(57)【要約】【課題】層間絶縁膜における寄生容量の影響を低減させ、レーザトリミングにおいて残膜管理を不要とし、かつヒューズの再結合の低減を可能とする半導体装置、及びその製造方法を提供すること。【解決手段】半導体基板１と、間隔を設けて配置されたパッド開口１１を備え、半導体基板１上に形成された層間絶縁膜２と、パッド開口１１に対応する位置に設けられた下層金属層５と、下層金属層５上、及び層間絶縁膜２に対向する位置に形成された上層金属層６と、を有し、上層金属層６は、下層金属層５を柱とする空中配線を構成する。【選択図】      図１
2010177546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
間隔を設けて配置されたパッド開口を備え、前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記パッド開口に対応する位置に設けられた下層金属層と、
前記下層金属層上、及び前記層間絶縁膜に対向する位置に形成された上層金属層と、を有し、
前記上層金属層は、前記下層金属層を柱とする空中配線を構成することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記下層金属層である第１下層金属層と、
前記上層金属層である第１上層金属層と、
前記第１上層金属層上に形成された第２下層金属層と、
前記第２下層金属層上、及び前記第１上層金属層に対向する位置に形成された第２上層金属層と、を有し、
前記第２上層金属層は、前記第２下層金属層を柱とする空中配線を構成することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
間隔を設けて配置されたパッド開口を備える層間絶縁膜を半導体基板上に形成する工程と、
前記パッド開口及び前記層間絶縁膜を被覆するシード層を形成する工程と、
前記シード層上にレジスト層を形成し、前記シード層のうち前記パッド開口を被覆する第１の領域、及び前記第１の領域同士を連結する第２の領域が露出するように前記レジスト層をパターニングするパターニング工程と、
前記シード層を電極とする電解メッキにより、前記レジスト層をマスクとして、前記シード層の上に下層金属層、前記下層金属層の上に上層金属層を形成する金属層形成工程と、
前記上層金属層に対して前記下層金属層が高いエッチングレートとなる条件でのエッチングにより、前記第２の領域上の前記下層金属層及び前記シード層を除去するエッチング工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属層形成工程において、前記シード層の上に前記下層金属層である第１下層金属層、前記第１下層金属層の上に前記上層金属層である第１上層金属層、前記第１上層金属層の上に第２下層金属層、前記第２下層金属層の上に第２上層金属層を形成し、
前記エッチング工程において、前記第２の領域上の前記第１下層金属層及び前記第２下層金属層を除去することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
パッド開口が形成された層間絶縁膜を金属配線上に形成する工程と、
前記パッド開口及び前記層間絶縁膜を被覆するシード層を形成する工程と、
前記シード層の上に第１のレジスト層を形成し、前記パッド開口を被覆することにより前記シード層に形成された凹部が露出するように前記第１のレジスト層をパターニングする工程と、
前記シード層を電極とする電解メッキにより、前記第１のレジスト層をマスクとして、前記凹部の深さと略同じ厚みの第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、
前記シード層及び前記第１の金属層の上に第２のレジスト層を形成し、前記シード層のうち前記凹部の周辺部分及び前記第１の金属層が露出するように前記第２のレジスト層をパターニングする工程と、
前記シード層を電極とする電解メッキにより、前記第２のレジスト層をマスクとして、前記周辺部分及び前記第１の金属層の上に、前記第１の金属層と一体化させる第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の金属配線層が設けられた半導体装置において、各金属配線層を絶縁分離させる層間絶縁膜が用いられている（例えば、特許文献１参照）。金属配線層同士の間に生じる寄生容量が大きくなると、ノイズの発生、動作速度の低下、電力消費の上昇など、半導体装置の特性を悪化させることになる。金属配線層同士を層間絶縁膜により絶縁させる構成において良好な特性を得るには、寄生容量を低下させるために、厚い膜厚の層間絶縁膜を用いること、層間絶縁膜として低誘電率絶縁膜を用いることなどの措置が必要となる。また、ヒューズにレーザを照射させるレーザトリミングにおいては、絶縁膜のうちヒューズ対象となる部分の残膜を管理することが加工精度上困難である。さらに、切断されたヒューズの再結合を防ぐためにレーザのエネルギーを制御することも難しいという問題がある。
