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JP2015070209A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法 Download PDF

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JP2015070209A
JP2015070209A JP2013205253A JP2013205253A JP2015070209A JP 2015070209 A JP2015070209 A JP 2015070209A JP 2013205253 A JP2013205253 A JP 2013205253A JP 2013205253 A JP2013205253 A JP 2013205253A JP 2015070209 A JP2015070209 A JP 2015070209A
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Satoshi Izumiya
聡 泉家
泰之 石井
Yasuyuki Ishii
泰之 石井
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Abstract

【課題】半導体装置の性能を向上させる。
【解決手段】半導体基板上に層間絶縁膜IL7が形成され、層間絶縁膜IL7上にパッドPDが形成され、層間絶縁膜IL7上に、パッドPDを覆うように絶縁膜PAが形成され、絶縁膜PAに、パッドPDの一部を露出する開口部OP1が形成されている。パッドPDは、Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM1上のバリア導体膜BR2とバリア導体膜BR2上のAl含有導電膜AM2とを有する積層導電膜により形成され、Al含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とを有する厚膜部PD1と、Al含有導電膜AM1を有するがAl含有導電膜AM2を有していない薄膜部PD2とを備えている。薄膜部PD2は厚膜部PD1よりも薄く、開口部OP1からは、パッドPDの薄膜部PD2が露出される。
【選択図】図3

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、例えば、パッドを有する半導体装置およびその製造方法に好適に利用できるものである。
半導体基板にMISFETなどの半導体素子が形成され、その半導体基板上に複数の配線層を有する多層配線構造が形成され、最上層にパッシベーション膜が形成されて、半導体装置が製造される。また、この半導体装置は、ワイヤボンディング用のパッドを有しており、そのパッドは、パッシベーション膜に設けられた開口部から露出されている。
特開2003−86624号公報(特許文献1)、特開2003−142485号公報(特許文献2)、特開昭62−217622号公報(特許文献3)、特開平11−186269号公報(特許文献4)および特開2008−235728号公報(特許文献5)には、ワイヤボンディング用のパッドを有する半導体装置に関する技術が記載されている。
特開2003−86624号公報 特開2003−142485号公報 特開昭62−217622号公報 特開平11−186269号公報 特開2008−235728号公報
パッドを有する半導体装置においても、できるだけ性能を向上させることが望まれる。または、信頼性を向上させることが望まれる。あるいは、信頼性を向上させ、かつ、性能を向上させることが望まれる。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態によれば、半導体装置は、パッドを有し、前記パッドは、第1Al含有導電膜と前記第1Al含有導電膜上の第1導電膜と前記第1導電膜上の第2Al含有導電膜とを有する積層導電膜により形成されている。前記パッドは、前記第1Al含有導電膜と前記第1導電膜と前記第2Al含有導電膜とを有する厚膜部と、前記第1Al含有導電膜を有するが前記第2Al含有導電膜を有していない薄膜部とを備えており、前記薄膜部は前記厚膜部よりも薄く、前記パッドを覆うように形成された絶縁膜の開口部から前記パッドの前記薄膜部が露出されている。
また、一実施の形態によれば、半導体装置は、半導体基板上に形成された第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に形成されたパッドおよび第1配線と、前記第1絶縁膜上に前記パッドおよび前記第1配線を覆うように形成された第2絶縁膜と、前記第2絶縁膜に形成されかつ前記パッドの一部を露出する第1開口部とを有している。前記第1配線は、第1Al含有導電膜と前記第1Al含有導電膜上の第1導電膜と前記第1導電膜上の第2Al含有導電膜とを有する積層導電膜により形成されている。前記パッドは、前記第1配線よりも薄く、前記第1Al含有導電膜を含んでいるが、前記第2Al含有導電膜を含んでいない。
また、一実施の形態によれば、半導体装置の製造方法は、(a)半導体基板上に第1絶縁膜を形成する工程、(b)前記第1絶縁膜上に、第1Al含有導電膜と前記第1Al含有導電膜上の第1導電膜と前記第1導電膜上の第2Al含有導電膜とを有する積層導電膜を形成する工程、を有している。更に、(c)前記積層導電膜の一部の領域で前記第2Al含有導電膜を除去して、前記第1Al含有導電膜と前記第1導電膜と前記第2Al含有導電膜とを有する厚膜部と、前記第1Al含有導電膜を有するが前記第2Al含有導電膜を有していない薄膜部とを形成する工程、を有している。更に、(d)前記(c)工程後、前記積層導電膜をパターニングすることにより、パッドと配線を形成する工程、(e)前記パッドと前記配線を覆うように、前記第1絶縁膜上に第2絶縁膜を形成する工程、(f)前記第2絶縁膜に第1開口部を形成して、前記第1開口部から前記パッドの一部を露出させる工程、を有している。前記(d)工程では、前記配線は、前記積層導電膜の前記厚膜部により形成され、前記パッドは、少なくとも一部が前記積層導電膜の前記薄膜部により形成され、前記(f)工程では、前記パッドのうち、前記積層導電膜の前記薄膜部により形成された部分が、前記第1開口部から露出される。
一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
また、半導体装置の性能を向上させることができる。
一本実施の形態の半導体装置の全体平面図である。 一本実施の形態の半導体装置の要部平面図である。 一本実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 一本実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 一本実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 パッドにボンディングワイヤを接続した状態を示す半導体装置の断面図である。 一本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図7に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図8と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図8に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図10と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図10に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図12と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図12に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図14と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図14に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図16に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図17に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図18に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図19と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図19に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図21と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図21に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図23と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図23に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図25と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図25に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図26と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図27に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図29と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図29に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図31と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図31に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図33と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図33に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図35と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図35に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図37と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 パッドにボンディングワイヤを接続した状態を示す要部断面図である。 検討例の半導体装置の要部断面図である。 検討例の半導体装置の要部断面図である。 検討例の半導体装置の要部断面図である。 検討例の半導体装置の要部断面図である。 検討例の半導体装置の要部断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図47と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図47に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図49と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図49に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図51と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図51に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図53と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図53に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図55と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図55に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図57と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図57に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図59と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図59に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図61と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図61に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図63と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図63に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図65と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 他の実施の形態の変形例の半導体装置の要部断面図である。 他の実施の形態の変形例の半導体装置の要部断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図73と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図73に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図75と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図75に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図77と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図77に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図79と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図79に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図81と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図81に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図83と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図83に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図85と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の要部平面図である。 他の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 他の実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図92に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図89に示されるパッドを複数設ける場合のレイアウト例を示す平面図である。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
(実施の形態1)
<半導体装置の構造について>
本実施の形態の半導体装置を、図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態の半導体装置(半導体チップ)CPの全体平面図であり、半導体装置CPの上面側の全体平面図が示されている。図2は、本実施の形態の半導体装置CPの要部平面図である。図1に示される点線で囲まれた領域RGを拡大したものが、図2に対応している。図3および図4は、本実施の形態の半導体装置CPの要部断面図である。図3は、図2のA−A線の断面図にほぼ対応し、図4は、図2のB−B線の断面図にほぼ対応している。また、図3および図4では、配線M5および層間絶縁膜IL6よりも下の構造は、図示を省略している。また、図2では、パッドPDと配線M6と開口部OP1,OP2の平面レイアウトを示し、それ以外については図示を省略している。なお、図2は、平面図であるが、理解を簡単にするために、配線M6にドットのハッチングを付し、パッドPDに斜線のハッチングを付してあるが、パッドPDにおける厚膜部PD1と薄膜部PD2とでは、斜線のハッチングの向きを逆にしている。
図1に示されるように、半導体装置(半導体チップ)CPの上面(表面、主面)において、複数のパッド(パッド電極、電極パッド、ボンディングパッド)PDが外周に沿って並んで配置されている。図1の場合は、平面形状が四角形状(より特定的には矩形状)の半導体装置CPの四辺のそれぞれに沿って、複数のパッドPDが配置されている。図2には、半導体装置CPに形成された複数のパッドPDのうちの一つのパッドPDを代表して示してある。
図3および図4に示されるように、パッドPDは、層間絶縁膜IL7上に形成されており、層間絶縁膜IL7上に、パッドPDの一部を覆うように、絶縁膜(パッシベーション膜)PAが形成されており、パッドPDの一部は、絶縁膜PAに設けられた開口部OP1から露出されている。すなわち、開口部OP1は、パッドPD用の開口部であり、平面視でパッドPDに内包されるように形成されている。このため、開口部OP1の平面寸法(平面積)は、パッドPDの平面寸法(平面積)よりも小さく、パッドPDは、開口部OP1から露出される部分と、絶縁膜PAで覆われる部分とを有している。なお、詳細は後述するが、開口部OP1から露出されるのは、パッドPDのうち、薄膜部PD2である。絶縁膜PAは、半導体装置(半導体チップ)の最上層の膜であり、表面保護膜として機能することができる。すなわち、絶縁膜PAは、パッシベーション膜である。パッドPDと開口部OP1のそれぞれの平面形状は、例えば四角形状(より特定的には矩形状)である。
また、図4に示されるように、層間絶縁膜IL7上には、配線M6も形成されており、配線M6は絶縁膜PAで覆われている。配線M6は、パッドPDと同層に形成されている。配線M6は、半導体基板(SB)上に形成された複数の配線層のうちの最上層の配線層の配線である。この最上層の配線層に、配線M6だけでなくパッドPDも形成されている。配線M6は、層間絶縁膜IL7上を延在するとともに、絶縁膜PAで覆われることで非露出状態(露出されていない状態)となっている。配線M6としては、例えば、電源配線および/またはグランド配線などを用いることができる。一方、パッドPDは、配線M6の幅(配線幅)W1よりも大きな辺(四辺)で形成される四角形(より特定的には矩形)の平面形状を有しており、一部が開口部OP1から露出されている。ここで、配線M6の幅W1は、配線M6の延在方向に略垂直な方向の幅(寸法)に対応している。
図3および図4に示されるように、層間絶縁膜IL7よりも下層には、配線M5が形成されている。配線M5は、半導体基板(SB)上に形成された複数の配線層のうちの最上層の配線層よりも1つ下の配線層の配線である。すなわち、配線M5は、最上層配線層の配線である配線M6よりも一つ下の配線層の配線である。配線M5は、層間絶縁膜IL7よりも下層の層間絶縁膜IL6に埋め込まれている。すなわち、配線M5は、層間絶縁膜IL6の配線溝(配線用の溝)にダマシン法を用いて埋め込まれており、いわゆる埋込配線(ダマシン配線)である。配線M5が埋め込まれた層間絶縁膜IL6上に層間絶縁膜IL7が形成され、その層間絶縁膜IL7上にパッドPDと配線M6とが形成されている。
パッドPDは、層間絶縁膜IL7に設けられた開口部OP2を通じて配線M5に接して、その配線M5に電気的に接続されている。すなわち、開口部OP2は、パッドPDと配線M5とが平面視で重なる位置に形成されており、パッドPDの一部が開口部OP2内に配置(充填)され、開口部OP2から露出される配線M5の上面にパッドPDが接することにより、パッドPDが配線M5と電気的に接続される。
開口部OP2は、平面視で開口部OP1と重ならない位置に配置されていることが好ましい。開口部OP2と平面視で重なる位置ではパッドPDの上面の平坦性が低下したとしても、開口部OP2とは平面視で重ならない位置に開口部OP1を配置することで、開口部OP1から露出する部分のパッドPDの上面の平坦性を高めることができる。これにより、開口部OP1から露出するパッドPDに接続用部材(例えば後述のボンディングワイヤBW)を、より的確に接続できるようになる。また、開口部OP2とは平面視で重ならない位置に開口部OP1を配置することで、開口部OP1から露出するパッドPDにワイヤボンディング工程などで圧力が加わったとしても、その圧力が配線M5に伝わって配線M5に影響を与えてしまうのを抑制または防止することができる。これにより、半導体装置の信頼性をより向上させることができる。
開口部OP2は、パッドPDに平面視で内包されるように形成されるが、1つのパッドPDに対して形成される開口部OP2の数は、単数または複数とすることができ、図2の場合は、1つのパッドPDに対して開口部OP2を4つ形成した場合を例として示してある。
また、配線M6は、層間絶縁膜IL7に設けられた開口部OP3を通じて配線M5に接して、その配線M5に電気的に接続されている。すなわち、開口部OP3は、配線M6と配線M5とが平面視で重なる位置に形成されており、配線M6の一部が開口部OP3内に配置(充填)され、開口部OP3から露出される配線M5の上面に配線M6が接することにより、配線M6が配線M5と電気的に接続される。開口部OP3は、配線M6に平面視で内包されるように形成される。
本実施の形態では、パッドPDは、厚みが厚い部分(PD1)と厚みが薄い部分(PD2)とを一体的に有している。ここで、パッドPDのうち、厚みが厚い部分を、厚膜部PD1と称し、厚みが薄い部分を、薄膜部PD2と称することとする。つまり、パッドPDのうち、厚膜部PD1は、Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との両方を有している部分であり、薄膜部PD2は、Al含有導電膜AM1を有するがAl含有導電膜AM2を有していない部分である。厚膜部PD1の厚みT1は、薄膜部PD2の厚みT2よりも大きい(T1>T2)。厚膜部PD1と薄膜部PD2の構成を、以下に具体的に説明する。
