(57)【要約】【課題】導電性ワイヤが接合されるボンディングパッドの信頼性が向上する半導体装置を実現する。【解決手段】ＯＰＭ構造のボンディングパッドＢＰを２ｗｔ％以上のＣｕ濃度を有するＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２で構成する。Ｃｕ濃度を高くすることにより、ボンディングパッドＢＰを構成するＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２が硬くなるので、ＣｕワイヤＣＷを接合する際の衝撃に対してボンディングパッドＢＰは変形しにくくなり、ボンディングパッドＢＰの変形に追従したＯＰＭ膜ＯＰ１の変形が低減できる。これにより、ＣｕワイヤＣＷの衝撃によるＯＰＭ膜ＯＰ１への応力の集中が低減できて、ＯＰＭ膜ＯＰ１の破壊を防止することができる。【選択図】図１
2014187073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主面上に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成され、Ｃｕが添加された合金膜によって構成された電極パッドと、
前記電極パッドを覆うように前記半導体基板の主面上に形成された第２絶縁膜と、
前記電極パッドの上面の一部を露出させて、前記第２絶縁膜に形成された第１開口部と、
前記第１開口部を介して、前記電極パッドに電気的に接続するめっき膜と、
前記めっき膜の上面に形成されためっき密着膜と、
を有し、
前記電極パッドを構成する前記合金膜に添加された前記Ｃｕの濃度は２ｗｔ％以上である、半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記電極パッドを構成する前記合金膜に添加された前記Ｃｕの濃度は２ｗｔ％から１０ｗｔ％である、半導体装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置において、
前記電極パッドを構成する前記合金膜の厚さは０．３μｍから３．０μｍである、半導体装置。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置において、
前記電極パッドを構成する前記合金膜はＡｌ−Ｃｕ合金膜である、半導体装置。
【請求項５】
請求項１記載の半導体装置において、
前記めっき膜はＮｉ膜、Ｔｉ膜、Ｃｒ膜、またはこれらのうちいずれかを積層した積層膜であり、前記めっき密着膜はＰｄ膜、Ａｕ膜、またはＰｄ膜とＡｕ膜とを積層した積層膜である、半導体装置。
【請求項６】
請求項１記載の半導体装置において、
前記電極パッドと前記めっき膜との間にめっき電極膜が形成されている、半導体装置。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置において、
前記めっき電極膜はＴｉ膜、Ｐｄ膜、Ｃｒ膜、Ｃｕ膜、またはこれらのうちいずれかを積層した積層膜である、半導体装置。
【請求項８】
請求項１記載の半導体装置において、
前記電極パッドを構成する前記合金膜のヌーブ硬度は３ｋｇ／ｍｍ２以上である、半導体装置。
【請求項９】
請求項１記載の半導体装置において、
前記電極パッドにＣｕワイヤが接合する、半導体装置。
【請求項１０】
半導体基板の主面上に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に互いに離間して形成され、Ｃｕが添加された同一層の合金膜によって構成された電極パッドおよび配線と、
前記電極パッドおよび前記配線を覆うように前記半導体基板の主面上に形成された第２絶縁膜と、
前記電極パッドの上面の一部を露出させて、前記第２絶縁膜に形成された第１開口部と、
を有し、
前記電極パッドを構成する前記合金膜に添加された前記Ｃｕの濃度は２ｗｔ％以上であり、前記配線を構成する前記合金膜に添加された前記Ｃｕの濃度は２ｗｔ％未満であり、
前記電極パッドの位置は前記配線の位置よりも半導体チップの周縁に近い、半導体装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体装置において、
前記半導体チップは四角形状であり、第１方向に延在する第１辺と、前記第１方向と直交する第２方向に延在する第２辺とを有しており、
前記第１辺から、前記半導体チップの内側に向かって前記第２方向に第１距離を有する領域と、前記第２辺から、前記半導体チップの内側に向かって前記第１方向に第２距離を有する領域とが重なる第１領域に、前記電極パッドが配置されている、半導体装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体装置において、
前記第１距離は前記第２辺の長さの５％以上であり、前記第２距離は前記第１辺の長さの５％以上である、半導体装置。
【請求項１３】
請求項１０記載の半導体装置において、
前記電極パッドにＣｕワイヤが接合する、半導体装置。
【請求項１４】
（ａ）半導体基板の主面上に第１絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記第１絶縁膜上に第１バリアメタル膜、第１濃度のＣｕが添加された第１Ａｌ−Ｃｕ合金膜、および第２バリアメタル膜を順次形成する工程、
（ｃ）前記第１バリアメタル膜、前記第１Ａｌ−Ｃｕ合金膜、および前記第２バリアメタル膜を加工して、前記第１バリアメタル膜、前記第１Ａｌ−Ｃｕ合金膜、および前記第２バリアメタル膜からなる電極パッドおよび配線を互いに離間して形成する工程、
（ｄ）前記電極パッドおよび前記配線を覆うように、前記半導体基板の主面上に第２絶縁膜を形成する工程、
