KR100388590B1 - 반도체 장치 - Google Patents

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KR100388590B1
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후지끼노리아끼
야마시따다까시
하라다시게루
미끼가즈노부
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

배선층의 하층이 깨어지는 것을 방지하고 또한 배선층과 본딩 패드 전극층과의 박리가 생기지 않는, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공한다. 반도체 장치는 실리콘 기판(1) 상에 형성된 도전 재료로 이루어지는 배선층(3)과, 배선층(3)에 접촉하도록 형성되어 있고, 티탄층(9)과 티탄나이트라이드층(10)으로 이루어지는 중간층과, 중간층에 접촉하는 본딩 패드 전극층(6)을 구비한다.

Description

반도체 장치{SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 본딩 패드 전극을 구비한 반도체 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 장치의 고집적화나, 다기능화에 따라, 배선도 미세화, 다층화되고 있다. 그 때문에, 다층 배선 기술은 중요한 것으로 되어 있다. 이들 다층 배선은 본딩 패드 전극과 접속되고, 이 본딩 패드 전극이 본딩 와이어에 의해 리드핀에 전기적으로 접속된다.
도 8은 종래의 본딩 패드 전극의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 8을 참조하면 실리콘 기판(101) 상에 층간 절연막(102)이 형성되어 있다. 층간 절연막(102) 상에 층간 절연막(104)이 형성되어 있다. 층간 절연막(102) 및 층간 절연막(104) 내에는 다수의 배선층(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 이들 배선층과 전기적으로 접속되는 본딩 패드 전극(106)이 층간 절연막(104) 상에 형성되어 있다. 층간 절연막(104) 상에는 본딩 패드 전극(106)을 덮도록 층간 절연막(107)이 형성되어 있다. 층간 절연막(107)에는 본딩 패드 전극(106)의 일부 표면을 노출시키는 비아 홀(105)이 형성되어 있다.
이러한 본딩 패드 전극에서도, 최근 미세화가 요구되고 있다. 그 때문에, 도 8에서 도시된 바와 같은 본딩 패드 전극(106)은 그 폭도 작아지고, 두께도 더욱 얇아진다.
도 9는 종래의 본딩 패드 전극에서 생기는 문제를 설명하기 위해 나타내는 본딩 패드 전극의 단면도이다. 도 9를 참조하면, 종래의 반도체 장치에서는 웨이퍼를 절단하기 전, 웨이퍼 테스트라고 하는 테스트가 행해진다. 이 테스트에서는 통상 텅스텐에 의해 형성된 프로브(112)를 본딩 패드 전극(106)에 접촉시켜 전기적인 시험을 행한다. 본딩 패드 전극(106)의 표면에는 얇은 산화막(Al2O3)이 형성되어 있기 때문에, 본딩 패드 전극(106)과 프로브(112)와의 전기적인 도통을 얻기 위해, 어느 정도의 하중으로 프로브(112)를 본딩 패드 전극(106)에 압력을 가하여, 이 산화막을 깨뜨릴 필요가 있다. 이 때, 본딩 패드 전극(106)의 두께가 8000Å 이상인 경우에는 특별히 문제가 생기지 않지만, 본딩 패드 전극(106)의 두께가 8000Å 미만이 된 경우, 프로브(112)로부터 주어지는 외력이 본딩 패드 전극(106)의 하부의 층간 절연막(104)의 일부분에 응력을 집중시킨다. 이에 따라, 층간 절연막(104)에 균열(111)이 생기게 된다.
도 10은 도 9에서 나타내는 본딩 패드 전극에 본딩 와이어를 설치했을 때에 생기는 문제를 설명하기 위해 나타내는 본딩 패드 전극의 단면도이다. 도 10을 참조하여, 도 9와 같이 균열이 생긴 층간 절연막(104) 상의 본딩 패드 전극에 본딩 와이어(114)를 설치하면, 이 본딩 와이어(114)를 설치할 때에 균열(111)을 기점으로 하여 본딩 패드 전극(106)에 균열부(113)가 생기게 된다. 이 균열부(113)가 생기면 전기적 접속이 불안정해진다고 하는 문제가 생긴다. 또한, 균열부(113)로부터 수분이 침입하고, 반도체 장치의 내습성을 열화시킨다고 하는 문제도 생긴다.