パッドPDの厚膜部PD1は、バリア導体膜(バリア導電膜)BR1と、バリア導体膜BR1上のAl(アルミニウム)含有導電膜AM1と、Al含有導電膜AM1上のバリア導体膜(バリア導電膜)BR2と、バリア導体膜BR2上のAl(アルミニウム)含有導電膜AM2と、Al含有導電膜AM2上のバリア導体膜(バリア導電膜)BR3とを有する積層膜により形成されている。パッドPDの薄膜部PD2は、バリア導体膜BR1と、バリア導体膜BR1上のAl含有導電膜AM1との積層膜により形成されており、バリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3とは有していない。
パッドPDの厚膜部PD1を構成しているバリア導体膜BR1と、パッドPDの薄膜部PD2を構成しているバリア導体膜BR1とは、同層に一体的に形成された膜である。また、パッドPDの厚膜部PD1を構成しているAl含有導電膜AM1と、パッドPDの薄膜部PD2を構成しているAl含有導電膜AM1とは、同層に一体的に形成された膜である。しかしながら、パッドPDの厚膜部PD1では、Al含有導電膜AM1上に、バリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3とが下から順に積層されているが、パッドPDの薄膜部PD2では、Al含有導電膜AM1上に、バリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3のいずれも形成されていない。このため、パッドPDの厚膜部PD1と薄膜部PD2とは、バリア導体膜BR1とバリア導体膜BR1上のAl含有導電膜AM1とを有していることは共通しているが、Al含有導電膜AM1上に、バリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3との積層膜を有しているか否かが相違しており、厚膜部PD1は該積層膜を有し、薄膜部PD2は該積層膜を有していない。薄膜部PD2は、Al含有導電膜AM1上にバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3との積層膜が形成されていない分、厚膜部PD1より薄くなっている。
すなわち、厚膜部PD1の厚みT1は、バリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3との積層膜の厚みに対応し、薄膜部PD2の厚みT2は、バリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1との積層膜の厚みに対応している。そして、厚膜部PD1の厚みT1と薄膜部PD2の厚みT2の差は、バリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3との積層膜の厚みに対応している。
配線M6の厚みT3は、パッドPDの厚膜部PD1の厚みT1とほぼ同じである(T3=T1)。これは、配線M6が、パッドPDの厚膜部PD1と同じ積層構造を有しているためである。このため、パッドPDの厚膜部PD1が、バリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3との積層膜により形成されている場合は、配線M6も、バリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3との積層膜により形成されている。すなわち、パッドPDの厚膜部PD1と同様に、配線M6は、バリア導体膜BR1と、バリア導体膜BR1上のAl含有導電膜AM1と、Al含有導電膜AM1上のバリア導体膜BR2と、バリア導体膜BR2上のAl含有導電膜AM2と、Al含有導電膜AM2上のバリア導体膜BR3とを有する積層膜により形成されている。
パッドPDの厚膜部PD1を構成しているバリア導体膜BR1と、配線M6を構成しているバリア導体膜BR1とは、同工程で同層に形成された同材料の膜である。また、パッドPDの厚膜部PD1を構成しているAl含有導電膜AM1と、配線M6を構成しているAl含有導電膜AM1とは、同工程で同層に形成された同材料の膜である。また、パッドPDの厚膜部PD1を構成しているバリア導体膜BR2と、配線M6を構成しているバリア導体膜BR2とは、同工程で同層に形成された同材料の膜である。また、パッドPDの厚膜部PD1を構成しているAl含有導電膜AM2と、配線M6を構成しているAl含有導電膜AM2とは、同工程で同層に形成された同材料の膜である。また、パッドPDの厚膜部PD1を構成しているバリア導体膜BR3と、配線M6を構成しているバリア導体膜BR3とは、同工程で同層に形成された同材料の膜である。
但し、パッドPDと配線M6とが互いに分離(離間)されている場合は、パッドPDを構成しているバリア導体膜BR1と、配線M6を構成しているバリア導体膜BR1とは、互いに分離(離間)されており、また、パッドPDを構成しているAl含有導電膜AM1と、配線M6を構成しているAl含有導電膜AM1とは、互いに分離(離間)されている。また、パッドPDと配線M6とが互いに分離(離間)されている場合は、パッドPDの厚膜部PD1を構成しているバリア導体膜BR2と、配線M6を構成しているバリア導体膜BR2とは、互いに分離(離間)されており、また、パッドPDの厚膜部PD1を構成しているAl含有導電膜AM2と、配線M6を構成しているAl含有導電膜AM2とは、互いに分離(離間)されている。また、パッドPDと配線M6とが互いに分離(離間)されている場合は、パッドPDの厚膜部PD1を構成しているバリア導体膜BR3と、配線M6を構成しているバリア導体膜BR3とは、互いに分離(離間)されている。
ここで、Al含有導電膜とは、Al(アルミニウム)を含有する導電膜のことである。このため、Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2とは、いずれも、Al(アルミニウム)を含有する導電膜である。
Al含有導電膜AM1,AM2のそれぞれは、アルミニウム(Al)を主体とする導電膜を用いることが好ましく、アルミニウム(Al)からなるアルミニウム膜、あるいは、アルミニウム合金(例えばAl−Cu合金)からなるアルミニウム合金膜を、Al含有導電膜AM1,AM2として好適に用いることができる。なお、アルミニウム合金膜を用いる場合は、アルミニウム(Al)リッチなアルミニウム合金膜が好ましい。ここで、アルミニウム(Al)リッチとは、アルミニウム(Al)の組成比が50原子%より大きいことを意味する。
Al含有導電膜AM1,AM2は、配線M6またはパッドPDの主導体膜(主導電膜)として機能することができる。Al含有導電膜AM1,AM2の各膜厚は、バリア導体膜BR1,BR2,BR3の各膜厚よりも大きい(厚い)ことが好ましい。また、Al含有導電膜AM2の厚みは、Al含有導電膜AM1の厚みよりも大きい(厚い)ことが好ましい。パッドPDは、主としてAl含有導電膜により形成されているため、アルミニウムパッドとみなすことができ、配線M6は、主としてAl含有導電膜により形成されているため、アルミニウム配線とみなすことができる。
バリア導体膜BR1とバリア導体膜BR2とバリア導体膜BR3とは、いずれも導電膜である。このうち、バリア導体膜BR1は、下地(例えば層間絶縁膜IL7)に対する密着性を向上させ、剥がれを防止するために設けられている。例えば、チタン(Ti)膜または窒化チタン(TiN)膜、あるいはチタン(Ti)膜と窒化チタン(TiN)膜との積層膜を、バリア導体膜BR1として好適に用いることができる。
バリア導体膜BR3は、フォトリソグラフィ工程における反射防止膜として機能することができる。例えば、チタン(Ti)膜または窒化チタン(TiN)膜、あるいはチタン(Ti)膜と窒化チタン(TiN)膜との積層膜を、バリア導体膜BR3として好適に用いることができる。
バリア導体膜BR2は、パッドPDの薄膜部PD2でAl含有導電膜AM2を除去し、かつAl含有導電膜AM1を残しやすいように、Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間に設けたものである。バリア導体膜BR2は、Al含有導電膜AM1,AM2に対するエッチング選択比を確保できるような導電材料により形成する必要があり、Al含有導電膜AM1,AM2とは異なる材料により形成されている。このため、バリア導体膜BR2は、アルミニウム(Al)を含有しない材料により形成することが好ましく、例えば、チタン(Ti)膜または窒化チタン(TiN)膜、あるいはチタン(Ti)膜と窒化チタン(TiN)膜との積層膜を、バリア導体膜BR2として好適に用いることができる。また、バリア導体膜BR2をバリア導体膜BR1およびバリア導体膜BR3と同じ材料により形成すれば、パッドPDと配線M6の加工が容易になるため、より好ましい。
Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間にバリア導体膜BR2を設けたことにより、パッドPDの厚膜部PD1と配線M6にAl含有導電膜AM2を残し、パッドPDの薄膜部PD2でAl含有導電膜AM2を除去することを、容易かつ的確に行えるようになる。これにより、パッドPDの薄膜部PD2でAl含有導電膜AM2を除去したことで、パッドPDの薄膜部PD2の厚みT2を厚膜部PD1の厚みT1および配線M6の厚みT3よりも薄くすることができる(T2<T1,T2<T3)。
配線M5は、銅(Cu)からなる主導体膜と、主導体膜の側面および底面に形成されたバリア導体膜とにより形成されているが、図3および図4では、図面の簡略化のために、配線M5を構成する主導体膜(銅膜)とバリア導体膜とを一体化して示してある。配線M5におけるバリア導体膜は、層間絶縁膜IL6に設けられた配線溝の側面(側壁)および底面上に形成され、このバリア導体膜を介して配線溝を埋め込むように銅(Cu)の主導体膜が形成されている。配線M5におけるバリア導体膜は、配線M5の主導体膜中の銅(Cu)が層間絶縁膜IL6に拡散するのを防止するように機能することができ、例えば、タンタル(Ta)膜または窒化タンタル(TaN)膜、あるいはそれらの積層膜を用いることができる。
絶縁膜PAの開口部OP1は、パッドPDの一部を露出するために形成されているが、絶縁膜PAの開口部OP1から露出されるのはパッドPDの薄膜部PD2であり、パッドPDの厚膜部PD1は、開口部OP1から露出されておらず、絶縁膜PAで覆われている。つまり、絶縁膜PAの開口部OP1は、平面視でパッドPDの薄膜部PD2に内包されるように形成されており、絶縁膜PAの開口部OP1からは、パッドPDの薄膜部PD2の上面が露出されている。また、配線M6は、絶縁膜PAで覆われており、絶縁膜PAの開口部(OP1)から露出されていない。
ここで、絶縁膜PAの開口部OP1からのパッドPDの露出面を、パッド面(パッド露出面)PDRと称することとする。すなわち、絶縁膜PAの開口部OP1から露出するパッドPDの表面(上面)が、パッド面PDRである。開口部OP1から露出されるパッドPDは、すなわちパッド面PDRは、半導体装置(半導体チップ)の外部接続用の端子(電極)として機能し、後述のボンディングワイヤBWなどの接続用部材(接続用の導電性部材)を接続するために使用される。従って、開口部OP1から露出されるパッドPDは、すなわちパッド面PDRは、ボンディング用のパッドとして機能する。本実施の形態では、パッド面PDRは、パッドPDの薄膜部PD2の上面により形成されており、具体的には、パッドPDの薄膜部PD2を構成するAl含有導電膜AM1の上面(表面)により形成されている。パッド面PDRがAl含有導電膜AM1の上面(表面)により形成されることで、パッドPDのパッド面PDRに対して、接続用部材(例えば後述のボンディングワイヤBW)を的確に接続できるようになる。
層間絶縁膜IL7の開口部OP2は、パッドPDと配線M5とを接続するために形成されているが、この開口部OP2は、平面視でパッドPDの厚膜部PD1に内包されるように形成されている。このため、層間絶縁膜IL7の開口部OP2内に配置(充填)されるのは、パッドPDの厚膜部PD1の一部である。パッドPDの厚膜部PD1の一部が層間絶縁膜IL7の開口部OP2内に配置(充填)され、開口部OP2から露出される配線M5の上面に接することにより、パッドPDが配線M5と電気的に接続される。
パッドPDは、厚膜部PD1と薄膜部PD2とを有しているため、厚膜部PD1と薄膜部PD2との境界には、側壁(段差)DSが形成されている。側壁DSの高さは、厚膜部PD1の厚みT1と薄膜部PD2の厚みT2との差に対応している。ここで、側壁DSは、厚膜部PD1の上面と薄膜部PD2の上面とを繋ぐ側壁(段差)であり、側壁DSの高さは、厚膜部PD1の上面と薄膜部PD2の上面との高さの差に対応している。この側壁DSは、開口部OP1から露出されておらず、絶縁膜PAで覆われている。なお、ここでは、側壁DSは、バリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3の側面により形成されているが、後述の実施の形態2では、この側壁DSは、Al含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3の側面により形成される。
次に、配線M5が埋め込まれた層間絶縁膜IL6よりも下の構造について、図5を参照して説明する。
図5は、本実施の形態の半導体装置の要部断面図であり、配線M5が埋め込まれた層間絶縁膜IL6よりも下の構造を含む断面が示されている。
本実施の形態の半導体装置は、半導体基板SBの主面にMISFETなどの半導体素子が形成され、その半導体基板SB上に、複数の配線層を含む多層配線構造が形成されている。以下に、本実施の形態の半導体装置の構成例について具体的に説明する。
図5に示されるように、本実施の形態の半導体装置を構成する単結晶シリコンなどからなる半導体基板SBには、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)などの半導体素子が形成されている。半導体基板SBには、複数のMISFETが形成されているが、図5には、そのうちの2つのMISFET(ここではnチャネル型MISFETQnとpチャネル型MISFETQp)が代表して示されている。
半導体基板SBの主面には、STI(Shallow Trench Isolation)法などにより素子分離領域STが形成されており、半導体基板SBにおいて、この素子分離領域STにより規定された活性領域(すなわち素子分離領域STに周囲を囲まれた活性領域)に、MISFET(Qn,Qp)が形成されている。素子分離領域STは、半導体基板SBに形成された溝に埋め込まれた絶縁膜からなる。
半導体基板SBにp型ウエルPWおよびn型ウエルNWが形成され、p型ウエルPW上にゲート絶縁膜GFを介してnチャネル型MISFETQn用のゲート電極GE1が形成され、n型ウエルNW上にゲート絶縁膜GFを介してpチャネル型MISFETQp用のゲート電極GE2が形成されている。ゲート絶縁膜GFは、例えば酸化シリコン膜などからなり、ゲート電極GE1,GE2は、例えば、不純物を導入した多結晶シリコン膜(ドープトポリシリコン膜)などからなる。
半導体基板SBのp型ウエルPW内には、nチャネル型MISFETQnのソース・ドレイン用のn型半導体領域NSが形成され、半導体基板SBのn型ウエルNW内には、pチャネル型MISFETQpのソース・ドレイン用のp型半導体領域PSが形成されている。ゲート電極GE1と、そのゲート電極GE1の下のゲート絶縁膜GFと、ゲート電極GE1の両側のn型半導体領域NS(ソース・ドレイン領域)とにより、nチャネル型MISFETQnが形成される。また、ゲート電極GE2と、そのゲート電極GE2の下のゲート絶縁膜GFと、ゲート電極GE2の両側のp型半導体領域PS(ソース・ドレイン領域)とにより、pチャネル型MISFETQpが形成される。n型半導体領域NSは、LDD(Lightly doped Drain)構造とすることもでき、この場合、ゲート電極GE1の側壁上には、サイドウォールスペーサとも称される側壁絶縁膜が形成される。同様に、p型半導体領域PSは、LDD構造とすることもでき、この場合、ゲート電極GE2の側壁上には、サイドウォールスペーサとも称される側壁絶縁膜が形成される。また、n型半導体領域NS、p型半導体領域PS、ゲート電極GE1およびゲート電極GE2の各上部に、サリサイド(Salicide:Self Aligned Silicide)技術を用いて金属シリサイド層(図示せず)を形成してもよい。
なお、ここでは、半導体基板SBに形成する半導体素子として、MISFETを例に挙げて説明しているが、この他、容量素子、抵抗素子、メモリ素子、または他の構成のトランジスタなどを形成してもよい。
また、ここでは、半導体基板SBとして単結晶シリコン基板を例に挙げて説明しているが、他の形態として、半導体基板SBとして、SOI(Silicon On Insulator)基板などを用いることもできる。
半導体基板SB上には、複数の層間絶縁膜と複数の配線層とにより多層配線構造が形成されている。
すなわち、半導体基板SB上に、複数の層間絶縁膜IL1,IL2,IL3,IL4,IL5,IL6が形成され、この複数の層間絶縁膜IL1,IL2,IL3,IL4,IL5,IL6に、プラグV1、ビア部V2,V3,V4,V5および配線M1,M2,M3、M4,M5が形成されている。そして、層間絶縁膜IL6上に層間絶縁膜IL7が形成され、この層間絶縁膜IL7上にパッドPDおよび配線M6が形成されている。
具体的には、半導体基板SB上に、上記MISFET(Qn,Qp)を覆うように、層間絶縁膜IL1が形成されており、この層間絶縁膜IL1にプラグV1が埋め込まれ、プラグV1が埋め込まれた層間絶縁膜IL1上に層間絶縁膜IL2が形成され、この層間絶縁膜IL2に配線M1が埋め込まれている。そして、配線M1が埋め込まれた層間絶縁膜IL2上に、層間絶縁膜IL3が形成され、この層間絶縁膜IL3に配線M2が埋め込まれ、配線M2が埋め込まれた層間絶縁膜IL3上に、層間絶縁膜IL4が形成され、この層間絶縁膜IL4に配線M3が埋め込まれている。そして、配線M3が埋め込まれた層間絶縁膜IL4上に、層間絶縁膜IL5が形成され、この層間絶縁膜IL5に配線M4が埋め込まれ、配線M4が埋め込まれた層間絶縁膜IL5上に、層間絶縁膜IL6が形成され、この層間絶縁膜IL6に配線M5が埋め込まれている。そして、配線M5が埋め込まれた層間絶縁膜IL6上に、層間絶縁膜IL7が形成され、この層間絶縁膜IL7上に配線M6(図5では配線M6は図示を省略している)とパッドPDが形成されている。そして、層間絶縁膜IL7上に、配線M6とパッドPDを覆うように絶縁膜PAが形成され、この絶縁膜PAには、パッドPDの一部を露出する開口部OP1が形成されている。層間絶縁膜IL1〜IL7のそれぞれは、単層の絶縁膜(例えば酸化シリコン膜)、または複数の絶縁膜の積層膜とすることができる。
プラグV1は、導電体からなり、配線M1の下層に形成され、すなわち層間絶縁膜IL1中に層間絶縁膜IL1を貫通するように形成され、プラグV1の上面が配線M1の下面に接することで、配線M1に電気的に接続されている。また、プラグV1の底部は、半導体基板SBに形成された種々の半導体領域(例えばn型半導体領域NSまたはp型半導体領域PSなど)や、ゲート電極GE1,GE2などに接続されている。これにより、配線M1は、プラグV1を介して、半導体基板SBに形成された種々の半導体領域やゲート電極GE1,GE2などに電気的に接続される。
ビア部V2は、導電体からなり、配線M2と一体的に形成されており、配線M2と配線M1との間に配置されて、配線M2と配線M1とを接続している。すなわち、層間絶縁膜IL3には、配線M2と、配線M2と一体的に形成されたビア部V2とが埋め込まれている。デュアルダマシン法を用いることにより、ビア部V2と配線M2とを一体的に形成することができる。他の形態として、シングルダマシン法を用いることにより、ビア部V2と配線M2とを別々に形成することも可能である。ビア部V2の底面は、配線M1の上面に接しており、ビア部V2を介して配線M2と配線M1とが電気的に接続されている。
ビア部V3は、導電体からなり、配線M3と一体的に形成されており、配線M3と配線M2との間に配置されて、配線M3と配線M2とを接続している。すなわち、層間絶縁膜IL4には、配線M3と、配線M3と一体的に形成されたビア部V3とが埋め込まれている。デュアルダマシン法を用いることにより、ビア部V3と配線M3とを一体的に形成することができる。他の形態として、シングルダマシン法を用いることにより、ビア部V3と配線M3とを別々に形成することも可能である。ビア部V3の底面は、配線M2の上面に接しており、ビア部V3を介して配線M3と配線M2とが電気的に接続されている。
ビア部V4は、導電体からなり、配線M4と一体的に形成されており、配線M4と配線M3との間に配置されて、配線M4と配線M3とを接続している。すなわち、層間絶縁膜IL5には、配線M4と、配線M4と一体的に形成されたビア部V4とが埋め込まれている。デュアルダマシン法を用いることにより、ビア部V4と配線M4とを一体的に形成することができる。他の形態として、シングルダマシン法を用いることにより、ビア部V4と配線M4とを別々に形成することも可能である。ビア部V4の底面は、配線M3の上面に接しており、ビア部V4を介して配線M4と配線M3とが電気的に接続されている。
ビア部V5は、導電体からなり、配線M5と一体的に形成されており、配線M5と配線M4との間に配置されて、配線M5と配線M4とを接続している。すなわち、層間絶縁膜IL6には、配線M5と、配線M5と一体的に形成されたビア部V5とが埋め込まれている。デュアルダマシン法を用いることにより、ビア部V5と配線M5とを一体的に形成することができる。他の形態として、シングルダマシン法を用いることにより、ビア部V5と配線M5とを別々に形成することも可能である。ビア部V5の底面は、配線M4の上面に接しており、ビア部V5を介して配線M5と配線M4とが電気的に接続されている。
配線M1は、半導体基板SB上に形成した多層配線構造のうちの最下層の配線層(すなわち第1配線層)の配線である。配線M1と層間絶縁膜IL2とを含む層が、多層配線構造のうちの最下層の配線層、すなわち第1配線層である。配線M2は、第1配線層よりも1つ上層の配線層である第2配線層の配線である。配線M2とビア部V2と層間絶縁膜IL3とを含む層が、第2配線層である。配線M3は、第2配線層よりも1つ上層の配線層である第3配線層の配線である。配線M3とビア部V3と層間絶縁膜IL4とを含む層が、第3配線層である。配線M4は、第3配線層よりも1つ上層の配線層である第4配線層の配線である。配線M4とビア部V4と層間絶縁膜IL5とを含む層が、第4配線層である。配線M5は、第4配線層よりも1つ上層の配線層である第5配線層の配線である。配線M5とビア部V5と層間絶縁膜IL6とを含む層が、第5配線層である。配線M6は、第5配線層よりも1つ上層の配線層である第6配線層の配線である。この第6配線層は、半導体基板SB上に形成した多層配線構造のうちの最上層の配線層である。このため、配線M6は、半導体基板SB上に形成した多層配線構造のうちの最上層の配線層(すなわち第6配線層)の配線である。配線M6と層間絶縁膜IL7とを含む層が、第6配線層であり、パッドPDも第6配線層に形成されている。