（ｅ）前記電極パッド上の第２絶縁膜を除去して、前記第２絶縁膜に前記第２バリアメタル膜が露出する第１開口部を形成し、さらに、前記第１開口部に露出した前記第２バリアメタル膜を除去して、前記第１開口部に前記電極パッドを構成する前記第１Ａｌ−Ｃｕ合金膜の上面の一部を露出する工程、
（ｆ）無電解めっき法により、露出した前記電極パッドを構成する前記第１Ａｌ−Ｃｕ合金膜の上面の一部にＣｕ膜を形成する工程、
（ｇ）熱処理により、前記Ｃｕ膜から前記電極パッドを構成する前記第１Ａｌ−Ｃｕ合金膜へＣｕを拡散させて、前記第１濃度よりも高い第２濃度のＣｕが添加された第２Ａｌ−Ｃｕ合金膜を形成する工程、
を有する、半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１Ａｌ−Ｃｕ合金膜のＣｕ濃度は２ｗｔ％未満であり、前記第２Ａｌ−Ｃｕ合金膜のＣｕ濃度は２ｗｔ％以上である、半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２Ａｌ−Ｃｕ合金膜のヌーブ硬度は３ｋｇ／ｍｍ２以上である、半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、さらに、前記（ｇ）工程の後に、
（ｈ）無電解めっき法により、前記電極パッドを構成する前記第２Ａｌ−Ｃｕ合金膜の上面にめっき膜を形成する工程、
（ｉ）無電解めっき法により、前記めっき膜の表面にめっき密着膜を形成する工程、
を有する、半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の半導体装置の製造方法において、
前記めっき膜はＮｉ膜、Ｔｉ膜、Ｃｒ膜、またはこれらのうちいずれかを積層した積層膜であり、前記めっき密着膜はＰｄ膜、Ａｕ膜、またはＰｄ膜とＡｕ膜とを積層した積層膜である、半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、さらに、前記（ｇ）工程の後に、
（ｈ）前記第２絶縁膜上に樹脂を塗布した後、前記第１開口部に重なるように、前記第１開口部よりも大きい第２開口部を前記樹脂に形成する工程、
（ｉ）前記第２Ａｌ−Ｃｕ合金膜に接続するめっき電極膜を、前記第１開口部および前記第２開口部の内壁を含めて前記樹脂上に形成する工程、
（ｊ）前記めっき電極膜上にレジスト膜を塗布した後、前記第１開口部に重なるように、前記第１開口部よりも大きい第３開口部を前記レジスト膜に形成する工程、
（ｋ）無電解めっき法により、前記第３開口部の底部に露出した前記めっき電極膜の上面にめっき膜を形成する工程、
（ｌ）無電解めっき法により、前記めっき膜の表面にめっき密着膜を形成する工程、
（ｍ）前記レジスト膜を除去する工程、
（ｎ）露出した前記めっき電極膜を除去する工程、
を有する、半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の半導体装置の製造方法において、
前記めっき膜はＮｉ膜、Ｔｉ膜、Ｃｒ膜、またはこれらのうちいずれかを積層した積層膜であり、前記めっき密着膜はＰｄ膜、Ａｕ膜、またはＰｄ膜とＡｕ膜とを積層した積層膜であり、前記めっき電極膜はＴｉ膜、Ｐｄ膜、Ｃｒ膜、Ｃｕ膜、またはこれらのうちいずれかを積層した積層膜である、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置およびその製造技術に関し、例えば導電性ワイヤを接合させる電極パッドまたは測定用プローブを接触させる電極パッドを有する半導体装置に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金よりも低抵抗で、かつエレクトロマイグレーション（Electromigration）耐性の高いＡｌ−Ｃｕ合金によって形成された電極パッドが使用されている。
【０００３】
例えば特開２００９−１７７１０４号公報（特許文献１）には、ＡｌＣｕパッドとＣｕＰワイヤとの接続領域に、ＡｌとＣｕ組成比が異なる複数の合金層を設けることにより、高温動作時のＡｌＣｕパッドとＣｕＰワイヤとの接合領域の信頼性を向上させる技術が開示されている。
【０００４】
また、特開２０１０−２０５９７４号公報（特許文献２）には、電極の最表面をＡｌとＣｕとの化合物層で被覆することにより、Ｃｕワイヤの未接合部が生じることを抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７７１０４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０５９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
オーバー・パッド・メタル（Over Pad Metal）構造（以下、ＯＰＭ構造と言う）のＡｌ−Ｃｕ合金からなる電極パッドにおいては、導電性ワイヤを電極パッドに接合する際の衝撃により、導電性ワイヤと電極パッドとの間に位置するオーバー・パッド・メタル膜が破壊することがある。また、半導体チップの角部に近い領域では、半導体チップの主面を保護する封止樹脂の熱収縮に起因してＡｌ−Ｃｕ合金からなる電極パッドにせん断応力が発生し、この電極パッドの上面に位置する表面保護膜の端部が破壊することがある。そのため、半導体チップの有する電極パッドにおいては十分な信頼性が得られないという問題がある。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施の形態によれば、ＯＰＭ構造の電極パッドをＣｕ濃度が２ｗｔ％以上のＡｌ−Ｃｕ合金膜によって構成する。Ｃｕ濃度を高くすることにより、電極パッドを構成するＡｌ−Ｃｕ合金膜を硬くして、導電性ワイヤを接合する際の衝撃に対する電極パッドの変形および封止樹脂の熱収縮に起因して生じるせん断応力による電極パッドの変形を抑制する。
【発明の効果】
【０００９】
