JPS63148649A - 半導体装置の電極構造 - Google Patents
半導体装置の電極構造Info
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体装置の電極構造に関し、さらに詳し
くは、銅ワイヤボンディングに適用する半導体装置の電
極構造に係るものである。
くは、銅ワイヤボンディングに適用する半導体装置の電
極構造に係るものである。
従来例によるこの種の半導体装置の電極構造を第２図に
示す。
示す。
すなわち、この第２図構造において、符号ｌはシリコン
半導体基板、２および３はそれぞれにこのノ＾板ｌの主
面上に形成されたベースおよびエミッタ拡散領域、４は
これらを覆うシリコン酸化膜であり、また、８ａ、８ｂ
は前記シリコン酸化膜４にあけられたコンタクト穴９ａ
、９ｂを通して、それぞれ前記ベースおよびエミッタの
各拡散匍域２，３に接続されるベースおよびエミッタ電
極、 １１ａ、１１ｂはこれらの各電極８ａ、８ｂにポ
ンディング接続されたポンディングワイヤである。
半導体基板、２および３はそれぞれにこのノ＾板ｌの主
面上に形成されたベースおよびエミッタ拡散領域、４は
これらを覆うシリコン酸化膜であり、また、８ａ、８ｂ
は前記シリコン酸化膜４にあけられたコンタクト穴９ａ
、９ｂを通して、それぞれ前記ベースおよびエミッタの
各拡散匍域２，３に接続されるベースおよびエミッタ電
極、 １１ａ、１１ｂはこれらの各電極８ａ、８ｂにポ
ンディング接続されたポンディングワイヤである。
しかして、このような従来例装置での各電極としては、
その大半がアルミニウム電極を採用しており、特殊な用
途においてのみ、電極金属材料に金、ハンダなどを用い
るようにしている。また、この電極金属は、装δの組立
て工程でグイポンディング後、ワイヤボンディングを行
なうために。
その大半がアルミニウム電極を採用しており、特殊な用
途においてのみ、電極金属材料に金、ハンダなどを用い
るようにしている。また、この電極金属は、装δの組立
て工程でグイポンディング後、ワイヤボンディングを行
なうために。
ワイヤ金属との熱圧着強度が必要とされる。そして、同
様にポンディングワイヤの材料には、従来の場合、金ワ
イヤが用いられてきたが、最近に至って、銅ワイヤが用
いられ始めている（奥田、町ｌ［１，弘田、用中「実用
化へ秒読み段階に入ったＣｕワイヤー書ポンディング技
術」日経マイクロデバイス、 １９８５年８月号、 Ｐ
、８９） 。
様にポンディングワイヤの材料には、従来の場合、金ワ
イヤが用いられてきたが、最近に至って、銅ワイヤが用
いられ始めている（奥田、町ｌ［１，弘田、用中「実用
化へ秒読み段階に入ったＣｕワイヤー書ポンディング技
術」日経マイクロデバイス、 １９８５年８月号、 Ｐ
、８９） 。
こ−で、従来、電極金属材料にアルミニウムが多用され
てきたのは、その低い電気抵抗値、シリコンへのオーミ
ック性、シリコン酸化膜への密着性、パターン加工性、
およびポンディング性のそれぞれが良好であると云う特
性に拠っており、また、そのポンディングに銅ワイヤを
用いるようになってきたのは、その高信頼性、低価格性
のためである。
てきたのは、その低い電気抵抗値、シリコンへのオーミ
ック性、シリコン酸化膜への密着性、パターン加工性、
およびポンディング性のそれぞれが良好であると云う特
性に拠っており、また、そのポンディングに銅ワイヤを
用いるようになってきたのは、その高信頼性、低価格性
のためである。
しかして、前記したアルミニウムー銅のワイヤポンドシ
ステムの場合には、これをチップ製造面から見るとき、
そのアルミニウム電極の硬度が、ポンディング性に大き
な影響を及ぼすことになるもので、これは換言すると、
電極形成時、つまり一般的には、スパッタまたは蒸着に
よるアルミニウム電極形成時にあって、そのアルミニウ
ム硬度を制御しなければならないことを意味し、同硬度
を一定に保持するのには、アルミニウムノミ極形成条件
をかなり厳密に制御する必要があり、また一方で、アル
ミニウムー銅金属間化合物の生成に起因して信頼性が劣
化する惧れもあるなどの問題点があった。