또한, 종래 본딩 패드 전극과, 그 하부에 위치하는 배선층을 직접 접촉시킨 반도체 장치도 알려져 있다. 도 11∼도 13은 특개평5-243320호 공보에 기재된 반도체 장치의 단면도이다. 도 11을 참조하면, 하나의 종래 예로서 이 반도체 장치에서는 층간 절연막(205) 상에 하층 알루미늄 배선(206)이 형성되어 있다. 하층 알루미늄 배선(206)에 달하는 하층측 비아 홀(211)이 층간 절연막(205)에 형성되어 있다. 하층측 비아 홀(211)의 측벽에 텅스텐 측벽(212)이 형성되어 있다. 텅스텐 측벽(212)과 하층 알루미늄 배선(206)과 접촉하도록 본딩 패드 전극으로서 상층 알루미늄 배선(208)이 형성되어 있다. 상층 알루미늄 배선(208)에 달하는 상층측 비아 홀(213)이 층간 절연막(205)에 형성되어 있다. 상층측 비아 홀(213)의 측벽과 상층 알루미늄 배선(208)에 접촉하도록 텅스텐 측벽(214)이 형성되어 있다.
도 12를 참조하면, 별도의 종래예로서, 층간 절연막(220)에 접촉하도록 제1 알루미늄 배선(221)이 형성되어 있다. 제1 알루미늄 배선(221)에 달하는 하층측 비아 홀(203)이 층간 절연막(220)에 형성되어 있다. 하층측 비아 홀(203)의 측벽과 제1 알루미늄 배선(221)에 접하도록 텅스텐 측벽(224)이 형성되어 있다. 텅스텐 측벽(224)과 제1 알루미늄 배선(221)에 접촉하도록 제2 알루미늄 배선(222)이 형성되어 있다. 제2 알루미늄 배선(222)에 달하는 상층측 비아 홀(204)이 층간 절연막(220)에 형성되어 있다. 하층측 비아 홀(203)의 직경은 상층측 비아 홀(204)의 직경보다도 크다. 상층측 비아 홀(204)의 측벽과 제2 알루미늄 배선(222)에 접촉하도록 텅스텐측벽(225)이 형성되어 있다. 텅스텐 측벽(225)과 제2 알루미늄 배선(222)에 접촉하도록 본딩 패드 전극으로서의 제3 알루미늄 배선(223)이 형성되어 있다.
도 13을 참조하면, 도 13에서 나타내는 반도체 장치의 또 다른 실시예에서는 하층측 비아 홀(203)의 직경이 상층측 비아 홀(204)의 직경보다도 작다는 점에서, 하층측 비아 홀(203)의 직경이 상층측 비아 홀(204)의 직경보다도 큰 도 12에서 도시된 반도체 장치와 다르다. 그 밖의 점에 대해서는 도 13에서 도시된 반도체 장치는 도 12에서 나타내는 반도체 장치와 같다.
도 11 ∼ 도 13에서 도시된 바와 같이, 본딩 패드 전극과, 그 하측의 배선층을 직접 접촉시킴으로써, 도 9 및 도 10에서 설명된 바와 같은 층간 절연막의 균열이나, 본딩 패드 전극의 균열을 어느 정도 방지할 수 있다.