【０００３】
従来、金属配線層と厚膜電極とが設けられた半導体装置において、層間絶縁膜に形成されたパッド開口を介して金属配線層と厚膜電極とを接続する構成が用いられている。例えば電解メッキにより厚膜電極を形成する場合に、層間絶縁膜のパッド開口の形状が反映されることで、厚膜電極の表面に段差が生じることとなる。例えば、ボンディングワイヤとの接続のための金属層を厚膜電極の表面に形成する場合、金属層にも段差が形成される。段差が形成された金属層にボンディングワイヤを接続すると、ボンディング強度が低下する不具合が生じることとなる。また、ダイソートテストにおいて、金属層の段差に針が接触することにより、針が曲がる不具合も生じ得る。段差の無い平坦部を確保するように、ボンディング時のワイヤの潰れ部分の径などの諸条件、エッチングにおける厚膜電極の側壁腐食、厚膜電極が包含するパッド開口の寸法を考慮したデザインルールを適用することとなると、厚膜電極における抵抗低減、放熱性向上、チップサイズ縮小化を困難にし、半導体装置の特性の悪化を招くことになる。段差の形成を防ぐための措置として、厚膜電極に対して層間絶縁膜に複数の開口を設けること、メッキ液を含むメッキ条件を変更することも挙げられる。複数の開口を設けると、金属材料に対して熱伝導率の悪い絶縁材料が厚膜電極内に設けられることによる放熱特性の悪化、金属配線層と厚膜電極との接合部分の面積が減少することによる抵抗値の上昇が問題となる。メッキ条件の変更では、表面の十分な平坦化が困難である。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−９４４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、層間絶縁膜における寄生容量の影響を低減させ、レーザトリミングにおいて残膜管理を不要とし、かつヒューズの再結合の低減を可能とする半導体装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明の一態様によれば、半導体基板と、間隔を設けて配置されたパッド開口を備え、半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、パッド開口に対応する位置に設けられた下層金属層と、下層金属層上、及び層間絶縁膜に対向する位置に形成された上層金属層と、を有し、上層金属層は、下層金属層を柱とする空中配線を構成することを特徴とする半導体装置が提供される。
【０００７】
また、本願発明の一態様によれば、間隔を設けて配置されたパッド開口を備える層間絶縁膜を半導体基板上に形成する工程と、パッド開口及び層間絶縁膜を被覆するシード層を形成する工程と、シード層上にレジスト層を形成し、シード層のうちパッド開口を被覆する第１の領域、及び第１の領域同士を連結する第２の領域が露出するようにレジスト層をパターニングするパターニング工程と、シード層を電極とする電解メッキにより、レジスト層をマスクとして、シード層の上に下層金属層、下層金属層の上に上層金属層を形成する金属層形成工程と、上層金属層に対して下層金属層が高いエッチングレートとなる条件でのエッチングにより、第２の領域上の下層金属層及びシード層を除去するエッチング工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【０００８】
また、本願発明の一態様によれば、パッド開口が形成された層間絶縁膜を金属配線上に形成する工程と、パッド開口及び層間絶縁膜を被覆するシード層を形成する工程と、シード層の上に第１のレジスト層を形成し、パッド開口を被覆することによりシード層に形成された凹部が露出するように第１のレジスト層をパターニングする工程と、シード層を電極とする電解メッキにより、第１のレジスト層をマスクとして、凹部の深さと略同じ厚みの第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、シード層及び第１の金属層の上に第２のレジスト層を形成し、シード層のうち凹部の周辺部分及び第１の金属層が露出するように第２のレジスト層をパターニングする工程と、シード層を電極とする電解メッキにより、第２のレジスト層をマスクとして、周辺部分及び第１の金属層の上に、第１の金属層と一体化させる第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、層間絶縁膜における寄生容量の影響を低減させ、レーザトリミングにおいて残膜管理を不要とし、かつヒューズの再結合の低減が可能となるという効果を奏する。