一実施の形態によれば、半導体チップの有する電極パッドの信頼性が向上する半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１によるＯＰＭ構造ボンディングパッドの構成を説明するボンディングパッド部分の要部断面図である。
【図２】実施の形態１によるＡｌ−Ｃｕ合金のヌーブ硬度とＣｕ濃度との関係を説明するグラフ図である。
【図３】オーバー・パッド・メタル膜の破壊メカニズムを説明するボンディングパッド部分の要部断面図である。
【図４】実施の形態１によるＣＭＯＳデバイスおよび多層配線を含む半導体装置の要部断面図である。
【図５】実施の形態１による半導体装置の製造方法を説明するＯＰＭ構造ボンディングパッドの領域を拡大して示す要部断面図である。
【図６】図５に続く半導体装置の製造工程中の図５と同じ箇所の要部断面図である。
【図７】図６に続く半導体装置の製造工程中の図５と同じ箇所の要部断面図である。
【図８】図７に続く半導体装置の製造工程中の図５と同じ箇所の要部断面図である。
【図９】図８に続く半導体装置の製造工程中の図５と同じ箇所の要部断面図である。
【図１０】実施の形態１の変形例によるＯＰＭ構造ボンディングパッドの構成を説明するボンディングパッド部分の要部断面図である。
【図１１】実施の形態１の変形例による半導体装置の製造方法を説明するＯＰＭ構造ボンディングパッドの領域を拡大して示す要部断面図である。
【図１２】図１１に続く半導体装置の製造工程中の図１１と同じ箇所の要部断面図である。
【図１３】図１２に続く半導体装置の製造工程中の図１１と同じ箇所の要部断面図である。
【図１４】図１３に続く半導体装置の製造工程中の図１１と同じ箇所の要部断面図である。
【図１５】図１４に続く半導体装置の製造工程中の図１１と同じ箇所の要部断面図である。
【図１６】図１５に続く半導体装置の製造工程中の図１１と同じ箇所の要部断面図である。
【図１７】図１６に続く半導体装置の製造工程中の図１１と同じ箇所の要部断面図である。
【図１８】図１７に続く半導体装置の製造工程中の図１１と同じ箇所の要部断面図である。
【図１９】図１８に続く半導体装置の製造工程中の図１１と同じ箇所の要部断面図である。
【図２０】半導体チップの角部でおいて生じるボンディングパッドの破壊を説明するボンディングパッド部分の要部断面図である。
【図２１】実施の形態２による半導体装置の要部平面図である。
【図２２】実施の形態２によるボンディングパッドの構成を説明するボンディングパッド部分の要部断面図である。
【図２３】実施の形態２の第１変形例による半導体装置の要部平面図である。
【図２４】実施の形態２の第１変形例によるボンディングパッドの構成を説明するボンディングパッド部分の要部断面図である。
【図２５】実施の形態２の第２変形例による半導体装置の要部平面図である。
【図２６】実施の形態２の第１変形例による半導体装置の製造方法を説明するボンディングパッドの領域を拡大して示す要部断面図である。
【図２７】図２６に続く半導体装置の製造工程中の図２６と同じ箇所の要部断面図である。
【図２８】図２７に続く半導体装置の製造工程中の図２６と同じ箇所の要部断面図である。
【図２９】図２８に続く半導体装置の製造工程中の図２６と同じ箇所の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の実施の形態において、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。
【００１２】
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良い。
【００１３】
また、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。
【００１４】
また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するもので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。
【００１５】
また、以下の実施の形態で用いる図面においては、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。また、以下の実施の形態において、ウエハと言うときは、Ｓｉ（Silicon）単結晶ウエハを主とするが、それのみではなく、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハ、集積回路をその上に形成するための絶縁膜基板等を指すものとする。その形も円形またはほぼ円形のみでなく、正方形、長方形等も含むものとする。また、ＯＰＭ構造を構成するオーバー・パッド・メタル膜をＯＰＭ膜と略し、オーバー・パッド・メタル密着膜をＯＰＭ密着膜と略し、オーバー・パッド・メタル電極膜をＯＰＭ電極膜と略す。
【００１６】
また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
≪半導体装置の構造≫
実施の形態１による半導体装置の構成を図１〜図３を用いて説明する。図１はＯＰＭ構造ボンディングパッドの構成を説明するボンディングパッド部分の要部断面図である。図２はＡｌ−Ｃｕ合金のヌーブ硬度とＣｕ濃度との関係を説明するグラフ図である。図３はＯＰＭ膜の破壊メカニズムを説明するボンディングパッド部分の要部断面図である。
【００１８】
＜ボンディングパッド＞
図１に示すように、半導体基板ＳＰの主面上には、複数の半導体素子を覆う絶縁膜ＩＬＴが形成されており、この絶縁膜ＩＬＴ上には、複数の半導体素子と電気的に接続された複数のボンディングパッド（または電極パッドとも言う）ＢＰが形成されている。ボンディングパッドＢＰは、多層配線のうち最上層の配線と同一層の導電性材料からなる。
【００１９】
