ
ドを形成することができる。
【００３８】請求項１９に記載されるように、請求項１
８において、上記第４の工程では、上記ボンディングパ
ッドを、上記少なくとも１つの金属配線との接続部の面
積よりも大きく、かつ上記半導体基板上の半導体素子の
上方に亘る領域にまで延在するように形成することがで
きる。
【００３９】この方法により、特に集積度の高い半導体
装置を形成することができる。
【００４０】請求項２０に記載されるように、請求項１
８において、上記第４の工程では、上記開口部の内部及
び上記第２の誘電体膜の上に上記金属膜を堆積した後、
上記第２の誘電体膜の上面が露出するまで上記金属膜を
除去して上記開口部にのみ上記金属膜を残存させること
により、自己整合的に上記ボンディングパッドを形成す
ることができる。
【００４１】請求項２１に記載されるように、請求項１
６又は１７において、上記第４の工程では、選択的ＣＶ
Ｄ法により上記金属膜を上記開口部の内部に堆積して、
自己整合的に上記ボンディングパッドを形成することが
できる。
【００４２】請求項２０又は２１の方法により、ボンデ
ィングパッド用金属膜をパターニングするためのマスク
を形成する工程が不要になるので、製造コストを低減す
ることができる。
【００４３】請求項２２に記載されるように、請求項１
６〜２１のうちいずれか１つにおいて、上記第２の工程
の前に、上記層間絶縁膜及び上記各金属配線を覆う吸湿
防止用の第３の誘電体膜を薄く堆積し、上記第３の工程
では、上記開口部を上記第３の誘電体膜の一部も貫通す
るように形成することができる。
【００４４】この方法により、特に耐吸湿性の高い半導
体装置を形成することができるとともに、耐吸湿性の高
い第３の誘電体膜は一般に層間絶縁膜を構成するシリコ
ン酸化膜とのエッチング選択比も高いので、層間絶縁膜
に悪影響を与えることなく製造工程を進めることができ
る。
【００４５】本発明の第２の半導体装置の製造方法は、
請求項２３に記載されるように、半導体素子が形成され
た半導体基板上の層間絶縁膜の上に複数の金属配線から
なる金属配線層を形成する第１の工程と、上記層間絶縁
膜及び上記各金属配線の上に誘電率の低い第１の誘電体
膜を堆積した後、上記金属配線層の上面が露出するまで
上記第１の誘電体膜を除去することにより、上記各金属
配線の間の領域のみに上記第１の誘電体膜を残存させる
第２の工程と、上記第１の誘電体膜及び上記各金属配線
の上に上記第１の誘電体膜よりも吸湿防止機能の高い第
２の誘電体膜を堆積する第３の工程と、上記第２の誘電
体膜を貫通して、上記金属配線層のうちの少なくとも１
つの金属配線の一部を露出させる開口部を形成する第４
の工程とを備え、上記少なくとも１つの金属配線の一部
をボンディングパッドとして機能させる方法である。
【００４６】請求項２２に記載されるように、請求項２
３において、上記第１の工程の後上記第２の工程の前
に、上記層間絶縁膜及び上記金属配線の上を覆う吸湿防
止用の第３の誘電体膜を薄く形成する工程をさらに備
え、上記第４の工程では、上記開口部を上記第３の誘電
体膜をも貫通するように形成することができる。
【００４７】本発明の第３の製造方法は、請求項２５に
記載されるように、半導体素子が形成された半導体基板
上の層間絶縁膜の上に上記層間絶縁膜に対して高いエッ
チング選択比を有するエッチングストッパ膜を形成する
第１の工程と、上記エッチングストッパ膜の上に誘電率
の低い第１の誘電体膜を堆積する第２の工程と、上記第
１の誘電体膜の一部を選択的に除去して、金属配線を埋
め込むための複数の溝を形成する第３の工程と、上記溝
の内部及び上記第１の誘電体膜の上に金属膜を堆積した
後、上記第１の誘電体膜の上面が露出するまで上記金属
膜を除去して、上記溝内に複数の金属配線からなる金属
配線層を形成する第４の工程と、上記第１の誘電体膜及
び上記各金属配線の上に上記第１の誘電体膜よりも吸湿
防止機能の高い第２の誘電体膜を堆積する第５の工程
と、上記第２の誘電体膜の一部を選択的に除去して、上
記金属配線層の複数の金属配線のうち少なくとも１つの
金属配線の一部を露出させる開口部を形成する第６の工
程とを備え、上記少なくとも１つの金属配線の一部をボ
ンディングパッドとして機能させる方法である。
【００４８】本発明の第４の半導体装置の製造方法は、
請求項２６に記載されるように、半導体素子が形成され
た半導体基板上の層間絶縁膜の上に上記層間絶縁膜に対
して高いエッチング選択比を有するエッチングストッパ
膜を形成する第１の工程と、上記エッチングストッパ膜
の上に誘電率の低い第１の誘電体膜を堆積する第２の工
程と、上記第１の誘電体膜の上に上記第１の誘電体膜よ
りも吸湿防止機能の高い第２の誘電体膜を堆積する第３
の工程と、上記第１及び第２の誘電体膜の一部を選択的
に除去して、金属配線を埋め込むための複数の溝を形成
する第４の工程と、上記溝の内部及び上記第２の誘電体
膜の上に金属膜を堆積した後、上記第２の誘電体膜の上
面が露出するまで上記金属膜を除去して、上記溝内に埋
め込まれた複数の金属配線からなる金属配線層を形成す
る第５の工程とを備え、少なくとも１つの金属配線の一
部をボンディングパッドとして機能させる方法である。
【００４９】請求項２２〜２６の方法により、金属配線
層以外にボンディングパッド用金属膜を形成する工程
と、この金属膜をパターニングする工程とが不要になる
ので、製造コストを大幅に低減することができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】 （第１の実施形態）まず、第１の実施形態について説明
する。図１は、第１の実施形態における半導体装置の構
造を示す断面図である。ただし、同図に示す状態では、
半導体基板やその上に配設されるトランジスタ等の素子
の図示は省略されている。また、一般的には、半導体基
板上には何層かの層間絶縁膜と金属配線とが形成されて
いるが、それらの部材は本発明の特徴とは関係がないの
で、本実施形態及び後述の各実施形態においてすべて図
示を省略し、上層の金属配線１２，その下地となる層間
絶縁膜１１及びこれらの上方の部材のみを図示すること
にする。
【００５１】図１に示すように、下地の層間絶縁膜１１
の上には、Ｔｉ膜等を積層してからパターニングして形
成される複数の金属配線１２からなる金属配線層が形成
され、さらに、層間絶縁膜１１と金属配線１２を覆うよ
うに表面保護膜２０が形成されている。ここで、表面保
護膜２０は誘電率の低い絶縁膜（例えばＴＥＯＳ膜）で
構成される埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が高く耐吸湿
性の高い絶縁膜（例えばシリコン窒化膜）で構成される
パシベーション膜１４との複合膜となっている。この表
面保護膜２０の直下の金属配線１２のうち少なくとも最
小の配線間隔を有する場所においては誘電率の低い埋め
込み絶縁膜１３のみが埋め込まれている。また、ボンデ
ィングパッド１５が上記複合膜からなる表面保護膜２０
の開口部２０ａに埋め込まれて金属配線１２に接続され
ているとともに、ボンディングパッド１５は、開口部２
０ａ内において誘電率の低い埋め込み絶縁膜１３の側面
を完全に被覆し、かつ、パシベーション膜１４の上まで
引き出されている。
【００５２】ここで、ボンディングパッド１５は、パシ
ベーション膜１４の上に露出して形成されるため、Ｃｕ
等の酸化されやすい金属よりもＡｌ系やＡｕ系合金を主
とする電極材料を用いるのが望ましい。
【００５３】次に、この図１に示す半導体装置を形成す
るための製造工程について、図２（ａ）〜（ｄ）を参照
しながら説明する。
【００５４】まず、図２（ａ）に示すように、素子等が
形成された基板上に層間絶縁膜１１を形成し、さらにそ