【００１０】
また、本発明によれば、層間絶縁膜における寄生容量の影響を低減させ、レーザトリミングにおいて残膜管理を不要とし、かつヒューズの再結合の低減を可能とする半導体装置を得られるという効果を奏する。
【００１１】
また、本発明によれば、ボンディング強度を低下させず、かつダイソートテストの際の針の折損を低減できる。さらに、圧膜電極における抵抗低減、放熱性向上、チップサイズの縮小化が可能となるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る半導体装置及びその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の断面構成の模式図である。半導体基板１は、例えばシリコン基板であって、回路素子が形成された電極形成面を有する。層間絶縁膜２は、半導体基板１の電極形成面上に設けられている。層間絶縁膜２は、誘電体層であって、例えばシリコン酸化膜である。層間絶縁膜２は、半導体基板１の回路素子に対応して形成されたパッド開口１１を有する。パッド開口１１同士は、間隔を設けて配置されている。
【００１４】
バリア層３は、パッド開口１１及び層間絶縁膜２のうちパッド開口１１の周囲を被覆する。シード層４は、バリア層３に積層させて設けられている。シード層４は、電解メッキにおける一方の電極として用いられる金属膜であって、例えばＣｕ膜を用いる。バリア層３は、層間絶縁膜２へのＣｕの拡散を防止するために、例えば高融点金属を含有する金属層が用いられる。
【００１５】
下層金属層５及び上層金属層６は、いずれも金属材料を用いて構成された金属配線である。下層金属層５は、シード層４の上に設けられている。下層金属層５同士は、間隔を設けて配置されている。上層金属層６は、下層金属層５上、及び層間絶縁膜２に対向する位置に形成されている。上層金属層６は、隣り合う下層金属層５同士を連結する。上層金属層６のうち層間絶縁膜２に対向する部分と層間絶縁膜２との間は、空間とされている。上層金属層６は、下層金属層５を柱とする空中配線を構成する。
【００１６】
上層金属層６を空中配線とし、上層金属層６と層間絶縁膜２との間を空間とすることにより、寄生容量を低下させることが可能となる。また、最上層の金属配線である上層金属層６をヒューズ配線とする場合に、上層金属層６と層間絶縁膜２との間を空間とすることで、絶縁膜の残膜管理を不要とし、切断されたヒューズの再結合を防ぐこともできる。これにより、層間絶縁膜における寄生容量の影響を低減させ、レーザトリミングにおいて残膜管理を不要とし、かつヒューズの再結合の低減を可能にできるという効果を奏する。
【００１７】
図２−１〜図２−４は、本実施の形態に係る半導体装置を製造する工程のうち金属層形成工程までの手順を説明する断面図である。図２−１に示す工程では、半導体基板１の電極形成面上に層間絶縁膜２を形成する。層間絶縁膜２は、半導体基板１の回路素子に対応する領域がパッド開口１１となるようにパターニングされる。図２−２に示す工程では、バリア層３及びシード層４を順次形成する。バリア層３及びシード層４は、パッド開口１１及び層間絶縁膜２を被覆するように成膜される。バリア層３及びシード層４は、例えばスパッタ法により形成する。バリア層３及びシード層４は、真空中にて連続的に成膜されることが望ましい。バリア層３は、層間絶縁膜２を構成する誘電体層との密着性が高い材料を用いて形成することが望ましい。
【００１８】
図２−３に示す工程では、シード層４の上にレジスト層１２を形成し、パターニング工程によりレジスト層１２をパターニングする。レジスト層１２のパターニングにより、シード層４のうち所定の領域が露出するレジスト開口１３が形成される。
【００１９】
図３は、レジスト層１２をパターニングした状態の平面構成を模式的に表したものである。レジスト開口１３は、シード層４のうち第１の領域ＡＲ１と第２の領域ＡＲ２とが露出するように形成される。第１の領域ＡＲ１は、シード層４のうち、バリア層３を介してパッド開口１１を被覆する領域であって、パッド開口１１より若干大きくなるように設定されている。第２の領域ＡＲ２は、第１の領域ＡＲ１同士の間に連結された領域であって、所定の幅の線形状をなしている。なお、図２−１〜図２−４に示す断面は、第１の領域ＡＲ１を含みかつ第２の領域ＡＲ２を含まないＡＡ断面を表している。第２の領域ＡＲ２は、後述するエッチング工程により上層金属層６からなる空中配線を形成可能であればいずれの形状であっても良く、線形状である場合に限られない。
【００２０】