さらに、ボンディングパッドＢＰを覆うように、半導体基板ＳＰの主面上に表面保護膜ＳＩＬが形成されており、ボンディングパッドＢＰに対応して表面保護膜ＳＩＬに形成された開口部Ｃ１により、ボンディングパッドＢＰの上面の一部が露出している。
【００２０】
ボンディングパッドＢＰは、主として２ｗｔ％以上のＣｕが添加されたＡｌ（アルミニウム）−Ｃｕ（銅）合金膜ＡＣ２からなり、その下面にはバリアメタル膜ＢＭ１が形成されている。バリアメタル膜ＢＭ１は、ＡｌまたはＣｕの密着性を向上させる機能を有しており、例えばＴｉ（チタン）膜、ＴｉＮ（窒化チタン）膜、またはＴｉ膜とＴｉＮ膜とを積層した積層膜などからなる。
【００２１】
Ａｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２の厚さは、例えば０．３μｍ〜３．０μｍであり、最も好適な範囲としては、例えば０．８μｍ〜２．０μｍである。バリアメタル膜ＢＭ１の厚さは、例えば０．０２μｍ〜０．２μｍである。
【００２２】
図２に示すように、Ａｌ−Ｃｕ合金膜に添加されるＣｕの濃度が増加するに従い、Ａｌ−Ｃｕ合金膜のヌーブ硬度は高くなる。従って、ボンディングパッドＢＰを構成するＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２には、２ｗｔ％以上のＣｕが添加されていることから、Ａｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２のヌーブ硬度は３ｋｇ／ｍｍ２以上である。
【００２３】
＜オーバーパッドメタル膜およびオーバーパッドメタル密着膜＞
さらに、前述の図１に示すように、ボンディングパッド部分は、ボンディングパッドＢＰの上面にＯＰＭ膜ＯＰ１およびＯＰＭ密着膜ＯＰ２が形成されたＯＰＭ構造ボンディングパッドにより構成されている。
【００２４】
すなわち、表面保護膜ＳＩＬ上にはポリイミド樹脂膜ＰＲ１が形成されており、このポリイミド樹脂膜ＰＲ１に形成された開口部Ｃ２および表面保護膜ＳＩＬに形成された開口部Ｃ１に露出したボンディングパッドＢＰの上面と接続してＯＰＭ膜ＯＰ１が形成されている。ＯＰＭ膜ＯＰ１は、例えばＮｉ（ニッケル）膜、Ｔｉ膜、Ｃｒ（クロム）膜、またはこれらのうちいずれかを積層した積層膜などからなり、その厚さは、例えば０．５μｍ〜４．０μｍであり、最も好適な範囲としては、例えば１．０μｍ〜３．０μｍである。
【００２５】
そして、ＯＰＭ膜ＯＰ１の表面には、ＯＰＭ密着膜ＯＰ２が形成されている。ＯＰＭ密着膜ＯＰ２は、例えばＰｄ（パラジウム）膜、Ａｕ（金）膜、またはＰｄ膜とＡｕ膜とを積層した積層膜などからなり、その厚さは、例えば０．０５μｍ〜３．０μｍであり、最も好適な範囲としては、例えば０．０５μｍ〜０．５μｍである。
【００２６】
ＯＰＭ膜ＯＰ１およびＯＰＭ密着膜ＯＰ２をボンディングパッドＢＰの上面に配置しない場合は、導電性ワイヤ（例えば後述するＣｕワイヤＣＷ）が直接ボンディングパッドＢＰに接続されることになる。この場合、高温環境での動作、または高温保存試験（例えば１５０℃〜２００℃の高温保存試験）の際に、導電性ワイヤのワイヤ材（例えばＣｕ）とボンディングパッドＢＰの導電性材料（例えばＡｌ）との間で金属間化合物（例えばＣｕＡｌ化合物）が形成される。この金属間化合物が形成されることによって導電性ワイヤとボンディングパッドＢＰとの間にボイドが発生し、導電性ワイヤとボンディングパッドＢＰとの接合強度が低下することがある。
【００２７】
そこで、実施の形態１では、ボンディングパッドＢＰの上面にＯＰＭ膜ＯＰ１およびＯＰＭ密着膜ＯＰ２を配置し、導電性ワイヤが直接ボンディングパッドＢＰと接続しないＯＰＭ構造ボンディングパッドを採用している。
【００２８】
ＯＰＭ構造ボンディングパッドにおいても、高温の熱処理の際に、導電性ワイヤのワイヤ材（例えばＣｕ）とＯＰＭ密着膜ＯＰ２（例えばＰｄ）とが反応して金属間化合物（例えばＣｕＰｄ化合物）が形成される。しかし、この金属間化合物はＯＰＭ膜ＯＰ１とは反応しないので、導電性ワイヤとボンディングパッドＢＰとの接合強度が低下することがなく、導電性ワイヤの接合部の信頼性の向上を図ることができる。
【００２９】
また、ＯＰＭ密着膜ＯＰ２は、導電性ワイヤとＯＰＭ膜ＯＰ１との密着性を向上させることができ、さらに、ボンディングパッドＢＰの耐腐食性および耐熱性を向上させることができる。
【００３０】
＜ボンディングワイヤ＞
そして、前述の図１に示すように、ＯＰＭ膜ＯＰ１には、導電性ワイヤであるＣｕワイヤＣＷの一方の先端がＯＰＭ密着膜ＯＰ２を介して電気的に接続される。ＣｕワイヤＣＷは、例えば熱圧着に超音波振動を併用したネイルヘッドボンディング法（またはボールボンディング法とも言う）を用いてＯＰＭ膜ＯＰ１に電気的に接続されている。具体的には、ＣｕワイヤＣＷの先端をアーク放電により溶融して表面張力でボールを形成し、それをキャピラリ（円筒状の接続治具）によりボンディングパッドＢＰの上面に、例えば１２０ｋＨｚの超音波振動を加えながら熱圧着する。
【００３１】
ところで、導電性ワイヤには、主としてＣｕワイヤまたはＡｕワイヤが用いられる。ＣｕワイヤはＡｕワイヤよりも安価であることから、近年その使用が主流となりつつある。しかし、ＣｕワイヤはＡｕワイヤよりも硬いため、Ｃｕワイヤをボンディングパッドと接合させる場合には、Ａｕワイヤをボンディングパッドと接合させる場合よりもボンディングパッドに高い荷重を加える必要がある。
【００３２】
そのため、例えば前述の図１において説明すれば、ＣｕワイヤＣＷを使用する際には、ＣｕワイヤＣＷの下方に位置するＯＰＭ密着膜ＯＰ２、ＯＰＭ膜ＯＰ１、ボンディングパッドＢＰ、および絶縁膜ＩＬＴにも荷重が加わることになる。
【００３３】