多層配線構造を構成する複数の配線層は、高密度配線層と中密度配線層と低密度配線層とを含んでおり、中密度配線層は高密度配線層よりも上層に配置され、低密度配線層は中密度配線層よりも上層に配置される。高密度配線層は、配線幅と配線厚さが小さく、微細化された配線を、狭い間隔で配置した層である。中密度配線層は、高密度配線層の配線よりも配線幅と配線厚さが大きい配線を、高密度配線層における配線間隔よりも広い間隔で配置した層である。低密度配線層は、中密度配線層の配線よりも配線幅と配線厚さが大きい配線を、中密度配線層における配線間隔よりも広い間隔で配置した層である。図5の場合は、第1配線層と第2配線層と第3配線層とは高密度配線層に対応し、第4配線層は中密度配線層に対応し、第5配線層は低密度配線層に対応している。また、第6配線層の配線M6は、第1〜第5配線層の配線M1〜M5に比べて、幅(配線幅)と厚さ(配線厚さ)とが更に大きい。
第1〜第5配線層の配線M1〜M5はダマシン法で形成した銅配線(埋込銅配線)であるが、第6配線層の配線M6は、アルミニウム(Al)を主体とする積層導電膜をパターニングすることにより形成したアルミニウム配線である。
層間絶縁膜IL7(開口部OP2,OP3を含む)とパッドPDと配線M6と絶縁膜PA(開口部OP1を含む)の構成については、上記図1〜図4を参照して説明した通りであるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。なお、パッドPDは、実際には、上記図3に示されるようにバリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3との積層膜により形成されるが、図5では、図面の簡略化のために、パッドPDを構成するこれらの層(BR1,AM1,BR2,AM2,BR3)を分けずに、単にパッドPDとして記載している。
図6は、開口部OP1から露出するパッドPDにボンディングワイヤBWを接続した状態を示す断面図であり、上記図5に対応する領域の断面図が示されている。
図6に示されるように、絶縁膜PAの開口部OP1から露出するパッドPDのパッド面PDRには、接続用部材として、例えばボンディングワイヤ(ワイヤ)BWが接続される。ワイヤであるボンディングワイヤBWは、金属線(金属ワイヤ)からなり、例えば金(Au)、銀(Ag)または銅(Cu)からなる金属線である。
パッドPDの薄膜部PD2が絶縁膜PAの開口部OP1から露出しているため、ボンディングワイヤBWのような接続用部材は、絶縁膜PAの開口部OP1から露出するパッドPDの薄膜部PD2(の上面)に接続される。
ボンディングワイヤBWが金(Au)からなる場合、すなわち、ボンディングワイヤBWが金線からなるAuワイヤ(金ワイヤ)である場合、Auワイヤ(ボンディングワイヤBW)がパッドPDを構成するアルミニウム(Al)と反応して合金化することで、パッドPDに対して高い接合強度を得ることができる。ここで、ボンディングワイヤBWが接続されるのは、パッドPDの薄膜部PD2であるため、パッドPDの薄膜部PD2を構成しているAl含有導電膜AM1中のアルミニウム(Al)がAuワイヤ(ボンディングワイヤBW)と反応して合金化する。また、Auワイヤは、Al(アルミニウム)、Ag(銀)およびCu(銅)に比べて柔らかい素材であるため、断線の虞が少なく、また、ワイヤボンディングを容易に行えるという利点もある。
ボンディングワイヤBWが銅(Cu)からなる場合、すなわち、ボンディングワイヤBWが銅線からなるCuワイヤ(銅ワイヤ)である場合、CuワイヤはAl(アルミニウム)に比べて硬い素材であるため、機械的な圧力を加えてCuワイヤ(ボンディングワイヤBW)をパッドPDに圧着することで、高い接合強度を得ることができる。また、Cuワイヤは、Auワイヤに比べて安価であるという利点もある。
ボンディングワイヤBWが銀(Ag)からなる場合、すなわち、ボンディングワイヤBWが銀線からなるAgワイヤ(銀ワイヤ)である場合、Agワイヤ(銀ワイヤ)はAuワイヤとCuワイヤとの中間の特性を有するワイヤであり、パッドPDに対してAgワイヤ(ボンディングワイヤBW)を圧着することで、高い接合強度を得ることができる。
<半導体装置の製造工程について>
本実施の形態の半導体装置の製造工程について、図7〜図38を参照して説明する。図7〜図38は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
上記図7に示される第5配線層および第5配線層よりも下の構造は、周知の半導体製造技術を用いて形成することができる。
すなわち、図7に示されるように、半導体基板SBにSTI法を用いて素子分離領域STを形成し、イオン注入法を用いてp型ウエルPWおよびn型ウエルNWを形成し、p型ウエルPWおよびn型ウエルNW上にゲート絶縁膜GFを介してゲート電極GE1、GE2を形成し、イオン注入法を用いてn型半導体領域NSおよびp型半導体領域PSを形成する。これにより、半導体基板SBにnチャネル型MISFETQnとpチャネル型MISFETQpとが形成される。
それから、半導体基板SB上に、MISFETQn,Qpを覆うように、層間絶縁膜IL1を形成し、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて層間絶縁膜IL1にコンタクトホールを形成し、そのコンタクトホール内に導電膜を埋め込むことでプラグV1を形成する。
それから、プラグV1が埋め込まれた層間絶縁膜IL1上に層間絶縁膜IL2を形成してから、層間絶縁膜IL2にシングルダマシン技術を用いて配線M2を埋め込む。それから、配線M1が埋め込まれた層間絶縁膜IL2上に層間絶縁膜IL3を形成してから、層間絶縁膜IL3にデュアルダマシン技術を用いて配線M2およびビア部V2を埋め込む。それから、配線M2が埋め込まれた層間絶縁膜IL3上に層間絶縁膜IL4を形成してから、層間絶縁膜IL4にデュアルダマシン技術を用いて配線M3およびビア部V3を埋め込む。それから、配線M3が埋め込まれた層間絶縁膜IL4上に層間絶縁膜IL5を形成してから、層間絶縁膜IL5にデュアルダマシン技術を用いて配線M4およびビア部V4を埋め込む。それから、配線M4が埋め込まれた層間絶縁膜IL5上に層間絶縁膜IL6を形成してから、層間絶縁膜IL6にデュアルダマシン技術を用いて配線M5およびビア部V5を埋め込む。
図7では、半導体基板SBから第5配線層(配線M5および層間絶縁膜IL6)までの積層構造が示されているが、図面の簡略化のために、以降の図8〜図39では、上記図3および図4と同様に、第5配線層(配線M5および層間絶縁膜IL6)よりも下の構造の図示は省略している。但し、図8〜図39のうち、図8、図10、図12、図14、図16〜図19、図21、図23、図25、図27、図29、図31、図33、図35、図37および図39は、上記図3に対応する領域の断面図(すなわち上記図2のA−A線に相当する位置での断面図)が示されている。また、図8〜図39のうち、図9、図11、図13、図15、図20、図22、図24、図26、図28、図30、図32、図34、図36および図38は、上記図4に対応する領域の断面図(すなわち上記図2のB−B線に相当する位置での断面図)が示されている。
図7に示されるように、層間絶縁膜IL6と層間絶縁膜IL6に埋め込まれた配線M5およびビア部V5とをデュアルダマシン技術を用いて形成した後、図8および図9に示されるように、配線M6が埋め込まれた層間絶縁膜IL6上に、層間絶縁膜IL7を形成する。層間絶縁膜IL7は、例えば酸化シリコン膜からなり、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長)法などにより形成することができる。層間絶縁膜IL7を形成すると、配線M6の上面は層間絶縁膜IL7で覆われた状態になる。
次に、図10および図11に示されるように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、層間絶縁膜IL7に開口部OP2,OP3を形成する。具体的には、層間絶縁膜IL7にフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターン(図示せず)を形成してから、このフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて層間絶縁膜IL7をエッチングすることにより、層間絶縁膜IL7に開口部OP2,OP3を形成することができる。その後、このフォトレジストパターンは除去される。層間絶縁膜IL7に開口部OP2,OP3を形成すると、各開口部OP2,OP3の底部では、配線M5の上面が露出される。
次に、図12および図13に示されるように、層間絶縁膜IL7上に積層膜(積層導電膜)LMを形成する。層間絶縁膜IL7には開口部OP2,OP3が形成されているため、積層膜LMは開口部OP2,OP3内にも形成(充填)され、各開口部OP2,OP3の底部で配線M5に接することになる。
積層膜LMは、複数の導電膜を積層した積層導電膜であり、具体的には、バリア導体膜BR1と、バリア導体膜BR1上のAl含有導電膜AM1と、Al含有導電膜AM1上のバリア導体膜BR2と、バリア導体膜BR2上のAl含有導電膜AM2と、Al含有導電膜AM2上のバリア導体膜BR3との積層膜からなる。積層膜LMは、複数の導電膜(ここではバリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3)の積層膜からなるため、積層導電膜とみなすことができる。
従って、積層膜LMを形成する工程は、バリア導体膜BR1を形成する工程と、Al含有導電膜AM1を形成する工程と、バリア導体膜BR2を形成する工程と、Al含有導電膜AM2を形成する工程と、バリア導体膜BR3を形成する工程とを有している。バリア導体膜BR1を形成する工程の後に、Al含有導電膜AM1を形成する工程が行われ、その後に、バリア導体膜BR2を形成する工程が行われ、その後に、Al含有導電膜AM2を形成する工程が行われ、その後に、バリア導体膜BR3を形成する工程が行われる。バリア導体膜BR1を形成する工程では、開口部OP2,OP3の底面および側壁上を含む層間絶縁膜IL7上にバリア導体膜BR1を形成する。Al含有導電膜AM1を形成する工程では、バリア導体膜BR1上にAl含有導電膜AM1を形成する。バリア導体膜BR2を形成する工程では、Al含有導電膜AM1上にバリア導体膜BR2を形成する。Al含有導電膜AM2を形成する工程では、バリア導体膜BR2上にAl含有導電膜AM2を形成する。バリア導体膜BR3を形成する工程では、Al含有導電膜AM2上にバリア導体膜BR3を形成する。バリア導体膜BR1、Al含有導電膜AM1、バリア導体膜BR2、Al含有導電膜AM2、およびバリア導体膜BR3は、それぞれ例えばスパッタリング法などを用いて形成することができる。
Al含有導電膜AM1の厚み(膜厚)T4とAl含有導電膜AM2の厚み(膜厚)T5とのそれぞれは、バリア導体膜BR1,BR2,BR3の各膜厚よりも大きい。また、Al含有導電膜AM2の厚み(膜厚)T5は、好ましくは、Al含有導電膜AM1の厚み(膜厚)T4よりも厚い(T5>T4)。
Al含有導電膜AM1の形成膜厚(厚みT4)は、上記ボンディングワイヤBWなどの接続用部材の接続が的確に行えることを考慮して設計され、1μm以下が好ましい。Al含有導電膜AM2の形成膜厚(厚みT5)は、配線M6に要求される配線抵抗を考慮して設計される。
例えば、バリア導体膜BR1の形成膜厚は、50〜200nm程度とすることができる。また、Al含有導電膜AM1の形成膜厚(厚みT4)は、500〜900nm程度とすることができる。また、バリア導体膜BR2の形成膜厚は、50〜200nm程度とすることができる。また、Al含有導電膜AM2の形成膜厚(厚みT5)は、1000〜2000nm程度とすることができる。また、バリア導体膜BR3の形成膜厚は、50〜200nm程度とすることができる。
次に、図14および図15に示されるように、積層膜LM上に、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターンRP1を形成する。フォトレジストパターンRP1は、積層膜LMの厚みを薄くしたい領域を開口する開口部OP4を有している。
次に、フォトレジストパターンRP1をエッチングマスクとして用いて、積層膜LMをエッチングする。この積層膜LMのエッチング工程は、図16に示されるようにバリア導体膜BR3をエッチングする工程と、図17に示されるようにAl含有導電膜AM2をエッチングする工程と、図18に示されるようにバリア導体膜BR2をエッチングする工程とを有している。
すなわち、まず、図16に示されるように、フォトレジストパターンRP1の開口部OP4から露出するバリア導体膜BR3をエッチングする。このエッチングは、ドライエッチングが好ましく、また、バリア導体膜BR3のエッチング速度に比べてAl含有導電膜AM2のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。これにより、フォトレジストパターンRP1の開口部OP4から露出するバリア導体膜BR3をエッチングにより選択的に除去して開口部OP4からAl含有導電膜AM2を露出させるとともに、そのAl含有導電膜AM2をエッチングストッパとして機能させることができる。バリア導体膜BR3とAl含有導電膜AM2とは材料が異なるため、エッチング選択比を確保することができる。
それから、図17に示されるように、フォトレジストパターンRP1の開口部OP4から露出するAl含有導電膜AM2をエッチングする。このエッチングは、ドライエッチングが好ましく、また、Al含有導電膜AM2のエッチング速度に比べてバリア導体膜BR2のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。これにより、フォトレジストパターンRP1の開口部OP4から露出するAl含有導電膜AM2をエッチングにより選択的に除去して開口部OP4からバリア導体膜BR2を露出させるとともに、そのバリア導体膜BR2をエッチングストッパとして機能させることができる。バリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とは材料が異なるため、エッチング選択比を確保することができる。また、エッチング選択比を十分に大きくできない場合は、バリア導体膜BR2の膜厚を厚めにしておくことで、対応可能である。但し、その場合も、バリア導体膜BR2の膜厚は、Al含有導電膜AM1,AM2の各膜厚よりも薄くしておくことが好ましい。
それから、図18に示されるように、フォトレジストパターンRP1の開口部OP4から露出するバリア導体膜BR2をエッチングする。このエッチングは、ドライエッチングが好ましく、また、バリア導体膜BR2のエッチング速度に比べてAl含有導電膜AM1のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。これにより、フォトレジストパターンRP1の開口部OP4から露出するバリア導体膜BR2をエッチングにより選択的に除去して開口部OP4からAl含有導電膜AM1を露出させるとともに、そのAl含有導電膜AM1をエッチングストッパとして機能させることができる。バリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM1とは材料が異なるため、エッチング選択比を確保することができる。
その後、図19および図20に示されるように、フォトレジストパターンRP1を除去する。
これにより、積層膜LMのうち、フォトレジストパターンRP1の開口部OP4から露出していた部分では、バリア導体膜BR3とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR2とが除去され、バリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とが残存する。一方、積層膜LMのうち、フォトレジストパターンRP1で覆われていた部分では、バリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3とが残存する。このため、積層膜LMは、エッチングによって厚みが薄くなった薄膜部LM2と、エッチングされずに厚みが維持された厚膜部LM1とを有した状態になる。薄膜部LM2は、積層膜LMのうち、開口部OP4から露出されてバリア導体膜BR3とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR2とが除去された領域に対応し、厚膜部LM1は、積層膜LMのうち、フォトレジストパターンRP1で覆われることでエッチングされなかった領域に対応している。
ここで、重要なのは、厚膜部LM1は、Al含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とを有し、薄膜部LM2は、Al含有導電膜AM1を有するがAl含有導電膜AM2を有していないことである。なお、積層膜LMの形成時は、積層膜LMは、Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM1上のバリア導体膜BR2とバリア導体膜BR2上のAl含有導電膜AM2とを有する積層膜である。
次に、図21および図22に示されるように、積層膜LM上に、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターンRP2を形成する。フォトレジストパターンRP2は、パッドPDを形成する予定領域と配線M6を形成する予定領域とに選択的に形成される。
ここで、フォトレジストパターンRP2のうち、配線M6を形成する予定領域に形成されたフォトレジストパターンRP2を、符号RP2aを付して配線用フォトレジストパターンRP2aと称することとする。また、フォトレジストパターンRP2のうち、パッドPDを形成する予定領域に形成されたフォトレジストパターンRP2を、符号RP2bを付してパッド用フォトレジストパターンRP2bと称することとする。
配線用フォトレジストパターンRP2aは、積層膜LMの薄膜部LM2上には形成されずに、積層膜LMの厚膜部LM1上に形成される。一方、パッド用フォトレジストパターンRP2bは、積層膜LMの厚膜部LM1と薄膜部LM2とにまたがって形成される。
次に、フォトレジストパターンRP2をエッチングマスクとして用いて、積層膜LMをエッチングしてパターニングする。これにより、パッドPDと配線M6とが形成されるが、この積層膜LMのエッチング工程は、図23および図24のエッチング工程と、図25および図26のエッチング工程と、図27および図28のエッチング工程と、図29および図30のエッチング工程と、図31および図32のエッチング工程とを有している。
すなわち、まず、図23および図24に示されるように、フォトレジストパターンRP2から露出するバリア導体膜BR3をエッチングする。このエッチングは、ドライエッチングが好ましく、また、バリア導体膜BR3のエッチング速度に比べてAl含有導電膜AM2のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。これにより、フォトレジストパターンRP2から露出するバリア導体膜BR3をエッチングにより選択的に除去してAl含有導電膜AM2を露出させるとともに、そのAl含有導電膜AM2をエッチングストッパとして機能させることができる。バリア導体膜BR3とAl含有導電膜AM2とは材料が異なるため、エッチング選択比を確保することができる。
また、図23および図24のエッチング工程(バリア導体膜BR3のエッチング工程)は、積層膜LMの薄膜部LM2のうち、フォトレジストパターンRP2で覆われていない領域ではAl含有導電膜AM1が露出されている状態で、エッチングが行われる。しかしながら、Al含有導電膜AM2とAl含有導電膜AM1とを同種の材料膜により形成しておけば、バリア導体膜BR3のエッチング速度に比べてAl含有導電膜AM2のエッチング速度が遅くなるような条件でエッチングを行う場合には、必然的にバリア導体膜BR3のエッチング速度に比べてAl含有導電膜AM1のエッチング速度が遅くなるような条件でエッチングを行うことになる。このため、図23および図24のエッチング工程(バリア導体膜BR3のエッチング工程)では、積層膜LMの薄膜部LM2のうち、フォトレジストパターンRP2で覆われていない領域ではAl含有導電膜AM1が露出されているが、そのAl含有導電膜AM1のエッチングは抑制され得る。従って、図23および図24のエッチング工程は、バリア導体膜BR3のエッチング速度に比べてAl含有導電膜AM2,AM1の各エッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。
それから、図25および図26に示されるように、フォトレジストパターンRP2から露出するAl含有導電膜AM2をエッチングする。このエッチングは、ドライエッチングが好ましく、また、Al含有導電膜AM2のエッチング速度に比べてバリア導体膜BR2のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。これにより、フォトレジストパターンRP2から露出するAl含有導電膜AM2をエッチングにより選択的に除去してバリア導体膜BR2を露出させるとともに、そのバリア導体膜BR2をエッチングストッパとして機能させることができる。バリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とは材料が異なるため、エッチング選択比を確保することができる。また、エッチング選択比を十分に大きくできない場合は、バリア導体膜BR2の膜厚を厚めにしておくことで、対応可能である。但し、その場合も、バリア導体膜BR2の膜厚は、Al含有導電膜AM1,AM2の各膜厚よりも薄くしておくことが好ましい。
また、図25および図26のエッチング工程(Al含有導電膜AM2のエッチング工程)は、積層膜LMの薄膜部LM2のうち、フォトレジストパターンRP2で覆われていない領域ではAl含有導電膜AM1が露出されている状態で、エッチングが行われる。このため、図25および図26のエッチング工程(Al含有導電膜AM2のエッチング工程)は、Al含有導電膜AM1のエッチング速度に比べてバリア導体膜BR1のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。これにより、図25および図26のエッチング工程(Al含有導電膜AM2のエッチング工程)では、積層膜LMの薄膜部LM2のうち、フォトレジストパターンRP2で覆われていない領域では、Al含有導電膜AM1がエッチングにより選択的に除去されてバリア導体膜BR1が露出されるが、そのバリア導体膜BR1をエッチングストッパとして機能させることができる。
また、図25および図26のエッチング工程では、バリア導体膜BR2とバリア導体膜BR1とをエッチングストッパとして機能させるため、バリア導体膜BR2とバリア導体膜BR1とは、同種の材料膜により形成しておくことが好ましい。例えば、バリア導体膜BR2とバリア導体膜BR1との両方を、それぞれ窒化チタン(TiN)膜により形成しておけば、図25および図26のエッチング工程において、バリア導体膜BR2とバリア導体膜BR1との両方をエッチングストッパとして的確に機能させることができる。
それから、図27および図28に示されるように、フォトレジストパターンRP2から露出するバリア導体膜BR2をエッチングする。このエッチングは、ドライエッチングが好ましく、また、バリア導体膜BR2のエッチング速度に比べてAl含有導電膜AM1のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。これにより、フォトレジストパターンRP2から露出するバリア導体膜BR2をエッチングにより選択的に除去してAl含有導電膜AM1を露出させるとともに、そのAl含有導電膜AM1をエッチングストッパとして機能させることができる。バリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM1とは材料が異なるため、エッチング選択比を確保することができる。