の上に金属配線１２を形成する。ここで、層間絶縁膜１
１にはプラズマ雰囲気でＣＶＤ堆積したＴＥＯＳ膜（比
誘電率約３．５）を用いており、層間絶縁膜１１の表面
は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等により平坦化されて
いる。また、金属配線１２は、Ｔｉ系のバリアメタル，
Ａｌ系合金膜，Ｔｉ系の反射防止膜を各々約１００ｎ
ｍ、１０００ｎｍ、５０ｎｍの厚みで堆積した後パター
ニングすることにより形成されている。
【００５５】次に、図２（ｂ）に示すように、誘電率の
低い埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が高く耐吸湿性の高
いパシベーション膜１４とを順次堆積し、これらの複合
膜からなる表面保護膜２０を形成する。ここで、誘電率
の低い埋め込み絶縁膜１３は、プラズマ雰囲気でＣＶＤ
を行って堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率約３．５）によ
り構成されている。また、パシベーション膜１４は、プ
ラズマ雰囲気でＣＶＤを行って堆積したシリコン窒化膜
（比誘電率約７．５）により構成されている。ＴＥＯＳ
膜の厚みは８００ｎｍであり、シリコン窒化膜の厚みは
１００ｎｍである。このとき、上記金属配線１２のうち
少なくとも一部、好ましくは、少なくとも最小配線間隔
を有する場所においては誘電率の低い埋め込み絶縁膜１
３のみで埋め込む。
【００５６】ここで、図２（ｂ）に示したように、シリ
コン窒化膜の堆積前に、埋め込み絶縁膜１３の表面が化
学的機械研磨（ＣＭＰ）法等を用いて半導体基板全域に
わたって平坦化されていればなおよい。その場合には、
事前に堆積膜厚を１５００ｎｍ程度に厚くしておき、７
００ｎｍ程度研磨して仕上がり膜厚を８００ｎｍにす
る。このように、金属配線１２の微細な領域が誘電率の
低い埋め込み絶縁膜１３で埋め込まれることにより、上
層に形成するパシベーション膜１４は段差部のカバレジ
不良を考慮する必要がなく、ピンホールやクラックの発
生、局所的なストレス増大などの心配が不要となり、パ
シベーション膜１４の膜厚を必要最小限の厚さに設定す
ることができる。
【００５７】続いて、図２（ｃ）に示すように、各膜１
３、１４からなる表面保護膜２０のうちボンディングパ
ッドを形成する領域に開口部２０ａを形成する。さら
に，図２（ｄ）に示すように、表面保護膜２０の開口部
２０ａを埋め込むとともに、パシベーション膜１４の上
まで延びる金属膜１５ｘを堆積する。ここで、金属膜１
５ｘを構成する材料としては、Ｔｉ系のバリアメタル，
Ａｌ系合金等が用いられ，Ｔｉ系の反射防止膜を各々約
１００ｎｍ、１０００ｎｍ、５０ｎｍの厚みで堆積する
ことにより形成されている。
【００５８】以下の工程は省略するが、図２（ｄ）に示
す金属膜１５ｘをパターニングすることにより、図１に
示すボンディングパッド１５が形成され、第１の実施形
態における半導体装置の構造が得られる。
【００５９】なお、上述の本実施形態で使用した各部材
を構成する膜の膜種、膜厚は一例を示すものであって、
上記組成の材料以外の材料で構成してもよいことはいう
までもない。
【００６０】また、本実施形態においては、ボンディン
グパッド１５を形成する領域に金属膜１５ｘを埋め込む
工程において、下方の金属配線１２に対してボンディン
グパッド１５の面積とほぼ同等の面積を有する開口部２
０ａを形成している。
【００６１】本実施形態によれば、金属配線１２間の領
域のうち少なくとも狭ピッチの部分を低い誘電率の誘電
体膜（埋め込み絶縁膜１３）で埋め込むことにより、配
線の寄生容量を低減するとともに、下地の厚い層間絶縁
膜１１の上にパシベーション膜１４となるシリコン窒化
膜を堆積することにより、カバレジ不良をなくすことが
できる。さらに、ボンディングパッド用の開口部２０ａ
のパシベーション膜１４及びその下地の埋め込み絶縁膜
１３の露出部からの吸湿を抑制するために、露出部をボ
ンディングパッド１５で遮蔽しているので、高信頼性か
つ高性能の半導体装置が得られることとなる。
【００６２】（第２の実施形態）次に、第２の実施形態
について説明する。図３は第２の実施形態に係る半導体
装置の構造を示す断面図である。
【００６３】本実施形態に係る半導体装置が図１に示す
第１の実施形態に係る半導体装置と異なるのは、パシベ
ーション膜１４上に延びるボンディングパッド１５の面
積が、表面保護膜２０に形成された開口部２０ａの面積
及びボンディングパッドに１５接続される配線の面積よ
りも大幅に大きい点である。言い換えると、金属配線１
２の占有面積が小さくなる。
【００６４】したがって、本実施形態の半導体装置によ
り、上記第１の実施形態と同じ効果に加えて、最上層の
配線（金属配線１２）と同一層で設けていたボンディン
グパッド１５を異なる配線層（表面保護膜の上）に設け
ることにより、チップ内の大面積を占める入出力部の占
有面積を低減でき、設計の自由度が向上するなど集積度
の向上が図れるものである。
【００６５】次に、図４（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施
形態における半導体装置の製造工程を示す断面図であ
る。本実施形態における製造工程は、基本的には図２
（ａ）〜（ｄ）に示す工程と同じである。ただし、図４
（ａ）に示す工程において金属配線１２のうちボンディ
ングパッド１５に接続される金属配線の面積がボンディ
ングパッド１５の面積に比べて小さい点と、図４（ｃ）
に示す工程において表面保護膜２０に形成される開口部
２０ａがボンディングパッドを形成する領域に比べ大幅
に小さい点と、図４（ｄ）に示す工程において堆積され
るボンディングパッド用金属膜１５ｘの厚みがかなり厚
い点とが異なる。すなわち、本実施形態の製造工程で
は、図３に示すようにボンディングパッド１５が素子領
域の上方に亘って存在することになるが、ボンディング
パッド１５のパシベーション膜１４の上に存在する部分
の厚みが厚いので、ワイヤボンディング等の際にボンデ
ィングパッドに印加される圧力によって下方の表面保護
膜２０等が悪影響を受けないように配慮されている。
【００６６】以上のように、本実施形態によれば、第１
の実施形態と同じ高信頼性かつ高性能の半導体装置が得
られるという効果に加えて、素子領域の上方にも延在す
るようにボンディングパッド領域を形成することによ
り、半導体装置の集積度の向上を図ることができる。
【００６７】（第３の実施形態）次に、第３の実施形態
について説明する。図５は、第３の実施形態に係る半導
体装置の構造を示す断面図である。
【００６８】図５に示すように、下地の層間絶縁膜１１
の上には、Ｔｉ膜等を積層してからパターニングして形
成される複数の金属配線１２からなる金属配線層が形成
され、さらに、層間絶縁膜１１と金属配線１２を覆うよ
うに表面保護膜２０が形成されている。ここで表面保護
膜２０は、誘電率の低い絶縁膜（例えばＴＥＯＳ膜）で
構成される埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が高く耐吸湿
性の高い絶縁膜（例えばシリコン窒化膜）で構成される
パシベーション膜１４との複合膜となっている。この表
面保護膜２０の直下の金属配線１２のうち少なくとも最
小配線間隔を有する場所においては誘電率の低い埋め込
み絶縁膜１３のみが埋め込まれている。また、ボンディ
ングパッド１５が表面保護膜２０の開口部２０ａに埋め
込まれて金属配線１２に接続されている。ただし、ボン
ディングパッド１５は、開口部２０ａ内において誘電率
の低い埋め込み絶縁膜１３の側面を完全にあるいは少な
くとも下部側の一部を被覆しているが、パシベーション