ステムの場合には、これをチップ製造面から見るとき、
そのアルミニウム電極の硬度が、ポンディング性に大き
な影響を及ぼすことになるもので、これは換言すると、
電極形成時、つまり一般的には、スパッタまたは蒸着に
よるアルミニウム電極形成時にあって、そのアルミニウ
ム硬度を制御しなければならないことを意味し、同硬度
を一定に保持するのには、アルミニウムノミ極形成条件
をかなり厳密に制御する必要があり、また一方で、アル
ミニウムー銅金属間化合物の生成に起因して信頼性が劣
化する惧れもあるなどの問題点があった。
この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたものであり、その目的とするところは、銅ワイ
ヤボンディングに適し、かつ電極形成が容易で、高信頼
性を有する。この種の半導体装置の電極構造を提供する
ことである。
なされたものであり、その目的とするところは、銅ワイ
ヤボンディングに適し、かつ電極形成が容易で、高信頼
性を有する。この種の半導体装置の電極構造を提供する
ことである。
前記目的を達成するために、この発明に係る半導体装置
の電極構造は、機能領域に接続される電極金属層を有し
、この電極金属層に銅ワイヤをワイヤボンディングする
場合、電極金属層を、シリコン部分との間に少なくとも
一層のバリアメタル電極層を含み、ワイヤボンディング
する最上層に銅電極層を備える多層電極金属層としたも
のである。
の電極構造は、機能領域に接続される電極金属層を有し
、この電極金属層に銅ワイヤをワイヤボンディングする
場合、電極金属層を、シリコン部分との間に少なくとも
一層のバリアメタル電極層を含み、ワイヤボンディング
する最上層に銅電極層を備える多層電極金属層としたも
のである。
すなわち、この発明での銅ワイヤボンディングをなす電
極構造は、バリアメタル電極層を介した最上層にあって
、銅電極層をもつ多層電極構造であるために、ワイヤボ
ンディング対象の電極金属構成が銅の単一金属層となっ
て、アルミニウム電極の場合とは異なって十分な強度を
有することから、その電極形成時に硬度の制御をせずに
済み、かつまた、金属間化合物の生成に起因する信頼性
劣化をも解消し得るのである。
極構造は、バリアメタル電極層を介した最上層にあって
、銅電極層をもつ多層電極構造であるために、ワイヤボ
ンディング対象の電極金属構成が銅の単一金属層となっ
て、アルミニウム電極の場合とは異なって十分な強度を
有することから、その電極形成時に硬度の制御をせずに
済み、かつまた、金属間化合物の生成に起因する信頼性
劣化をも解消し得るのである。
以下、この発明に係る半導体装置の電極構造の一実施例
につき、第１図を参照して詳細に説明する。
につき、第１図を参照して詳細に説明する。
第１図はこの実施例を適用した電極構造の概要構成を示
す部分断面図であり、この第１図実施例構造において、
前記第２図従来例構造と同一符号は同一または相当部分
を表わしている。
す部分断面図であり、この第１図実施例構造において、
前記第２図従来例構造と同一符号は同一または相当部分
を表わしている。
こ−で、この第１図実施例構造の場合には、まず、シリ
コン半導体基板ｌの主面上にあって１機能領域としての
ベースおよびエミッタの各拡散領域２．３を拡散形成さ
せ、かつシリコン酸化膜４を酸化形成させる。
コン半導体基板ｌの主面上にあって１機能領域としての
ベースおよびエミッタの各拡散領域２．３を拡散形成さ
せ、かつシリコン酸化膜４を酸化形成させる。
ついで、前記シリコン酸化膜４に対して、前記各機能領
域に合わせた所定のパターンでコンタクト穴９ａ、９ｂ
を開口形成させた後、このコンタクト穴９ａ、１３ｂ部
に、周知の方法によって白金シリサイド層５ａ、５ｂを
形成する。この場合、白金シリサイド層５ａ、５ｂの厚
さはｌＯ〜１００蒔層程度が妥当である。
域に合わせた所定のパターンでコンタクト穴９ａ、９ｂ
を開口形成させた後、このコンタクト穴９ａ、１３ｂ部
に、周知の方法によって白金シリサイド層５ａ、５ｂを
形成する。この場合、白金シリサイド層５ａ、５ｂの厚
さはｌＯ〜１００蒔層程度が妥当である。