ここで、ボンディングパッドＢＰの硬度が低いと、図３に示すように、ＯＰＭ膜ＯＰ１に、ＣｕワイヤＣＷを接合する際の応力が集中して、ＯＰＭ膜ＯＰ１が破壊することがある。すなわち、ボンディングパッドＢＰが軟らかく、ＯＰＭ膜ＯＰ１が硬い場合には、ＣｕワイヤＣＷの衝撃に対してボンディングパッドＢＰは圧縮されて変形するが、ＯＰＭ膜ＯＰ１はボンディングパッドＢＰの変形に追従することができない。そのため、ＣｕワイヤＣＷの衝撃による応力がＯＰＭ膜ＯＰ１に集中すると考えられる。なお、ＯＰＭ密着膜ＯＰ２は、薄く軟らかいことから、ボンディングパッドＢＰの変形に追従することができる。
【００３４】
しかし、実施の形態１では、前述したように、２ｗｔ％以上のＣｕ濃度を有するＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２でボンディングパッドＢＰを構成することによって、ボンディングパッドＢＰの硬度を高くしている。従って、ボンディングパッドＢＰが硬く、ＯＰＭ膜ＯＰ１が硬い場合には、ＣｕワイヤＣＷの衝撃に対してボンディングパッドＢＰは変形しにくくなるので、ボンディングパッドＢＰの変形に追従したＯＰＭ膜ＯＰ１の変形が低減できる。これにより、ＣｕワイヤＣＷの衝撃によるＯＰＭ膜ＯＰ１への応力の集中が低減できて、ＯＰＭ膜ＯＰ１の破壊を防止することができる。２ｗｔ％のＣｕ濃度を有するＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２により構成されたボンディングパッドＢＰにおいて、ＯＰＭ膜ＯＰ１が破壊されないことが本発明者らによって確認されている。
【００３５】
≪半導体装置の製造方法≫
次に、実施の形態１による半導体装置の製造方法の一例を図４〜図９を用いて工程順に説明する。図４はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）デバイスおよび多層配線を含む半導体装置の要部断面図である。図５〜図９はＣＭＯＳデバイスを省略して、ＯＰＭ構造ボンディングパッドの領域を拡大して示す要部断面図である。
【００３６】
［半導体チップ準備工程］
まず、図４に示すように、シリコン単結晶からなる半導体基板（この段階では半導体ウエハと称する平面略円形状の半導体の薄板）ＳＰの主面に所望する半導体素子を形成する。半導体素子としては、例えばＣＭＯＳデバイス、抵抗素子、容量素子等が形成されるが、実施の形態１ではＣＭＯＳデバイスを例示する。なお、ＣＭＯＳデバイスを構成するｐチャネル型のＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）をｐＭＩＳトランジスタと言い、ｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴをｎＭＩＳトランジスタと言う。
【００３７】
半導体基板ＳＰの素子分離領域に絶縁膜からなる分離部ＴＩを形成した後、半導体基板ＳＰにｐ型の導電性を示す不純物をイオン注入してｐウェルＰＷを形成し、同様に、ｎ型の導電性を示す不純物をイオン注入してｎウェルＮＷを形成する。続いてｎＭＩＳトランジスタおよびｐＭＩＳトランジスタを構成するゲート絶縁膜ＧＩおよびゲート電極ＧＥｎ，ＧＥｐを形成し、さらに、ゲート電極ＧＥｎ，ＧＥｐの側壁にサイドウォールＳＷを形成する。
【００３８】
次に、ゲート電極ＧＥｎの両側のｐウェルＰＷにｎ型の導電性を示す不純物をイオン注入し、ｎＭＩＳトランジスタのソース・ドレインとして機能するｎ型半導体領域Ｄｎをゲート電極ＧＥｎおよびサイドウォールＳＷに対して自己整合的に形成する。同様に、ゲート電極ＧＥｐの両側のｎウェルＮＷにｐ型の導電性を示す不純物をイオン注入し、ｐＭＩＳトランジスタのソース・ドレインとして機能するｐ型半導体領域Ｄｐをゲート電極ＧＥｐおよびサイドウォールＳＷに対して自己整合的に形成する。
【００３９】
次に、半導体基板ＳＰ上に絶縁膜ＩＬを形成した後、レジストパターンをマスクとしたエッチングにより絶縁膜ＩＬを加工して接続孔ＣＮＴを形成する。この接続孔ＣＮＴはｎ型半導体領域Ｄｎ上またはｐ型半導体領域Ｄｐ上などの必要部分に形成する。続いて接続孔ＣＮＴの内部に、例えばＷ（タングステン）を主導体とするプラグＰＬＧを形成した後、プラグＰＬＧに接続する第１層目の配線Ｍ１を形成する。配線Ｍ１は、例えばＣｕを主導体とし、シングルダマシン法により形成される。
【００４０】
さらに、上層の第２層目の配線Ｍ２から第５層目の配線Ｍ５を形成する。配線Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５は、例えばＣｕを主導体とし、デュエルダマシン法により形成される。
【００４１】
次に、配線Ｍ５上に酸化シリコン膜またはＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）膜からなる絶縁膜ＩＬＴを形成する。絶縁膜ＩＬＴの厚さは、例えば０．３μｍ〜３．０μｍであり、最も好適な範囲としては、例えば０．８μｍ〜２．０μｍである。続いてレジストパターンをマスクとしたエッチングにより絶縁膜ＩＬＴを加工して、配線Ｍ５に達する接続孔ＣＮＴＭを形成した後、接続孔ＣＮＴＭの内部に、例えばＷを主導体とするプラグＰＬＧＭを形成する。
【００４２】
次に、絶縁膜ＩＬＴ上に、プラグＰＬＧＭと電気的に接続する第６層目の配線Ｍ６およびボンディングパッドＢＰを形成する。配線Ｍ６は最上層の配線であり、前述の図１を用いて説明した最上層の配線ＭＴＬである。
【００４３】