膜１４の上までは引き出されていない。その点が、第
１，第２の実施形態に係る半導体装置の構造と異なる。
言い換えると、ボンディングパッド１５の表面は、パシ
ベーション膜１４の表面と一致するか、もしくはその表
面よりも下方に位置するように形成されている。
【００６９】ここで、ボンディングパッド１５は、露出
して形成されるため、Ｃｕ等の酸化されやすい金属より
もＡｌ系やＡｕ系合金を主とする電極材料を用いるのが
望ましい。
【００７０】次に、本実施形態に係る半導体装置を形成
するための製造工程について、図６（ａ）〜（ｄ）を参
照しながら説明する。
【００７１】まず、図６（ａ）に示すように、素子等が
形成された基板上に層間絶縁膜１１を形成し、さらにそ
の上に金属配線１２を形成する。ここで、層間絶縁膜１
１にはプラズマ雰囲気でＣＶＤを行って堆積したＴＥＯ
Ｓ膜（比誘電率約３．５）を用いており、層間絶縁膜１
１の表面は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等により平坦
化されている。また、金属配線１２は、Ｔｉ系のバリア
メタル，Ａｌ系合金膜，Ｔｉ系の反射防止膜を各々約１
００ｎｍ、１０００ｎｍ、５０ｎｍの厚みで堆積した後
パターニングすることにより形成されている。
【００７２】次に、図６（ｂ）に示すように、誘電率の
低い埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が高く耐吸湿性の高
いパシベーション膜１４とを順次堆積し、これらの複合
膜からなる表面保護膜２０を形成する。ここで、誘電率
の低い埋め込み絶縁膜１３は、プラズマ雰囲気でＣＶＤ
を行って堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率約３．５）によ
り構成されている。また、パシベーション膜１４は、プ
ラズマ雰囲気でＣＶＤを行って堆積したシリコン窒化膜
（比誘電率約７．５）により構成されている。ＴＥＯＳ
膜の厚みは８００ｎｍであり、シリコン窒化膜の厚みは
１００ｎｍである。このとき、金属配線１２のうち少な
くとも最小配線間隔を有する場所においては誘電率の低
い埋め込み絶縁膜１３のみで埋め込む。
【００７３】ここで、図６（ｂ）に示したように、シリ
コン窒化膜の堆積前に、埋め込み絶縁膜１３の表面が化
学的機械研磨（ＣＭＰ）法等を用いて半導体基板全域に
わたって平坦化されていればなおよい。その場合には、
事前に堆積膜厚を１５００ｎｍ程度に厚くしておき、７
００ｎｍ程度研磨して仕上がり膜厚を８００ｎｍにす
る。このように、金属配線１２の微細な領域が誘電率の
低い埋め込み絶縁膜１３で埋め込まれることにより、上
層に形成するパシベーション膜１４は段差部のカバレジ
不良を考慮する必要がなく、ピンホールやクラックの発
生、局所的なストレス増大などの心配が不要となり、パ
シベーション膜１４の膜厚を必要最小限の厚さに設定す
ることができる。
【００７４】続いて、図６（ｃ）に示すように、２つの
膜１３、１４からなる表面保護膜２０のうちボンディン
グパッドを形成する領域に開口部２０ａを形成する。さ
らに，図６（ｄ）に示すように、保護膜２０の開口部２
０ａを埋め込むとともに、パシベーション膜１４の上ま
で延びる金属膜１５ｘを堆積する。ここで、金属膜１５
ｘは、Ｔｉ系のバリアメタル，Ａｌ系合金等が用いら
れ，Ｔｉ系の反射防止膜を各々約１００ｎｍ、１０００
ｎｍ、５０ｎｍの厚みで堆積することにより形成されて
いる。
【００７５】さらに、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等に
より、少なくともパシベーション膜１４の上面が露出す
るまで金属膜１５ｘを除去することにより、新たなマス
ク工程を伴うことなく開口部２０ａ内にのみ金属膜１５
ｘを残存させて、自己整合的にボンディングパッド１５
を形成することができる。これにより、図５又は図７に
示す本実施形態における半導体装置の構造が得られる。
【００７６】本実施形態の製造工程によれば、上述の第
１の実施形態の製造工程に比べ、ボンディングパッド１
５を形成するパターニング工程におけるマスク工程を１
回削減でき極めて経済的である。
【００７７】なお、ボンディングパッド１５を形成する
領域に金属膜１５ｘを埋め込む際、図６（ｄ）に示す工
程の代わりに、表面保護膜２０の開口部２０ａ内に露出
した金属配線１２の表面に対して選択的にタングステン
やアルミニウムなどを成長させるいわゆる選択的ＣＶＤ
法を利用して、ボンディングパッド用金属膜１５ｘを形
成してもよい。その場合にも、自己整合的にボンディン
グパッド１５を形成できるので、化学的機械研磨（ＣＭ
Ｐ）法を用いるのと同等の効果が得られる。選択ＣＶＤ
を行う際の金属膜１５ｘの堆積膜厚は、ボンディングパ
ッド１５を形成する領域の開口部２０ａにおける埋め込
み絶縁膜１３の膜厚（ここでは８００ｎｍ以上）であれ
ばよい。
【００７８】本実施形態においては、ボンディングパッ
ド１５を形成する領域に金属膜１５ｘを埋め込む工程に
おいて、下方の金属配線１２に対してボンディングパッ
ド領域とほぼ同等の面積を有する開口部２０ａを形成し
ている。さらに、金属膜１５ｘは、複合膜からなる表面
保護膜２０の少なくとも誘電率の低い埋め込み絶縁膜１
３を完全に被覆し、かつボンディングパッド１５の表面
が、パシベーション膜１４の表面と一致するか（図５に
示す構造）、もしくはその表面よりも下方に位置するよ
うに（図７に示す構造）形成されている。
【００７９】以上のように、本実施形態によれば、第１
の実施形態と同じ高信頼性かつ高性能の半導体装置が得
られる効果に加えて、ボンディングパッド１５を自己整
合的に表面保護膜２０の開口部２０ａに埋設できるの
で、パターニングのためのマスク工程を１回削減でき極
めて経済的である。
【００８０】（第４の実施形態）次に、第４の実施形態
について説明する。図８は、第４の実施形態に係る半導
体装置の構造を示す断面図である。
【００８１】図８に示すように、下地の層間絶縁膜１１
の上には、Ｔｉ膜等を積層してからパターニングして形
成される複数の金属配線１２からなる金属配線層が形成
され、さらに、金属配線１２間には、シリコン窒化膜か
らなるエッチングストッパ膜１６を介して誘電率の低い
絶縁膜（例えばＴＥＯＳ膜）で構成される埋め込み絶縁
膜１３が形成されている。言い換えると、金属配線１２
が埋め込み絶縁膜１３に埋設されるように形成されてい
る。埋め込み絶縁膜１３と金属配線１２の表面高さはほ
ぼ同一である。さらに、埋め込み絶縁膜１３と金属配線
１２とを覆うように、高誘電率で耐吸湿性の高いシリコ
ン窒化膜からなるパシベーション膜１４が形成されてい
る。この埋め込み絶縁膜１３とパシベーション膜１４に
より表面保護膜２０が形成されており、表面保護膜２０
のうちパシベーション膜１４のみに開口部２０ａが形成
されている。そして、１つの金属配線１２の表面が露出
していて、この部分がボンディングパッド１５となって
いる。
【００８２】次に、本実施形態に係る半導体装置の製造
工程について、図９（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明
する。
【００８３】まず、図９（ａ）に示すように、素子等が
形成された基板上に層間絶縁膜１１を形成し、その上に
エッチングストッパ膜１６（ここでは例えばシリコン窒
化膜）を堆積し、さらにその上に誘電率の低い埋め込み
絶縁膜１３を堆積する。ここで、層間絶縁膜１１にはプ
ラズマ雰囲気でＣＶＤを行って堆積したＴＥＯＳ膜（比
誘電率約３．５）を用いている。また、誘電率の低い埋
め込み絶縁膜１３には、プラズマ雰囲気でＣＶＤを行っ
て堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率約３．５）を用いてお
り、堆積膜厚は６００ｎｍである。エッチングストッパ
膜１６の膜厚はＴＥＯＳ膜１３とのエッチング選択比で
決まるが、ここでは選択比を２０以上として３０ｎｍの
シリコン窒化膜を堆積している。また、下地の層間絶縁
膜１１が十分平坦化されているものとして、その上の埋
め込み絶縁膜１３の堆積時の平坦化は特に実施していな
い。
【００８４】なお、この時点ではすでにエッチングスト
ッパ膜１６の直下には下層配線との接続用ヴィアホール
が形成されている（図示せず）が、このエッチングスト
ッパ膜１６はヴィアホール形成後に堆積してもよいし、
ヴィアホール形成前に堆積しておきヴィアホールへの金
属埋込み時のストッパ膜と兼用してもよい。
【００８５】続いて、図９（ｂ）に示すように、上記埋
め込み絶縁膜１３に対してエッチングを行い、金属配線
埋め込み用の溝１８を形成する。この時、埋め込み絶縁
膜１３を、エッチングストッパ膜１６との選択比を利用
して選択的に除去することができる。前述のようにヴィ
アホール形成前にエッチングストッパ膜１６を形成して
いる場合はヴィアホールの上面がこの段階で開口する
が、ヴィアホールの形成後に埋め込み絶縁膜１３の堆積
と同時にエッチングストッパ膜１６を形成した場合は、
図９（ｂ）に示すように、配線用溝１８の底面に露出す
るエッチングストッパ膜１６は直下に存在するヴィアホ
ールと接続するために除去する必要がある。
【００８６】さらに、図９（ｃ）に示すように、溝１８
が形成された基板の全面上に金属配線用の金属膜１２ｘ
を堆積し、続いて、図９（ｄ）に示すように、化学的機
械研磨（ＣＭＰ）法等により、埋め込み絶縁膜１３の上
面が露出するまで金属膜１２ｘを除去する平坦化を行っ
て、埋め込み金属配線１２及びボンディングパッド１５
を形成する。金属配線用の金属膜１２ｘを堆積する際、
広い溝１８にも十分な膜厚で堆積できるように、Ｔｉ系
のバリアメタル及びＡｌ系合金膜を各々約１００ｎｍ、
６００ｎｍの厚みで堆積している。
【００８７】次に、図９（ｅ）に示すように、埋め込み
絶縁膜１３及び金属配線１２の上に高誘電率で耐吸湿性
の高いパシベーション膜１４を形成し、ボンディングパ
ッドを形成する領域に開口部１４ａを形成して、図８に
示すような第４の実施形態の半導体装置が得られる。パ
シベーション膜１４としてはプラズマ雰囲気でＣＶＤを
行って堆積したシリコン窒化膜（比誘電率約７．５）を
用いており、堆積膜厚は１００ｎｍである。
【００８８】本実施形態によれば、金属配線１２の微細
な領域が埋め込み絶縁膜１３で囲まれていることによ
り、上層に形成するパシベーション膜１４は段差部のカ
バレジ不良を全く考慮する必要がなく、ピンホールやク
ラックの発生、局所的なストレス増大などの心配が不要
でありパシベーション膜の膜厚を必要最小限の厚さに設
定することができる。したがって、第１の実施形態と同
様の高信頼性かつ高性能の半導体装置が得られる効果に
加えて、金属配線１２及びボンディングパッド１５を１
層のみで形成することができ、製造方法もシンプルであ
り工程数も短くでき、極めて有用である。
【００８９】（第５の実施形態）次に、第５の実施形態
について説明する。図１０は、第５の実施形態に係る半
導体装置の構造を示す断面図である。
【００９０】図１０に示すように、下地の層間絶縁膜１
１の上には、Ｔｉ膜等を積層してからパターニングして
形成される複数の金属配線１２からなる金属配線層が形
成され、金属配線１２間にはエッチングストッパ膜１６
を介して誘電率の低い絶縁膜（例えばＴＥＯＳ膜）で構
成される埋め込み絶縁膜１３と誘電率が高く耐吸湿性の
高いパシベーション膜１４とが形成されており、さらに
金属配線１２が上記絶縁膜１３及びパシベーション膜１
４に埋設されるように形成されている。そして、埋め込
み絶縁膜１３及びパシベーション膜１４からなる表面保
護膜２０に開口部２０ａが形成されており、この開口部
２０ａ内にある１つの金属配線１２がボンディングパッ
ド１５となっている。パシベーション膜１４と金属配線
１２の表面高さはほぼ同一である。このとき、金属配線
１２の上面は、ボンディングパッド１５となる部分だけ
でなく配置配線を提供する部分においても表面保護膜を
形成した状態で露出している。
【００９１】次に、本実施形態に係る半導体装置の製造
工程について、図１１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説
明する。
【００９２】まず、素子等が形成された基板上に層間絶
縁膜１１を形成し、その上にエッチングストッパ膜１６
（ここでは例えばシリコン窒化膜）を形成し、さらにそ
の上に、誘電率の低い埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が
高く耐吸湿性の高いパシベーション膜１４とを順次堆積
する。ここで、層間絶縁膜１１にはプラズマ雰囲気でＣ
ＶＤを行って堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率約３．５）
を用いており、この層間絶縁膜１１は、化学的機械研磨
（ＣＭＰ）法等により平坦化されている。また、誘電率
の低い埋め込み絶縁膜１３にはプラズマ雰囲気でＣＶＤ
を行って堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率約３．５）を用
いており、堆積膜厚は５００ｎｍである。パシベーショ
ン膜１４としてはプラズマ雰囲気でＣＶＤを行って堆積
したシリコン窒化膜（比誘電率約７．５）を用いてお
り、堆積膜厚は１００ｎｍである。エッチングストッパ
膜１６の膜厚は埋め込み絶縁膜１３を構成するＴＥＯＳ
膜とのエッチング選択比で決まるが、ここでは選択比を
２０以上として３０ｎｍのシリコン窒化膜を堆積してい
る。また、層間絶縁膜１１は十分平坦化されているもの
として、埋め込み絶縁膜１３の平坦化は特に実施してい
ない。
【００９３】なお、この時点ではすでにエッチングスト
ッパ膜１６の直下には下層配線との接続用ヴィアホール
が形成されている（図示せず）が、このエッチングスト
ッパ膜１６はヴィアホール形成後に堆積してもよいし、
ヴィアホール形成前に堆積しておきヴィアホールへの金
属埋込み時のストッパ膜と兼用してもよい。
【００９４】続いて、図１１（ｂ）に示すように、パシ
ベーション膜１４及び埋め込み絶縁膜１３に対してエッ
チングを行い、金属配線埋め込み用の溝１８及びボンデ
ィングパッド用の開口部２０ａを形成する。この時、埋
め込み絶縁膜１３を、エッチングストッパ膜１６との選
択比を利用して選択的に除去することができる。前述の
ようにヴィアホール形成前にエッチングストッパ膜１６
を形成している場合はヴィアホールの上面がこの段階で
開口するが、ヴィアホールの形成後に埋め込み絶縁膜１
３の堆積と同時にエッチングストッパ膜１６を形成した
場合は、図１１（ｂ）に示すように、配線用溝１８の底
面に露出するエッチングストッパ膜１６は直下に存在す
るヴィアホールと接続するために除去する必要がある。
【００９５】さらに、図１１（ｃ）に示すように、溝１
８が形成された基板の全面上に金属配線用の金属膜１２
ｘを堆積する。金属配線用の金属膜１２ｘを堆積する
際、広い溝１８にも十分な膜厚で堆積できるように、Ｔ
ｉ系のバリアメタル及びＡｌ系合金膜を各々約１００ｎ
ｍ、６００ｎｍの厚みで堆積している。
【００９６】その後の工程の図示は省略するが、続い
て、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等により、溝１８以外
の金属膜１２ｘを除去し埋め込み金属配線１２及びボン