また、図27および図28のエッチング工程(バリア導体膜BR2のエッチング工程)は、積層膜LMの薄膜部LM2のうち、フォトレジストパターンRP2で覆われていない領域ではバリア導体膜BR1が露出されている状態で、エッチングが行われる。このため、図27および図28のエッチング工程(バリア導体膜BR2のエッチング工程)は、バリア導体膜BR1のエッチング速度に比べて層間絶縁膜IL7のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。これにより、図27および図28のエッチング工程(バリア導体膜BR2のエッチング工程)では、積層膜LMの薄膜部LM2のうち、フォトレジストパターンRP2で覆われていない領域では、バリア導体膜BR1がエッチングにより選択的に除去されて層間絶縁膜IL7が露出されるが、その層間絶縁膜IL7をエッチングストッパとして機能させることができる。
それから、図29および図30に示されるように、フォトレジストパターンRP2から露出するAl含有導電膜AM1をエッチングする。このエッチングは、ドライエッチングが好ましく、また、Al含有導電膜AM1のエッチング速度に比べてバリア導体膜BR1のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。これにより、フォトレジストパターンRP2から露出するAl含有導電膜AM1をエッチングにより選択的に除去してバリア導体膜BR1を露出させるとともに、そのバリア導体膜BR1をエッチングストッパとして機能させることができる。バリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とは材料が異なるため、エッチング選択比を確保することができる。
また、図29および図30のエッチング工程(Al含有導電膜AM1のエッチング工程)は、積層膜LMの薄膜部LM2のうち、フォトレジストパターンRP2で覆われていなかった領域では層間絶縁膜IL7が露出されている状態で、エッチングが行われる。このため、図29および図30のエッチング工程(Al含有導電膜AM1のエッチング工程)は、Al含有導電膜AM1のエッチング速度に比べて層間絶縁膜IL7のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。これにより、図29および図30のエッチング工程(Al含有導電膜AM1のエッチング工程)では、積層膜LMの薄膜部LM2のうちフォトレジストパターンRP2で覆われていなかった領域(図29に示される領域YGに対応)では層間絶縁膜IL7が露出されているが、その層間絶縁膜IL7のエッチングを抑制することができる。
それから、図31および図32に示されるように、フォトレジストパターンRP2から露出するバリア導体膜BR1をエッチングする。このエッチングは、ドライエッチングが好ましく、また、バリア導体膜BR1のエッチング速度に比べて層間絶縁膜IL7のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。これにより、フォトレジストパターンRP2から露出するバリア導体膜BR1をエッチングにより選択的に除去して層間絶縁膜IL7を露出させるとともに、その層間絶縁膜IL7をエッチングストッパとして機能させることができる。バリア導体膜BR1と層間絶縁膜IL7とは材料が異なるため、エッチング選択比を確保することができる。
また、図31および図32のエッチング工程(バリア導体膜BR1のエッチング工程)は、積層膜LMの薄膜部LM2のうち、フォトレジストパターンRP2で覆われていなかった領域(図29に示される領域YGに対応)では層間絶縁膜IL7が露出されている状態で、エッチングが行われる。しかしながら、図31および図32のエッチング工程(バリア導体膜BR1のエッチング工程)は、上述のように、バリア導体膜BR1のエッチング速度に比べて層間絶縁膜IL7のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件で行われる。このため、図31および図32のエッチング工程(バリア導体膜BR1のエッチング工程)の開示段階で、積層膜LMの薄膜部LM2のうちフォトレジストパターンRP2で覆われていなかった領域(図29に示される領域YGに対応)では層間絶縁膜IL7が露出されていても、その層間絶縁膜IL7のエッチングを抑制することができる。
このようにして、フォトレジストパターンRP2で覆われていない領域で、積層膜LMを構成するバリア導体膜BR3とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR1とが除去されることにより、積層膜LMはフォトレジストパターンRP2と同じ平面形状にパターニングされ、それによって、配線M6とパッドPDが形成される。その後、図33および図34に示されるように、フォトレジストパターンRP2を除去する。
配線用フォトレジストパターンRP2aは積層膜LMの厚膜部LM1上に形成され、配線M6は、その配線用フォトレジストパターンRP2aによって積層膜LMの厚膜部LM1が配線用フォトレジストパターンRP2aと同形状にパターニングされることにより形成される。このため、配線M6は、積層膜LMの厚膜部LM1と同じ層構造(積層構造)を有している。すなわち、配線M6は、下から順にバリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3との積層膜からなる。
一方、パッド用フォトレジストパターンRP2bは、積層膜LMの厚膜部LM1と薄膜部LM2とにまたがって形成され、パッドPDは、そのパッド用フォトレジストパターンRP2bによって積層膜LMがパッド用フォトレジストパターンRP2bと同形状にパターニングされることにより形成される。このため、パッドPDは、厚膜部PD1と薄膜部PD2とを一体的に有するものとなり、パッドPDの厚膜部PD1は、積層膜LMの厚膜部LM1と同じ層構造(積層構造)を有し、パッドPDの薄膜部PD2は、積層膜LMの薄膜部LM2と同じ層構造(積層構造)を有している。すなわち、パッドPDのうち、積層膜LMの厚膜部LM1により形成された部分が厚膜部PD1であり、積層膜LMの薄膜部LM2により形成された部分が薄膜部PD2である。このため、パッドPDの厚膜部PD1は、下から順にバリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3との積層膜からなり、パッドPDの薄膜部PD2は、下から順にバリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1との積層膜からなる。
次に、図35および図36に示されるように、層間絶縁膜IL7上に、パッドPDおよび配線M6を覆うように、表面保護膜としての絶縁膜(パッシベーション膜)PAを形成する。絶縁膜PAは、例えば酸化シリコン膜により形成することができる。
次に、図37および図38に示されるように、フォトグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、絶縁膜PAに開口部OP1を形成する。具体的には、絶縁膜PA上にフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターン(図示せず)を形成してから、このフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて絶縁膜PAをエッチングすることにより、絶縁膜PAに開口部OP1を形成することができる。その後、このフォトレジストパターンは除去される。開口部OP1は、平面視でパッドPDの薄膜部PD2に内包されるように形成される。このため、絶縁膜PAに開口部OP1を形成すると、開口部OP1の底部では、パッドPDの薄膜部PD2の上面が露出され、この露出面がパッド面PDRとなる。具体的には、パッドPDの薄膜部PD2を構成するAl含有導電膜AM1の上面(表面)が絶縁膜PAの開口部OP1から露出して、パッド面PDRとなる。パッドPDの厚膜部PD1と配線M6は、絶縁膜PAで覆われた状態が維持され、開口部OP1から露出されない。
その後、半導体基板SBをダイシングにより個片化することで、本実施の形態の半導体装置(半導体チップ)が略完成する。
このようにして製造した半導体装置(半導体チップ)を用いて半導体パッケージを製造する場合は、ダイボンディング工程で、配線基板またはリードフレームのダイパッド(チップ搭載部)上に半導体チップを搭載してから、ワイヤボンディング工程で、半導体チップのパッドPDと配線基板の端子またはリードフレームのリードとの間をワイヤを介して電気的に接続する。このワイヤが、上記ボンディングワイヤBWに対応している。その後、モールド工程で、半導体チップおよびワイヤを樹脂封止してから、切断工程で、配線基板またはリードフレームを切断する。
図39は、パッドPDにボンディングワイヤBWを接続した状態が示されている。ワイヤボンディング工程において、ボンディングワイヤBWは、絶縁膜PAに開口部OP1から露出するパッドPDのパッド面PDRに接続される。
<検討の経緯について>
図40および図41は、本発明者が検討した検討例の半導体装置の要部断面図であり、図40は本実施の形態の上記図3に相当し、図41は本実施の形態の上記図4に相当するものである。
図40および図41に示される検討例の半導体装置は、配線M105(上記配線M5に相当)が埋め込まれた層間絶縁膜IL106(上記層間絶縁膜IL6に相当)上に層間絶縁膜IL107(上記層間絶縁膜IL7に相当)が形成され、この層間絶縁膜IL107上に、配線M106とパッドPD101とが形成されている。配線M106は、層間絶縁膜IL7の開口部OP103の底部で露出する配線M105に接して、その配線M105に電気的に接続され、パッドPD101は、層間絶縁膜IL7の開口部OP102の底部で露出する配線M105に接して、その配線M105に電気的に接続されている。そして、層間絶縁膜IL107上に、配線M106およびパッドPD101を覆うようにパッシベーション膜PA101が形成され、パッシベーション膜PA101の開口部OP101からパッドPD101の一部が露出されている。なお、図40および図41では、配線M105および層間絶縁膜IL106よりも下の構造は、図示を省略している。
図40および図41に示される検討例では、配線M106は、バリア導体膜BR101と、バリア導体膜BR101上のアルミニウム膜AM101と、アルミニウム膜AM101上のバリア導体膜BR102との積層膜により形成されている。また、パッドPD101は、バリア導体膜BR101と、バリア導体膜BR101上のアルミニウム膜AM101と、アルミニウム膜AM101上のバリア導体膜BR102との積層膜により形成されているが、開口部OP101から露出される部分では、バリア導体膜BR102が除去されている。このため、パッシベーション膜PA101の開口部OP101からのパッドPD101の露出面であるパッド面PDR101は、アルミニウム膜AM101の上面(表面)により形成されている。
アルミニウム膜AM101は、アルミニウム(Al)リッチなアルミニウム合金膜(例えばAl−Cu合金膜)であってもよい。アルミニウム膜AM101の厚みは、本実施の形態におけるAl含有導電膜AM1の厚みとAl含有導電膜AM2の厚みとの合計と、ほぼ同じである。バリア導体膜BR101,BR102は、例えば、それぞれ窒化チタン(TiN)膜により形成されており、バリア導体膜BR101の厚みは、本実施の形態におけるバリア導体膜BR1の厚みとほぼ同じであり、バリア導体膜BR102の厚みは、本実施の形態におけるバリア導体膜BR3の厚みとほぼ同じである。
図40および図41に示される検討例の半導体装置で生じる課題について、図42〜図44を参照して説明する。図42〜図44は、検討例の半導体装置の要部断面図であり、パッドPD101にボンディングワイヤBW101を接続した構造が示されている。
まず、図42に構造について説明する。図42には、パッシベーション膜PA101の開口部OP101から露出するパッドPD101に、ボンディングワイヤBW101としてAuワイヤを接続した構造が示されている。上記図40に示されるように、パッシベーション膜PA101の開口部OP101からのパッドPD101の露出面であるパッド面PDR101は、アルミニウム膜AM101の上面(表面)により形成されており、このパッド面PDR101にボンディングワイヤBW101としてAuワイヤが接続される。
Au(金)は、高温環境においてAl(アルミニウム)と合金反応を起こす金属である。図42に示されるように、Auワイヤ(ボンディングワイヤBW101)を、パッドPD101を構成するアルミニウム膜AM101に接続した場合、Auワイヤに対するAl(アルミニウム)の供給源が豊富であるため、合金反応が飽和するまでの時間が長くなる。図42では、ボンディングワイヤBW101の先端のボール部の周囲に、Au−Al合金からなる反応層ARが形成された状態を示している。
この場合、Al(アルミニウム)の供給源であるアルミニウム膜AM101の膜厚が大きいことに起因して、反応層ARが過度に大きくなり、開口部OP101の内壁を構成するパッシベーション膜PA101の側壁が反応層ARに押されることで、パッシベーション膜PA101にクラックが生じる虞がある。また、同じ理由により、パッシベーション膜PA101がパッドPD101の上面から剥がれる虞がある。これを回避するには、パッドPD101と開口部OP101の平面寸法を大きくすることが有効であるが、これは、半導体装置の平面寸法の拡大に繋がってしまう。
次に、図43の構造について説明する。図43には、パッシベーション膜PA101の開口部OP101から露出するパッドPD101に、ボンディングワイヤBW101としてCuワイヤを接続した構造が示されている。すなわち、図42の場合は、ボンディングワイヤBW101としてAuワイヤを用いているが、図43の場合は、ボンディングワイヤBW101としてCuワイヤを用いている。Cu(銅)はAl(アルミニウム)よりも硬い材料であるため、CuワイヤをパッドPD101に接続した場合、アルミニウム膜AM101の膜厚が大きいことに起因して、Cuワイヤの先端のボールがパッドPD101内に潜り込む。つまり、Al(アルミニウム)がCu(銅)より柔らかく、アルミニウム膜AM101の膜厚が大きいため、Cuワイヤの先端をパッドに対して圧着することは容易ではない。ここで、Cuワイヤの先端のボール部によって押し出されたアルミニウム膜AM101の一部は、開口部OP101内においてCuワイヤの先端のボール部の横で上方に盛り上がる。
この場合、ワイヤボンディング工程において、Cuワイヤの先端のボール部の圧着圧力がパッドPD101に吸収されるため、ボンディングワイヤBW101の圧着強度が低下する問題が生じる。また、たとえワイヤボンディング工程における圧着圧力を大きくしたとしても、開口部OP101内において押し出されるアルミニウム膜AM101の量が大きくなるだけであり、接着強度の低下を防ぐことは困難である。ボンディングワイヤBW101の接着強度が低下すると、ボンディングワイヤBW101とパッドPD101とが導通しない事態が生じる可能性が高まるため、半導体装置の信頼性が低下してしまう。また、ワイヤボンディング工程における圧着圧力を大きくすると、パッドPD101の下の層間絶縁膜IL107などにクラックが生じる虞がある。
また、開口部OP101内においてアルミニウム膜AM101が上方に押し出されることにより、開口部OP101の内壁を構成するパッシベーション膜PA101の側壁が、アルミニウム膜AM101から圧力を受ける。これにより、パッシベーション膜PA101にクラックが生じる虞がある。また、同じ理由により、パッシベーション膜PA101がパッドPD101の上面から剥がれる虞がある。ボンディングワイヤBWの材料にAg(銀)を用いた場合も、Cuワイヤと同様の問題が生じる。
次に、図44の構造について説明する。図44には、パッシベーション膜PA101の開口部OP101から露出するパッドPD101に、ボンディングワイヤBW101を接続し、更に封止樹脂(モールド樹脂)MRで半導体装置(半導体チップ)とボンディングワイヤBW101を封止した構造が示されている。封止樹脂MRは、例えばエポキシ樹脂からなり、フィラーを含有することもできる。
図44に示される半導体装置では、パッシベーション膜PA101の一部にクラックCRが生じている。クラックCR内には封止樹脂MRが充填されておらず、絶縁膜が形成されていない空間(空隙)が生じている。なお、図示は省略しているが、配線M105が埋め込まれた層間絶縁膜IL106の下の半導体基板(上記半導体基板SBに相当)は、配線基板またはリードフレームのダイパッド(チップ搭載部)に上に搭載されている。
図44に示されるように、パッドPD101の上面の端部の近傍のパッシベーション膜PA101にはクラックCRが生じているが、このクラックCRは、封止樹脂MRの熱膨張係数とパッシベーション膜PA101の熱膨張係数との差に起因して、封止樹脂MRからパッシベーション膜PA101が受ける応力によって生じたものである。
アルミニウム膜AM101の膜厚が大きいことでパッドPD101の厚みが大きくなると、パッドPD101上に位置するパッシベーション膜PA101の上面とパッドPD101の横でのパッシベーション膜PA101の上面との間の段差DS102が大きくなる。この段差DS102が大きいと、封止樹脂MRの熱膨張係数とパッシベーション膜PA101の熱膨張係数との差に起因にしてパッドPD101上のパッシベーション膜PA101が封止樹脂MRから受ける応力(圧力)が大きくなり、パッシベーション膜PA101が割れてクラックCRが生じやすくなる。
図40および図41の検討例の半導体装置では、図42〜図44を参照して説明したように、パッシベーション膜PA101にクラックまたは剥がれが発生する虞がある。パッシベーション膜PA101にクラックまたは剥がれが生じると、クラックまたは剥がれの発生により生じた空間に水分などが侵入することで、配線または絶縁膜などの劣化が進行し、半導体装置の信頼性が低下する虞がある。
ここで、図42および図43を参照して説明したパッシベーション膜PA101におけるクラックまたは剥がれの発生を防止するために、開口部OP101の面積を大きくすることも考えられる。開口部OP101の面積を大きくすれば、図42の場合は反応層ARがパッシベーション膜PA101に接触することを防ぐことができ、また、図43の場合は、Cuワイヤのボール部により押し出されたアルミニウム膜AM101がパッシベーション膜PA101に加える応力を低減することができる。
しかしながら、開口部OP101の面積を大きくすることは、半導体装置の平面寸法の増大につながり、近年の半導体装置の小型化の要求には逆行してしまう。
また、図44を参照して説明したパッシベーション膜PA101におけるクラックCRの発生を防止するために、パッドPD101の上面端部から開口部OP101の内壁までの距離を長くすることも考えられる。パッドPD101の上面端部から開口部OP101の内壁までの距離(図44に示される距離L101に対応)を長くすることにより、パッドPD101の上面とパッシベーション膜PA101とが接する面積が大きくなれば、封止樹脂MRからパッシベーション膜PA101が受ける応力を分散させることができ、クラックCRの発生を抑制することができる。
しかしながら、パッドPD101の上面端部から開口部OP101の内壁までの距離(図44に示される距離L101に対応)を大きくすることは、パッドPD101の平面寸法の増加につながるため、半導体装置の平面寸法の増大を招き、近年の半導体装置の小型化の要求には逆行してしまう。
上記図42〜図44を参照して説明した課題は、アルミニウム膜AM101の厚みが厚いほど発生しやすくなる課題である。このため、上記図40および図41の検討例の半導体装置において、アルミニウム膜AM101の膜厚を薄くすることも考えられる。しかしながら、上記図40および図41の検討例の半導体装置において、アルミニウム膜AM101の膜厚を薄くすることは、配線M106の厚みを薄くすることにつながり、配線M106の抵抗(配線抵抗)を上昇させてしまうため、半導体装置の性能の低下につながってしまう。かといって、アルミニウム膜AM101の厚みが厚いと、上記図42〜図44を参照して説明したような課題が発生しやすくなってしまい、半導体装置の信頼性を低下させ、ひいては半導体装置の性能を低下させてしまう。
<主要な特徴と効果について>
本実施の形態の半導体装置は、半導体基板SBと、半導体基板SB上に形成された層間絶縁膜IL7(第1絶縁膜)と、層間絶縁膜IL7上に形成されたパッドPDと、層間絶縁膜IL7上にパッドPDを覆うように形成された絶縁膜PA(第2絶縁膜)と、絶縁膜PAに形成されかつパッドPDの一部を露出する開口部OP1(第1開口部)とを有している。パッドPDは、Al含有導電膜AM1(第1Al含有導電膜)とAl含有導電膜AM1上のバリア導体膜BR2(第1導電膜)とバリア導体膜BR2上のAl含有導電膜AM2(第2Al含有導電膜)とを有する積層導電膜により形成されている。パッドPDは、Al含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とを有する厚膜部PD1と、Al含有導電膜AM1を有するがAl含有導電膜AM2を有していない薄膜部PD2とを備えており、薄膜部PD2は厚膜部PD1よりも薄く、開口部OP1からパッドPDの薄膜部PD2が露出されている。
本実施の形態の主要な特徴のうちの一つは、パッドPDは、Al含有導電膜AM1とその上のバリア導体膜BR2とその上のAl含有導電膜AM2とを有する積層導電膜により形成されており、Al含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とを有する厚膜部PD1と、Al含有導電膜AM1を有するがAl含有導電膜AM2を有さない薄膜部PD2とを備えていることである。そして、薄膜部PD2は厚膜部PD1よりも薄く、開口部OP1からは、パッドPDの薄膜部PD2が露出されている。
上記図42〜図44を参照して説明した課題は、上記アルミニウム膜AM101の厚みが厚いほど発生しやすくなる課題である。それに対して、本実施の形態では、パッドPDを、Al含有導電膜AM1とその上のバリア導体膜BR2とその上のAl含有導電膜AM2とを有する積層導電膜により形成している。そして、パッドPDがAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とを有する厚膜部PD1と、Al含有導電膜AM1を有するがAl含有導電膜AM2を有していない薄膜部PD2とを備え、開口部OP1からは、パッドPDの薄膜部PD2が露出されるようにしている。このため、パッドPDにおける開口部OP1から露出される部分では、Al含有導電膜AM1は有るが、Al含有導電膜AM2は存在しておらず、Al含有導電膜AM2が存在しない分、Al含有導電膜の厚みを小さくすることができる。すなわち、上記図40の検討例におけるアルミニウム膜AM101の厚みT101と、本実施の形態におけるAl含有導電膜AM1の厚みT4とAl含有導電膜AM2の厚みT5との合計とを同じ(T4+T5=T101)と仮定すると、Al含有導電膜AM1の厚みT4は、アルミニウム膜AM101の厚みT101よりも、Al含有導電膜AM2の厚みT5の分だけ薄くすることができる。このため、本実施の形態では、上記図42〜図44を参照して説明した課題を、解決または改善することができる。