配線Ｍ６は、絶縁膜ＩＬＴ上に下層のバリアメタル膜ＢＭ１、Ａｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２、および上層のバリアメタル膜ＢＭ２を順次堆積した後、これらの膜をレジストパターンをマスクとしたエッチングにより加工することにより形成される。また、配線Ｍ６を形成すると同時に、下層のバリアメタル膜ＢＭ１、Ａｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２、および上層のバリアメタル膜ＢＭ２からなるボンディングパッドＢＰも形成する。バリアメタル膜ＢＭ１，ＢＭ２は、例えばＴｉ膜、ＴｉＮ膜、またはＴｉ膜とＴｉＮ膜とを積層した積層膜などからなり、その厚さは、例えば０．０２μｍ〜０．２μｍである。
【００４４】
ボンディングパッドＢＰおよび配線Ｍ６は、Ｃｕ濃度が２ｗｔ％以上のＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２によって構成されている。Ａｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２の厚さは、例えば０．３μｍ〜３．０μｍであり、最も好適な範囲としては、例えば０．８μｍ〜２．０μｍである。なお、実施の形態１では、配線層を６層としたが、層数はこれに限定されるものではない。
【００４５】
次に、図５に示すように、ボンディングパッドＢＰおよび配線Ｍ６上に窒化シリコン膜ＰＡを形成する。窒化シリコン膜ＰＡは、前述の図１を用いて説明した表面保護膜ＳＩＬである。窒化シリコン膜ＰＡは、外部からの水分や不純物の侵入防止およびα線の透過の抑制を行うパッシベーション膜として機能する。窒化シリコン膜ＰＡに代えて酸化シリコン膜を形成してもよく、または窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との積層膜を形成してもよい。窒化シリコン膜ＰＡの厚さは、例えば０．５μｍ〜２．０μｍである。
【００４６】
続いて、レジストパターンをマスクとしたエッチングにより窒化シリコン膜ＰＡを加工して、ボンディングパッドＢＰの上面の一部を露出させる開口部Ｃ１を窒化シリコン膜ＰＡに形成する。このエッチングにより、開口部Ｃ１の底部に露出するバリアメタル膜ＢＭ１は除去されて、ボンディングパッドＢＰを構成するＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２が開口部Ｃ１の底部に露出する。
【００４７】
次に、図６に示すように、窒化シリコン膜ＰＡ上にポリイミド樹脂ＰＲ１を塗布する。続いて、リソグラフィ法によりポリイミド樹脂ＰＲ１を加工して、開口部Ｃ１に重なるように、開口部Ｃ１よりも大きめの開口部Ｃ２をポリイミド樹脂ＰＲ１に形成する。
【００４８】
次に、図７に示すように、無電解めっき法により、開口部Ｃ１，Ｃ２に露出したボンディングパッドＢＰの上面にＮｉめっき膜ＰＮを成長させる。Ｎｉめっき膜ＰＮは、前述の図１を用いて説明したＯＰＭ膜ＯＰ１である。Ｎｉめっき膜ＰＮの厚さは、例えば０．５μｍ〜４．０μｍであり、最も好適な範囲としては、例えば１．０μｍ〜３．０μｍである。Ｎｉめっき膜ＰＮに代えて、例えばＴｉめっき膜などを形成してもよい。
【００４９】
次に、図８に示すように、無電解めっき法により、Ｎｉめっき膜ＰＮの表面にＰｄめっき膜ＰＰを成長させる。Ｐｄめっき膜ＰＰは、前述の図１を用いて説明したＯＰＭ密着膜ＯＰ２である。Ｐｄめっき膜ＰＰの厚さは、例えば０．０５μｍ〜３．０μｍであり、最も好適な範囲としては、例えば０．０５μｍ〜０．５μｍである。Ｐｄめっき膜ＰＰに代えて、例えばＡｕめっき膜などを形成してもよい。
【００５０】
以上の工程により、半導体基板ＳＰにチップ単位で半導体装置が形成される。
【００５１】
［リードフレーム準備工程］
次に、半導体基板ＳＰに形成された各半導体装置の良・不良を判定した後、半導体基板ＳＰをダイシングして、各半導体チップに個片化する。
【００５２】
次に、例えばＣｕを主材料とした金属製の枠組みであるリードフレーム（または配線部材、基板とも言う）を準備する。リードフレームは、半導体製品１つ分に該当する単位フレームが、いわゆるマトリックス状に配置された構成となっている。各単位フレームの中央部には、半導体チップを搭載するダイパッド（またはタブ、チップ搭載部とも言う）が設けられ、ダイパッドから離間してダイパッドを囲むように複数のリード（または外部端子とも言う）が設けられている。
【００５３】
［ダイボンディング工程］
次に、各単位フレームのダイパッドの上面に良品と判定された半導体チップを搭載する。このとき、ダイパッドの上面と半導体チップの裏面とは、例えばペースト状の接着剤（例えばＡｇ（銀）ペースト）またはＡｕ−Ｓｎ（錫）共晶を用いて接合される。
【００５４】
［ワイヤボンディング工程］
次に、図９に示すように、例えば熱圧着に超音波振動を併用したネイルヘッドボンディング（またはボールボンディングとも言う）法により、半導体チップＳＣの主面上に形成された複数のＯＰＭ構造のボンディングパッドＢＰと複数のリードとを複数のＣｕワイヤＣＷを介してそれぞれ電気的に接続する。具体的には、ＣｕワイヤＣＷの一方の先端をアーク放電により溶融して表面張力でボールを形成し、それをキャピラリによりＮｉめっき膜ＰＮの上面にＰｄめっき膜ＰＰを介して、例えば１２０ｋＨｚの超音波振動を加えながら熱圧着する。さらに、ＣｕワイヤＣＷの他方の先端をアーク放電により溶融して表面張力でボールを形成し、それをキャピラリによりリードの上面に、例えば１２０ｋＨｚの超音波振動を加えながら熱圧着する。
【００５５】
また、主として、正ボンディング方式（半導体チップＳＣのＯＰＭ構造のボンディングパッドＢＰとＣｕワイヤＣＷの一方の先端を接続した後に、リードとＣｕワイヤＣＷの他方の先端を接続する方式）を用いるが、逆ボンディング方式（リードとＣｕワイヤＣＷの一方の先端を接続した後に、半導体チップＳＣのＯＰＭ構造のボンディングパッドＢＰとＣｕワイヤＣＷの他方の先端を接続する方式）を用いても良い。
【００５６】