그러나, 도 11∼도 13에서 도시된 반도체 장치에서도, 여러가지 문제가 생긴다. 예를 들면, 도 12에서 도시된 반도체 장치에서는 화살표(301)로 나타내는 방향으로부터 프로브에 의해 제3 알루미늄 배선(223)에 외력이 가해지면, 제1∼제3 알루미늄 배선(221∼223)의 강도가 비교적 낮기 때문에, 이 외력은 그 바로 아래의 층간 절연막(220)의 부분(220a)에 응력을 집중시킨다. 그 때문에, 부분(220a)에서 층간 절연막(220)에 균열이 생기고, 그 위의 제1∼제3 알루미늄 배선(221∼223)에 균열이 생길 우려가 있다.
또한, 화살표(302)로 나타내는 방향으로부터 프로브에 의해 제3 알루미늄 배선(223)에 외력이 가해지면, 그 바로 아래의 층간 절연막(220)의 부분(220b)에서 층간 절연막(220)에 균열이 생긴다. 이 균열에 의해서도 도 9 및 도 10에서 도시된 바와 같은 문제가 생긴다.
또한, 프로브를 제3 알루미늄 배선(223)에 접촉시킨 후, 프로브를 제3 알루미늄 배선(223)으로부터 떼어 놓을 때에는 프로브와 제3 알루미늄 배선(223)이 밀착하기 때문에, 제3 알루미늄 배선(223)이 제2 알루미늄 배선(222)으로부터 박리되는 경우가 있다. 이에 따라, 제2 알루미늄 배선(222)과 제3 알루미늄 배선(223)과의 계면(222a)에서 박리가 생기고, 접속 불량이 생길 우려가 있다.
그래서, 본 발명은 상술된 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 행해진 것으로서, 배선층의 하층의 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있는, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상호 접촉한 도전층끼리의 박리를 방지할 수 있고, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명 중 하나의 국면에 따른 반도체 장치는 배선층과, 중간층과, 본딩 패드 전극층을 구비한다. 배선층은 반도체 기판 상에 형성된다. 중간층은 배선층에 접촉하도록 형성되어 있고, 티탄, 몰리브덴, 텅스텐, 티탄실리사이드, 몰리브덴실리사이드, 텅스텐실리사이드, 티탄나이트라이드, 몰리브덴나이트라이드 및 텅스텐나이트라이드로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종을 포함한다. 본딩 패드 전극층은 중간층에 접촉한다.
이와 같이 구성된 반도체 장치에서는 중간층이 티탄, 몰리브덴, 텅스텐, 티탄실리사이드, 몰리브덴실리사이드, 텅스텐실리사이드, 티탄나이트라이드, 몰리브덴나이트라이드 및 텅스텐나이트라이드로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하므로, 이 중간층의 강도가 크다. 그 때문에, 본딩 패드 전극층의 일부분에 프로브로부터 큰 힘이 가해져도, 이 힘이 중간층에서 분산된다. 그 때문, 중간층 밑에 형성된 배선층 전체에 힘이 분산되어 가해지므로, 배선층 하층이 깨어지는 일이 없다. 그 결과, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다.
또한, 중간층 중에 포함되는 티탄, 몰리브덴, 텅스텐, 티탄실리사이드, 몰리브덴실리사이드, 텅스텐실리사이드, 티탄나이트라이드, 몰리브덴나이트라이드 및 텅스텐나이트라이드는 다른 물질과의 밀착성이 좋으므로, 중간층에 접촉하는 배선층과 본딩 패드 전극층과의 밀착성이 향상한다. 그 때문에, 배선층과 중간층과의 계면이나, 본딩 패드 전극층과 중간층과의 계면에서 박리가 생기지 않는다. 그 결과, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다.
또한 바람직하게는 반도체 장치는 제1 절연층을 더 구비한다. 제1 절연층은 배선층의 일부 표면을 노출시키는 제1 홀을 포함하고, 배선층을 덮도록 형성된다. 본딩 패드 전극층은 중간층을 개재시켜 배선층의 표면에 접속하도록 제1 홀내에 형성되어 있다.