例えば、上記図42を参照して説明した課題に関しては、ボンディングワイヤBWとしてAuワイヤを本実施の形態の半導体装置のパッドPDに接続した場合、Auワイヤは開口部OP1から露出されるパッドPDの薄膜部PD2に接続される。パッドPDの薄膜部PD2は、Al含有導電膜AM1を有しているが、Al含有導電膜AM2を有していないため、Auワイヤに対するAl(アルミニウム)の供給量を抑えることができる。このため、AuワイヤとAl含有導電膜との反応時間を短縮することができ、Au−Al合金からなる反応層(上記反応層ARに相当するもの)の成長を防ぐことができる。従って、パッシベーション膜である絶縁膜PAにおけるクラックまたは剥がれの発生を抑制または防止することができる。これにより、半導体装置の信頼性を向上させることができ、ひいては、半導体装置の性能を向上させることができる。また、開口部OP1の平面寸法(平面積)を大きくしなくとも、絶縁膜PAにおけるクラックまたは剥がれの発生を防止することができるため、半導体装置(半導体チップ)の小型化(小面積化)に有利である。
また、上記図43を参照して説明した課題に関しては、ボンディングワイヤBWとしてCuワイヤを本実施の形態の半導体装置のパッドPDに接続した場合、Cuワイヤは開口部OP1から露出されるパッドPDの薄膜部PD2に接続される。パッドPDの薄膜部PD2は、Al含有導電膜AM1を有しているが、Al含有導電膜AM2を有していないため、Al含有導電膜よりも硬いCuワイヤが、パッドPDに潜り込む量を低減することができる。これにより、Cuワイヤの接続に伴ってパッドPDを構成するAl含有導電膜が、開口部OP1内において上方に盛り上がる量を低減することができるため、当該Al含有導電膜により絶縁膜PAが圧力を受けることを抑制または防止することができる。従って、パッシベーション膜である絶縁膜PAにおけるクラックまたは剥がれの発生を抑制または防止することができる。これにより、半導体装置の信頼性を向上させることができ、ひいては、半導体装置の性能を向上させることができる。また、開口部OP1の平面寸法(平面積)を大きくしなくとも、絶縁膜PAにおけるクラックまたは剥がれの発生を防止することができるため、半導体装置(半導体チップ)の小型化(小面積化)に有利である。
また、本実施の形態では、CuワイヤがパッドPDに埋もれることを抑制または防止することができ、また、膜厚が小さい薄膜部PD2にCuワイヤを圧着することができるため、ワイヤボンディング時に圧着圧力がパッドに吸収されてしまうのを抑制または防止することができる。このため、Cuワイヤを圧着によりパッドPDに対して強固に接続することができるようになる。従って、パッドPDに対してCuワイヤを的確に接続することができ、CuワイヤとパッドPDとの間の導通を確実に確保することができるため、半導体装置の信頼性を向上させることができ、ひいては、半導体装置の性能を向上させることができる。
なお、ボンディングワイヤBWの材料がAg(銀)の場合も、Cuワイヤの場合とほぼ同様の効果を得ることができる。
また、上記図44を参照して説明した課題に関しては、本実施の形態では、パッドPDの薄膜部PD2は、Al含有導電膜AM1を有しているが、Al含有導電膜AM2を有していないため、パッドPDの薄膜部PD2上に位置する絶縁膜PAの上面とパッドPDの薄膜部PD2の横での絶縁膜PAの上面との間の段差DS2を小さくすることができる。ここで、段差DS2は、図44の段差DS102に相当するものであり、図5に示されている。このため、段差DS2を小さくできることで、封止樹脂(上記封止樹脂MRに相当)の熱膨張係数と絶縁膜PAの熱膨張係数との差に起因にしてパッドPDの薄膜部PD2上の絶縁膜PAが封止樹脂(上記封止樹脂MRに相当)から受ける応力(圧力)を抑制することができ、絶縁膜PAが割れてクラック(上記クラックCRに相当するもの)が生じるのを抑制または防止することができる。従って、パッシベーション膜である絶縁膜PAにおけるクラックの発生を抑制または防止することができるため、半導体装置の信頼性を向上させることができ、ひいては、半導体装置の性能を向上させることができる。また、パッドPDの薄膜部PD2の上面と絶縁膜PAとの接触面積を大きくしなくとも、絶縁膜PAにおけるクラックの発生を防止することができるため、半導体装置(半導体チップ)の小型化(小面積化)に有利である。
また、本実施の形態は、層間絶縁膜IL7上に、パッドPDと同層に配線M6を形成した場合に適用すれば、効果が大きい。この配線M6は、Al含有導電膜AM1(第1Al含有導電膜)とAl含有導電膜AM1上のバリア導体膜BR2(第1導電膜)とバリア導体膜BR2上のAl含有導電膜AM2(第2Al含有導電膜)とを有する積層導電膜により形成されている。より特定的には、配線M6は、パッドPDの厚膜部PD1と同じ積層構造を有している。
配線M6は、Al含有導電膜AM1だけでなく、Al含有導電膜AM2も有しているため、配線M6の抵抗(配線抵抗)を低減することができる。このため、半導体装置の性能を向上させることができる。
すなわち、パッドPDにおいて、開口部OP1から露出する部分を、Al含有導電膜AM1を有するがAl含有導電膜AM2を有していない薄膜部PD2により構成することで、上記図42〜図44を参照して説明した課題を解決することができ、配線M6については、Al含有導電膜AM1だけでなくAl含有導電膜AM2も有した構造とすることで、配線M6の抵抗を低減することができる。これにより、パッドPDに関連して半導体装置の信頼性の向上を図ることができるとともに、配線M6に関連して半導体装置の性能を向上させることができる。
また、本実施の形態では、パッドPDおよび配線M6を形成するのに、Al含有導電膜AM1(第1Al含有導電膜)とAl含有導電膜AM1上のバリア導体膜BR2(第1導電膜)とバリア導体膜BR2上のAl含有導電膜AM2(第2Al含有導電膜)とを有する積層導電膜(具体的には積層膜LM)を用いている。Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間にバリア導体膜BR2を介在させることで、パッドPDの薄膜部PD2はAl含有導電膜AM2を有さず、パッドPDの厚膜部PD1と配線M6とはAl含有導電膜AM2を有するという構造を、的確に得ることができる。
このため、バリア導体膜BR2は、Al含有導電膜AM1,AM2に対するエッチング選択比を確保できるような導電材料により形成することが望ましく、Al含有導電膜AM1,AM2とは異なる導電材料により形成する必要がある。従って、Al含有導電膜AM1,AM2はAl(アルミニウム)を主成分とする導電膜であるのに対して、バリア導体膜BR2は、Al(アルミニウム)を含有しない材料により形成することが好ましい。例えば窒化チタン(TiN)膜などをバリア導体膜BR2として好適に用いることができる。
また、バリア導体膜BR1,BR3は、形成しないことも可能であるが、形成した方がより好ましく、バリア導体膜BR1を形成することにより、下地(例えば層間絶縁膜IL7)に対する密着性を向上させることができ、また、バリア導体膜BR3は、フォトリソグラフィ工程における反射防止膜として機能させることができる。
また、バリア導体膜BR1とバリア導体膜BR2とバリア導体膜BR3とが同じ導電材料により形成されていれば、パッドPDと配線M6の加工がより容易となるため、より好ましい。この観点で、バリア導体膜BR1とバリア導体膜BR2とバリア導体膜BR3とに、いずれも窒化チタン(TiN)膜を用いることは、好適である。
また、Al含有導電膜AM1の厚み(膜厚)T4とAl含有導電膜AM2の厚み(膜厚)T5とのそれぞれは、バリア導体膜BR1,BR2,BR3の各膜厚よりも大きいことが好ましい。Al含有導電膜AM1,AM2は、バリア導体膜BR1,BR2,BR3よりも抵抗率が低いため、Al含有導電膜AM1,AM2の各厚みT4,T5をバリア導体膜BR1,BR2,BR3の各厚み(膜厚)よりも大きくすることにより、配線M6の抵抗を低減することができる。
また、Al含有導電膜AM2の厚みT5は、Al含有導電膜AM1の厚みT4よりも大きい(T5>T4)ことが好ましい。換言すれば、Al含有導電膜AM1の厚みT4は、Al含有導電膜AM2の厚みT5よりも小さいことが好ましい。Al含有導電膜AM1の厚みT4をAl含有導電膜AM2の厚みT5よりも小さくすることにより、上記図42〜図44を参照して説明した課題をより的確に解決できるとともに、Al含有導電膜AM2の厚みT5をAl含有導電膜AM1の厚みT4よりも大きくすることにより、配線M6の抵抗をより低減することができる。これにより、パッドPDに関連して半導体装置の信頼性の向上をより的確に図ることができるとともに、配線M6に関連して半導体装置の性能をより的確に向上させることができる。この観点で、Al含有導電膜AM1の厚みT4は、1μm以下であれば、より好ましい。
また、本実施の形態とは異なり、Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間に介在するバリア導体膜BR2の代わりに絶縁膜を用いた場合には、配線M6を構成するAl含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間に絶縁膜が介在することになるため、Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間の導通を上手くとれなくなってしまう。この場合、配線としての機能を損なうか、あるいは、配線の抵抗の著しい増加を招いてしまう。また、パッドPDを構成するAl含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間に絶縁膜が介在することになるため、パッドPDの抵抗が増大してしまう。
それに対して、本実施の形態では、Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間に介在させるバリア導体膜BR2は、絶縁膜ではなく導電膜(導電体膜)である。すなわち、Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間には、絶縁膜は介在しておらず、導電膜であるバリア導体膜BR2が介在している。このため、配線M6を構成するAl含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間は導電膜であるバリア導体膜BR2を介して電気的に接続されており、Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間に絶縁膜は介在していないため、配線M6の抵抗が増大するのを抑制または防止することができる。従って、配線M6の低抵抗化を図ることができる。また、パッドPDの厚膜部PD1を構成するAl含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間にバリア導体膜BR2が介在しても、Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間は、バリア導体膜BR2を介して電気的に接続されており、パッドPDの厚膜部PD1の抵抗が増大するのを抑制または防止することができる。従って、パッドPDの低抵抗化も図ることができる。
(実施の形態2)
図45および図46は、本実施の形態2の半導体装置の要部断面図である。図45は、上記実施の形態1の上記図3(すなわち上記図2のA−A線の断面図)に対応し、図46は、上記実施の形態1の上記図4(すなわち上記図2のB−B線の断面図)に対応している。上記図3および図4と同様に、図45および図46でも、配線M5および層間絶縁膜IL6よりも下の構造は、図示を省略している。
図45および図46に示される本実施の形態2の半導体装置が、上記図3および図4に示される上記実施の形態1の半導体装置と相違しているのは、以下の点である。すなわち、上記実施の形態1では、上記図3からも分かるように、パッドPDの薄膜部PD2は、バリア導体膜BR2を有していない。一方、本実施の形態2では、図45からも分かるように、パッドPDの薄膜部PD2は、開口部OP1から露出される領域ではバリア導体膜BR2を有していない(すなわちAl含有導電膜AM1の上面が露出されている)が、絶縁膜PAで覆われている領域では、バリア導体膜BR2を有している。これ以外の構成は、本実施の形態2の半導体装置も、上記実施の形態1の半導体装置と同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
つまり、配線M6の構成については、本実施の形態2の半導体装置も、上記実施の形態1の半導体装置と同様であり、また、パッドPDの厚膜部PD1の構成については、本実施の形態2の半導体装置も、上記実施の形態1の半導体装置と同様である。一方、上記実施の形態1では、パッドPDの薄膜部PD2は、開口部OP1から露出される部分も、絶縁膜PAで覆われる部分も、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1との積層膜により構成され、バリア導体膜BR2は有していなかった。
それに対して、本実施の形態2では、パッドPDの薄膜部PD2のうち、開口部OP1から露出される部分は、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1との積層膜により構成され、パッドPDの薄膜部PD2のうち、絶縁膜PAで覆われる部分は、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1とその上のバリア導体膜BR2との積層膜により構成されている。すなわち、パッドPDの薄膜部PD2のうち、開口部OP1から露出される部分では、Al含有導電膜AM1上にバリア導体膜BR2が形成されておらず、開口部OP1からAl含有導電膜AM1の上面が露出され、パッドPDの薄膜部PD2のうち、絶縁膜PAで覆われる部分では、Al含有導電膜AM1上にバリア導体膜BR2が形成され、そのバリア導体膜BR2が絶縁膜PAで覆われている。なお、パッドPDの薄膜部PD2のAl含有導電膜AM1(の上面)が開口部OP1の底部で露出されていることは、本実施の形態2も上記実施の形態1と共通である。すなわち、開口部OP1から露出されるパッドPDのパッド面PDRが、Al含有導電膜AM1の上面により形成されていることは、本実施の形態2も上記実施の形態1と共通である。
本実施の形態2においても、上記実施の形態1とほぼ同様の効果を得ることができる。
但し、本実施の形態2では、パッドPDの薄膜部PD2のうち、絶縁膜PAで覆われる部分は、バリア導体膜BR2を有しているため、開口部OP1の内壁下部でバリア導体膜BR2の側面が露出してしまう。それに対して、上記実施の形態1では、パッドPDの薄膜部PD2は、開口部OP1から露出される部分も、絶縁膜PAで覆われる部分も、バリア導体膜BR2を有していないため、開口部OP1の内壁下部でバリア導体膜BR2の側面が露出しなくてすむ。このため、上記実施の形態1では、開口部OP1の内壁下部でバリア導体膜BR2の側面が露出しないことで、高温高湿負荷試験でバリア導体膜BR2が酸化してしまうのをより的確に防止することができるため、半導体装置の信頼性を、より向上させることができる。
次に、本実施の形態2の半導体装置の製造工程について、図47〜図66を参照して説明する。図47〜図66は、本実施の形態2の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
図47〜図66では、上記図45および図46と同様に、第5配線層(配線M5および層間絶縁膜IL6)よりも下の構造の図示は省略している。但し、図47〜図66のうち、図47、図49、図51、図53、図55、図57、図59、図61、図63および図65は、上記図45に対応する領域の断面図(すなわち上記図2のA−A線に相当する位置での断面図)が示されている。また、図47〜図66のうち、図48、図50、図52、図54、図56、図58、図60、図62、図64および図66は、上記図46に対応する領域の断面図(すなわち上記図2のB−B線に相当する位置での断面図)が示されている。
本実施の形態2では、上記図17の工程(Al含有導電膜AM2のエッチング工程)までは、上記実施の形態1と同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
本実施の形態2では、上記図17の工程(Al含有導電膜AM2のエッチング工程)までを上記実施の形態1と同様に行ってから、上記実施の形態1とは異なり上記図18の工程(バリア導体膜BR2のエッチング工程)は行わずに、図47および図48に示されるように、フォトレジストパターンRP1を除去する。
このため、上記実施の形態1では、上記図19および図20に示されるように、薄膜部LM2は、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1との積層膜により形成されていたのに対して、本実施の形態2では、図47および図48に示されるように、薄膜部LM2は、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1とその上のバリア導体膜BR2との積層膜により形成されている。薄膜部LM2にバリア導体膜BR2が残存していること以外は、図47および図48の構造は、上記図19および図20の構造と同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
次に、図49および図50に示されるように、積層膜LM上に、フォトリソグラフィ技術を用いて上記実施の形態1と同様のフォトレジストパターンRP2を形成する。
次に、フォトレジストパターンRP2をエッチングマスクとして用いて、積層膜LMをエッチングする。この積層膜LMのエッチング工程は、図51および図52のエッチング工程と、図53および図54のエッチング工程と、図55および図56のエッチング工程と、図57および図58のエッチング工程と、図59および図60のエッチング工程とを有している。
すなわち、まず、図51および図52に示されるように、フォトレジストパターンRP2から露出するバリア導体膜BR3をエッチングする。このエッチングは、ドライエッチングが好ましく、また、バリア導体膜BR3のエッチング速度に比べてAl含有導電膜AM2のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。これにより、フォトレジストパターンRP2から露出するバリア導体膜BR3をエッチングにより選択的に除去してAl含有導電膜AM2を露出させるとともに、そのAl含有導電膜AM2をエッチングストッパとして機能させることができる。バリア導体膜BR3とAl含有導電膜AM2とは材料が異なるため、エッチング選択比を確保することができる。
また、図51および図52のエッチング工程(バリア導体膜BR3のエッチング工程)は、積層膜LMの薄膜部LM2のうち、フォトレジストパターンRP2で覆われていない領域ではバリア導体膜BR2が露出されている状態で、エッチングが行われる。このため、図51および図52のエッチング工程(バリア導体膜BR3のエッチング工程)は、バリア導体膜BR2のエッチング速度に比べてAl含有導電膜AM1のエッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。これにより、フォトレジストパターンRP2から露出するバリア導体膜BR2をエッチングにより選択的に除去してAl含有導電膜AM1を露出させるとともに、そのAl含有導電膜AM1をエッチングストッパとして機能させることができる。従って、図51および図52のエッチング工程は、バリア導体膜BR3,BR2の各エッチング速度に比べてAl含有導電膜AM2,AM1の各エッチング速度が遅くなるようなエッチング条件でエッチングを行うことが好ましい。また、バリア導体膜BR3とバリア導体膜BR2とは、同じ材料により形成しておくことが好ましく、これにより、露出するバリア導体膜BR3およびバリア導体膜BR2を的確に除去することができるようになる。
それから、図53および図54に示されるように、フォトレジストパターンRP2から露出するAl含有導電膜AM2をエッチングし、また、積層膜LMの薄膜部LM2のうち、フォトレジストパターンRP2で覆われていない領域のAl含有導電膜AM1をエッチングする。図53および図54のエッチング工程は、上記実施の形態1の上記図25および図26のエッチング工程と同様であるので、ここでは、その繰り返しの説明は省略する。
それから、図55および図56に示されるように、フォトレジストパターンRP2から露出するバリア導体膜BR2をエッチングし、また、積層膜LMの薄膜部LM2のうち、フォトレジストパターンRP2で覆われていない領域のバリア導体膜BR1をエッチングする。図55および図56のエッチング工程は、上記実施の形態1の上記図27および図28のエッチング工程と同様であるので、ここでは、その繰り返しの説明は省略する。
それから、図57および図58に示されるように、フォトレジストパターンRP2から露出するAl含有導電膜AM1をエッチングする。図57および図58のエッチング工程は、上記実施の形態1の上記図29および図30のエッチング工程と同様であるので、ここでは、その繰り返しの説明は省略する。
それから、図59および図60に示されるように、フォトレジストパターンRP2から露出するバリア導体膜BR1をエッチングする。図59および図60のエッチング工程は、上記実施の形態1の上記図31および図32のエッチング工程と同様であるので、ここでは、その繰り返しの説明は省略する。
このようにして、フォトレジストパターンRP2で覆われていない領域で、積層膜LMを構成するバリア導体膜BR3とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR1とが除去されることにより、積層膜LMはフォトレジストパターンRP2と同じ平面形状にパターニングされ、それによって、配線M6とパッドPDが形成される。その後、図61および図62に示されるように、フォトレジストパターンRP2を除去する。
上記実施の形態1では、上記図33および図34に示されるように、パッドPDの薄膜部PD2は、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1との積層膜により形成されていた。それに対して、本実施の形態2では、上記図61および図62に示されるように、パッドPDの薄膜部PD2は、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1とその上のバリア導体膜BR2との積層膜により形成されている。パッドPDの薄膜部PD2にバリア導体膜BR2が残存していること以外は、上記図61および図62の構造は、上記図33および図34の構造と同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
次に、図63および図64に示されるように、層間絶縁膜IL7上に、パッドPDおよび配線M6を覆うように、上記実施の形態1と同様の絶縁膜(パッシベーション膜)PAを形成する。