次に、こ−では、銅−シリコンの相互拡散を防止するバ
リアメタルとして、例えば、１０＄ Ｔｉ−合金層を１
００〜５００ ｐ、ｍ程度の厚さに、また引続いて、銅
層を５００〜２０００ ｇ ｍ程度の厚さに、それぞれ
スパッタもしくは蒸着などによりデポジットする。そし
て、周知の写真製版技術により所要のレジストパターン
を作成し、このパターンをマスクにして不要部分をエツ
チング除去するが、このとき、そのエッチャントの一例
として、銅に対しては稀硝酸、 Ｔｉ−Ｗ合金に対して
は３０＄ｉＩ！Ｓ酸化水素水を使用すると良い、このよ
うにして、電極金属層としての、バリアメタル電極層８
ａ、８ｂと銅電極層７ａ、７ｂとを、順次、二層に形成
して所期の電極構造を得る。
リアメタルとして、例えば、１０＄ Ｔｉ−合金層を１
００〜５００ ｐ、ｍ程度の厚さに、また引続いて、銅
層を５００〜２０００ ｇ ｍ程度の厚さに、それぞれ
スパッタもしくは蒸着などによりデポジットする。そし
て、周知の写真製版技術により所要のレジストパターン
を作成し、このパターンをマスクにして不要部分をエツ
チング除去するが、このとき、そのエッチャントの一例
として、銅に対しては稀硝酸、 Ｔｉ−Ｗ合金に対して
は３０＄ｉＩ！Ｓ酸化水素水を使用すると良い、このよ
うにして、電極金属層としての、バリアメタル電極層８
ａ、８ｂと銅電極層７ａ、７ｂとを、順次、二層に形成
して所期の電極構造を得る。
さらにその後は、周知の方法によりウェハからチップ化
し、組立て工程において、ダイポンディング後、還元性
の雰囲気下で、銅ワイヤ１０ａ 、 １０ｂによるワイ
ヤボンディングをなして製品とするのである。
し、組立て工程において、ダイポンディング後、還元性
の雰囲気下で、銅ワイヤ１０ａ 、 １０ｂによるワイ
ヤボンディングをなして製品とするのである。
すなわち、この実施例構造にあっては、ポンディングさ
れる電極金属を、従来のアルミニウムから、基板側との
間に銅−シリコンの相Ｗ拡散を防止するバリアメタル層
を介した銅に変更することにより、銅ポンディングワイ
ヤを採用する場合におけるところの、従来でのようなア
ルミニウムー銅合金層の発生を阻止すると共に、銅の単
一層であるために、ポンディングに際しての熱圧着強度
を高く保持でき、従って、電極層形成時の硬度制御を全
く必要とせず、信頼性に富むワイヤボンディングを可能
にするのである。
れる電極金属を、従来のアルミニウムから、基板側との
間に銅−シリコンの相Ｗ拡散を防止するバリアメタル層
を介した銅に変更することにより、銅ポンディングワイ
ヤを採用する場合におけるところの、従来でのようなア
ルミニウムー銅合金層の発生を阻止すると共に、銅の単
一層であるために、ポンディングに際しての熱圧着強度
を高く保持でき、従って、電極層形成時の硬度制御を全
く必要とせず、信頼性に富むワイヤボンディングを可能
にするのである。
なお、前記実施例構造においては、銅−シリコンの相互
拡散を防止する目的で、バリアメタル層にＴｉ−Ｗ合金
を用いているが、同様な目的を達成し得るその他の金属
１例えば、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒなど、またはそれらの
組合せ、もしくはその合金などを用いても良く、同様な
作用、効果が得られる。
拡散を防止する目的で、バリアメタル層にＴｉ−Ｗ合金
を用いているが、同様な目的を達成し得るその他の金属
１例えば、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒなど、またはそれらの
組合せ、もしくはその合金などを用いても良く、同様な
作用、効果が得られる。
以」二詳述したように、この発明によるときは、ｎ、ｔ
ｔｅ領域に接続される電極金属層を有して、この電極金
属層に銅ワイヤをワイヤボンディングする半導体装ｎに
おいて、電極金属構造を、シリコン部分との間に少なく
とも一層のバリアメタル電極層を含んで、ワイヤボンデ
ィングする最上層に銅電極層を有する多層電極金属層に
したから、ワイヤボンディング対象の金属構成が、銅の
単一金属層にされるため、アルミニウム電極の場合とは