ディングパッド１５を形成する。これにより、図１０に
示すような第５の実施形態の半導体装置が得られる。
【００９７】本実施形態によれば、第４の実施形態と同
様の高信頼性かつ高性能の半導体装置が得られる効果に
加えて、金属配線１２及びボンディングパッド１５を１
層のみで形成することができ、さらに、第４の実施形態
に比べて、ボンディングパッド１５を上方を開口させる
ための工程を省略できる利点がある。したがって、製造
方法も極めてシンプルで、かつ工程数も極めて短くでき
有用である。
【００９８】（第６の実施形態）次に、第６の実施形態
について説明する。図１２は、第６の実施形態における
半導体装置の構造を示す断面図である。
【００９９】図１２に示すように、下地の層間絶縁膜１
１の上には、Ｔｉ膜等を積層してからパターニングして
形成される複数の金属配線１２からなる金属配線層が形
成されている。そして、金属配線１２及び下地の層間絶
縁膜１１は、耐吸湿性の高い膜（例えばシリコン窒化
膜）からなる下地防湿膜１７により覆われている。そし
て、この下地防湿膜１７の上に、誘電率の低い絶縁膜
（例えばＴＥＯＳ膜）で構成される埋め込み絶縁膜１３
と、誘電率が高く耐吸湿性の高い絶縁膜（例えばシリコ
ン窒化膜）で構成されるパシベーション膜１４とが順次
堆積されている。すなわち、本実施形態では、下地防湿
膜１７と埋め込み絶縁膜１３とパシベーション膜１４と
の複合膜により、表面保護膜２０が形成されている。し
たがって、本実施形態では、金属配線１２のうち少なく
とも最小配線間隔を有する場所において、誘電率の低い
埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が高いが厚みの薄い下地
防湿膜１７とが埋め込まれている。
【０１００】また、ボンディングパッド１５が上記３つ
の膜１３，１４，１７からなる表面保護膜２０の開口部
２０ａに埋め込まれて金属配線１２に接続されていると
ともに、ボンディングパッド１５は、開口部２０ａ内に
おいて誘電率の低い埋め込み絶縁膜１３の側面を完全に
被覆し、かつ、パシベーション膜１４の上まで引き出さ
れている。
【０１０１】ここで、ボンディングパッド１５は、パシ
ベーション膜１４の上に露出して形成されるため、Ｃｕ
等の酸化されやすい金属よりもＡｌ系やＡｕ系合金を主
とする電極材料を用いるのが望ましい。
【０１０２】次に、この図１２に示す半導体装置を形成
するための製造工程について、図１３（ａ）〜（ｄ）を
参照しながら説明する。
【０１０３】まず、図１３（ａ）に示すように、素子等
が形成された基板上に層間絶縁膜１１を形成し、さらに
その上に金属配線１２を形成した後、層間絶縁膜１１及
び金属配線１２の上に下地防湿膜１７を形成する。ここ
で、層間絶縁膜１１にはプラズマ雰囲気でＣＶＤ堆積し
たＴＥＯＳ膜（比誘電率約３．５）を用いており、層間
絶縁膜１１の表面は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等に
より平坦化されている。また、金属配線１２は、Ｔｉ系
のバリアメタル，Ａｌ系合金膜，Ｔｉ系の反射防止膜を
各々約１００ｎｍ、１０００ｎｍ、５０ｎｍの厚みで堆
積した後パターニングすることにより形成されている。
下地防湿膜１７には、厚み３０ｎｍ程度のシリコン窒化
膜を用いている。
【０１０４】次に、図１３（ｂ）に示すように、誘電率
の低い埋め込み絶縁膜１３と、誘電率が高く耐吸湿性の
高いパシベーション膜１４とを順次堆積し、これらの複
合膜からなる表面保護膜２０を形成する。ここで、誘電
率の低い埋め込み絶縁膜１３は、プラズマ雰囲気でＣＶ
Ｄを行って堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率約３．５）に
より構成されている。パシベーション膜１４の組成は、
上記第１の実施形態で説明したとおりである。
【０１０５】ここで、図１３（ｂ）に示したように、シ
リコン窒化膜の堆積前に、埋め込み絶縁膜１３の表面が
化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等を用いて半導体基板全域
にわたって平坦化されていればなおよい。その場合に
は、事前に堆積膜厚を１５００ｎｍ程度に厚くしてお
き、７００ｎｍ程度研磨して仕上がり膜厚を８００ｎｍ
にする。このように、金属配線１２の微細な領域が誘電
率の低い埋め込み絶縁膜１３で埋め込まれることによ
り、上層に形成するパシベーション膜１４は段差部のカ
バレジ不良を考慮する必要がなく、ピンホールやクラッ
クの発生、局所的なストレス増大などの心配が不要とな
り、パシベーション膜１４の膜厚を必要最小限の厚さに
設定することができる。
【０１０６】続いて、図１３（ｃ）に示すように、表面
保護膜２０のうちボンディングパッドを形成する領域に
開口部２０ａを形成する。さらに，図１３（ｄ）に示す
ように、表面保護膜２０の開口部２０ａを埋め込むとと
もに、パシベーション膜１４の上まで延びる金属膜１５
ｘを堆積する。ここで、金属膜１５ｘは、Ｔｉ系のバリ
アメタル，Ａｌ系合金膜，Ｔｉ系の反射防止膜を各々約
１００ｎｍ、１０００ｎｍ、５０ｎｍの厚みで堆積する
ことにより形成されている。
【０１０７】以下の工程は省略するが、図１３（ｄ）に
示す金属膜１５ｘをパターニングすることにより、図１
２に示すボンディングパッド１５が形成され、第６の実
施形態における半導体装置の構造が得られる。
【０１０８】なお、上述の本実施形態で使用した各部材
を構成する膜の膜種、膜厚は一例を示すものであって、
上記組成の材料以外の材料で構成してもよいことはいう
までもない。
【０１０９】また、本実施形態においては、ボンディン
グパッド１５を形成する領域に金属膜１５ｘを埋め込む
工程において、下方の金属配線１２に対してボンディン
グパッド１５の面積とほぼ同等の面積を有する開口部２
０ａを形成している。
【０１１０】本実施形態によれば、基本的には第１の実
施形態と同様の効果を発揮することができ、特に、第１
の実施形態に比べ、下地防湿膜１７の存在により防湿機
能をさらに向上させることができる。反面、金属配線１
２間の領域に低い誘電率の絶縁膜（埋め込み絶縁膜１
３）だけでなく下地防湿膜１７が存在することになる
が、下地防湿膜１７が誘電率の高い材料で構成されてい
ても、下地防湿膜１７の厚みは極めて薄くてもよいの
で、第１の実施形態に比べて、配線間の容量がそれほど
上昇することはない。すなわち、従来の構造に比べる
と、配線の寄生容量を低減することができ、高信頼性か
つ高性能の半導体装置が得られることとなる。
【０１１１】（第７の実施形態）次に、第７の実施形態
について説明する。図１４は、第７の実施形態に係る半
導体装置の構造を示す断面図である。
【０１１２】図１４に示すように、下地の層間絶縁膜１
１の上には、Ｔｉ膜等を積層してからパターニングして
形成される複数の金属配線１２からなる金属配線層が形
成され、さらに、金属配線１２間には、耐吸湿性の高い
膜（例えばシリコン窒化膜）からなる下地防湿膜膜１７
を介して誘電率の低い絶縁膜（例えばＴＥＯＳ膜）で構
成される埋め込み絶縁膜１３が形成されている。すなわ
ち、本実施形態では、下地防湿膜１７と埋め込み絶縁膜
１３とパシベーション膜１４との複合膜により、表面保
護膜２０が形成されている。したがって、本実施形態で
は、金属配線１２のうち少なくとも最小配線間隔を有す
る場所において、誘電率の低い埋め込み絶縁膜１３と下
地防湿膜１７とが埋め込まれている。下地防湿と埋め込
み絶縁膜１３との表面高さはほぼ同一である。さらに、
下地防湿膜１７を介して埋め込み絶縁膜１３と金属配線
１２とを覆うように、高誘電率で耐吸湿性の高いシリコ
ン窒化膜からなるパシベーション膜１４が形成されてい
