JPS60103655A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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- H01L2224/48617—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は半導体装置におけるアルミニウム配線の耐湿性
向上技術に関するものである。
向上技術に関するものである。
現在のIC(半導体集積回路)の配線材料には、主体と
してアルミニウムが用いられ、これが単層又は多層とし
て基体上に形成されている。
してアルミニウムが用いられ、これが単層又は多層とし
て基体上に形成されている。
ところで純アルミニウムは水等圧対して短期間に粒界形
腐食を起しやすぐ、又、アルミ;ラムの基体シIJ :
lンへの拡散による接合部のアロイヒツトを生じる等の
問題があり、アルミニウム中に数%程度のシリコンを含
有させたAA’−8i合金が使用されている。
腐食を起しやすぐ、又、アルミ;ラムの基体シIJ :
lンへの拡散による接合部のアロイヒツトを生じる等の
問題があり、アルミニウム中に数%程度のシリコンを含
有させたAA’−8i合金が使用されている。
さらにマイクレージョン対策として本発明者においテハ
、アルミニウム中にシリコンや銅を含有させたAl−8
i −Cu や、アルミニウムにニッケルな含有させた
A 1−Ni合金を配線材料として用いることを検討し
、それぞれに効果をあげている。
、アルミニウム中にシリコンや銅を含有させたAl−8
i −Cu や、アルミニウムにニッケルな含有させた
A 1−Ni合金を配線材料として用いることを検討し
、それぞれに効果をあげている。
しかし、A l−Ni合金の場合、アルミニウム配線の
表面にニッケルをイオン打込みし、熱処理することによ
り形成でき、アルミニウムに比して耐食性が数倍も向上
するが、その反面、配線の硬度も高くなり、特にワイヤ
ポンディングパッド部ではボンディング時の高温化のた
め表面硬度が高くなり、現在のボンディング条件では不
圧着率が犬きくなることが問題となっているということ
が本発明者によってあきらかとされた。
表面にニッケルをイオン打込みし、熱処理することによ
り形成でき、アルミニウムに比して耐食性が数倍も向上
するが、その反面、配線の硬度も高くなり、特にワイヤ
ポンディングパッド部ではボンディング時の高温化のた
め表面硬度が高くなり、現在のボンディング条件では不
圧着率が犬きくなることが問題となっているということ
が本発明者によってあきらかとされた。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、ボンディング不圧着不良
をなくし、しかも耐湿性の高い配線構造をもつ半導体装
置を提供することにある。
り、その目的とするところは、ボンディング不圧着不良
をなくし、しかも耐湿性の高い配線構造をもつ半導体装
置を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
本願において開示される発明のうち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。
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、シリコン基体上にアルミニウムからなる配線
が形成され、この配線の一部がワイヤポンディングパッ
ド部となっている半導体装置であって、上記ワイヤポン
ディングパッド以外のアルミニウム配線に対しニッケル
をイオン打込みすることによる耐腐食性処理を施すこと
により、ワイヤポンディングパッド部ではボンディング
性を確保し、それ以外の部分では耐腐食性、耐湿性を向
上させて前記目的を達成する。
が形成され、この配線の一部がワイヤポンディングパッ
ド部となっている半導体装置であって、上記ワイヤポン
ディングパッド以外のアルミニウム配線に対しニッケル
をイオン打込みすることによる耐腐食性処理を施すこと
により、ワイヤポンディングパッド部ではボンディング
性を確保し、それ以外の部分では耐腐食性、耐湿性を向
上させて前記目的を達成する。
〔実施例1〕
第1図は本発明の一実施例を示すものでありで一層配線
構造の半導体装置におけるポンディングパッド部とその
近傍の断面図である。1はシリコン結晶基体で、図示さ
れないがその表面の一部に不純物選択拡散による半導体
素子領域が形成される。2は表面酸化膜(Sin2)、
3はアルきニウム配線で図示されないが配線の他端は前
記半導体素子等に接続されている。4けパッシベーショ
ン用絶縁膜でその一部を窓開し、露出したアルミニウム
面がボンディングパッド部となって金ワイヤ5をワイヤ
ボンディングすることになる。
