JPS58197735A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS58197735A
JPS58197735A JP57079940A JP7994082A JPS58197735A JP S58197735 A JPS58197735 A JP S58197735A JP 57079940 A JP57079940 A JP 57079940A JP 7994082 A JP7994082 A JP 7994082A JP S58197735 A JPS58197735 A JP S58197735A
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insulating film
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semiconductor device
pad
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亮 春田
Ikuo Yoshida
吉田　育生
Atsushi Hiraiwa
篤 平岩
Kiichiro Mukai
向　喜一郎
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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】 本発明は半導体装置に係り、特に配線や素子領域上に外
部配線取出用電極（以下、ポンディングパッドと記す）
を具備する半導体装置の該ポンディングパッドに関する
ものである。
素子や配線上に絶Ｒ＃ｘを介してポンディングパッド形
成し喪従来の半導体装置においては、該ボンデインクパ
ッドに外部配線をポンディングした場合に該絶縁膜（以
下、層間絶縁膜と記す）に割れが生じるという欠点があ
った。この割れは、下地配線とボンデインクパッドの間
の短絡や下地配線の腐食および下地素子の汚染の原因と
なり、半導体装置の信頼性を低下させる。
本発明の目的は、ポンディングパッドの下の層間絶縁膜
の割れを防ぎ、信頼性の高い半導体装置を提供すること
にある・ 従来の半導体装置にボンディングすることにより生じた
層間絶縁膜の割れについて詳しく検討したところ、＋１
）ボンディング後のパッドはかなり変形している、（２
）ポンディングパッドを形成せずに、直接絶縁膜の上か
らボンディング時と同等の荷重を加えた場合には層間絶
縁膜に割れは生じない、ということが明らかになった。
つまり、ボンディングによるパッドの変形が層間絶縁膜
の割れの原因となっていることが明らかになった。従っ
て、ポンディングパッドを構成する金属の硬度を増大さ
せ、それによりポンディングパッドの変形を減少させれ
ば、層間絶縁膜の割れを防止することができると考えら
れる。
（１）　　ポンディングパッドの硬度を増大させる方法
として、先ず硬度の大きい金属を用いてパッドを形成す
ることが考えられるが、ボンディングの接着性が悪化す
る、配線抵抗が大きくなるという欠点がある。そのため
従来用いられてき九Ａｆ又はＡｕ以外の金属を用いるこ
とは困難である。そこで本発明では、ｋｌやＡｕ等の金
属にＭｇやＢ等の添加物を加えると金属の硬度が大きく
なること（固溶体硬化）を利用して、添加元素を含む金
属を用いてポンディングパッドを形成している。これに
より、ボンディングの接着性を犠牲にすることなくポン
ディングパッドの変形を軽減することができる。
（２）上記第１項記載の半導体装置においては、過剰に
不純物を加えた場合にはポンディングパッドと外部配線
とのボンデインク接着性が劣化する。ボンディングに適
度な硬度はボンディング方法、外部配線材料等により異
なり、単にポンディングパッド全体を一様に硬化させた
場合には、変形の防止と接着性の維持を両立させること
ができない場合も生ずる。ところで、ボンディングの接
着性を良好にするためにはパッド表面の硬度を小さくす
れば十分である。従って、ポンディングパッドの表面近
傍は硬度が小さく、パッド内部または下部の絶縁膜近傍
では硬度が大きいような構造圧すれば、ボンディングの