図２−４に示す工程は、レジスト層１２をマスクとして下層金属層５及び上層金属層６を形成する金属層形成工程である。下層金属層５及び上層金属層６は、シード層４を電極とする電解メッキにより形成する。下層金属層５は、シード層４の上に形成される。上層金属層６は、下層金属層５の上に形成される。
【００２１】
図４−１〜図４−３は、金属層形成工程以降の手順を説明する断面図である。図４−１〜図４−３に示す断面は、第１の領域ＡＲ１及び第２の領域ＡＲ２のいずれも含むＢＢ断面（図３参照）を表している。図４−１は、金属層形成工程により下層金属層５及び上層金属層６が形成された状態を示している。図４−２に示す工程では、レジスト層１２を除去する。
【００２２】
図４−３に示す工程では、レジスト層１２が除去された部分のシード層４を除去し、さらにバリア層３を除去する。シード層４及びバリア層３は、液相エッチングにより除去する。また、液相エッチングにより、第２の領域ＡＲ２（図３参照）の部分の下層金属層５、シード層４、バリア層３を除去する。かかるエッチング工程では、上層金属層６に対して下層金属層５が高いエッチングレートとなる条件でエッチングを行う。レジスト開口１３の形成により露出させる第２の領域ＡＲ２の幅は、エッチング工程により下層金属層５が除去されかつ上層金属層６が残存可能となるように設定される。第１の領域ＡＲ１上の下層金属層５を残存させかつ第２の領域ＡＲ２上の下層金属層５を除去するために、図３に示すように、第２の領域ＡＲ２の幅は第１の領域ＡＲ１の幅より小さく設定される。これにより、下層金属層５同士をつなぐ上層金属層６と層間絶縁膜２との間を空間とする構造が形成される。
【００２３】
図５は、本実施の形態の比較例に係る半導体装置の断面構成の模式図である。図５に示す構成において、ヒューズ配線２３部分にレーザを照射させるレーザトリミングにおいては、絶縁膜２４のうちヒューズ対象となる部分の残膜を管理することが加工精度上困難である。さらに、切断されたヒューズの再結合を防ぐためにレーザのエネルギーを制御することも難しいという問題がある。
【００２４】
本実施の形態では、下層金属層５及び上層金属層６のエッチングレートの差を利用して上層金属層６と層間絶縁膜２との間を空間とする構造を形成する。上層金属層６と層間絶縁膜２との間に空間を設ける空中配線構造とすることで、層間絶縁膜２における寄生容量の影響を低減させた多層配線が形成可能となる。また、最上層の金属配線である上層金属層６をヒューズ配線とすることで、レーザトリミングにおいて、ヒューズ対象となる部分の残膜管理を不要とし、切断されたヒューズの再結合を防ぐことも可能となる。以上により、層間絶縁膜における寄生容量の影響を低減させ、レーザトリミングにおいて残膜管理を不要とし、かつヒューズの再結合を低減可能な半導体装置を得ることができる。
【００２５】
下層金属層５及び上層金属層６の構成は、半導体装置の構成に応じて適宜変更しても良く、本実施の形態で説明するものに限られない。本実施の形態に係る半導体装置は、複数の金属層及び層間絶縁膜を備える構成であれば良く、適宜変形しても良い。図３にて説明するレジスト層１２のパターニングの態様は、所望とする構成に応じて適宜変形しても良い。本実施の形態で説明する製造方法は、複数の金属層及び層間絶縁膜を備える半導体装置の製造に広く適用可能である。
【００２６】
（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る半導体装置の断面構成の模式図である。本実施の形態は、第１下層金属層３１、第１上層金属層３２、第２下層金属層３３、第２上層金属層３４を形成することを特徴とする。第１下層金属層３１は、第１の実施の形態における下層金属層５に相当する。第１上層金属層３２は、第１の実施の形態における上層金属層６に相当する。
【００２７】
第２下層金属層３３は、第１上層金属層３２の上に設けられている。第２下層金属層３３同士は、間隔を設けて配置されている。第２上層金属層３４は、第２下層金属層３３の上、及び第１上層金属層３２に対向する位置に形成されている。第２上層金属層３４は、隣り合う第２下層金属層３３同士を連結する。第２上層金属層３４のうち第１上層金属層３２に対向する部分と、第１上層金属層３２との間は空間となっている。第２上層金属層３４は、第２下層金属層３３を柱とする空中配線を構成する。
【００２８】
第１上層金属層３２及び第２上層金属層３４を空中配線とし、第１上層金属層３２と層間絶縁膜２との間、第２上層金属層３４と第１上層金属層３２との間をそれぞれ空間とすることにより、寄生容量を低下させることが可能となる。また、第１上層金属層３２及び第２上層金属層３４をヒューズ配線とする場合に、第１上層金属層３２と層間絶縁膜２との間、第２上層金属層３４と第１上層金属層３２との間をそれぞれ空間とすることで、レーザトリミングにおいて、ヒューズ対象となる部分の残膜管理を不要とし、切断されたヒューズの再結合を防ぐこともできる。これにより、本実施の形態においても、層間絶縁膜２における寄生容量の影響を低減させ、レーザトリミングにおいて残膜管理を不要とし、かつヒューズの再結合の低減が可能となる。