構造の半導体装置におけるポンディングパッド部とその
近傍の断面図である。1はシリコン結晶基体で、図示さ
れないがその表面の一部に不純物選択拡散による半導体
素子領域が形成される。2は表面酸化膜(Sin2)、
3はアルきニウム配線で図示されないが配線の他端は前
記半導体素子等に接続されている。4けパッシベーショ
ン用絶縁膜でその一部を窓開し、露出したアルミニウム
面がボンディングパッド部となって金ワイヤ5をワイヤ
ボンディングすることになる。
上記アルミニウム配線3はポンディングパッド部以外の
少なくとも表面部分はニッケルを含むAI!eN1層6
となっている。
少なくとも表面部分はニッケルを含むAI!eN1層6
となっている。
上記アルミニウム配線3は純アルミニウムの代りにシリ
コンを含む(2〜5%程度)AAI−8tを用い、ポン
ディングパッド部以外の少なくとも表面部分はニッケル
を含むkl−81−Ni層としてもよい。
コンを含む(2〜5%程度)AAI−8tを用い、ポン
ディングパッド部以外の少なくとも表面部分はニッケル
を含むkl−81−Ni層としてもよい。
第2図乃至第3図はアルミニウム配線の表面にニッケル
を導入するプロセスを断面図により示すものである。
を導入するプロセスを断面図により示すものである。
すなわち、第2図において、アルミニウム蒸着、ホトレ
ジストによるバターニングエッチを行ってアルミニウム
配線(又はアルミニウム争シリコン配線)を形成した後
、ポンディングパッドとなる部分にホトレジストマスク
7を形成した状態でニッケル不純物のイオン打込みを行
うことによりニッケルをアルミニウム配線表面より選択
的に導入する。
ジストによるバターニングエッチを行ってアルミニウム
配線(又はアルミニウム争シリコン配線)を形成した後
、ポンディングパッドとなる部分にホトレジストマスク
7を形成した状態でニッケル不純物のイオン打込みを行
うことによりニッケルをアルミニウム配線表面より選択
的に導入する。
この後、金ワイヤボンディング工程に入る。このボンデ
ィング工程では350〜400℃の温度が約10秒間加
えられる。この熱処理(または、この後の簡単な熱処理
)を利用することによって、アルミニウム配線(又は、
アルミニウム・シリコン配線)K選択的に導入したニッ
ケルなA7中に拡散させ、AA!−Ni合金(又は、A
7−Ni−81合金)を形成することができる。(第3
図(、)参照)この方法ではボンディング工程で加わる
熱を用いてニッケルを拡散させるため、熱処理工程を別
に設ける必要がなく、プロセスの変更なく、従来の工程
フローでAA!−Ni配線(An−Ni−81配線)を
形成できるという効果が得られる。
ィング工程では350〜400℃の温度が約10秒間加
えられる。この熱処理(または、この後の簡単な熱処理
)を利用することによって、アルミニウム配線(又は、
アルミニウム・シリコン配線)K選択的に導入したニッ
ケルなA7中に拡散させ、AA!−Ni合金(又は、A
7−Ni−81合金)を形成することができる。(第3
図(、)参照)この方法ではボンディング工程で加わる
熱を用いてニッケルを拡散させるため、熱処理工程を別
に設ける必要がなく、プロセスの変更なく、従来の工程
フローでAA!−Ni配線(An−Ni−81配線)を
形成できるという効果が得られる。
また上記方法ではなくアニール処理を行いニッケルをア
ルミニウム配線中に拡散して、部分的にAl−Ni合金
層(又は、Al−81−Ni 合金層)6を形成しても
よい。(第3図(b)参照)〔効果〕 上記実施例1で述べた本発明によれば、アルミニウム配
線(又はシリコン入りアルミニウム配線)においてポン
ディングパッド部以外をAl−Ni合金としていること
により、配線の耐湿性向上を損うことなく、同時にポン
ディングパッド部における金ワイヤの不圧着不良を防止
できる。
ルミニウム配線中に拡散して、部分的にAl−Ni合金
層(又は、Al−81−Ni 合金層)6を形成しても
よい。(第3図(b)参照)〔効果〕 上記実施例1で述べた本発明によれば、アルミニウム配
線(又はシリコン入りアルミニウム配線)においてポン
ディングパッド部以外をAl−Ni合金としていること
により、配線の耐湿性向上を損うことなく、同時にポン
ディングパッド部における金ワイヤの不圧着不良を防止
できる。
なお本発明者の実験によればPCT (高温高湿テス)
)121°CRH100%で純アルミニウム60時間、
シリコン入゛リアルミニウム200時間、ニッケル入り
アルミニウム(又はニッケル入りアルミニウムシリコン
)で1ooo時間の耐湿性効果が得らねた。
)121°CRH100%で純アルミニウム60時間、
シリコン入゛リアルミニウム200時間、ニッケル入り
アルミニウム(又はニッケル入りアルミニウムシリコン
)で1ooo時間の耐湿性効果が得らねた。
また、不純物としてバナジウム(Pd )、 白金(p