接着性を良好に保ちながら、ノクツドの変形を軽減する
ことができる。
そこで本発明を構成する第２の半導体装置においては、
ポンプイングツ（ラドを多層膜構造とし、表面の最上層
１ＩＩＦｉボンデイングの接着性を劣化させないように
添加物１１ｆを低く、下部の少なくとも１層の膜はポン
プイングツくラドの変形を防止するために最上層膜より
も高い添加物濃度を有し、硬度を大きくしていることを
特徴とする。
（３）本発明を構成する第３の半導体装置においては、
上記第２項記載の目的を達成する他の方法として、ポン
プイングツくラド内の添加物ｆＩｋｉｔ連続的に変化さ
せ、パッド内部ま迄はノ（ラド下の層間絶縁膜に接する
下部の添加物濃［を表向近傍の添加ｖＩＪｆＩｋ度より
４高くし、＃！度を大きくしていることを特徴とする。
（４）さらに本発明を構成する第４の半導体装置におい
ては、上記第２項記載の目的を達成する他の方法として
、ポンプイングツくラドを異種金属からなる多層膜構造
とし、最上層膜を構成する金属より大きな硬度を有する
金属からなる膜が少なくとも一層存在することを特徴と
する。本構造匝おいては、ノ（ラドを構成する金属膜は
必要に応じて添加元素を含有していることもある。
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明するＯ 実施例　１ 第１図に本発明による半導体装置の一実施例を示す。ｐ
型３ｉ基板１の主面にｎ”型拡散層２．８１（ｈゲート
酸化膜３、多結晶Ｓｉゲート４によるＭＯ８電界効果ト
ランジスタが形成しである。
その上にＰ８Ｇ絶縁嘆５を介して、第１鳩目Ａ／配線６
を形成し友、さらにプラズマＣＶＤ法により形成したＳ
ｉＮ層間絶縁膜７を介して、ポンディングパッドを含む
第２鳩目Ａ／配線８を形成するが、この第２鳩目Ａ／配
線は、添加元素としてＭｇが約１ｓ混合するように、Ａ
ＩとＭｇの２源蒸完法によ抄形成した。第２図にＡ／ｌ
ｃＭｇを固溶させた場合の硬度とＭｇ固溶量の関係を示
す（Ｌ、Ｗ、　Ｋｅｍｐｆ　、　ｐ、１（ｅｌｌｅｒ　
ＨＭｅｌａｌｓ　）ｌａｎｄｂｏｏｋ（１９３９）、１
２５４．ＡＲＭ、参照）。同図によれば、従来装置のパ
ッド（純粋のＡ／）のブリネル硬度が１２であるのに対
し、本実施例のパッド（Ａ／に１優の侃ｇが固溶してい
る）のブリネル硬度は１８である。
本実施例のパッドにボンディングを行ったところ、従来
装置のパッドと比較して変形が少なく、パッドの下の層
間絶縁膜の割れの発生率も小さいことが確認できた。
実施例　２ 第３図に本発明の他の実施例を示す。ここでは前記実施
例の第２鳩目Ａ／配線８を形成する代わりに、まずＭｇ
を５俤含有するＡＺ薄喚１１を２渾然着法により約１μ
ｍの厚さに形成し、続いてその上に純粋なＡ／薄膜１２
を蒸着法により約０．５μｍの厚さに形成し、合わせて
約１．５μｍの薄膜とした後、フォトレジストをマスク
とした選択食刻法により配線を形成している。
第２図によれば、Ｍｇを５Ｌｓ含有し７’１−Ａｌのブ
リネル硬度１１３６である。従って本実施例においては
、下層のＡ／層の硬度が大きいためにボンディングに伴
うＡＺ層１１の変形が小さく、そのためパッドの下の層
間絶縁膜７の割れの発生率が従来装置よ抄も小さくなる
。しかも、上層のＡ１層１２の硬度は従来装置と同じで
あるためにボンディングの接着性は従来装置と変わらな
い。
実施例　３ 第４図（ａ）に本発明のもう１つの実施例を示す。
ここでは、ポンディングパッドを含む第２層目配線１３
をｋｌの蒸着法により約１．２μｍの厚さで形成した。
その後、第２層目配線のポンディングパッド部分１４に
イオン打込みによりＢ９を打込んだ。通常の半導体製造
工程におけるイオン打込み時のエネルギーより高い４０
０ＫｅＶのエネルギーでＢ”′ｆ：打込んだ場合、同図
（ｂ）に示すような、＃０．９ａｍＯ！ＩＫｇ二、□ア
、３（。ｌｉ　ｄｉ　４’ＪＯ６３μｍであるようなガ
ウス分布でＢ１は分布する。その結果、下部の絶縁膜近
傍では従来装置よりも硬く、表面近傍では従来装置と同
じ硬度を有するポンディングパッドを形成することがで
き、ボンディングの接着性を劣化させずに、）（ラドの
下の層間絶縁膜の割れの発生率を減少させることができ