次に、図65および図66に示されるように、フォトグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、絶縁膜PAに開口部OP1を形成する。具体的には、絶縁膜PA上にフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターン(図示せず)を形成してから、このフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて絶縁膜PAをエッチングすることにより、絶縁膜PAに開口部OP1を形成することができる。開口部OP1は、平面視でパッドPDの薄膜部PD2に内包されるように形成される。但し、本実施の形態2では、開口部OP1の底部で露出したバリア導体膜BR2もエッチングにより除去する。その後、このフォトレジストパターンは除去される。
開口部OP1の底部では、パッドPDの薄膜部PD2を構成するAl含有導電膜AM1の上面(表面)が露出して、パッド面PDRとなる。これにより、パッドPDの薄膜部PD2のうち、開口部OP1から露出される部分は、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1との積層膜により構成され、パッドPDの薄膜部PD2のうち、絶縁膜PAで覆われる部分は、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1とその上のバリア導体膜BR2との積層膜により構成される。パッドPDの厚膜部PD1と配線M6は、絶縁膜PAで覆われた状態が維持され、開口部OP1から露出されない。
その後、半導体基板SBをダイシングにより個片化することで、本実施の形態の半導体装置(半導体チップ)が略完成する。
(実施の形態3)
図67および図68は、本実施の形態3の半導体装置の要部断面図である。図67は、上記実施の形態1の上記図3(すなわち上記図2のA−A線の断面図)に対応し、図68は、上記実施の形態1の上記図4(すなわち上記図2のB−B線の断面図)に対応している。上記図3および図4と同様に、図67および図68でも、配線M5および層間絶縁膜IL6よりも下の構造は、図示を省略している。
図67および図68に示される本実施の形態3の半導体装置が、上記図3および図4に示される上記実施の形態1の半導体装置と相違しているのは、以下の点である。すなわち、上記実施の形態1では、パッドPDの一部が開口部OP2内に配置(充填)され、開口部OP2から露出される配線M5の上面にパッドPDが接することにより、パッドPDが配線M5と電気的に接続されている。また、上記実施の形態1では、配線M6の一部が開口部OP3内に配置(充填)され、開口部OP3から露出される配線M5の上面に配線M6が接することにより、配線M6が配線M5と電気的に接続されている。一方、本実施の形態3では、図67からも分かるように、開口部OP2内には導電性のプラグ(コンタクトプラグ)PG1が接続用導体部として埋め込まれており、このプラグPG1を介してパッドPDが配線M5と電気的に接続されている。また、本実施の形態3では、図68からも分かるように、開口部OP3内には導電性のプラグPG2が接続用導体部として埋め込まれており、このプラグPG2を介して配線M6が配線M5と電気的に接続されている。
つまり、上記実施の形態1では、パッドPDの厚膜部PD1の一部は、層間絶縁膜IL7に形成された開口部OP2内に配置され、絶縁膜IL7よりも下層に形成された配線M5に電気的に接続されている。一方、本実施の形態3では、パッドPDの厚膜部PD1の下には、層間絶縁膜IL7に形成された開口部OP2内に埋め込まれた導電性のプラグ(コンタクトプラグ)PG1が配置され、パッドPDは、そのプラグPG1を通じて、層間絶縁膜IL7よりも下層に形成された配線M5に電気的に接続されている。
これ以外の構成は、本実施の形態3の半導体装置も、上記実施の形態1の半導体装置と同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
すなわち、本実施の形態3では、層間絶縁膜IL7の開口部OP2,OP3内にそれぞれプラグ(コンタクトプラグ)PG1,PG2が埋め込まれ、プラグPG1,PG2が埋め込まれた層間絶縁膜IL7上に、パッドPDおよび配線M6が形成されている。パッドPDの厚膜部PD1が開口部OP2に埋め込まれたプラグPG1と平面視で重なることで、パッドPDはそのプラグPG1の上面と接しており、そのプラグPG1の底面は配線M5と接している。これにより、パッドPDはプラグPG1を介して、配線M5と電気的に接続されている。
また、本実施の形態3では、配線M6が開口部OP3に埋め込まれたプラグPG2と平面視で重なることで、配線M6はそのプラグPG2の上面と接しており、そのプラグPG2の底面は配線M5と接している。これにより、配線M6は、プラグPG2を介して、配線M5と電気的に接続されている。プラグPG2は、例えば、主としてタングステン膜などからなる。
プラグPG1,PG2は、例えば次のようにして形成することができる。すなわち、まず、上記図10および図11のように層間絶縁膜IL7に開口部OP2,OP3を形成する。それから、層間絶縁膜IL7上に、開口部OP2,OP3内を埋める用にプラグ用導電膜を形成してから、CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)法などにより開口部OP2,OP3の外部のプラグ用導電膜を除去し、開口部OP2,OP3内にプラグ用導電膜を残す。これにより、開口部OP2,OP3内に残存するプラグ用導電膜により、プラグPG1,PG2が形成される。プラグPG1は開口部OP2内に形成され、プラグPG2は開口部OP3内に形成される。その後、上記積層膜LMを形成する工程およびその後の工程を上記実施の形態1とほぼ同様に行えばよい。
図69および図70は、本実施の形態3の変形例の半導体装置の要部断面図であり、本実施の形態3を上記実施の形態2に適用した場合に対応する。図69は、上記実施の形態2の上記図45(すなわち上記図2のA−A線の断面図)に対応し、図70は、上記実施の形態2の上記図46(すなわち上記図2のB−B線の断面図)に対応している。上記図45および図46と同様に、図69および図70でも、配線M5および層間絶縁膜IL6よりも下の構造は、図示を省略している。
図45および図46に示される上記実施の形態2の場合も、本実施の形態3を適用して、図69に示されるように、開口部OP2内に導電性のプラグPG1を埋め込み、このプラグPG1を介してパッドPDを配線M5と電気的に接続することができる。また、図70に示されるように、開口部OP3内に導電性のプラグPG2を埋め込み、このプラグPG2を介して配線M6を配線M5と電気的に接続することができる。
本実施の形態3においても、上記実施の形態1とほぼ同様の効果を得ることができる。
更に、本実施の形態3では、層間絶縁膜IL7に埋め込まれたプラグPG1を介してパッドPDを配線M5と接続しているため、開口部OP2に平面視で重なる領域でのパッドPDの上面の平坦性を高めることができる。このため、パッシベーション膜である絶縁膜PAを形成する際にボイドが発生するのを、より的確に防止できるようになる。
一方、上記実施の形態1,2では、プラグPG1を介さずに、パッドPDが直接的に配線M5に接続されているため、パッドPDから配線M5にかけて経路の抵抗を、より低減することができる。また、上記実施の形態1では、プラグPG1,PG2を形成する工程が不要となるため、半導体装置の製造工程数を低減することができる。
(実施の形態4)
図71および図72は、本実施の形態4の半導体装置の要部断面図である。図71は、上記実施の形態1の上記図3(すなわち上記図2のA−A線の断面図)に対応し、図72は、上記実施の形態1の上記図4(すなわち上記図2のB−B線の断面図)に対応している。上記図3および図4と同様に、図71および図72でも、配線M5および層間絶縁膜IL6よりも下の構造は、図示を省略している。
図71および図72に示される本実施の形態4の半導体装置が、上記図3および図4に示される上記実施の形態1の半導体装置と相違しているのは、以下の点である。すなわち、上記実施の形態1では、パッドPDは、薄膜部PD2と厚膜部PD1とを有していた。一方、本実施の形態4では、パッドPDは、厚膜部PD1は有しておらず、パッドPD全体が薄膜部PD2により構成されている。
なお、図71および図72では、上記実施の形態3と同様に、開口部OP2内に導電性のプラグPG1を埋め込み、このプラグPG1を介してパッドPDを配線M5と電気的に接続し、また、開口部OP3内に導電性のプラグPG2を埋め込み、このプラグPG2を介して配線M6を配線M5と電気的に接続した場合が示されている。他の形態として、本実施の形態4においても、上記実施の形態1のように、プラグPG1を介さずに、パッドPDを直接的に配線M5に接続することができ、また、プラグPG2を介さずに、配線M6を直接的に配線M5に接続することができる。すなわち、図71において、開口部OP2内にプラグPG1を形成せずに、パッドPDの一部が開口部OP2内に配置(充填)され、開口部OP2から露出される配線M5の上面にパッドPDが接することにより、パッドPDを配線M5と電気的に接続することもできる。また、図72において、開口部OP3内にプラグPG2を形成せずに、配線M6の一部が開口部OP3内に配置(充填)され、開口部OP3から露出される配線M5の上面に配線M6が接することにより、配線M6を配線M5と電気的に接続することもできる。
これ以外の構成は、図71および図72に示される本実施の形態4の半導体装置も、上記実施の形態1の半導体装置と同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
本実施の形態4では、図71および図72に示されるように、層間絶縁膜IL7上に、パッドPDと配線M6とが形成されている。パッドPDと配線M6とは同層(ここでは最上層配線層である第6配線層)に形成されているが、互いに離間されている。本実施の形態4では、パッドPDと配線M6とは、層構造が相違しており、パッドPDの厚みT6は、配線M6の厚みT3よりも薄い(T6<T3)。具体的には、配線M6は、バリア導体膜BR1と、バリア導体膜BR1上のAl含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM1上のバリア導体膜BR2と、バリア導体膜BR2上のAl含有導電膜AM2と、Al含有導電膜AM2上のバリア導体膜BR3とを有する積層膜により形成されている。一方、パッドPDは、バリア導体膜BR1と、バリア導体膜BR1上のAl含有導電膜AM1との積層膜により形成されており、バリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3とは有していない。パッドPDの厚みT6は、Al含有導電膜AM1の厚みとバリア導体膜BR1の厚みとの合計に対応し、配線M6の厚みT3は、バリア導体膜BR1の厚みとAl含有導電膜AM1の厚みとバリア導体膜BR2の厚みとAl含有導電膜AM2の厚みとバリア導体膜BR3の厚みとの合計に対応している。
つまり、配線M6の構成については、本実施の形態4も、上記実施の形態1と同様であり、配線M6は、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1とその上のバリア導体膜BR2とその上のAl含有導電膜AM2とその上のバリア導体膜BR3との積層構造を有している。一方、本実施の形態4におけるパッドPDは、パッドPD全体が、上記実施の形態1のパッドPDの薄膜部PD2と同様の構成を有しており、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1との積層構造を有している。
パッドPDを構成しているバリア導体膜BR1と、配線M6を構成しているバリア導体膜BR1とは、同工程で同層に形成された同材料の膜である。また、パッドPDを構成しているAl含有導電膜AM1と、配線M6を構成しているAl含有導電膜AM1とは、同工程で同層に形成された同材料の膜である。但し、パッドPDと配線M6とは互いに分離(離間)されているため、パッドPDを構成しているバリア導体膜BR1と、配線M6を構成しているバリア導体膜BR1とは、互いに分離(離間)されており、また、パッドPDを構成しているAl含有導電膜AM1と、配線M6を構成しているAl含有導電膜AM1とは、互いに分離(離間)されている。
なお、上記実施の形態1〜3と同様に、本実施の形態4においても、開口部OP1から露出されるパッドPDは、すなわちパッド面PDRは、半導体装置(半導体チップ)の外部接続用の端子として機能し、上記ボンディングワイヤBWなどの接続用部材を接続するために使用される。従って、上記実施の形態1〜3と同様に、本実施の形態4においても、開口部OP1から露出されるパッドPDは、すなわちパッド面PDRは、ボンディング用のパッドとして機能する。
本実施の形態4の半導体装置の構成をまとめると、次のようになる。
本実施の形態4の半導体装置は、半導体基板SBと、半導体基板SB上に形成された層間絶縁膜IL7と、層間絶縁膜IL7上に形成されたパッドPDと、層間絶縁膜IL7上に形成された配線M6と、層間絶縁膜IL7上にパッドPDと配線M6を覆うように形成された絶縁膜PAと、絶縁膜PAに形成されかつパッドPDの一部を露出する開口部OP1とを有している。配線M6は、Al含有導電膜AM1(第1Al含有導電膜)とAl含有導電膜AM1上のバリア導体膜BR2(第1導電膜)とバリア導体膜BR2上のAl含有導電膜AM2(第2Al含有導電膜)とを有する積層導電膜により形成されている。パッドPDは、配線M6よりも薄く、Al含有導電膜AM1を含んでいるが、Al含有導電膜AM2を含んでいない。
本実施の形態4の主要な特徴のうちの一つは、層間絶縁膜IL7上にパッドPDと配線M6とが形成されており、配線M6は、Al含有導電膜AM1とその上のバリア導体膜BR2とその上のAl含有導電膜AM2とを有する積層導電膜により形成され、パッドPDは、Al含有導電膜AM1を含んでいるが、Al含有導電膜AM2を含んでいないことである。
配線M6は、Al含有導電膜AM1だけでなく、Al含有導電膜AM2も有しているため、配線M6の抵抗(配線抵抗)を低減することができる。このため、半導体装置の性能を向上させることができる。
上記図42〜図44を参照して説明した課題は、上記アルミニウム膜AM101の厚みが厚いほど発生しやすくなる課題である。それに対して、本実施の形態4では、配線M6は、Al含有導電膜AM1とその上のバリア導体膜BR2とその上のAl含有導電膜AM2とを有する積層導電膜により形成されているのに対して、パッドPDは、Al含有導電膜AM1を含んでいるが、Al含有導電膜AM2を含んでいない。パッドPDは、Al含有導電膜AM1を含んでいるが、Al含有導電膜AM2を含んでいない分、パッドPDを構成するAl含有導電膜の厚みを小さくすることができる。すなわち、上記図40の検討例におけるアルミニウム膜AM101の厚みT101と、本実施の形態4におけるAl含有導電膜AM1の厚みT4とAl含有導電膜AM2の厚みT5との合計とを同じ(T4+T5=T101)と仮定すると、Al含有導電膜AM1の厚みT4は、アルミニウム膜AM101の厚みT101よりも、Al含有導電膜AM2の厚みT5の分だけ薄くすることができる。このため、本実施の形態4では、上記図42〜図44を参照して説明した課題を、解決または改善することができる。上記図42〜図44を参照して説明した課題を解決または改善することができる理由は、本実施の形態4も上記実施の形態1と基本的には同じである。これは、パッドPDのうち、絶縁膜PAの開口部OP1から露出する部分の構成(層構造)は、本実施の形態4と上記実施の形態1とで同じであるためである。
従って、本実施の形態4では、配線M6については、Al含有導電膜AM1だけでなくAl含有導電膜AM2も有した構造とすることで、配線M6の抵抗を低減することができ、パッドPDについては、Al含有導電膜AM1を有するがAl含有導電膜AM2を有していない構造とすることで、上記図42〜図44を参照して説明した課題を解決することができる。これにより、パッドPDに関連して半導体装置の信頼性の向上を図ることができるとともに、配線M6に関連して半導体装置の性能を向上させることができる。
更に、本実施の形態4では、パッドPDが厚膜部PD1を有しておらず、パッドPD全体が薄膜部PD2により構成されていることにより、以下のような効果を更に得ることができる。
すなわち、パッドPDが厚膜部PD1を有している場合は、パッドPDの厚膜部PD1の上面と層間絶縁膜IL7の上面との間の段差に起因した段差(図5の段差DS3に対応)が厚膜部PD1の横の絶縁膜PAに生じてしまう。それに対して、本実施の形態4では、パッドPD全体が薄膜部PD2により構成されていることにより、パッドPDの横の絶縁膜PAに生じる段差は、パッドPDの薄膜部PD2の上面と層間絶縁膜IL7の上面との間の段差に起因した段差(図5の段差DS2に対応)だけとなる。これにより、パッドPD上に位置する絶縁膜PAの上面とパッドPDの横での絶縁膜PAの上面との間の段差を、パッドPDの外周全体で小さくすることができる。このため、封止樹脂(上記封止樹脂MRに対応)の熱膨張係数と絶縁膜PAの熱膨張係数との差に起因にしてパッドPD上の絶縁膜PAが封止樹脂(上記封止樹脂MRに相当)から受ける応力(圧力)をより的確に抑制することができ、絶縁膜PAが割れてクラック(上記クラックCRに相当するもの)が生じるのを、より的確に抑制または防止することができるようになる。
また、温度サイクル試験などで封止樹脂と一緒にパッドがスライドすると、パッドがパッドの外周のパッシベーション膜に応力(圧力)を与え、それによってパッシベーション膜の段差部にクラックが生じる虞がある。それに対して、本実施の形態4では、パッドPD全体が薄膜部PD2で構成されていることにより、パッドPDの外周全体で絶縁膜PAの段差を小さくすることができるため、温度サイクル試験などで封止樹脂と一緒にパッドPDがスライドしたとしても、そのパッドPDが絶縁膜PAに与える応力(圧力)を抑制でき、絶縁膜PAの段差部にクラックが生じるのを抑制または防止することができる。
従って、本実施の形態4では、パッシベーション膜である絶縁膜PAにおけるクラックの発生をより的確に抑制または防止することができるため、半導体装置の信頼性をより向上させることができ、ひいては、半導体装置の性能をより向上させることができる。また、パッドPDの上面と絶縁膜PAとの接触面積を大きくしなくとも、絶縁膜PAにおけるクラックの発生を防止することができるため、半導体装置(半導体チップ)の小型化(小面積化)に有利である。
一方、上記実施の形態1〜3では、パッドPDが薄膜部PD2だけでなく厚膜部PD1も有していることにより、パッドPDの抵抗を、より低減することができる。また、上記実施の形態1〜3では、厚膜部PD1を配線部として使用することもでき、その配線部の厚みを厚くできることで、配線部の抵抗を低減することができる。また、上記実施の形態1〜3では、パッドPDが薄膜部PD2だけでなく厚膜部PD1も有しているため、パッドPDの厚膜部PD1に配線M6を接続することもできる。
また、本実施の形態4では、パッドPDおよび配線M6を形成するのに、Al含有導電膜AM1(第1Al含有導電膜)とAl含有導電膜AM1上のバリア導体膜BR2(第1導電膜)とバリア導体膜BR2上のAl含有導電膜AM2(第2Al含有導電膜)とを有する積層導電膜(具体的には積層膜LM)を用いている。Al含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM2との間にバリア導体膜BR2を介在させることで、パッドPDはAl含有導電膜AM2を有さず、配線M6はAl含有導電膜AM2を有するという構造を、的確に得ることができる。
このため、上記実施の形態1〜3と同様に、本実施の形態4においても、バリア導体膜BR2は、Al含有導電膜AM1,AM2に対するエッチング選択比を確保できるような導電材料により形成することが望ましく、Al含有導電膜AM1,AM2とは異なる導電材料により形成する必要がある。従って、Al含有導電膜AM1,AM2はAl(アルミニウム)を主成分とする導電膜であるのに対して、バリア導体膜BR2は、Al(アルミニウム)を含有しない材料により形成することが好ましい。例えば窒化チタン(TiN)膜などをバリア導体膜BR2として好適に用いることができる。
また、上記実施の形態1〜3と同様に、本実施の形態4においても、バリア導体膜BR1,BR3は、形成しないことも可能であるが、形成した方がより好ましく、バリア導体膜BR1を形成することにより、下地(例えば層間絶縁膜IL7)に対する密着性を向上させることができ、また、バリア導体膜BR3は、フォトリソグラフィ工程における反射防止膜として機能させることができる。
また、上記実施の形態1〜3と同様に、本実施の形態4においても、バリア導体膜BR1とバリア導体膜BR2とバリア導体膜BR3とが同じ導電材料により形成されていれば、パッドPDと配線M6の加工がより容易となるため、より好ましい。この観点で、バリア導体膜BR1とバリア導体膜BR2とバリア導体膜BR3とに、いずれも窒化チタン(TiN)膜を用いることは、好適である。
また、上記実施の形態1〜3と同様に、本実施の形態4においても、Al含有導電膜AM2の厚みT5は、Al含有導電膜AM1の厚みT4よりも大きい(T5>T4)ことが好ましい。換言すれば、Al含有導電膜AM1の厚みT4は、Al含有導電膜AM2の厚みT5よりも小さいことが好ましい。Al含有導電膜AM1の厚みT4をAl含有導電膜AM2の厚みT5よりも小さくすることにより、上記図42〜図44を参照して説明した課題をより的確に解決できるとともに、Al含有導電膜AM2の厚みT5をAl含有導電膜AM1の厚みT4よりも大きくすることにより、配線M6の抵抗をより低減することができる。この観点で、Al含有導電膜AM1の厚みT4は、1μm以下であれば、より好ましい。
次に、本実施の形態4の半導体装置の製造工程について、図73〜図86を参照して説明する。図73〜図86は、本実施の形態4の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
図73〜図86では、上記図71および図72と同様に、第5配線層(配線M5および層間絶縁膜IL6)よりも下の構造の図示は省略している。但し、図73〜図86のうち、図73、図75、図77、図79、図81、図83および図85は、上記図71に対応する領域の断面図(すなわち上記図2のA−A線に相当する位置での断面図)が示されている。また、図73〜図86のうち、図74、図76、図78、図80、図82、図84および図86は、上記図72に対応する領域の断面図(すなわち上記図2のB−B線に相当する位置での断面図)が示されている。
本実施の形態4では、積層膜LMを形成する工程(上記図12および図13の工程)までは、上記実施の形態1と基本的には同じである。但し、図73および図74では、層間絶縁膜IL7に開口部OP2,OP3を形成した後に、開口部OP2,OP3内を埋め込むプラグPG1,PG2を形成してから、プラグPG1,PG2が埋め込まれた層間絶縁膜IL7上に積層膜LMを形成する場合について、図示している。積層膜LMは、上述した通り、下から順に、バリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3との積層膜からなる。
それから、図73および図74に示されるように、積層膜LM上に、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターンRP1を形成する。フォトレジストパターンRP1は、積層膜LMの厚みを薄くしたい領域を開口する開口部OP4を有している。