tL モリブデン(Mo)等を用いても同様な効果が得
られることが発明者の実験であきらがとされている。
tL モリブデン(Mo)等を用いても同様な効果が得
られることが発明者の実験であきらがとされている。
〔実施例2〕
第4図は本発明の他の一実施例を示すものであって、−
増配線構造の半導体装置におけるポンディングパッド部
近傍の断面図である。
増配線構造の半導体装置におけるポンディングパッド部
近傍の断面図である。
同図において、8けアルミニウムにニッケルを含有させ
たAl−Ni合金よりなる配線(又はアルミニウムにシ
リコン及びニッケルを含有させたAA! −Ni−81
合金よりなる配線)である。
たAl−Ni合金よりなる配線(又はアルミニウムにシ
リコン及びニッケルを含有させたAA! −Ni−81
合金よりなる配線)である。
9はポンディングパッド部となる純アルミニウム膜(又
はアルミニウムにシリコンを含有させたAA!−81g
)であって、A11−Ni合金よりなる配線の上に部分
的に蒸着したものである。
はアルミニウムにシリコンを含有させたAA!−81g
)であって、A11−Ni合金よりなる配線の上に部分
的に蒸着したものである。
この純アルミニウム膜等よりなるボンディングパラ1°
9は、パッシベイション膜4を形成し、ポンディングパ
ッドを窓開エッチ後、ポンディングパッド部以外の部分
なホトレジストマスクで覆った状態でアルミニウム等を
蒸着し、その後、ホトレジストマスクとその上の不要の
アルミニウムを除去スる「す7トオフ」技術を利用する
ことにより形成することができる。
9は、パッシベイション膜4を形成し、ポンディングパ
ッドを窓開エッチ後、ポンディングパッド部以外の部分
なホトレジストマスクで覆った状態でアルミニウム等を
蒸着し、その後、ホトレジストマスクとその上の不要の
アルミニウムを除去スる「す7トオフ」技術を利用する
ことにより形成することができる。
上記実施例2で述べた本発明によれば配m8全体がAJ
−N1(又はA7−Ni−81)から形成されているこ
とにより、耐湿性向上が損われることなく、しかもポン
ディングパッド部では純アルミニウム膜(又はA 13
− S +膜)9を介してワイヤボンディングされた金
ワイヤの不圧着不良を防止することができる。
−N1(又はA7−Ni−81)から形成されているこ
とにより、耐湿性向上が損われることなく、しかもポン
ディングパッド部では純アルミニウム膜(又はA 13
− S +膜)9を介してワイヤボンディングされた金
ワイヤの不圧着不良を防止することができる。
〔実施例3〕
第5図は本発明のさらに他の一実施例を示すものであっ
て、多層(2層)配線構造の半導体装置におけるポンデ
ィングパッド近傍の断面図である。
て、多層(2層)配線構造の半導体装置におけるポンデ
ィングパッド近傍の断面図である。
同図において、8はAl−Ni合金(又はAl−Ni−
8層合金)よりなる第1層配線、1ltj:層間絶縁膜
で例えばポリイミド系樹脂等がらなり、その一部をスル
ーホールエッチし、この上に純アルミニウム(又はシリ
コン入りアルミニウム)からなる第2層配線12が形成
される。この第2層配線12はポンディングパッド部以
外の部分にニッケル不純物イオン打込みを選択的に行う
ことによりA7−N1合金層】3を形成しである。14
は第2層配線12の上に形成されたパッシベイション膜
で例えばポリイミド系樹脂からなり、その一部をスルー
ホールエッチしてポンディングパッド部を窓開し、金ワ
イヤ5をボンディングすることになる。
8層合金)よりなる第1層配線、1ltj:層間絶縁膜
で例えばポリイミド系樹脂等がらなり、その一部をスル
ーホールエッチし、この上に純アルミニウム(又はシリ
コン入りアルミニウム)からなる第2層配線12が形成
される。この第2層配線12はポンディングパッド部以
外の部分にニッケル不純物イオン打込みを選択的に行う
ことによりA7−N1合金層】3を形成しである。14
は第2層配線12の上に形成されたパッシベイション膜
で例えばポリイミド系樹脂からなり、その一部をスルー
ホールエッチしてポンディングパッド部を窓開し、金ワ
イヤ5をボンディングすることになる。
以上実施例3で述べた本発明によれば、第1層配線10
はAl−Ni合金(又はhl−Nl−8+合金)により
形成されていることにより、又、第2増配m12のうち
ポンディングパッド部以外の部分の少なくとも表面はA
J−Ni合金(又はA7−Ni −8i合金)により形
成されていることにより、耐湿性が損われることがなく
、一方、ポンディングパッド部は純AI(又はAJ−8
i)であることによりボンディング不圧着不良を防止で
きる。
はAl−Ni合金(又はhl−Nl−8+合金)により
形成されていることにより、又、第2増配m12のうち
ポンディングパッド部以外の部分の少なくとも表面はA