る。さらに、このパシベーション膜１４のうちボンディ
ングパッドを形成する領域には、開口部２０ａが形成さ
れており、金属配線１２の一部はその表面が露出してい
て、この部分がボンディングパッド１５となっている。
【０１１３】次に、本実施形態に係る半導体装置の製造
工程について、図１５（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説
明する。
【０１１４】まず、図１５（ａ）に示すように、素子等
が形成された基板上に層間絶縁膜１１を形成し、さらに
その上に金属配線１２を形成する。ここで、層間絶縁膜
１１にはプラズマ雰囲気でＣＶＤ堆積したＴＥＯＳ膜
（比誘電率約３．５）を用いており、層間絶縁膜１１の
表面は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等により平坦化さ
れている。また、金属配線１２は、Ｔｉ系のバリアメタ
ル、Ａｌ系合金膜、Ｔｉ系の反射防止膜を各々約１００
ｎｍ、６００ｎｍ、５０ｎｍの膜厚で堆積した後パター
ニングすることにより形成されている。下地防湿膜１７
は、厚み３０ｎｍ程度のシリコン窒化膜により構成され
ている。
【０１１５】次に、図１５（ｂ）に示すように、誘電率
の低い埋め込み絶縁膜１３を堆積した後、化学的機械研
磨（ＣＭＰ）法等を用いて、下地防湿膜１７と埋め込み
絶縁膜１３との表面を平坦化する。ここで、誘電率の低
い埋め込み絶縁膜１３は、プラズマ雰囲気でＣＶＤを行
って堆積したＴＥＯＳ膜（比誘電率約３．５）により構
成されている。また、ＴＥＯＳ膜の化学的機械研磨を行
って平坦化する際、下地防湿膜１７を構成するシリコン
窒化膜がエッチングストッパとして機能する。
【０１１６】次に、図１５（ｃ）に示すように、下地防
湿膜１７及び埋め込み絶縁膜１３の上に高誘電率で耐吸
湿性の高いパシベーション膜１４を形成し、ボンディン
グパッドを形成する領域に開口部２０ａを形成して、図
１４に示すような第７の実施形態の半導体装置が得られ
る。パシベーション膜１４としてはプラズマ雰囲気でＣ
ＶＤを行って堆積したシリコン窒化膜（比誘電率約７．
５）を用いており、堆積膜厚は１００ｎｍである。
【０１１７】本実施形態によれば、上述の第４の実施形
態の効果に加え、下地防湿膜１７により防湿機能をより
確実に発揮することができる利点がある。
【０１１８】（第８の実施形態）上記第７の実施形態に
おいて、上記下地防湿膜１７は必ずしも形成する必要が
ない。図１６は、第８の実施形態に係る半導体装置の断
面図であり、上記第７の実施形態における半導体装置
（図１４参照）の下地防湿膜１７を省略した構造を有す
る。
【０１１９】また、図１７（ａ）〜（ｃ）は、本実施形
態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。ま
ず、図１７（ａ）に示すように、金属配線１２を形成し
た後、基板の全面上に埋め込み絶縁膜１３を堆積して、
基板全体を化学的機械研磨（ＣＭＰ）法により平坦化し
て、各金属配線１２間を埋め込み絶縁膜で埋込んで、図
１７（ｂ）に示す構造とする。次に、図１７（ｃ）に示
すように、埋め込み絶縁膜１３と金属配線１２との上に
パシベーション膜１４を堆積し、その後、開口部２０ａ
を形成することにより、図１６に示す半導体装置の構造
が得られる。ただし、本実施形態における各部材の寸法
及び材料は、上記第７の実施形態で述べた通りでよい。
【０１２０】上記各実施形態において、パシベーション
膜１４の下地に用いる埋め込み絶縁膜１３は、シリコン
酸化膜またはフッ素ドープのシリコン酸化膜または多孔
質シリコン酸化膜、またはこれらのシリコン酸化膜の複
合膜、またはこれらのシリコン酸化膜と有機絶縁膜との
複合膜であり、比誘電率は少なくとも３．９以下である
ことが好ましい。この比誘電率が低ければ低いほど配線
の寄生容量が小さくなるので、回路性能を向上でき高性
能化に有用である。
【０１２１】また、埋め込み絶縁膜１３の厚みは、金属
配線間の間隔の１／２以上であれば金属配線間の領域を
誘電率の低い誘電体膜で埋め込むことができるので、本
発明の効果を発揮することができる。ただし、下地防湿
膜を形成する場合には、金属配線間の間隔から下地防湿
膜の厚みの２倍を減じた値の１／２以上であればよい。
【０１２２】なお、上記各実施形態では、すべての金属
配線１２の間の領域が埋め込み絶縁膜１３で埋め込まれ
ているように構成したが、本発明はかかる実施形態に限
定されるものではなく、少なくとも最小の配線間隔を有
する領域が誘電率の低い誘電体膜からなる埋め込み絶縁
膜１３で埋め込まれていればよい。したがって、例え
ば、金属配線層の上にシリコン酸化膜を堆積した後、異
方性エッチングを行って、配線間隔の小さい部分にのみ
埋め込み絶縁膜を残し、他の配線の側面にはサイドウォ
ールを形成してから、パシベーション膜を形成するよう
な構成とすることも可能である。その場合、配線間隔の
広い領域はほとんとシリコン窒化膜（パシベーション
膜）で占められるが、かかる領域では寄生容量も小さ
く、かつステップカバレジの不良も発生しないので、不
具合を生じることなく、本発明の効果を発揮することが
できる。
【０１２３】また、パシベーション膜１４は、誘電率が
高く耐吸湿性の高いシリコン窒化膜で構成されているこ
とが好ましい。
【０１２４】
【発明の効果】請求項１〜１５によれば、半導体装置の
最上層において、金属配線層の狭ピッチの部分を埋める
誘電率の低い第１の誘電体膜とその上に形成された吸湿
防止機能の高い第２の誘電体膜とで構成される表面保護
膜を備え、ボンディングパッドが形成される開口部にお
いてボンディングパッドと第２の誘電体膜とにより第１
の誘電体膜が露出しないように覆う構成としたので、金
属配線の寄生容量の低減と、第２の誘電体膜のカバレジ
不良の解消と、開口部からの吸湿の防止という効果を併
せて発揮することができる。
【０１２５】請求項１６〜２２によれば、半導体装置の
製造方法として、金属配線層の狭ピッチの部分を誘電率
の低い第１の誘電体膜で埋め込み、その上に吸湿防止機
能の高い第２の誘電体膜を形成した後ボンディングパッ
ドを形成するとともに、ボンディングパッドが形成され
る開口部において、ボンディングパッドと第２の誘電体
膜とにより第１の誘電体膜が露出しないように覆うよう
にしたので、金属配線の寄生容量の小さい、第２の誘電
体膜のカバレジ不良のない、開口部からの吸湿の小さい
半導体装置の製造方法を提供することができる。
【０１２６】請求項２３〜２６によれば、請求項１６〜
２２の製造工程のうち金属配線層の上にボンディングパ
ッド用金属膜を形成する工程を省略して、金属配線層の
うちの１つの金属配線がボンディングパッドとして機能
させるようにしたので、製造コストの大幅な低減を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における半導体装置の断面図で
ある。
【図２】第１の実施形態における半導体装置の製造工程
を示す断面図である。
【図３】第２の実施形態における半導体装置の断面図で
ある。
【図４】第２の実施形態における半導体装置の製造工程
を示す断面図である。
【図５】第３の実施形態における半導体装置の断面図で
ある。
【図６】第３の実施形態における半導体装置の製造工程
を示す断面図である。
【図７】第３の実施形態の変形例における半導体装置の
断面図である。
【図８】第４の実施形態における半導体装置の断面図で
ある。
【図９】第４の実施形態における半導体装置の製造工程
を示す断面図である。
【図１０】第５の実施形態における半導体装置の断面図
である。
【図１１】第５の実施形態における半導体装置の製造工
程を示す断面図である。