【００２９】
図７−１〜図７−３は、本実施の形態に係る半導体装置を製造する工程のうち金属層形成工程までの手順を説明する断面図である。図７−１〜図７−３に示す断面は、第１の領域ＡＲ１を含みかつ第２の領域ＡＲ２を含まないＡＡ断面（図３参照）を表している。図７−１に示す金属層形成工程までは、第１の実施の形態の図２−１から図２−４に示す工程と同様である。第１下層金属層３１は、シード層４の上に形成される。第１上層金属層３２は、第１下層金属層３１の上に形成される。
【００３０】
図７−２に示す工程では、レジスト層１２及び第１上層金属層３２の上にさらにレジスト層３５を形成し、レジスト層３５をパターニングする。レジスト層３５のパターニングにより、第１上層金属層３２のうち所定の領域が露出するレジスト開口３６が形成される。レジスト開口３６は、第１上層金属層３２のうち第１の領域ＡＲ１上の一部の領域と第２の領域ＡＲ２上の領域とが露出するように形成される。
【００３１】
図７−３に示す金属層形成工程では、レジスト層３５をマスクとして第２下層金属層３３及び第２上層金属層３４を形成する。第２下層金属層３３及び第２上層金属層３４は、シード層４を電極とする電解メッキにより形成する。第２下層金属層３３は、第１上層金属層３２の上に形成される。第２上層金属層３４は、第２下層金属層３３の上に形成される。第２下層金属層３３は、第１下層金属層３１と同じ金属材料を用いて形成する。第２上層金属層３４は、第１上層金属層３２と同じ金属材料を用いて形成する。
【００３２】
図８−１〜図８−３は、金属層形成工程以降の手順を説明する断面図である、図８−１〜図８−３に示す断面は、第１の領域ＡＲ１及び第２の領域ＡＲ２のいずれも含むＢＢ断面（図３参照）を表している。図８−１は、図７−３で説明する金属層形成工程により第２下層金属層３３及び第２上層金属層３４が形成された状態を示している。図８−２に示す工程では、レジスト層３５を除去する。
【００３３】
図８−３に示す工程では、レジスト層３５が除去された部分のシード層４を除去し、さらにバリア層３を除去する。シード層４及びバリア層３は、液相エッチングにより除去する。また、液相エッチングにより、第２の領域ＡＲ２（図３参照）の部分の第２下層金属層３３、第１下層金属層３１、シード層４、バリア層３を除去する。これにより、層間絶縁膜２との間を空間とする複数の金属配線層を形成することができる。下層金属層及び上層金属層は、２組設ける場合に限られず、３組以上設けることとしても良い。多層構造は、空中配線を設けることにより、互いに交差するような多層配線を形成できるという利点もある。
【００３４】
（第３の実施の形態）
図９は、第３の実施の形態に係る半導体装置について説明するものである。本実施の形態は、層間絶縁膜２上にて上層金属層を支持する支持柱を有することを特徴とする。図９は、パターニング工程においてレジスト層１２をパターニングした状態の平面構成を模式的に表したものである。レジスト開口４１は、シード層４のうち第１の領域ＡＲ１と第２の領域ＡＲ２とが露出するように形成される。第２の領域ＡＲ２は、第１の領域ＡＲ１に連結された領域であって、所定の幅の線形状が直角に折り曲げられた形状をなしている。
【００３５】
第２の領域ＡＲ２のうち直角に折り曲げられた部分、第１の領域ＡＲ１とは反対側の端部には、第３の領域ＡＲ３が設けられている。第３の領域ＡＲ３は、第２の領域ＡＲ２の他の部分に比べて幅が広くなるように変形させた領域である。第２の領域ＡＲ２のうち第３の領域ＡＲ３以外の部分は、エッチング工程により下層金属層が除去されかつ上層金属層が残存可能である幅に設定されている。第３の領域ＡＲ３の部分は、エッチング工程により上層金属層のみならず下層金属層も残存するような幅に設定されている。このように、本実施の形態に係る半導体装置は、エッチング工程でのエッチングにより第２の領域ＡＲ２上の一部の下層金属層を除去することで製造される。
【００３６】
第２の領域ＡＲ２の一部に残存させた下層金属層は、層間絶縁膜２上にて上層金属層を支持する支持柱として用いられる。これにより、配線長さに関わらず上層金属層の撓みを防ぐことが可能となる。なお、レジスト層１２をパターニングする態様、例えば第１の領域ＡＲ１、第２の領域ＡＲ２、第３の領域ＡＲ３の形状、位置、数などは実施の形態にて説明するものに限られず、適宜変形可能である。
【００３７】
（第４の実施の形態）