J−Ni合金(又はA7−Ni −8i合金)により形
成されていることにより、耐湿性が損われることがなく
、一方、ポンディングパッド部は純AI(又はAJ−8
i)であることによりボンディング不圧着不良を防止で
きる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上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゛までもない。
具体的に説明したが、本発明は上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゛までもない。
本発明はアルミニウム配線を有する半導体装置全般に適
用できるものであり、特にポリイミド系有機樹脂をパッ
シベイション膜や層間絶縁膜に使用するアルミニウム多
層配線構造を有する半導体装置に応用して有効である。
用できるものであり、特にポリイミド系有機樹脂をパッ
シベイション膜や層間絶縁膜に使用するアルミニウム多
層配線構造を有する半導体装置に応用して有効である。
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半導体装置の電極形
成技術に適用した場合について説明したが、そねに限定
されるものではなく、たとえば、配線基板における電極
形成技術などに適用できる。
をその背景となった利用分野である半導体装置の電極形
成技術に適用した場合について説明したが、そねに限定
されるものではなく、たとえば、配線基板における電極
形成技術などに適用できる。
第1図は本発明の一実施例を示すものであって、−増配
線構造をもつ半導体装置の一部断面図である。 第2図、第3図(al、 (b)は第1図に示した半導
体装置の製造プロセスの一部を示す工程断面図である。 第4図は本発明の他の一実施例を示すものであって一層
配線構造をもつ半導体装置の一部断面図である。 第5図は本発明の他の一実施例を示すものであって二層
配線構造をもつ半導体装置の一部断面図である。 に半導体基体、2:半導体酸化膜、3ニアルミニウム(
又はAl−8t )配線、4:パッシベイション膜(ポ
リイミド系樹脂)、5:金ワイヤ、6:AA’−Ni
(又FiA l −Ni−8i )配線、7:ホトレジ
マスク、8:Al−Ni (又はl −Nl−8i)、
9:ポンディングパッド部(AI又はAl−8+)、1
0:第1層配aChl−Ns又はAJ−Nl−8+)、
11:層間絶縁膜(ポリイミド系樹脂)、12:第2層
配線(ボンディング部)、13:kl−Ni(又はパノ
ーN1−8i)合金属、14:パッシベイション絶縁膜
(ボリイミ第 1 図 第 2 図 第 3 図 (ぬ) (b) 第 4 図 第 5 図
線構造をもつ半導体装置の一部断面図である。 第2図、第3図(al、 (b)は第1図に示した半導
体装置の製造プロセスの一部を示す工程断面図である。 第4図は本発明の他の一実施例を示すものであって一層
配線構造をもつ半導体装置の一部断面図である。 第5図は本発明の他の一実施例を示すものであって二層
配線構造をもつ半導体装置の一部断面図である。 に半導体基体、2:半導体酸化膜、3ニアルミニウム(
又はAl−8t )配線、4:パッシベイション膜(ポ
リイミド系樹脂)、5:金ワイヤ、6:AA’−Ni
(又FiA l −Ni−8i )配線、7:ホトレジ
マスク、8:Al−Ni (又はl −Nl−8i)、
9:ポンディングパッド部(AI又はAl−8+)、1
0:第1層配aChl−Ns又はAJ−Nl−8+)、
11:層間絶縁膜(ポリイミド系樹脂)、12:第2層
配線(ボンディング部)、13:kl−Ni(又はパノ
ーN1−8i)合金属、14:パッシベイション絶縁膜
(ボリイミ第 1 図 第 2 図 第 3 図 (ぬ) (b) 第 4 図 第 5 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、半導体基体の一主面上にアルミニウム又はシリコン
を含むアルミニウムからなる配線が形成され、この配線
の一部がワイヤポンディングパッドとなっている半導体
装置であって、上記ワイヤポンディングパッドの少なく
とも表面部具外の配線はアルミニウム以外の特定の不純
物との合金による耐腐食性処理が施されていることを特
徴とする半導体装置。 2、上記特定の不純物はニッケルである特許請求の範囲
第1項に記載の半導体装置。 3、上記特定の不純物は、パラジウム、白金、モリブデ
ンの三種の金属の中から選ばれた一つである特許請求の
範囲第1項記載の半導体装置。 4、上記特定の不純物はマスクを介してイオン打込みに
よりアルミニウム配線内に導入されて合金とされている
特許請求の範囲第1項又は第2項又は第3項に記載の半
導体装置。 5、 ワイヤポンディングパッド部は上記特定の不純物
とアルミニウム(又はシリコンを含むアルミニウム)と