더욱 바람직하게는 이 제1 홀의 직경은 50㎛ 이상 120㎛ 이하이고, 제1 홀의 깊이는 1㎛ 이하이다.
더욱 바람직하게는 반도체 장치는 본딩 패드 전극층을 덮은 제2 절연층을 더구비한다. 제2 절연층에는 본딩 패드 전극층에 달하는 제2 홀이 형성되어 있다. 이 경우, 본딩 패드 전극층에 달하는 제2 홀에 본딩 와이어를 설치할 수 있다.
또한 바람직하게는 홀의 바로 밑에서 본딩 패드 전극층과 중간층이 접촉하고 있고, 또한 중간층과 배선층이 접촉하고 있다. 이 경우, 본딩 패드 전극층에 큰 힘이 걸려도, 그 밑에 위치하는 배선층 전체에 힘이 분산하여 가해지므로, 그 배선층 하층의 균열을 효율적으로 방지할 수 있다.
또한 바람직하게는 중간층은 제1 중간층과 제2 중간층을 포함한다. 제1 중간층은 배선층과 접촉한다. 제2 중간층은 본딩 패드 전극층과 접촉하고, 제1 중간층의 조성과 다른 조성을 구비한다. 이 경우, 예를 들면 제1 중간층을 특히 기계적 강도가 강한 층으로 하고, 제2 중간층을 특히 밀착성이 우수한 층으로 함으로써, 중간층이, 다른 2개의 특성을 겸비할 수 있다. 그 결과, 보다 신뢰성이 높은 구조를 제공할 수 있다.
또한 바람직하게는 제1 중간층은 티탄(Ti)에 의해 구성되고, 제2 중간층은 티탄나이트라이드(TiN)에 의해 구성되는 것이 바람직하다.
또한 바람직하게는 배선층 및 본딩 패드 전극은 알루미늄을 포함하는 층에 의해 구성된다. 이 경우, 배선층 및 본딩 패드 전극층 중 알루미늄과 중간층과의 밀착성이 좋으므로, 배선층과 중간층의 박리, 또한 본딩 패드 전극층과 중간층사이의 박리를 막을 수 있다. 또한, 중간층은 알루미늄의 확산을 막는 역할도 한다.
본 발명의 별도의 국면에 따른 반도체 장치는 배선층과, 중간층과, 본딩 패드 전극층을 구비한다. 배선층은 반도체 기판 상에 형성된 도전 재료로 이루어진다. 중간층은 배선층에 접촉하도록 형성되어 있고, 티탄, 몰리브덴, 텅스텐, 티탄실리사이드, 몰리브덴실리사이드, 텅스텐실리사이드, 티탄나이트라이드, 몰리브덴나이트라이드 및 텅스텐나이트라이드로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종을 포함한다. 본딩 패드 전극층은 중간층에 접촉하도록 형성되어 있고, 배선층과 동일 도전 재료로 이루어진다.
이와 같이 구성된 반도체 장치에서는 중간층이 티탄, 몰리브덴, 텅스텐, 티탄실리사이드, 몰리브덴실리사이드, 텅스텐실리사이드, 티탄나이트라이드, 몰리브덴나이트라이드 및 텅스텐나이트라이드로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하므로, 중간층의 강도가 크다. 그 때문에, 본딩 패드 전극층의 일부분에 프로브로부터 큰 힘이 가해져도, 이 힘이 중간층에서 분산된다. 그 때문에, 중간층 하측의 배선층 전체에 힘이 분산하여 가해지므로, 배선층의 하층에 균열이 생기지 않는다. 그 결과, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 얻을 수 있다.
또한, 중간층 내에 포함되는 티탄, 몰리브덴, 텅스텐, 티탄실리사이드, 몰리브덴실리사이드, 텅스텐실리사이드, 티탄나이트라이드, 몰리브덴나이트라이드 및 텅스텐나이트라이드는 다른 물질과의 밀착성이 좋기 때문에, 배선층과 중간층과의 박리가 생기지 않고, 또한 중간층과 본딩 패드 전극층과의 박리도 생기지 않는다. 그 때문에, 이들 층의 밀착성이 높아지고, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다.