【図１２】第６の実施形態における半導体装置の断面図
である。
【図１３】第６の実施形態における半導体装置の製造工
程を示す断面図である。
【図１４】第７の実施形態における半導体装置の断面図
である。
【図１５】第７の実施形態における半導体装置の製造工
程を示す断面図である。
【図１６】第８の実施形態における半導体装置の断面図
である。
【図１７】第８の実施形態における半導体装置の製造工
程を示す断面図である。
【図１８】従来の半導体装置の構造を示す断面図であ
る。
【図１９】従来の半導体装置の製造工程を示す断面図で
ある。
【図２０】従来の半導体装置の問題点を説明するために
金属配線の狭ピッチの部分を詳細に示す断面図である。
【図２１】従来の半導体装置の問題点を説明するために
ボンディングパッド付近を詳細に示す断面図である。
【符号の説明】 １１ 層間絶縁膜 １２ 金属配線 １３ 埋め込み絶縁膜 １４ パシベーション膜 １５ ボンディングパッド １６ エッチングストッパ膜 １７ 下地防湿膜 １８ 溝 ２０ 表面保護膜 ２０ａ 開口部（ボンディングパッド用）

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子が配設された半導体基板と、 上記半導体基板の上に形成された誘電体膜からなる層間
    絶縁膜と、 上記層間絶縁膜の上に形成された多数の金属配線からな
    る金属配線層と、 上記金属配線層の各金属配線間の領域のうち少なくとも
    最小の間隔を有する領域を埋める誘電率の低い誘電体膜
    からなる埋め込み絶縁膜と、上記金属配線層及び埋め込
    み絶縁膜を覆う耐吸湿性の高い誘電体膜からなるパシベ
    ーション膜とにより構成される表面保護膜と、 上記表面保護膜に形成されたボンディングパッド用の開
    口部と、 上記開口部に形成され外部との電気的接続を行うための
    ボンディングパッドとを備え、 上記ボンディングパッドと上記表面保護膜内のパシベー
    ション膜とにより、上記開口部において上記表面保護膜
    内の埋め込み絶縁膜が表面に露出しないように覆われて
    いることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置において、 上記埋め込み絶縁膜は上記層間絶縁膜及び上記金属配線
    の上に形成され、上記パシベーション膜は上記埋め込み
    絶縁膜の全面上に形成されており、 上記開口部は上記埋め込み絶縁膜及び上記パシベーショ
    ン膜に形成されて、上記金属配線層のうちの１つの金属
    配線を露出させるように形成されており、 上記ボンディングパッドは、上記開口部における上記埋
    め込み絶縁膜の側面を覆うように上記開口部に埋め込ま
    れて、上記１つの金属配線に接続されていることを特徴
    とする半導体装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の半導体装置において、 上記ボンディングパッドは、上記パシベーション膜の上
    面上に延在していることを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の半導体装置において、 上記１つの金属配線の面積は、上記ボンディングパッド
    に比べて小さく形成されており、 上記ボンディングパッドは、上記パシベーション膜の上
    面上で上記半導体基板上の半導体素子の上方に位置する
    領域まで延在していることを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項５】 請求項２記載の半導体装置において、 上記ボンディングパッドは、上記パシベーション膜の上
    面以下かつ上記埋め込み絶縁膜の上面を越える高さ位置
    の上面を有するように上記開口部に埋め込まれているこ
    とを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項６】 請求項２，３，４又は５記載の半導体装
    置において、 上記埋め込み絶縁膜と、上記層間絶縁膜，金属配線との
    間には、高い耐吸湿性を有する誘電体膜からなる下地防
    湿膜が介設されていることを特徴とする半導体装置。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の半導体装置において、 上記埋め込み絶縁膜は上記金属配線の間の領域にのみ形
    成されており、 上記パシベーション膜は、上記埋め込み絶縁膜の上面と
    上記金属配線層の各金属配線の上面とに接触して形成さ
    れており、 上記開口部は、上記パシベーション膜のみに形成されて
    おり、 上記１つの金属配線が上記ボンディングパッドとして機
    能することを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の半導体装置において、 上記埋め込み絶縁膜及び上記パシベーション膜は、上記
    各金属配線の間にのみ形成されており、 上記金属配線層の各金属配線のうちの１つの金属配線が
    上記ボンディングパッドとして機能することを特徴とす
    る半導体装置。
  9. 【請求項９】 請求項７又は８記載の半導体装置におい
    て、 上記埋め込み絶縁膜と上記層間絶縁膜との間には、上記
    層間絶縁膜に対して高いエッチング選択比を有する薄い
    エッチングストッパ膜が介設されていることを特徴とす
    る半導体装置。
  10. 【請求項１０】 請求項７記載の半導体装置において、 上記埋め込み絶縁膜と、上記層間絶縁膜，上記金属配線
    及びパシベーション膜との間には、高い耐吸湿性を有す
    る誘電体膜からなる下地防湿膜が介設されていることを
    特徴とする半導体装置。
  11. 【請求項１１】 請求項６又は１０記載の半導体装置に
    おいて、 上記下地防湿膜は、シリコン窒化膜で構成されているこ
    とを特徴とする半導体装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
    ８，９又は１０記載の半導体装置において、 上記下地絶縁膜は、シリコン酸化膜，フッ素ドープのシ
    リコン酸化膜及び多孔質シリコン酸化膜のうち少なくと
    もいずれか１つの酸化膜、又は上記シリコン酸化膜，フ
    ッ素ドープのシリコン酸化膜及び多孔質シリコン酸化膜
    のうち少なくともいずれか１つの酸化膜と有機絶縁膜と
    の複合膜で構成されていることを特徴とする半導体装
    置。
  13. 【請求項１３】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
    ８，９又は１０記載の半導体装置において、 上記下地絶縁膜の比誘電率は、少なくとも３．９以下で
    あることを特徴とする半導体装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
    ８，９又は１０記載の半導体装置において、 上記パシベーション膜は、シリコン窒化膜で構成されて
    いることを特徴とする半導体装置。
  15. 【請求項１５】 半導体素子と層間絶縁膜とが形成され
    た半導体基板の上に複数の金属配線からなる金属配線層
    を形成する第１の工程と、 上記層間絶縁膜及び上記各金属配線の上に誘電率の低い
    誘電体膜からなる埋め込み絶縁膜を堆積して、上記各金
    属配線の間の領域のうち少なくとも最小間隔の領域を上
    記埋め込み絶縁膜で埋め込み、かつ上記埋め込み絶縁膜
    の上に耐吸湿性の高い誘電体膜からなるパシベーション