ボンディングパッドＢＰは、２ｗｔ％以上のＣｕが添加された、ヌーブ硬度が３ｋｇ／ｍｍ２以上の硬いＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２によって構成されている。これにより、ＣｕワイヤＣＷを接合する際、ボンディングパッドＢＰの変形が低減して、ボンディングパッドＢＰの変形に追従したＮｉめっき膜ＰＮの変形が低減できるので、Ｎｉめっき膜ＰＮに応力が集中せず、Ｎｉめっき膜ＰＮの破壊を防止することができる。また、Ｎｉめっき膜ＰＮの上面には、Ｐｄめっき膜ＰＰが形成されているので、Ｎｉめっき膜ＰＮとＣｕワイヤＣＷとの接合性が向上する。
【００５７】
その後、モールド工程、リード切断工程、成形工程、検査工程等を経て、良品と判定された半導体装置が出荷される。
【００５８】
このように、実施の形態１では、ＯＰＭ構造のボンディングパッドＢＰにおいて、ボンディングパッドＢＰを２ｗｔ％以上のＣｕが添加されたＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２で構成することにより、ＣｕワイヤＣＷが接合されるＯＰＭ構造のボンディングパッドＢＰの信頼性が向上する。
【００５９】
（実施の形態１の変形例）
≪半導体装置の構造≫
実施の形態１の変形例による半導体装置の構成を図１０を用いて説明する。図１０はＯＰＭ構造ボンディングパッドの構成を説明するボンディングパッド部分の要部断面図である。
【００６０】
図１０に示すように、実施の形態１の変形例によるＯＰＭ構造ボンディングパッドが、前述の図１に示したＯＰＭ構造ボンディングパッドと相違する点は、ボンディングパッドＢＰとＯＰＭ膜ＯＰ１との間にＯＰＭ電極膜ＯＰ３が形成されていることである。ＯＰＭ電極膜ＯＰ３は、例えばＴｉ膜、Ｐｄ膜、Ｃｒ膜、Ｃｕ膜、またはこれらのうちいずれかを積層した積層膜からなり、その厚さは、例えば０．１μｍ〜０．５μｍである。
【００６１】
さらに、ポリイミド樹脂膜ＰＲ１上に、ＯＰＭ膜ＯＰ１、ＯＰＭ密着膜ＯＰ２、およびＯＰＭ電極膜ＯＰ３からなる積層膜によって配線（以下、ＯＰＭ配線と記す）ＭＰを形成することもできる。ＯＰＭ配線ＭＰは、ポリイミド樹脂ＰＲ３によって覆われている。
【００６２】
その他の構成は、前述の図１に示したＯＰＭ構造ボンディングパッドと同様であり、ボンディングパッドＢＰを構成するＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２には、２ｗｔ％以上のＣｕが添加されている。
【００６３】
≪半導体装置の製造方法≫
次に、実施の形態１の変形例による半導体装置の製造方法の一例を図１１〜図１９を用いて工程順に説明する。図１１〜図１９はＯＰＭ構造ボンディングパッドの領域を拡大して示す要部断面図である。
【００６４】
前述の図４および図５を用いて説明したように、絶縁膜ＩＬＴ上にボンディングパッドＢＰを形成する。ここでは、ボンディングパッドＢＰを構成するＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２に添加されたＣｕの濃度は２ｗｔ％以上であり、Ａｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２の厚さは、例えば０．３μｍ〜３．０μｍであり、最も好適な範囲としては、例えば０．８μｍ〜２．０μｍである。
【００６５】
次に、図１１に示すように、前述の図６および図７を用いて説明したように、半導体基板ＳＰの主面上に窒化シリコン膜ＰＡ（前述の図１０では表面保護膜ＳＩＬ）を形成する。続いて、ボンディングパッドＢＰの上面の一部を露出させる開口部Ｃ１を窒化シリコン膜ＰＡに形成し、ボンディングパッドＢＰを構成するＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２を開口部Ｃ１の底部に露出させる。
【００６６】
次に、図１２に示すように、窒化シリコン膜ＰＡ上にポリイミド樹脂ＰＲ１を塗布した後、リソグラフィ法により加工して、開口部Ｃ１に重なるように、開口部Ｃ１よりも大きめの開口部Ｃ２をポリイミド樹脂ＰＲ１に形成する。
【００６７】
次に、開口部Ｃ１，Ｃ２を介してボンディングパッドＢＰに接続するＯＰＭ電極膜ＯＰ３を半導体基板ＳＰの主面上にスパッタリング法により形成する。ＯＰＭ電極膜ＯＰ３は、例えばＴｉ膜、Ｐｄ膜、Ｃｒ膜、Ｃｕ膜、またはこれらのうちいずれかを積層した積層膜からなり、その厚さは、例えば０．１μｍ〜０．５μｍである。
【００６８】
ＯＰＭ電極膜ＯＰ３を形成する前に、ＯＰＭ電極膜ＯＰ３とボンディングパッドＢＰとの接触電気抵抗を低くするために、開口部Ｃ１に露出するボンディングパッドＢＰの上面をスパッタエッチング法により清浄化しておく。
【００６９】
次に、図１３に示すように、ＯＰＭ電極膜ＯＰ３上にレジスト膜ＰＲ２を塗布する。続いて、リソグラフィ法によりレジスト膜ＰＲ２を加工して、開口部Ｃ１に重なるように、開口部Ｃ１よりも大きめの開口部Ｃ４をレジスト膜ＰＲ２に形成して、ボンディングパッド領域のＯＰＭ電極膜ＯＰ３の上面を露出させる。さらに、ボンディングパッド領域とは異なる領域に開口部Ｃ３を形成して、ボンディングパッド領域とは異なる領域のＯＰＭ電極膜ＯＰ３の上面を露出させる。
【００７０】
次に、図１４に示すように、無電解めっき法により、開口部Ｃ４に露出したＯＰＭ電極膜ＯＰ３上および開口部Ｃ３に露出したＯＰＭ電極膜ＯＰ３上に、Ｎｉめっき膜ＰＮ（前述の図１０ではＯＰＭ膜ＯＰ１）を成長させる。Ｎｉめっき膜ＰＮの厚さは、例えば０．５μｍ〜４．０μｍであり、最も好適な範囲としては、例えば１．０μｍ〜３．０μｍである。Ｎｉめっき膜ＰＮに代えて、例えばＴｉめっき膜などを形成してもよい。
【００７１】