異なって十分な強度を有しており、従って、硬度制御を
全く必要とせず、その電極形成が極めて容易になり、か
つ銅ワイヤの付着、接続強度を高く保持でき、また、金
属間化合物の生成もないので、装置の信頼性をも十分に
向上し得るなどの優れた特長を有するものである。
ｔｅ領域に接続される電極金属層を有して、この電極金
属層に銅ワイヤをワイヤボンディングする半導体装ｎに
おいて、電極金属構造を、シリコン部分との間に少なく
とも一層のバリアメタル電極層を含んで、ワイヤボンデ
ィングする最上層に銅電極層を有する多層電極金属層に
したから、ワイヤボンディング対象の金属構成が、銅の
単一金属層にされるため、アルミニウム電極の場合とは
異なって十分な強度を有しており、従って、硬度制御を
全く必要とせず、その電極形成が極めて容易になり、か
つ銅ワイヤの付着、接続強度を高く保持でき、また、金
属間化合物の生成もないので、装置の信頼性をも十分に
向上し得るなどの優れた特長を有するものである。
第１図はこの発明に係る半導体装置の電極構造の一実施
例による概要構成を示す部分断面図であり、また第２図
は従来例による同上半導体装ｔの電極構造を示す部分断
面図である。 １・・・・シリコン半導体基板、２．３・・・・ベース
。 エミッタの各拡散領域（各機能領域） 、 ５ａ、５ｂ
・・・・白金シリサイド層、６ａ、８ｂ・・・・バリア
メタル電極層（電極金属層） 、 ７ａ、７ｂ・・・・
銅電極層（電極金属層） 、１０ａ、１０ｂ・・・・銅
ワイヤ。 代理人 大 岩 増 雄 第１図 ７ａ 、 ７ｂ ：胴ｅ、ｔＪ １０ａ、１０ｂ： ４ｒ１ワ２４へ 六２図 手続補正書（自発） １．事件の表示 特願昭 ６１−２９７０６９号２
、発明の名称 半導体装置の電極構造 ３、補正をする者 代表者 志 岐 守 哉′ ４、代理人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三
菱電機株式会社内 氏名 （７３７５）弁理士大岩増ｓ’ （連絡先０３（２１３）３４２１特許部）６、補正の内
容 （１）明細書６頁７行の「１０〜１００μｍ」を［１０
〜１０１００ｎと補正する。 （２）同書同頁１１行の「１００〜５００μｍ」を「１
００〜５００ｎｍＪと補正する。 （３）同書同頁１２行のｒ５００〜２０００／ＡｍＪを
ｒ５００〜２０００ｎｍＪと補正する。 （４）図面の第１図を別紙のとおシ補正する。 以 上 の
例による概要構成を示す部分断面図であり、また第２図
は従来例による同上半導体装ｔの電極構造を示す部分断
面図である。 １・・・・シリコン半導体基板、２．３・・・・ベース
。 エミッタの各拡散領域（各機能領域） 、 ５ａ、５ｂ
・・・・白金シリサイド層、６ａ、８ｂ・・・・バリア
メタル電極層（電極金属層） 、 ７ａ、７ｂ・・・・
銅電極層（電極金属層） 、１０ａ、１０ｂ・・・・銅
ワイヤ。 代理人 大 岩 増 雄 第１図 ７ａ 、 ７ｂ ：胴ｅ、ｔＪ １０ａ、１０ｂ： ４ｒ１ワ２４へ 六２図 手続補正書（自発） １．事件の表示 特願昭 ６１−２９７０６９号２
、発明の名称 半導体装置の電極構造 ３、補正をする者 代表者 志 岐 守 哉′ ４、代理人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三
菱電機株式会社内 氏名 （７３７５）弁理士大岩増ｓ’ （連絡先０３（２１３）３４２１特許部）６、補正の内
容 （１）明細書６頁７行の「１０〜１００μｍ」を［１０
〜１０１００ｎと補正する。 （２）同書同頁１１行の「１００〜５００μｍ」を「１
００〜５００ｎｍＪと補正する。 （３）同書同頁１２行のｒ５００〜２０００／ＡｍＪを
ｒ５００〜２０００ｎｍＪと補正する。 （４）図面の第１図を別紙のとおシ補正する。 以 上 の
Claims (1)
- 半導体基板の一主面上に形成された機能領域、およびこ
の機能領域に接続された電極金属層を有し、電極金属層
に銅ワイヤをワイヤボンディングする半導体装置におい
て、前記電極金属層を多層に形成すると共に、この多層
電極金属層の最上層を銅電極層としたことを特徴とする