図１０は、第４の実施の形態に係る半導体装置の断面構成の模式図である。層間絶縁膜５２は、金属配線５１上に設けられている。層間絶縁膜５２は、誘電体層であって、例えばシリコン酸化膜である。層間絶縁膜５２は、パッド開口を有する。バリア層５３は、パッド開口及び層間絶縁膜５２のうちパッド開口の周囲を被覆する。シード層５４は、バリア層５３に積層させて設けられている。
【００３８】
厚膜電極５５は、シード層５４上に設けられている。ボンディング用金属層５６は、厚膜電極５５上に設けられている。ボンディング用金属層５６は、ボンディングワイヤとの接続を確保するための金属層である。ボンディング用金属層５６の表面は、段差が形成されず平坦化されている。
【００３９】
図１１−１〜図１１−１０は、本実施の形態に係る半導体装置を製造する手順を説明する断面図である。図１１−１に示す工程では、金属配線５１上に層間絶縁膜５２を形成する。層間絶縁膜５２は、所望の領域がパッド開口６１となるようにパターニングされる。図１１−２に示す工程では、バリア層５３及びシード層５４を順次形成する。バリア層５３及びシード層５４は、パッド開口６１及び層間絶縁膜５２を被覆するように成膜される。バリア層５３及びシード層５４の成膜により、シード層５４の表面には、パッド開口６１の形状が反映された凹部６２が形成される。バリア層５３及びシード層５４は、真空中で連続的に成膜されることが望ましい。バリア層５３は、層間絶縁膜５２を構成する誘電体層との密着性が高い材料を用いて形成することが望ましい。
【００４０】
図１１−３に示す工程では、シード層５４の上に第１のレジスト層６３を形成し、第１のレジスト層６３をパターニングする。第１のレジスト層６３は、シード層５４に形成された凹部６２が露出するようにパターニングされる。第１のレジスト層６３のパターニングにより、凹部６２と一体となるようなレジスト開口６４が形成される。
【００４１】
図１１−４に示す工程は、第１のレジスト層６３をマスクとして第１の金属層６５を形成する第１の金属層形成工程である。第１の金属層６５は、シード層５４を電極とする電解メッキにより形成する。第１の金属層６５は、凹部６２の深さと略同じ厚みで形成される。シード層５４のうち凹部６４以外の部分及び第１のレジスト層６３の界面の高さと、第１の金属層６５の表面の高さとは、略一致している。図１１−５に示す工程では、第１のレジスト層６３を除去する。
【００４２】
図１１−６に示す工程では、シード層５４及び第１の金属層６５の上に第２のレジスト層６６を形成し、第２のレジスト層６６をパターニングする。第２のレジスト層６６は、シード層５４のうち凹部６２の周辺部分及び第１の金属層６５が露出するようにパターニングされる。第２のレジスト層６６のパターニングにより、第１の金属層６５及びその周辺部分が露出するレジスト開口６７が形成される。
【００４３】
図１１−７に示す工程は、第２のレジスト層６６をマスクとして第２の金属層６８を形成する第２の金属層形成工程である。第２の金属層６８は、シード層５４を電極とする電解メッキにより形成する。第２の金属層６８は、第１の金属層６５と同一の金属材料を用いて形成され、第１の金属層６５と一体化される。第１の金属層６５及び第２の金属層６８を一体化させたものが厚膜電極５５となる。第１の金属層形成工程及び第２の金属層形成工程により、厚膜電極５５の表面はパッド開口６１の形状が反映されず平坦化される。
【００４４】
図１１−８に示す工程では、厚膜電極５５上にボンディング用金属層５６を形成する。図１１−９に示す工程では、第２のレジスト層６６を除去する。図１１−１０に示す工程では、第２のレジスト層６６が除去された部分のシード層５４を除去し、さらにバリア層５３を除去する。シード層５４及びバリア層５３は、液相エッチングにより除去する。以上により、ボンディング用金属層５６の表面が平坦化された構造が形成される。
【００４５】
図１２は、本実施の形態の比較例に係る半導体装置の断面構成の模式図である。従来は、電解メッキにより厚膜電極７１を形成する場合に、層間絶縁膜５２のパッド開口の形状が反映されることで、厚膜電極７１の表面に段差が生じることとなる。厚膜電極７１の表面に段差が生じることで、最上の金属層となるボンディング用金属層７２にも段差７３が形成される。段差７３は、ボンディング強度の低下や、ダイソートテストの際の針の折損といった不具合を生じさせる。
【００４６】
本実施の形態によると表面が平坦化されたボンディング用金属層５６を形成することで、ボンディング強度を低下させず、かつダイソートテストの際の針の折損を低減できる。ボンディングワイヤの潰れ部分の径、アライメントばらつき、ダイソートテストにおける針の滑り量の各要素のみを考慮したデザインルールの適用が可能となることで、厚膜電極５５における抵抗低減、放熱性向上、チップサイズ縮小化が可能となる。また、厚膜電極５５によって、プロービング、ボンディングによる金属配線５１下の素子への衝撃を緩和させる効果も得られる。