또한 바람직하게는 도전 재료는 알루미늄을 포함한다. 이 경우, 도전 재료중의 알루미늄과 중간층과 밀착성이 좋기 때문에, 배선층과 중간층의 밀착성이 향상하고, 중간층과 본딩 패드 전극층과의 밀착성도 향상한다. 그 결과, 배선층과 중간층사이에서 박리가 생기지 않고, 또한 중간층과 본딩 패드 전극층사이에서 박리가 생기지 않으므로, 더욱 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 반도체 장치는 배선층과, 제1 절연층과, 중간층과, 측벽 도전층과, 본딩 패드 전극층을 구비한다. 배선층은 반도체 기판 상에 형성된다. 제1 절연층은 제1 홀을 포함한다. 제1 홀은 배선층의 일부 표면을 노출시킨다. 또한, 제1 홀은 측벽을 구비한다. 중간층은 제1 절연층의 표면과 제1 홀의 측벽과 배선층의 노출한 일부 표면을 피복하고, 티탄, 몰리브덴, 텅스텐, 티탄실리사이드, 몰리브덴실리사이드, 텅스텐실리사이드, 티탄나이트라이드, 몰리브덴나이트라이드 및 텅스텐나이트라이드로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종을 포함한다. 측벽 도전층은 중간층을 개재시켜 제1 홀의 측벽 상에 형성된다. 본딩 패드 전극층은 중간층을 개재시켜 배선층의 표면에 접속하도록 제1 홀 내에 형성된다.
이와 같이 구성된 반도체 장치에서는 중간층이 티탄, 몰리브덴, 텅스텐, 티탄실리사이드, 몰리브덴실리사이드, 텅스텐실리사이드, 티탄나이트라이드, 몰리브덴나이트라이드 및 텅스텐나이트라이드로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하므로, 이 중간층의 강도가 커진다. 그 때문에, 본딩 패드 전극층의 일부분에 프로브로부터 큰 힘이 가해지고, 이 힘이 제1 절연층에 설치된 제1 홀을 통해 중간층에 전해진다. 중간층에 전해진 힘은 중간층에서 분산된다. 그 때문에, 중간층 밑에 형성되는 배선층 전체에 힘이 분산되어 가해지므로, 배선층 밑에 형성되는 층에 균열이 생기지 않는다. 그 결과, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다.
또한, 중간층중의 티탄, 몰리브덴, 텅스텐, 티탄실리사이드, 몰리브덴실리사이드, 텅스텐실리사이드, 티탄나이트라이드, 몰리브덴나이트라이드 및 텅스텐나이트라이드는 다른 물질과의 밀착성이 높기 때문에, 배선층과 중간층의 밀착성이 높아지고, 중간층과 본딩 패드 전극층과의 밀착성도 높아진다. 그 결과, 배선층과 중간층사이에서 박리가 생기지 않고, 또한 중간층과 본딩 패드 전극층사이에서의 박리도 생기지 않기 때문에, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한, 제1 홀의 측벽에는 측벽 도전층이 형성되기 때문에, 제1 홀의 측벽에서 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한 바람직하게는 배선층과 본딩 패드 전극층은 알루미늄을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 알루미늄과 중간층과의 밀착성이 좋기 때문에, 배선층과 중간층과의 밀착성을 더욱 향상시키고, 본딩 패드 전극층과 중간층과의 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있다. 그 결과, 배선층과 중간층사이에서 박리가 생기지 않고, 또한 중간층과 본딩 패드 전극층사이에서 박리가 생기지 않으므로, 더욱 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 장치의 평면도.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 절단한 단면도.
도 3 ∼ 도 7은 도 1 및 도 2에 나타난 반도체 장치의 제조 방법의 제1 ∼ 제5 공정을 나타내는 단면도.