の合金からなる配線の上に上記特定の不純物を含まない
アルミニウム(又はシリコンを含むアルミニウム)を部
分的に形成したものである特許請求の範囲第1項又は第
2項又は第3項に記載の半導体装置。 6、基体の主面上にアルミニウム又はシリコン入りアル
ミニウムよりなる配線を形成する工程と、前記アルミニ
ウム配線(又はアルミニウムーシリコン配置!iりのワ
イヤポンディングパッドとなる部分にホトレジストマス
クを形成し、前記アルミニウム配線(又はアルミニウム
・シリコン配線)に撰択的に特定の不純物を導入する工
程と、ワイヤポンディングパッドにワイヤをボンディン
グする工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 7、上記特定の不純物は、ニッケルである特許請求の範
囲第6項記載の半導体装置の製造方法。 8、上記特定の不純物は、パラジウム、白金、モリプデ
ンの3種の金属の中から選ばれた一つである特許請求の
範囲第6項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58210811A JPS60103655A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 半導体装置およびその製造方法 |
KR1019840006945A KR850004175A (ko) | 1983-11-11 | 1984-11-06 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
GB08428394A GB2149574A (en) | 1983-11-11 | 1984-11-09 | Semiconductor device and process of manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58210811A JPS60103655A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60103655A true JPS60103655A (ja) | 1985-06-07 |
Family
ID=16595518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58210811A Pending JPS60103655A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60103655A (ja) |
KR (1) | KR850004175A (ja) |
GB (1) | GB2149574A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02156646A (ja) * | 1988-12-09 | 1990-06-15 | Nec Ic Microcomput Syst Ltd | 集積回路装置 |
US4974052A (en) * | 1988-10-14 | 1990-11-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Plastic packaged semiconductor device |
JP2021150374A (ja) * | 2020-03-17 | 2021-09-27 | 株式会社東芝 | 半導体装置および検査装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1983
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1984
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- 1984-11-09 GB GB08428394A patent/GB2149574A/en not_active Withdrawn
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JPH02156646A (ja) * | 1988-12-09 | 1990-06-15 | Nec Ic Microcomput Syst Ltd | 集積回路装置 |
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GB2149574A (en) | 1985-06-12 |
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GB8428394D0 (en) | 1984-12-19 |
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