た・ 実施例　４ 更に本発明のもう１つの実施例を前記第３図を用いて説
明する。ここでは、ボンディングＩくラドを含む第２層
目配線′ｆ：２層膜構造とし、まずＭＯ薄暎１１を蒸着
法により約１μｍの厚さに形成し、次いでＡ／薄膜１２
を蒸着法により約０．５μｍの厚さに形成し、合わせて
約１．５μｍの薄膜とした後、フォトレジストをマスク
とした選択食刻法により配線を形成している。ＭＯのブ
リネル硬度は約１４０であり、ボンディングによるパッ
ド下の′層間絶縁膜の割れを防止し、それにより信頼性
の高い半導体装置を形成することができた・なお、本実
施例においてはポンディングパッドを構成する主要な材
料としてＡ／％添加元素としてＭｇ、Ｂを用いているが
、本発明がこれらの材料に限定されないことは言うまで
もない。
以上説明したように本発明を用いれば、ポンディングパ
ッドに外部配線をボンディングした場合に生じる、パッ
ドの下の絶縁膜の割れを防ぐことができ、信頼性の高い
半導体装置を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図、第３図、第４図（ａ）は本発明の各実施例にお
ける半導体装置の断面模式図、第２図はｋｅ−Ｍ　ｇ合
金のＭｇ量の該合金の硬さとの関係を示すグラフ、第４
図Φ）は同図（ａ）のパッド部の深さ方向（ＡＡ’面）
の不純物ｉａ度分布を示すグラフである。 １・・・Ｓｉ基板、２・・・拡散層、３・・・ゲート配
線、５゜７・・・絶縁膜、６・・・第１層目配線、８．
１１，１２゜軍１図 １３図 葉　ｚ　目 阿コ　　（′／＃）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上に形成された各種素子および配線のう
    ち少なくとも一部を含む領域とに絶縁膜を介して外部配
    線取出用電極を形成し九本導体装置において、該取出用
    電極が少なくとも１種の添加元素を含有する金属から構
    成されていることを特徴とする半導体装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の半導体装置において、
    該取出用電極が最上層嗅の添加元素ａｍよりも高い添加
    元素１１度を有する幌を少なくとも１層含む多層膜構造
    となっていることを％徴とする半導体装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載の半導体装置において、
    該取出用電極がその内部又はその下部の絶縁膜近傍にお
    いて、表面近傍の添加元素濃度よりも高い添加元素濃度
    を有する構造となっていることを特徴とする半導体装置
    。 ４、半導体基板上に形成された各攬素子および配線のう
    ち少なくとも一部を含む領域上に絶縁膜を介して外部配
    線取出用電極を形成した半導体装置において、該取出用
    電極が最上層嘆よりも硬度の高い嘆を少なくとも１層含
    む多層膜構造となっていることを特徴とする半導体装置
    。
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JPH02153544A (ja) * 1988-12-05 1990-06-13 Nec Corp 半導体装置
KR100419813B1 (ko) * 2000-10-16 2004-02-21 샤프 가부시키가이샤 반도체 장치 및 그 제조 방법
JP4854675B2 (ja) * 2005-11-28 2012-01-18 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP2015050383A (ja) * 2013-09-03 2015-03-16 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
WO2015141088A1 (ja) * 2014-03-20 2015-09-24 パイオニア株式会社 発光装置

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