도 8은 종래의 본딩 패드 전극의 구조를 나타내는 단면도.
도 9는 종래의 본딩 패드 전극에서 생기는 문제를 설명하기 위해 나타내는 본딩 패드 전극의 단면도.
도 10은 도 9에서 나타내는 본딩 패드 전극에 본딩 와이어를 설치했을 때에 생기는 문제를 설명하기 위해 나타내는 본딩 패드 전극의 단면도.
도 11 ∼ 도 13은 공보에 기재된 종래의 반도체 장치의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 실리콘 기판
102, 104, 107, 205 : 층간 절연막
105, 211, 213 : 비아 홀
106 : 본딩 패드 전극
112 : 프로브
205 : 층간 절연막
206 : 하층 알루미늄 배선
208 : 상층 알루미늄 배선
211, 224 : 측벽
이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실리콘 기판(1) 상에 실리콘 산화막으로 이루어지는 층간 절연막(2)이 설치된다. 층간 절연막(2)에는 알루미늄으로 이루어지는 배선층(3)이 설치되어 있다. 배선층(3)을 덮도록 실리콘 산화막으로 이루어지는 제1 절연층으로서의 층간 절연막(4)이 설치된다. 층간 절연막(4)에는 배선층(3)에 달하는 제1 홀로서의 비아 홀(5)이 설치된다. 비아 홀의 한 변의 길이(도 1의 W1)는 약 100㎛ 이다. 이 비아 홀의 깊이는 약 1㎛이다. 비아 홀(5)은 배선층(3)의 표면을 노출시킨다. 노출한 배선층(3)의 표면과, 비아 홀(5)을 규정하는 측벽과, 층간 절연막(4)의 표면에는 제1 중간층으로서의 티탄(Ti)층(9)과, 제2 중간층으로서의 티탄나이트라이드(TiN)층(10)이 형성되어 있다. 티탄층(9)과 티탄나이트라이드층(10)이 중간층을 구성한다. 티탄층(9)은 배선층(3)과 티탄나이트라이드층(10)에 접촉하고 있다. 티탄나이트라이드층(10)에 접하도록, 텅스텐으로 이루어지는 측벽 도전층으로서의 측벽 도전층(8)이 형성되어 있다. 측벽 도전층(8)과 티탄나이트라이드층(10)에 접촉하도록 본딩 패드 전극층(6)이 설치된다. 본딩 패드 전극층(6)은 알루미늄에 의해 구성된다. 본딩 패드 전극층(6)과 티탄나이트라이드층(10)이 직접 접촉하고 있다. 본딩 패드 전극층(6)을 덮도록 제2 절연층으로서의 패시베이션막(7)이 형성되어 있다. 패시베이션막(7)에는 본딩 패드 전극층(6)에 달하는 제2 홀에서의 비아 홀(11)이 형성되어 있다. 본딩 패드 전극층(6)과 접촉하고, 외부의 장치와 반도체 장치의 전기적 접속을 위한 본딩 와이어(14)가 설치된다. 본딩 와이어(14)는 알루미늄 또는 금으로 이루어진다.
이어서, 도 1 및 도 2에서 도시된 반도체 장치의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 3을 참조하면, 우선 실리콘 기판(1) 상에, CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 따라, 실리콘 산화막으로 이루어지는 층간 절연막(2)을 형성한다. 이 층간 절연막(2) 위에 알루미늄막을 형성한다. 이 알루미늄막을 패턴화함으로써, 배선층(3)을 형성한다. 배선층(3)과 층간 절연막(2)을 덮도록, 플라즈마 CVD법, 회전 도포법(Spin on Glass), 및 드라이 에칭에 의한 에치백법을 조합하여, 실리콘 산화막으로 이루어지는 층간 절연막(4)을 형성한다. 층간 절연막(4) 상에 레지스트를 도포하고, 포토리소그래피에 의한 패턴화를 행하고, 비아 홀 패턴을 구비한 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, RIE(Reactive Ion Etching)을 이용하여, 층간 절연막(4)을 에칭한다. 이에 따라, 비아 홀(5)을 형성한다. 그 후, 레지스트 패턴을 산소 플라즈마 등을 이용하여 제거한다.