半導体装置の電極構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61297069A JPS63148649A (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | 半導体装置の電極構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61297069A JPS63148649A (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | 半導体装置の電極構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63148649A true JPS63148649A (ja) | 1988-06-21 |
Family
ID=17841808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61297069A Pending JPS63148649A (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | 半導体装置の電極構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63148649A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014082367A (ja) * | 2012-10-17 | 2014-05-08 | Nippon Micrometal Corp | パワー半導体装置 |
| WO2016093067A1 (ja) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | 株式会社神戸製鋼所 | 電極構造 |
| WO2016143557A1 (ja) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 三菱電機株式会社 | パワー半導体装置 |
-
1986
- 1986-12-12 JP JP61297069A patent/JPS63148649A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014082367A (ja) * | 2012-10-17 | 2014-05-08 | Nippon Micrometal Corp | パワー半導体装置 |
| WO2016093067A1 (ja) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | 株式会社神戸製鋼所 | 電極構造 |
| JP2016115700A (ja) * | 2014-12-11 | 2016-06-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 電極構造 |
| TWI582851B (zh) * | 2014-12-11 | 2017-05-11 | 神戶製鋼所股份有限公司 | Electrode structure and semiconductor device |
| WO2016143557A1 (ja) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 三菱電機株式会社 | パワー半導体装置 |
| JPWO2016143557A1 (ja) * | 2015-03-10 | 2017-05-25 | 三菱電機株式会社 | パワー半導体装置 |
| CN107210241A (zh) * | 2015-03-10 | 2017-09-26 | 三菱电机株式会社 | 功率半导体装置 |
| CN107210241B (zh) * | 2015-03-10 | 2019-12-31 | 三菱电机株式会社 | 功率半导体装置 |
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