    膜を堆積して、上記埋め込み絶縁膜及びパシベーション
    膜からなる表面保護膜を形成する第２の工程と、 上記表面保護膜の一部を選択的に除去して、上記金属配
    線層のうちの１つの金属配線の一部を露出させる開口部
    を形成する第３の工程と、 上記開口部の側面に露出している上記埋め込み絶縁膜を
    少なくとも覆うように上記開口部を埋めて上記１つの金
    属配線に接続される金属膜からなるボンディングパッド
    を形成する第４の工程とを備えていることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第４の工程では、上記開口部の内部及び上記パシベ
    ーション膜の上に金属膜を堆積した後、この金属膜をパ
    ターニングして、ボンディングパッドを形成することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１６記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第１の工程では、上記ボンディングパッドに接続さ
    れる上記１つの金属配線面積が上記ボンディングパッド
    の面積より小さくなるように上記金属配線層を形成し、 上記第４の工程では、上記ボンディングパッドを上記半
    導体基板上の半導体素子の上方に亘る領域にまで延在す
    るように形成することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  18. 【請求項１８】 請求項１６記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第１の工程では、上記ボンディングパッドよりも大
    きい上記１つの金属配線を形成しておき、 上記第４の工程では、上記１つの金属配線の大部分を露
    出させるように上記開口部を形成し、 上記第４の工程では、上記開口部の内部及び上記パシベ
    ーション膜の上に上記金属膜を堆積した後、上記パシベ
    ーション膜の上面が露出するまで上記金属膜を除去して
    上記開口部にのみ上記金属膜を残存させることにより、
    自己整合的に上記ボンディングパッドを形成することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１５記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第１の工程では、上記ボンディングパッドよりも大
    きい上記１つの金属配線を形成しておき、 上記第３の工程では、上記１つの金属配線の大部分を露
    出させるように上記開口部を形成し、 上記第４の工程では、選択的ＣＶＤ法により上記金属膜
    を上記開口部の内部に堆積して、自己整合的に上記ボン
    ディングパッドを形成することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１５，１６，１７，１８又は１
    ９記載の半導体装置の製造方法において、 上記第２の工程の前に、上記層間絶縁膜及び上記各金属
    配線を覆う耐吸湿性の高い誘電体膜からなる薄い下地防
    湿膜を堆積し、 上記第３の工程では、上記下地防湿膜の一部も選択的に
    除去して上記開口部を形成することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  21. 【請求項２１】 半導体素子と層間絶縁膜とが形成され
    た半導体基板の上に複数の金属配線からなる金属配線層
    を形成する第１の工程と、 上記層間絶縁膜及び上記各金属配線の上に誘電率の低い
    誘電体膜からなる埋め込み絶縁膜を堆積した後、上記金
    属配線層の上面が露出するまで上記埋め込み絶縁膜を除
    去することにより、上記各金属配線の間の領域のみに上
    記埋め込み絶縁膜を残存させて、上記各金属配線の間の
    領域を上記埋め込み絶縁膜で埋め込む第２の工程と、 上記埋め込み絶縁膜及び上記各金属配線の上に耐吸湿性
    の高い誘電体膜からなるパシベーション膜を堆積する第
    ３の工程と、 上記パシベーション膜の一部を選択的に除去して、上記
    金属配線層のうちの１つの金属配線の一部を露出させる
    開口部を形成する第４の工程とを備え、 上記１つの金属配線をボンディングパッドとして機能さ
    せることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  22. 【請求項２２】 請求項２１記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第１の工程の後上記第２の工程の前に、上記層間絶
    縁膜及び上記金属配線の上を覆う耐吸湿性の高い誘電体
    膜からなる薄い下地防湿膜を形成する工程をさらに備
    え、 上記第４の工程では、上記下地防湿膜の一部をも選択的
    に除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  23. 【請求項２３】 半導体素子と層間絶縁膜とが形成され
    た半導体基板の上に上記層間絶縁膜に対して高いエッチ
    ング選択比を有するエッチングストッパ膜を形成する第
    １の工程と、 上記エッチングストッパ膜の上に誘電率の低い誘電体膜
    からなる埋め込み絶縁膜を堆積する第２の工程と、 上記埋め込み絶縁膜の一部を選択的に除去して、金属配
    線を埋め込むための複数の溝を形成する第３の工程と、 上記溝の内部及び上記埋め込み絶縁膜の上に金属膜を堆
    積した後、上記埋め込み絶縁膜の上面が露出するまで上
    記金属膜を除去して、上記溝内に複数の金属配線からな
    る金属配線層を形成する第４の工程と、 上記埋め込み絶縁膜及び上記各金属配線の上に耐吸湿性
    の高い誘電体膜からなるパシベーション膜を堆積する第
    ５の工程と、 上記パシベーションの一部を選択的に除去して、上記金
    属配線層の複数の金属配線のうち１つの金属配線の一部
    を露出させる開口部を形成する第６の工程とを備え、 上記１つの金属配線をボンディングパッドとして機能さ
    せることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  24. 【請求項２４】 半導体素子と層間絶縁膜とが形成され
    た半導体基板の上に上記層間絶縁膜に対して高いエッチ
    ング選択比を有するエッチングストッパ膜を形成する第
    １の工程と、 上記エッチングストッパ膜の上に誘電率の低い誘電体膜
    からなる埋め込み絶縁膜を堆積する第２の工程と、 上記埋め込み絶縁膜の上に耐吸湿性の高い誘電体膜から
    なるパシベーション膜を堆積する第３の工程と、 上記パシベーション膜及び上記埋め込み絶縁膜の一部を
    選択的に除去して、金属配線を埋め込むための複数の溝
    を形成する第４の工程と、 上記溝の内部及び上記パシベーション膜の上に金属膜を
    堆積した後、上記パシベーション膜の上面が露出するま
    で上記金属膜を除去して、上記溝内に埋め込まれた複数
    の金属配線からなる金属配線層を形成する第５の工程と
    を備え、 上記１つの金属配線をボンディングパッドとして機能さ
    せることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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