但し、本実施の形態4では、パッドPD形成予定領域全体が平面視で開口部OP4に内包されるように、開口部OP4の位置、平面形状および平面寸法が設定されている。一方、上記実施の形態1の場合は、パッドPDのうちの薄膜部PD2を形成する予定領域が平面視で開口部OP4と重なるが、パッドPDのうちの厚膜部PD1を形成する予定領域は平面視で開口部OP4と重ならない(すなわちフォトレジストパターンRP1で覆われる)ように、開口部OP4の位置、平面形状および平面寸法が設定されていた。
次に、図75および図76に示されるように、フォトレジストパターンRP1をエッチングマスクとして用いて、開口部OP4から露出する部分の積層膜LMのバリア導体膜BR3とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR2とをエッチングして除去する。この図75のエッチング工程は、上記実施の形態1の上記図16〜図18のエッチング工程と基本的には同じであるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。但し、上述したように、開口部OP4が形成されている領域は、本実施の形態1とで若干相違している。
その後、図77および図78に示されるように、フォトレジストパターンRP1を除去する。
これにより、積層膜LMのうち、フォトレジストパターンRP1の開口部OP4から露出していた部分では、バリア導体膜BR3とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR2とが除去され、バリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とが残存する。一方、積層膜LMのうち、フォトレジストパターンRP1で覆われていた部分では、バリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3とが残存する。このため、積層膜LMは、エッチングによって厚みが薄くなった薄膜部LM2と、エッチングされずに厚みが維持された厚膜部LM1とを有した状態になる。薄膜部LM2は、積層膜LMのうち、開口部OP4から露出されてバリア導体膜BR3とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR2とが除去された領域に対応し、厚膜部LM1は、積層膜LMのうち、フォトレジストパターンRP1で覆われることでエッチングされなかった領域に対応している。
次に、図79および図80に示されるように、積層膜LM上に、フォトリソグラフィ技術を用いて上記実施の形態1と同様のフォトレジストパターンRP2を形成する。上記実施の形態1と同様に、本実施の形態4においても、フォトレジストパターンRP2は、パッドPDを形成する予定領域と配線M6を形成する予定領域とに選択的に形成される。
配線用フォトレジストパターンRP2aは、積層膜LMの薄膜部LM2上には形成されずに、積層膜LMの厚膜部LM1上に形成されるが、この点は、本実施の形態4と上記実施の形態1とで共通である。一方、上記実施の形態1では、パッド用フォトレジストパターンRP2bは、積層膜LMの厚膜部LM1と薄膜部LM2とにまたがって形成されていたが、本実施の形態4では、パッド用フォトレジストパターンRP2bは、積層膜LMの厚膜部LM1上には形成されずに、積層膜LMの薄膜部LM2上に形成される。
次に、図81および図82に示されるように、フォトレジストパターンRP2をエッチングマスクとして用いて積層膜LMをエッチングすることで、フォトレジストパターンRP2から露出している領域で、積層膜LMを構成するバリア導体膜BR3とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR1とを除去する。これにより、積層膜LMはフォトレジストパターンRP2と同じ平面形状にパターニングされ、それによって、配線M6とパッドPDが形成される。この図81および図82のエッチング工程は、上記実施の形態1の上記図23〜図32のエッチング工程と基本的には同じであるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。その後、図83および図84に示されるように、フォトレジストパターンRP2を除去する。
上記実施の形態1と同様に、本実施の形態4においても、配線用フォトレジストパターンRP2aは積層膜LMの厚膜部LM1上に形成され、配線M6は、その配線用フォトレジストパターンRP2aによって積層膜LMの厚膜部LM1が配線用フォトレジストパターンRP2aと同形状にパターニングされることにより形成される。このため、配線M6は、積層膜LMの厚膜部LM1と同じ層構造(積層構造)を有しており、具体的には、配線M6は、下から順にバリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3との積層膜からなる。
一方、上記実施の形態1では、パッド用フォトレジストパターンRP2bは、積層膜LMの厚膜部LM1と薄膜部LM2とにまたがって形成されていた。それに対して、本実施の形態4では、パッド用フォトレジストパターンRP2bは、積層膜LMの厚膜部LM1上には形成されずに薄膜部LM2上に形成され、パッドPDは、積層膜LMがパッド用フォトレジストパターンRP2bと同形状にパターニングされることにより形成される。このため、本実施の形態4では、パッドPDは、積層膜LMの薄膜部LM2と同じ層構造(積層構造)を有しており、具体的には、下から順にバリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1との積層膜からなる。
その後、上記実施の形態1と同様に、上記図85および図86に示されるように、層間絶縁膜IL7上に、パッドPDおよび配線M6を覆うように、表面保護膜としての絶縁膜(パッシベーション膜)PAを形成してから、フォトグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、絶縁膜PAに開口部OP1を形成する。開口部OP1は、平面視でパッドPDに内包されるように形成される。このため、絶縁膜PAに開口部OP1を形成すると、開口部OP1の底部では、パッドPDの上面が露出され、この露出面がパッド面PDRとなる。具体的には、パッドPDを構成するAl含有導電膜AM1の上面(表面)が絶縁膜PAの開口部OP1から露出して、パッド面PDRとなる。配線M6は、絶縁膜PAで覆われた状態が維持され、開口部OP1から露出されない。
上記実施の形態1〜3、本実施の形態4および後述の実施の形態5の製造工程を包括的に捉えると、次のようになる。
すなわち、層間絶縁膜IL7上に、Al含有導電膜AM1(第1Al含有導電膜)とAl含有導電膜AM1上のバリア導体膜BR2(第1導電膜)とバリア導体膜BR2上のAl含有導電膜AM2(第2Al含有導電膜)とを有する積層膜LM(積層導電膜)を形成する。それから、積層膜LMの一部の領域でAl含有導電膜AM2を除去して、Al含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とを有する厚膜部LM1と、Al含有導電膜AM1を有するがAl含有導電膜AM2を有していない薄膜部LM2とを形成する。それから、積層膜LMをパターニングすることにより、パッドPDと配線M6を形成する。それから、パッドPDと配線M6を覆うように、層間絶縁膜IL7上に絶縁膜PAを形成し、絶縁膜PAに開口部OP1を形成して開口OP1からパッドPDの一部を露出させる。積層膜LMをパターニングすることによりパッドPDと配線M6を形成する工程では、配線M6は、積層膜LMの厚膜部LM1により形成され、パッドPDは、少なくとも一部が積層膜LMの薄膜部LM2により形成される。なお、パッドPDは、少なくとも一部が積層膜LMの薄膜部LM2により形成されるが、実施の形態1〜3では、パッドPDの薄膜部PD2が積層膜LMの薄膜部LM2により形成され、実施の形態4,5ではパッドPD全体が積層膜LMの薄膜部LM2により形成される。開口部OP1から露出されるのは、パッドPDのうち、積層膜LMの薄膜部LM2により形成された部分である。
(実施の形態5)
図87および図88は、本実施の形態5の半導体装置の要部断面図である。図87は、上記実施の形態4の上記図71(すなわち上記図2のA−A線の断面図)に対応し、図88は、上記実施の形態4の上記図72(すなわち上記図2のB−B線の断面図)に対応している。上記図71および図72と同様に、図87および図88でも、配線M5および層間絶縁膜IL6よりも下の構造は、図示を省略している。
図87および図88に示される本実施の形態5の半導体装置が、上記図71および図72に示される上記実施の形態4の半導体装置と相違しているのは、以下の点である。すなわち、上記実施の形態4では、上記図71からも分かるように、パッドPDは、バリア導体膜BR2を有していない。一方、本実施の形態5では、図87からも分かるように、パッドPDは、開口部OP1から露出される領域ではバリア導体膜BR2を有していない(すなわちAl含有導電膜AM1の上面が露出されている)が、絶縁膜PAで覆われている領域では、バリア導体膜BR2を有している。これ以外の構成は、本実施の形態5の半導体装置も、上記実施の形態4の半導体装置と同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
つまり、配線M6の構成については、本実施の形態5の半導体装置も、上記実施の形態4の半導体装置と同様である。一方、上記実施の形態4では、パッドPDは、開口部OP1から露出される部分も、絶縁膜PAで覆われる部分も、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1との積層膜により構成され、バリア導体膜BR2は有していなかった。
それに対して、本実施の形態5では、パッドPDのうち、開口部OP1から露出される部分は、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1との積層膜により構成され、パッドPDのうち、絶縁膜PAで覆われる部分は、バリア導体膜BR1とその上のAl含有導電膜AM1とその上のバリア導体膜BR2との積層膜により構成されている。すなわち、パッドPDのうち、開口部OP1から露出される部分では、Al含有導電膜AM1上にバリア導体膜BR2が形成されておらず、開口部OP1からAl含有導電膜AM1の上面が露出されており、パッドPDのうち、絶縁膜PAで覆われる部分では、Al含有導電膜AM1上にバリア導体膜BR2が形成され、そのバリア導体膜BR2が絶縁膜PAで覆われている。なお、パッドPDのAl含有導電膜AM1(の上面)が開口部OP1の底部で露出されていることは、本実施の形態5も上記実施の形態4と共通である。すなわち、開口部OP1から露出されるパッドPDのパッド面PDRが、Al含有導電膜AM1の上面により形成されていることは、本実施の形態5も上記実施の形態4と共通である。
パッドPDを構成しているバリア導体膜BR1と、配線M6を構成しているバリア導体膜BR1とは、同工程で同層に形成された同材料の膜である。また、パッドPDを構成しているAl含有導電膜AM1と、配線M6を構成しているAl含有導電膜AM1とは、同工程で同層に形成された同材料の膜である。また、パッドPDを構成しているバリア導体膜BR2と、配線M6を構成しているバリア導体膜BR2とは、同工程で同層に形成された同材料の膜である。但し、パッドPDと配線M6とは互いに分離(離間)されているため、パッドPDを構成しているバリア導体膜BR1と、配線M6を構成しているバリア導体膜BR1とは、互いに分離(離間)されており、また、パッドPDを構成しているAl含有導電膜AM1と、配線M6を構成しているAl含有導電膜AM1とは、互いに分離(離間)されている。また、パッドPDと配線M6とは互いに分離(離間)されているため、パッドPDを構成しているバリア導体膜BR2と、配線M6を構成しているバリア導体膜BR2とは、互いに分離(離間)されている。
本実施の形態5においても、上記実施の形態4とほぼ同様の効果を得ることができる。
但し、本実施の形態5では、パッドPDのうち、絶縁膜PAで覆われる部分は、バリア導体膜BR2を有しているため、開口部OP1の内壁下部でバリア導体膜BR2の側面が露出してしまう。それに対して、上記実施の形態4では、パッドPDは、開口部OP1から露出される部分も、絶縁膜PAで覆われる部分も、バリア導体膜BR2を有していないため、開口部OP1の内壁下部でバリア導体膜BR2の側面が露出しなくてすむ。このため、上記実施の形態4では、開口部OP1の内壁下部でバリア導体膜BR2の側面が露出しないことで、高温高湿負荷試験でバリア導体膜BR2が酸化してしまうのをより的確に防止することができるため、半導体装置の信頼性を、より向上させることができる。
また、本実施の形態5の半導体装置の製造工程と上記実施の形態4の半導体装置の製造工程との相違点は、上記実施の形態2の半導体装置の製造工程と上記実施の形態1の半導体装置の製造工程との相違点と基本的には同じである。
(実施の形態6)
図89は、本実施の形態6の半導体装置の要部平面図であり、図90および図91は、本実施の形態6の半導体装置の要部断面図である。図89は、上記実施の形態1の上記図2に相当するものであり、図90は、図89のA2−A2線の断面図にほぼ対応し、図91は、図89のB2−B2線の断面図にほぼ対応している。上記図3および図4と同様に、図90および図91でも、配線M5および層間絶縁膜IL6よりも下の構造は、図示を省略している。また、図89では、パッドPDと配線M6と開口部OP1,OP2との平面レイアウトを示し、それ以外については図示を省略している。なお、図89は、平面図であるが、理解を簡単にするために、配線M6にドットのハッチングを付し、パッドPDに斜線のハッチングを付してあるが、パッドPDにおける厚膜部PD1と薄膜部PD2とでは、斜線のハッチングの向きを逆にしている。
上記実施の形態1と同様に、本実施の形態6においても、パッドPDは、厚膜部PD1と薄膜部PD2とを一体的に有している。
上記実施の形態1と同様に、本実施の形態6においても、パッドPDの厚膜部PD1は、バリア導体膜BR1と、バリア導体膜BR1上のAl含有導電膜AM1とAl含有導電膜AM1上のバリア導体膜BR2と、バリア導体膜BR2上のAl含有導電膜AM2と、Al含有導電膜AM2上のバリア導体膜BR3とを有する積層膜により形成されている。パッドPDの薄膜部PD2は、バリア導体膜BR1と、バリア導体膜BR1上のAl含有導電膜AM1とを有しているが、Al含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3とは有していない。
なお、図90の場合は、上記実施の形態2のように、パッドPDの薄膜部PD2は、開口部OP1から露出される領域では、バリア導体膜BR2を有していない(すなわちAl含有導電膜AM1の上面が露出されている)が、絶縁膜PAで覆われている領域では、バリア導体膜BR2を有している(すなわちAl含有導電膜AM1上にバリア導体膜BR2が形成されている)。他の形態として、図90において、上記実施の形態1(図3)のように、パッドPDの薄膜部PD2が、開口部OP1から露出される領域でも、絶縁膜PAで覆われている領域でも、バリア導体膜BR2を有していない構造を採用することもできる。
また、図90の場合は、層間絶縁膜IL7の開口部OP2内に上記プラグPG1を形成せずに、上記実施の形態1,2のように、パッドPDの一部が開口部OP2内に配置(充填)され、開口部OP2から露出される配線M5の上面にパッドPDが接することにより、パッドPDを配線M5と電気的に接続している。他の形態として、図90において、上記実施の形態3のように、開口部OP2内に導電性の上記プラグPG1を埋め込み、そのプラグPG1を介してパッドPDを配線M5と電気的に接続することもできる。
本実施の形態6のパッドPDが、上記実施の形態1〜3のパッドPDと主として相違しているのは、上記実施の形態1〜3では、パッドPDの厚膜部PD1は、パッシベーション膜としての絶縁膜PAによって覆われており、露出されていないのに対して、本実施の形態6では、パッドPDの厚膜部PD1の一部が絶縁膜PAの開口部OP5から露出されている点である。
パッドPDが薄膜部PD2と厚膜部PD1とを有し、薄膜部PD2の一部が絶縁膜PAの開口部OP1から露出されている点は、本実施の形態6も、上記実施の形態1〜3と共通である。開口部OP1から露出されるパッドPDの薄膜部PD2は、すなわちパッド面PDRは、半導体装置(半導体チップ)の外部接続用の端子として機能し、上記ボンディングワイヤBWなどの接続用部材を接続するために使用される。
本実施の形態6では、パッドPDの薄膜部PD2の一部が絶縁膜PAの開口部OP1から露出されているだけでなく、パッドPDの厚膜部PD1の一部が絶縁膜PAの開口部OP5から露出されている。絶縁膜PAの開口部OP1,OP5は、それぞれパッドPDの一部を露出するために形成されているが、絶縁膜PAの開口部OP1から露出されるのはパッドPDの薄膜部PD2であり、パッドPDの厚膜部PD1は、開口部OP1からは露出されていない。また、絶縁膜PAの開口部OP5から露出されるのはパッドPDの厚膜部PD1であり、パッドPDの薄膜部PD2は、開口部OP5からは露出されていない。つまり、絶縁膜PAの開口部OP1は、平面視でパッドPDの薄膜部PD2に内包されるように形成され、絶縁膜PAの開口部OP5は、平面視でパッドPDの厚膜部PD1に内包されるように形成されており、絶縁膜PAの開口部OP1からは、パッドPDの薄膜部PD2の上面が露出され、絶縁膜PAの開口部OP5からは、パッドPDの厚膜部PD1の上面が露出されている。また、配線M6は、絶縁膜PAで覆われており、絶縁膜PAの開口部(OP1,OP5)から露出されていない。
ここで、絶縁膜PAの開口部OP5からのパッドPDの露出面を、パッド面(パッド露出面)PDR2と称することとする。すなわち、絶縁膜PAの開口部OP1から露出するパッドPDの表面(上面)が、パッド面PDRであり、絶縁膜PAの開口部OP5から露出するパッドPDの表面(上面)が、パッド面PDR2である。
上記実施の形態1〜3と同様に、本実施の形態6においても、パッド面PDRは、パッドPDの薄膜部PD2の上面により形成されており、具体的には、パッドPDの薄膜部PD2を構成するAl含有導電膜AM1の上面(表面)により形成されている。パッド面PDRがAl含有導電膜AM1の上面(表面)により形成されることで、パッドPDのパッド面PDRに対して、接続用部材(例えば上記ボンディングワイヤBW)を的確に接続できるようになる。
本実施の形態6において、パッド面PDR2は、パッドPDの厚膜部PD1の上面により形成されており、具体的には、パッドPDの厚膜部PD1を構成するAl含有導電膜AM2の上面(表面)により形成されている。これは、開口部OP5から露出される領域では、パッドPDの厚膜部PD1を構成するバリア導体膜BR3が除去されて、パッドPDの厚膜部PD1を構成するAl含有導電膜AM2の上面(表面)が露出されているためである。
すなわち、本実施の形態6では、パッドPDの厚膜部PD1のうち、開口部OP5から露出される部分は、下から順にバリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2との積層膜により構成されている。また、パッドPDの厚膜部PD1のうち、絶縁膜PAで覆われる部分は、下から順にバリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1とバリア導体膜BR2とAl含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3との積層膜により構成されている。
つまり、本実施の形態6では、パッドPDの厚膜部PD1のうち、開口部OP5から露出される部分では、Al含有導電膜AM2上にバリア導体膜BR3が形成されておらず、開口部OP5からAl含有導電膜AM2の上面が露出されている。そして、パッドPDの厚膜部PD1のうち、絶縁膜PAで覆われる部分では、Al含有導電膜AM2上にバリア導体膜BR3が形成され、そのバリア導体膜BR3が絶縁膜PAで覆われている。
また、層間絶縁膜IL7の開口部OP2は、パッドPDと配線M5とを接続するために形成されているが、この開口部OP2は、平面視で開口部OP1と開口部OP5のいずれにも重ならない位置に配置することが、より好ましい。これにより、パッド面PDR,PDR2の平坦性に対して、開口部OP2が影響を与えるのを防止することができる。
開口部OP1から露出されるパッドPDの薄膜部PD2は、すなわちパッド面PDRは、半導体装置(半導体チップ)の外部接続用の端子(電極)として機能し、上記ボンディングワイヤなどの接続用部材を接続するために使用される。従って、開口部OP1から露出されるパッドPDの薄膜部PD2は、すなわちパッド面PDRは、ボンディング用のパッドとして機能する。一方、開口部OP5から露出されるパッドPDの厚膜部PD1は、すなわちパッド面PDR2は、プローブテスト用の端子(電極)として機能し、テスト用のプローブ(プローブ針、探針)を接触させる(押し当てる)ために使用される。従って、開口部OP5から露出されるパッドPDの厚膜部PD1は、すなわちパッド面PDR2は、プローブテストを行うためのプローブ用パッドとして機能する。このため、開口部OP5から露出されるパッドPDの厚膜部PD1に対しては、すなわちパッド面PDR2に対しては、上記ボンディングワイヤBWのような接続用部材は接続されない。
すなわち、絶縁膜PAの開口部OP5から露出されたパッドPDの厚膜部PD1(パッド面PDR2)を利用して、プローブテストを行うことができ、具体的には、絶縁膜PAの開口部OP5から露出されたパッドPDの厚膜部PD1(パッド面PDR2)にテスト用のプローブ(プローブ針、探針)を当てて電気的試験を行うことができる。
また、プローブテストを行うために必要なパッド面積は、ワイヤボンディングを行うために必要なパッド面積に比べて小さいため、開口部OP5の面積(平面寸法)は、開口部OP1の面積(平面寸法)よりも小さくすることができる。
本実施の形態6の半導体装置の他の構成は、上記実施の形態1〜3のいずれかと基本的には同じであるので、ここではその説明は省略する。
本実施の形態6においても、上記実施の形態1〜3のいずれかとほぼ同様の効果を得ることができる。
更に本実施の形態6では、以下のような効果も得ることができる。
すなわち、プローブテストでは、テスト用のプローブ(プローブ針、探針)をパッドの露出面に当てて電気的試験を行うが、プローブをパッドの露出面に押し当てることに伴い、パッドに下方に応力が伝わってダメージが生じる虞がある。それに対して、本実施の形態6では、パッドPDの薄膜部PD2ではなく厚膜部PD1を絶縁膜PAの開口部OP5から露出させて、プローブテスト用の端子として用いている。プローブテストでは、テスト用のプローブが、開口部OP5から露出するパッドPDの厚膜部PD1(パッド面PDR2)に押し当てられるが、パッドPDの厚膜部PD1の厚みが厚いことにより、プローブによる圧力をパッドPDで吸収または緩和することができる。このため、プローブテストの際にパッドPDの下方にプローブによる応力が伝わるのを抑制または防止することができ、ダメージが生じるのを抑制または防止することができる。これにより、プローブテストを行いやすくなり、また、プローブをパッドに押し当てる圧力を高めることが可能となるため、プローブテストをより的確に行えるようになる。また、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