도 4를 참조하여, 스퍼터링법에 따라, 티탄층(9)을 형성한다. 티탄층(9) 상에, 스퍼터링법에 따라 티탄나이트라이드층(10)을 형성한다. 티탄나이트라이드층(10)의 전면을 덮도록, CVD 법에 따라, 텅스텐층(28)을 형성한다. 텅스텐층(28)의 두께는 약 5000∼10000Å 정도이다.
도 5를 참조하면, 텅스텐층(28)을 전면 에치백한다. 이 때, 티탄나이트라이드층(10)을 전면에 남길 필요가 있기 때문에, 에치백에는 티탄나이트라이드층(10)을 에칭하지 않는 방법, 예를 들면 스톱온 TIN 법을 이용한다. 이에 따라, 비아 홀(5)의 개구부에서는 개구부의 주위에 측벽형으로 텅스텐층이 남아 측벽 도전층(8)이 형성되고, 비아 홀(5)의 중앙부에서는 텅스텐층이 없는 형상이 된다.
그 후, 티탄나이트라이드층(10)과, 측벽 도전층(8)을 덮도록 알루미늄막을 형성한다. 이 때, 비아 홀(5) 내에서는 배선층(3)과 알루미늄막이 티탄나이트라이드층(10) 및 티탄층(9)을 개재시켜 접속하는 구조가 된다. 또한, 비아 홀(5)의 개구부 주위에, 측벽형의 측벽 도전층(8)이 존재하기 때문에, 알루미늄막이 이 측벽 도전층(8)을 따라 형성되게 이루어진다. 이어서, 포토리소그래피 및 RIE에 따라, 알루미늄막의 패터닝을 행하고, 본딩 패드 전극층(6)을 형성한다. 또, 통상의 스퍼터링법을 이용한 경우, 이러한 넓은 개구부의 끝에서의 사이드 커버리지율 a(=도 6의 본딩 패드 전극층(6)의 두께 b와 도 6의 본딩 패드 전극층(6)의 두께 c와의 비: b/c)는 0.5정도이지만, 측벽 도전층(8)을 형성함에 따라, 사이드 커버리지율 a가 0.6이상으로 향상한다. 본딩 패드 전극층(6) 위에, 플라즈마 CVD 법에 따라, 전면에 패시베이션막(7)이 되는 실리콘 질화막을 형성한다. 이 패시베이션막(7)에, 본딩 패드 전극층(6)에 달하는 비아 홀(11)을 형성한다.
도 7을 참조하면, 이 장치의 검사를 위해, 본딩 패드 전극층(6)에 텅스텐제의 프로브(12)를 접촉시킨다. 이에 따라, 테스트를 행한 후 프로브(12)를 본딩 패드 전극층(6)으로부터 분리한다. 그 후 본딩 패드 전극층(6)에 본딩 와이어(14)를 접속시켜 도 1 및 도 2에서 도시된 반도체 장치를 완성한다.