【００４７】
本実施の形態で説明する製造方法は、複数の金属層及び層間絶縁膜を備える半導体装置の製造に広く適用可能であって、半導体装置の構成は適宜変形しても良い。例えば、上記第１の実施の形態に係る半導体装置のように、空中配線を備える構成に応用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体装置の断面構成の模式図である。
【図２−１】金属層形成工程までの手順を説明する断面図である。
【図２−２】金属層形成工程までの手順を説明する断面図である。
【図２−３】金属層形成工程までの手順を説明する断面図である。
【図２−４】金属層形成工程までの手順を説明する断面図である。
【図３】レジスト層をパターニングした状態の平面構成を模式的に表した図である。
【図４−１】金属層形成工程以降の手順を説明する断面図である。
【図４−２】金属層形成工程以降の手順を説明する断面図である。
【図４−３】金属層形成工程以降の手順を説明する断面図である。
【図５】比較例に係る半導体装置の断面構成の模式図である。
【図６】第２の実施の形態に係る半導体装置の断面構成の模式図である。
【図７−１】金属層形成工程までの手順を説明する断面図である。
【図７−２】金属層形成工程までの手順を説明する断面図である。
【図７−３】金属層形成工程までの手順を説明する断面図である。
【図８−１】金属層形成工程以降の手順を説明する断面図である。
【図８−２】金属層形成工程以降の手順を説明する断面図である。
【図８−３】金属層形成工程以降の手順を説明する断面図である。
【図９】第３の実施の形態に係る半導体装置について説明する図である。
【図１０】第４の実施の形態に係る半導体装置の断面構成の模式図である。
【図１１−１】製造方法の手順を説明する断面図である。
【図１１−２】製造方法の手順を説明する断面図である。
【図１１−３】製造方法の手順を説明する断面図である。
【図１１−４】製造方法の手順を説明する断面図である。
【図１１−５】製造方法の手順を説明する断面図である。
【図１１−６】製造方法の手順を説明する断面図である。
【図１１−７】製造方法の手順を説明する断面図である。
【図１１−８】製造方法の手順を説明する断面図である。
【図１１−９】製造方法の手順を説明する断面図である。
【図１１−１０】製造方法の手順を説明する断面図である。
【図１２】比較例に係る半導体装置の断面構成の模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  半導体基板、２  層間絶縁膜、４  シード層、５  下層金属層、６  上層金属層、３１  第１下層金属層、３２  第１上層金属層、３３  第２下層金属層、３４  第２上層金属層、５４  シード層、５５  厚膜電極。
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図５】
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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図７−３】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１１−３】
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【図１１−４】
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【図１１−５】
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【図１１−６】
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【図１１−７】
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【図１１−８】
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【図１１−９】
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【図１１−１０】
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【図１２】
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