一方、上記ボンディングワイヤBWのような接続用部材は、パッドPDの厚膜部PD1ではなく薄膜部PD2に接続している。このため、上記実施の形態1で説明したように、上記図42〜図44を参照して説明した課題を改善または解決することができる。
次に、本実施の形態6の半導体装置の製造工程について、図92および図93を参照して説明する。図92および図93は、本実施の形態6の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
図92および図93は、上記図90に対応する領域の断面図(すなわち図89のA2−A2線に相当する位置での断面図)が示されており、上記図90と同様に、第5配線層(配線M5および層間絶縁膜IL6)よりも下の構造の図示は省略している。
本実施の形態6でも、上記実施の形態2とほぼ同様にして絶縁膜PA形成工程までを行って、上記図63に相当する図92の構造を得る。この段階では、層間絶縁膜IL7上に、パッドPDおよび配線M6を覆うように絶縁膜PAが形成され、絶縁膜PAにはまだ開口部OP1,OP5は形成されていない。
次に、図93に示されるように、フォトグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、絶縁膜PAに開口部OP1,OP5を形成する。具体的には、絶縁膜PA上にフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターン(図示せず)を形成してから、このフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて絶縁膜PAをエッチングすることにより、絶縁膜PAに開口部OP1,OP5を形成することができる。開口部OP1は、平面視でパッドPDの薄膜部PD2に内包されるように形成され、開口部OP5は、平面視でパッドPDの厚膜部PD1に内包されるように形成される。但し、本実施の形態6では、開口部OP1の底部で露出したバリア導体膜BR2と開口部OP5の底部で露出したバリア導体膜BR3も、エッチングにより除去する。その後、このフォトレジストパターンは除去される。
開口部OP1の底部では、パッドPDの薄膜部PD2を構成するAl含有導電膜AM1の上面(表面)が露出して、パッド面PDRとなる。また、開口部OP5の底部では、パッドPDの厚膜部PD1を構成するAl含有導電膜AM2の上面(表面)が露出して、パッド面PDR2となる。配線M6は、絶縁膜PAで覆われた状態が維持され、開口部OP1,OP5から露出されない。
このようにして、半導体基板SBに対してウエハ・プロセスが施される。ウエハ・プロセスは、前工程とも呼ばれる。ここでウエハ・プロセスは、一般的に、半導体ウエハ(半導体基板SB)の主面上に種々の素子(ここではMISFETなど)や配線層(ここでは配線M1〜M6)およびパッド電極(ここではパッドPD)を形成し、表面保護膜(ここでは絶縁膜PA)を形成した後、半導体ウエハに形成された複数のチップ領域の各々の電気的試験をプローブ等により行える状態にするまでの工程を言う。半導体ウエハの各チップ領域は、半導体ウエハにおいて、そこから1つの半導体チップが取得される領域に対応している。このため、ウエハ・プロセスを施した半導体ウエハにおいては、絶縁膜PAが最上層となり、表面保護膜となる。
その後、絶縁膜PAの開口部OP5から露出されたパッドPD(パッド面PDR2)を利用して、プローブテスト(ウエハテスト)を行うことにより、半導体ウエハ(半導体基板SB)の各チップ領域の電気的試験を行うことができる。具体的には、半導体ウエハ(半導体基板SB)の各チップ領域において、絶縁膜PAの開口部OP5から露出されたパッドPD(パッド面PDR2)にテスト用のプローブ(プローブ針、探針)を当てて各チップ領域の電気的試験を行う。このプローブテストの結果により、半導体ウエハ(半導体基板SB)の各チップ領域が良品であるか不良品であるかを選別したり、あるいは、プローブテストの測定結果のデータを各製造工程にフィードバックすることにより、歩留まり向上や信頼性向上に役立てることができる。このため、プローブテストは、省略することも可能であるが、行うことがより好ましい。
その後、半導体基板SBをダイシングにより個片化することで、本実施の形態の半導体装置(半導体チップ)が略完成する。
なお、半導体基板SBをダイシングにより個片化した後に、絶縁膜PAの開口部OP5から露出されたパッドPD(パッド面PDR2)を利用して、プローブテストを行うこともできる。
(実施の形態7)
本実施の形態7では、上記実施の形態6のパッドPDを半導体装置に複数設ける場合のレイアウト例について説明する。
図94は、本実施の形態7の半導体装置の要部平面図である。図94には、半導体装置(半導体チップ)の主面において、複数のパッドPDが配置された状態が示されている。図94には、8個のパッドPDが示されているが、パッドPDの数はこれに限定されない。また、図94に示される個々のパッドPDの構成は、上記実施の形態6のパッドPDと同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
図94に示される複数のパッドPDのレイアウトについて説明する。
図94に示されるように、半導体装置(半導体チップ)の主面に複数のパッドPDが配置(配列)され、それら複数のパッドPDは、第1パッドPDAと第2パッドPDBとがX方向に交互に並んだ配列を有している。そして、第1パッドPDAおよび第2パッドPDBの厚膜部PD1同士がX方向に並び、第1パッドPDAの薄膜部PD2同士がX方向に並び、第2パッドPDBの薄膜部PD2同士がX方向に並んでいる。
ここで、第1パッドPDAは、薄膜部PD2が厚膜部PD1のY1方向側に配置されているパッドPDであり、第2パッドPDBは、薄膜部PD2が厚膜部PD1のY2方向側に配置されているパッドPDである。なお、Y1方向とY2方向とは、互いに反対方向であり、Y1方向とX方向とは、互いに交差(より特定的には直交)する方向であり、Y2方向とX方向とは、互いに交差(より特定的には直交)する方向である。従って、Y1方向は、X方向に交差する方向で、かつ、Y2方向とは反対方向である。より具体的には、平面視において、第2パッドPDBは、第1パッドPDAを180°回転させたものと、同じ構成を有している。
なお、上記図1に示されるように、半導体装置(半導体チップ)CPの上面において、複数のパッドPDが外周に沿って並んで配置される。このため、X方向は、好ましくは、半導体装置CPの上面の辺に沿った方向(すなわち半導体装置CPの上面の辺に平行な方向)であり、半導体装置CPの上面において、その上面の辺に沿って(すなわちX方向に)、第1パッドPDAと第2パッドPDBとが交互に並んで配列している。
また、第1パッドPDAおよび第2パッドPDBの厚膜部PD1同士がX方向に並んでいることに伴い、第1パッドPDAおよび第2パッドPDBの厚膜部PD1をそれぞれ露出する開口部OP5がX方向に複数並んでいる。また、第1パッドPDAの薄膜部PD2同士がX方向に並でいることに伴い、第1パッドPDAの薄膜部PD2をそれぞれ露出する開口部OP1がX方向に複数並んでいる。また、第2パッドPDBの薄膜部PD2同士がX方向に並んでいることに伴い、第2パッドPDBの薄膜部PD2をそれぞれ露出する開口部OP1がX方向に複数並んでいる。
また、第1パッドPDAおよび第2パッドPDBにおける各厚膜部PD1のX方向の寸法L1は、第1パッドPDAおよび第2パッドPDBにおける各薄膜部PD2のX方向の寸法L2よりも小さい(L1<L2)。また、各開口部OP5の面積(平面寸法)は、各開口部OP1の面積(平面寸法)よりも小さい。
このような図94のレイアウトでは、次のような利点を得られる。
薄膜部PD2は、上記積層膜LMの上記薄膜部LM2により形成され、厚膜部PD1は、上記積層膜LMの上記厚膜部LM1により形成される。このため、図94のように、第1および第2パッドPDA,PDBの厚膜部PD1同士がX方向に並び、第1パッドPDAの薄膜部PD2同士がX方向に並び、第2パッドPDBの薄膜部PD2同士がX方向に並ぶようにすることで、薄膜部LM2を形成する前の積層膜LMを、薄膜部LM2と厚膜部LM1とを有する積層膜LMに加工しやすくなり、パッドPDを形成しやすくなる。また、第1パッドPDAと第2パッドPDBとがX方向に交互に並んだ配列を有していることで、パッドPDを効率よく配置させることができる。
また、図94のように、第1パッドPDAおよび第2パッドPDBの厚膜部PD1をそれぞれ露出する開口部OP5がX方向に複数並び、第1パッドPDAの薄膜部PD2をそれぞれ露出する開口部OP1がX方向に複数並び、第2パッドPDBの薄膜部PD2をそれぞれ露出する開口部OP1がX方向に複数並んでいることで、次のような利点も得られる。すなわち、各開口部OP5から露出される第1および第2パッドPDA,PDBの厚膜部PD1を用いてプローブテストを行いやすくなり、また、各開口部OP1から露出される第1および第2パッドPDA,PDBの薄膜部PD2に対してワイヤボンディングを行いやすくなる。また、第1パッドPDAと第2パッドPDBとがX方向に交互に並んだ配列を有していることで、開口部OP1の配列は、いわゆる千鳥配列となる。
また、第1パッドPDAおよび第2パッドPDBにおける各厚膜部PD1のX方向の寸法L1を、第1パッドPDAおよび第2パッドPDBにおける各薄膜部PD2のX方向の寸法L2よりも小さく(L1<L2)しておけば、パッドPDを、更に効率よく配置させることができる。その理由は、次の通りである。
すなわち、X方向に並ぶ第1および第2パッドPDA,PDBの厚膜部PD1の数(図94の場合は8つ)は、X方向に並ぶ第1パッドPDAの薄膜部PD2の数(図94の場合は4つ)よりも多く、かつ、X方向に並ぶ第2パッドPDBの薄膜部PD2の数(図94の場合は4つ)よりも多くなる。このため、図94のように複数のパッドPDを配列させるのに必要な面積を縮小するには、第1および第2パッドPDA,PDBにおける各厚膜部PD1のX方向の寸法L1を小さくすることが特に有効である。ここで、第1および第2パッドPDA,PDBにおける各薄膜部PD2は、開口部OP1から露出させてワイヤボンディング用のパッドとして用いるため、上記寸法L2は、ある程度の大きさを確保することが望ましい。一方、第1および第2パッドPDA,PDBにおける各厚膜部PD1は、開口部OP5から露出させてプローブテスト用のパッドとして用いるが、プローブテストを行うために必要なパッド面積は、ワイヤボンディングを行うために必要なパッド面積に比べて小さいため、上記寸法L1は上記寸法L2よりも小さくすることができる。そこで、上記寸法L1を上記寸法L2よりも小さく(L1<L2)することで、ワイヤボンディング用のパッドとして用いる薄膜部PD2の平面寸法(面積)を確保しながら、第1および第2パッドPDA,PDBにおける各厚膜部PD1のX方向の寸法L1を縮小して、複数のパッドPDを効率よく配置させることができ、複数のパッドPDを配列させるのに必要な面積を縮小することができる。これにより、半導体装置の小型化(小面積化)を図ることができる。また、半導体装置の多端子化(パッド数の増加)を図ることもできる。
また、図94のレイアウトでは、第1パッドPDAはX方向に等ピッチ(等間隔)で並び、第2パッドPDBはX方向に等ピッチ(等間隔)で並び、第1パッドPDAの配列ピッチと第2パッドPDBの配列ピッチとは同じであることが好ましい。これにより、第1パッドPDAの薄膜部PD2がX方向に等ピッチ(等間隔)で並び、第2パッドPDBの薄膜部PD2がX方向に等ピッチ(等間隔)で並び、第1および第2パッドPDA,PDBの厚膜部PD1がX方向に等ピッチ(等間隔)で並ぶことになる。これにより、第1パッドPDAに対して設けられた開口部OP1がX方向に等ピッチ(等間隔)で並び、第2パッドPDBに対して設けられた開口部OP1がX方向に等ピッチ(等間隔)で並ぶことになるため、第1および第2パッドPDA,PDBに対するワイヤボンディングが行いやすくなる。また、第1および第2パッドPDA,PDBに対して設けられた開口部OP5がX方向に等ピッチ(等間隔)で並ぶことになるため、第1および第2パッドPDA,PDBに対するプローブテストが行いやすくなる。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態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言うまでもない。
例えば、上記実施の形態1〜7では、Al含有導電膜AM1とその上のバリア導体膜BR2とその上のAl含有導電膜AM2とを有する積層導電膜(上記積層膜LMに対応)を用いてパッドPDと配線M6を形成する場合について説明したが、積層導電膜が有するAl含有導電膜の層数を、3層以上とすることもできる。なお、積層導電膜が有するAl含有導電膜の層数が3層以上の場合であっても、2層の場合と同様に、Al含有導電膜とAl含有導電膜との間には、バリア導体膜BR2と同様の導電膜を介在させる。
例えば、上記積層膜LMが有するAl含有導電膜の層数を3層にする場合は、上記図12および図13で積層膜LMを形成する際に、Al含有導電膜AM2とバリア導体膜BR3との間に、追加のバリア導体膜とその上の追加のAl含有導電膜との積層膜を介在させればよい。あるいは、上記積層膜LMが有するAl含有導電膜の層数を3層にする場合は、上記図12および図13で積層膜LMを形成する際に、バリア導体膜BR1とAl含有導電膜AM1との間に、追加のAl含有導電膜とその上の追加のバリア導体膜との積層膜を介在させることもできる。追加のバリア導体膜は、バリア導体膜BR2と同様の膜とすることができ、追加のAl含有導電膜は、Al含有導電膜AM1またはAl含有導電膜AM2と同様の膜とすることができる。上記積層膜LMが有するAl含有導電膜の層数を3層にした場合は、パッドPDの厚膜部PD1と配線M6は、3層のAl含有導電膜を有したものとなり、パッドPDの薄膜部PD2(上記実施の形態4,5ではパッドPD全体)は、1層または2層のAl含有導電膜を有したものとなる。同様の考え方で、上記積層膜LMが有するAl含有導電膜の層数を4層以上にすることも可能である。
AM1,AM2 Al含有導電膜
AM101 アルミニウム膜
AR 反応層
BR1,BR2,BR3,BR101,BR102 バリア導体膜
BW,BW101 ボンディングワイヤ
CP 半導体装置
CR クラック
DS 側壁
DS2,DS3,DS102 段差
GE1,GE2 ゲート電極
GF ゲート絶縁膜
IL1,IL2,IL3,IL4,IL5,IL6,IL7 層間絶縁膜
IL106,IL107 層間絶縁膜
L1,L2 寸法
L101 距離
LM 積層膜
LM1 厚膜部
LM2 薄膜部
M1,M2,M3,M4,M5,M6,M105,M106 配線
MR 封止樹脂
NS n型半導体領域
NW n型ウエル
OP1,OP2,OP3,OP4,OP5 開口部
OP101,OP102,OP103 開口部
PA 絶縁膜
PA101 パッシベーション膜
PD,PD101 パッド
PD1 厚膜部
PD2 薄膜部
PDA 第1パッド
PDB 第2パッド
PDR,PDR2,PDR101 パッド面
PG1,PG2 プラグ
PS p型半導体領域
PW p型ウエル
Qn,Qp MISFET
RG 領域
RP1,RP2 フォトレジストパターン
RP2a 配線用フォトレジストパターン
RP2b パッド用フォトレジストパターン
SB 半導体基板
ST 素子分離領域
T1,T2,T3,T4,T5,T6,T101 厚み
V1 プラグ
V2,V3,V3,V4,V5 ビア部
W1 幅
YG 領域

Claims (20)

  1. 半導体基板と、
    前記半導体基板上に形成された第1絶縁膜と、
    前記第1絶縁膜上に形成されたパッドと、
    前記第1絶縁膜上に、前記パッドを覆うように形成された第2絶縁膜と、
    前記第2絶縁膜に形成され、前記パッドの一部を露出する第1開口部と、
    を有し、
    前記パッドは、第1Al含有導電膜と前記第1Al含有導電膜上の第1導電膜と前記第1導電膜上の第2Al含有導電膜とを有する積層導電膜により形成され、
    前記パッドは、前記第1Al含有導電膜と前記第1導電膜と前記第2Al含有導電膜とを有する厚膜部と、前記第1Al含有導電膜を有するが前記第2Al含有導電膜を有していない薄膜部とを備え、
    前記薄膜部は前記厚膜部よりも薄く、
    前記第1開口部から前記パッドの前記薄膜部が露出される、半導体装置。
  2. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1Al含有導電膜と前記第2Al含有導電膜とは、それぞれ、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜からなる、半導体装置。
  3. 請求項2記載の半導体装置において、
    前記第1絶縁膜上に形成された第1配線を更に有し、
    前記第1配線は、前記積層導電膜により形成され、前記第1Al含有導電膜と前記第1導電膜と前記第2Al含有導電膜とを有し、前記第2絶縁膜で覆われている、半導体装置。
  4. 請求項3記載の半導体装置において、
    前記第1配線は、前記パッドの前記厚膜部と同じ積層構造を有している、半導体装置。
  5. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記パッドの前記薄膜部の前記第1Al含有導電膜が、前記第1開口部の底部で露出されている、半導体装置。
  6. 請求項5記載の半導体装置において、
    前記パッドの前記薄膜部は、前記第1導電膜を有していない、半導体装置。
  7. 請求項5記載の半導体装置において、
    前記パッドの前記薄膜部のうち、前記第2絶縁膜で覆われた部分は、前記第1導電膜を有し、
    前記パッドの前記薄膜部のうち、前記第2絶縁膜で覆われていない部分は、前記第1導電膜を有していない、半導体装置。
  8. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1Al含有導電膜は、前記第2Al含有導電膜よりも薄い、半導体装置。
  9. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1導電膜は、前記第1Al含有導電膜および前記第2Al含有導電膜とは異なる材料からなる、半導体装置。
  10. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記パッドの前記厚膜部の一部は、前記第1絶縁膜に形成された第2開口部内に配置され、前記第1絶縁膜よりも下層に形成された第2配線に電気的に接続されている、半導体装置。
  11. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記パッドの前記厚膜部の下には、前記第1絶縁膜に形成された第2開口部内に埋め込まれた導電性のコンタクトプラグが配置され、
    前記パッドは、前記コンタクトプラグを通じて、前記第1絶縁膜よりも下層に形成された第2配線に電気的に接続されている、半導体装置。
  12. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1開口部から露出される前記パッドの前記薄膜部は、ワイヤを接続するためのボンディング用パッドとして機能する、半導体装置。
  13. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第2絶縁膜に、前記パッドの前記厚膜部の一部を露出する第2開口部が形成され、
    前記第1開口部から露出される前記パッドの前記薄膜部は、ワイヤを接続するためのボンディング用パッドとして機能し、
    前記第2開口部から露出される前記パッドの前記厚膜部は、プローブテストを行うためのプローブ用パッドとして機能する、半導体装置。
  14. 請求項13記載の半導体装置において、
    前記半導体装置の主面に、複数の前記パッドが配置され、
    前記複数のパッドは、第1パッドと第2パッドとが第1方向に交互に並んだ配列を有し、
    前記第1パッドは、前記薄膜部が前記厚膜部の第2方向側に配置されている前記パッドであり、
    前記第2パッドは、前記薄膜部が前記厚膜部の第3方向側に配置されている前記パッドであり、
    前記第2方向は、前記第1方向に交差する方向で、かつ、前記第3方向とは反対方向であり、
    前記第1パッドおよび前記第2パッドの前記厚膜部同士が前記第1方向に並び、前記第1パッドの前記薄膜部同士が前記第1方向に並び、前記第2パッドの前記薄膜部同士が前記第1方向に並んでいる、半導体装置。
  15. 半導体基板と、
    前記半導体基板上に形成された第1絶縁膜と、
    前記第1絶縁膜上に形成されたパッドと、
    前記第1絶縁膜上に形成された第1配線と、
    前記第1絶縁膜上に、前記パッドおよび前記第1配線を覆うように形成された第2絶縁膜と、
    前記第2絶縁膜に形成され、前記パッドの一部を露出する第1開口部と、
    を有し、
    前記第1配線は、第1Al含有導電膜と前記第1Al含有導電膜上の第1導電膜と前記第1導電膜上の第2Al含有導電膜とを有する積層導電膜により形成され、
    前記パッドは、前記第1配線よりも薄く、前記第1Al含有導電膜を含んでいるが、前記第2Al含有導電膜を含んでいない、半導体装置。
  16. 請求項15記載の半導体装置において、
    前記第1Al含有導電膜と前記第2Al含有導電膜とは、それぞれ、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜からなる、半導体装置。
  17. 請求項15記載の半導体装置において、
    前記パッドにおける前記第1Al含有導電膜が、前記第1開口部の底部で露出されている、半導体装置。
  18. 請求項15記載の半導体装置において、
    前記第1Al含有導電膜は、前記第2Al含有導電膜よりも薄い、半導体装置。
  19. 請求項15記載の半導体装置において、
    前記第1開口部から露出される前記パッドは、ワイヤを接続するためのボンディング用パッドとして機能する、半導体装置。
  20. (a)半導体基板上に第1絶縁膜を形成する工程、
    (b)前記第1絶縁膜上に、第1Al含有導電膜と前記第1Al含有導電膜上の第1導電膜と前記第1導電膜上の第2Al含有導電膜とを有する積層導電膜を形成する工程、
    (c)前記積層導電膜の一部の領域で前記第2Al含有導電膜を除去して、前記第1Al含有導電膜と前記第1導電膜と前記第2Al含有導電膜とを有する厚膜部と、前記第1Al含有導電膜を有するが前記第2Al含有導電膜を有していない薄膜部とを形成する工程、
    (d)前記(c)工程後、前記積層導電膜をパターニングすることにより、パッドと配線を形成する工程、
    (e)前記パッドと前記配線を覆うように、前記第1絶縁膜上に第2絶縁膜を形成する工程、
    (f)前記第2絶縁膜に第1開口部を形成して、前記第1開口部から前記パッドの一部を露出させる工程、
    を有し、
    前記(d)工程では、前記配線は、前記積層導電膜の前記厚膜部により形成され、前記パッドは、少なくとも一部が前記積層導電膜の前記薄膜部により形成され、
    前記(f)工程では、前記パッドのうち、前記積層導電膜の前記薄膜部により形成された部分が、前記第1開口部から露出される、半導体装置の製造方法。
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