이러한 반도체 장치에서는 도 7에서 나타낸 공정에서, 프로브(12)를 본딩 패드 전극층(6)에 접촉시킬 때에 프로브(12)로부터 본딩 패드 전극층(6)의 일부분에 강한 힘이 가해진다. 이 힘은 티탄나이트라이드층(10)과 티탄층(9)으로 전해진다. 티탄층(9)과 티탄나이트라이드층(10)은 알루미늄에 비하여 특히 기계적 강도가 크기 때문에, 프로브(12)로부터 주어진 힘은 티탄나이트라이드층(10) 및 티탄층(9)으로 분산된다. 그 때문에, 이 힘은 티탄층(9) 밑에 위치하는 배선층(3) 전체에 분산되어 가해지게 되어, 배선층(3) 아래의 층간 절연막(2)에 균열이 생기는 일이 없다. 그 결과, 이 균열을 기점으로 한 본딩 패드 전극층(6)의 균열이 생기기 어려워져, 반도체 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 도 7에 나타낸 공정에서, 화살표(31)로 나타난 방향으로 프로브(12)로부터 힘이 가해진 경우에도, 층간 절연막(4) 위에도 티탄나이트라이드층(10)과 티탄층(9)이 존재하기 때문에, 층간 절연막(4)의 부분(4a)에 균열이 생기는 일이 없다. 그 결과, 반도체 장치의 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.
또한, 티탄나이트라이드층(10) 및 티탄층(9)은 모두 알루미늄과 밀착성이 좋기 때문에, 본딩 패드 전극층(6)과 배선층(3)은 티탄나이트라이드층(10) 및 티탄층(9)을 개재시켜 강고하게 접합되게 한다. 그 때문에, 프로브(12)를 본딩 패드 전극층(6)으로부터 분리할 때에도, 본딩 패드 전극층(6)과 배선층(3) 사이에서 박리가 생기는 일이 없다. 그 때문에, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다.
이상의 본 발명의 실시예에 대해 설명했지만, 여기서 도시된 실시예는 여러가지로 변형하는 것이 가능하다. 우선, 중간층을 형성하는 재료로는 실시예에서는 티탄나이트라이드와 티탄을 이용했지만, 이들에 한정되지 않고, 예를 들면 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티탄실리사이드(TiSi), 몰리브덴실리사이드(MoSi), 텅스텐 실리사이드(WSi), 몰리브덴나이트라이드(MoN) 및 텅스텐나이트라이드(WN)등의 고융점금속으로도 좋다.
또한, 실시예에서는 중간층을 2층 구조로 했지만, 2층 구조에 한정되는 것이아니라, 1층 구조라도 좋고, 또한 3층 이상의 구조로 해도 좋다. 또한, 실시예에서는 배선층이나 본딩 패드 전극층은 알루미늄에 의해 구성했지만, 알루미늄 합금으로도 좋고, 또한 중간층과 밀착성이 좋은 재료이면, 특별히 한정되지 않는다.

Claims (3)

  1. 알루미늄을 포함하며 반도체 기판 상에 형성된 배선층과,
    측벽을 갖고 상기 배선층의 표면의 일부를 노출시키는 제1 홀을 포함하며, 상기 배선층을 덮도록 형성된 제1 절연층과,
    티탄을 포함하며 상기 배선층에 접촉하여 형성되며, 상기 제1 절연층의 표면, 상기 제1 홀의 상기 측벽, 상기 배선층의 표면의 상기 노출된 일부를 덮는 제1 중간층과,
    티탄나이트라이드를 포함하며 상기 제1 중간층과 접촉하는 제2 중간층과,
    텅스텐을 포함하며, 상기 제1 및 제2 중간층을 사이에 두고 상기 제1 홀의 상기 측벽 상에 형성된 측벽 도전층과,
    알루미늄을 포함하며, 상기 제1 및 제2 중간층을 사이에 두고 상기 배선층의 표면에 접속되도록 상기 제1 홀 내에 형성되고 상기 제2 중간층과 접촉하는 본딩 패드 전극층
    을 포함하는 반도체 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본딩 패드 전극층을 덮으며 상기 본딩 패드 전극층에 연결되는 제2 홀을 구비하는 제2 절연층을 더 포함하는 반도체 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 본딩 패드 전극층 및 상기 제2 중간층은 상기 제2 홀 바로 아래에서 서로 접촉하고 있으며, 상기 제1 중간층과 상기 배선층은 서로 접촉하고 있는 반도체 장치.
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