次に、図１５に示すように、無電解めっき法により、Ｎｉめっき膜ＰＮ上にＰｄめっき膜ＰＰ（前述の図１０ではＯＰＭ密着膜ＯＰ２）を成長させる。Ｐｄめっき膜ＰＰの厚さは、例えば０．０５μｍ〜３．０μｍであり、最も好適な範囲としては、例えば０．０５μｍ〜０．５μｍである。Ｐｄめっき膜ＰＰに代えて、例えばＡｕめっき膜などを形成してもよい。
【００７２】
次に、図１６に示すように、レジスト膜ＰＲ２を除去する。
【００７３】
次に、図１７に示すように、反応性プラズマエッチング法により、露出したＯＰＭ電極膜ＯＰ３を除去する。これにより、ボンディングパッドＢＰ上にＯＰＭ電極膜ＯＰ３、Ｎｉめっき膜ＰＮ、およびＰｄめっき膜ＰＰからなる積層膜が形成されて、ＯＰＭ構造ボンディングパッドが形成される。さらに、ボンディングパッド領域とは異なる領域に、ＯＰＭ電極膜ＯＰ３、Ｎｉめっき膜ＰＮ、およびＰｄめっき膜ＰＰからなる積層膜によって、ＯＰＭ配線ＭＰが形成される。
【００７４】
次に、図１８に示すように、半導体基板ＳＰの主面上にポリイミド樹脂ＰＲ３を塗布する。続いて、リソグラフィ法によりポリイミド樹脂ＰＲ３を加工して、ＯＰＭ構造ボンディングパッドの領域を露出する。
【００７５】
その後、半導体基板ＳＰをダイシングして、各半導体チップに個片化し、別途準備されたリードフレームの各単位フレームのダイパッドの上面に半導体チップを搭載した後、図１９に示すように、Ｎｉめっき膜ＰＮの上面にＰｄメッキ膜ＰＰを介してＣｕワイヤＣＷを圧着する。
【００７６】
このように、実施の形態１の変形例によれば、ボンディングパッドＢＰを２ｗｔ％以上のＣｕが添加された硬いＡｌ−Ｃｕ合金膜で構成することにより、ＣｕワイヤＣＷを接合する際のＯＰＭ膜ＯＰ１（Ｎｉめっき膜ＰＮ）の破壊を防止できる。
【００７７】
（実施の形態２）
≪半導体装置の構造≫
実施の形態２による半導体装置の構成を図２０〜図２２を用いて説明する。図２０は半導体チップの角部でおいて生じるボンディングパッドの破壊を説明するボンディングパッド部分の要部断面図である。図２１は半導体装置の要部平面図である。図２２はボンディングパッドの構成を説明するボンディングパッド部分の要部断面図である。なお、図２１では、半導体チップの角部に近い領域以外に配置されたボンディングパッドは省略している。
【００７８】
半導体チップを封止する封止樹脂が熱収縮すると、半導体チップの角部の近くに位置するボンディングパッドＢＰに横方向のせん断応力が発生する。そのため、図２０に示すように、２ｗｔ％未満のＣｕが添加された硬度の低いＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ１（例えばヌーブ硬度で２．５ｋｇ／ｍｍ２）によってボンディングパッドＢＰを構成した場合、半導体チップの角部の近くに位置するボンディングパッドＢＰ上に載り上がった表面保護膜ＳＩＬの端部に応力が集中して、表面保護膜ＳＩＬが破壊される。
【００７９】
そこで、図２１に示すように、半導体チップの４つの角部に近い領域に、２ｗｔ％以上（適切な範囲としては２ｗｔ％〜１０ｗｔ％）のＣｕが添加された硬度の高いＡｌ−Ｃｕ合金膜（例えばヌーブ硬度で３ｋｇ／ｍｍ２以上）によって構成されたボンディングパッドＢＰをそれぞれ配置する。
【００８０】
詳細に説明すると、半導体チップＳＣは四角形状であり、第１方向に延在する第１辺Ｓ１と、第１辺Ｓ１と対向する位置にあり、第１方向に延在する第３辺Ｓ３と、第１辺Ｓ１の一方の端部と第３辺Ｓ３の一方の端部とに繋がり、第１方向と直交する第２方向に延在する第２辺Ｓ２と、第１辺Ｓ１の他方の端部と第３辺Ｓ３の他方の端部とに繋がり、第２方向に延在する第４辺Ｓ４とを有している。
【００８１】
第１辺Ｓ１から、半導体チップＳＣの内側に向かって第２方向に第１距離Ｌ１を有する領域と、第２辺Ｓ２から、半導体チップＳＣの内側に向かって第１方向に第２距離Ｌ２を有する領域とが重なる第１領域ＣＡ１には、２ｗｔ％以上のＣｕが添加されたＡｌ−Ｃｕ合金膜によって構成されたボンディングパッドＢＰを配置する。第１距離Ｌ１とは、例えば第２辺Ｓ２の長さの５％以上であり、第２距離Ｌ２とは、例えば第１辺Ｓ１の長さの５％以上である。
【００８２】
同様に、第２辺Ｓ２から、半導体チップＳＣの内側に向かって第１方向に第２距離Ｌ２を有する領域と、第３辺Ｓ３から、半導体チップＳＣの内側に向かって第２方向に第３距離Ｓ３を有する領域とが重なる第２領域ＣＡ２には、２ｗｔ％以上のＣｕが添加されたＡｌ−Ｃｕ合金膜によって構成されたボンディングパッドＢＰを配置する。第２距離Ｌ２とは、例えば第３辺Ｓ３の長さの５％以上であり、第３距離Ｌ３とは、例えば第２辺Ｓ２の長さの以上である。
【００８３】
同様に、第３辺Ｓ３から、半導体チップＳＣの内側に向かって第２方向に第３距離Ｌ３を有する領域と、第４辺Ｓ４から、半導体チップＳＣの内側に向かって第１方向に第４距離Ｌ４を有する領域とが重なる第３領域ＣＡ３には、２ｗｔ％以上のＣｕが添加されたＡｌ−Ｃｕ合金膜によって構成されたボンディングパッドＢＰを配置する。第３距離Ｌ３とは、例えば第４辺の長さの５％以上であり、第４距離Ｌ４とは、例えば第３辺Ｓ３の長さの５％以上である。
【００８４】
同様に、第４辺Ｓ４から、半導体チップＳＣの内側に向かって第１方向に第４距離Ｌ４を有する領域と、第１辺Ｓ１から、半導体チップＳＣの内側に向かって第１方向に第１距離Ｌ１を有する領域とが重なる第４領域ＣＡ４には、２ｗｔ％以上のＣｕが添加されたＡｌ−Ｃｕ合金膜によって構成されたボンディングパッドＢＰを配置する。第４距離Ｌ３とは、例えば第１辺Ｓ１の長さの５％以上であり、第１距離Ｌ１とは、第４辺Ｓ４の長さの５％以上である。
【００８５】
通常、第１辺Ｓ１の長さと第３辺Ｓ３の長さとは同じであることから、第２距離Ｌ２と第４距離Ｌ４とは同じとなり、第２辺Ｓ２の長さと第４辺Ｓ４の長さとは同じであることことから、第１距離Ｌ１と第３距離Ｌ３とは同じとなる。
【００８６】
このように、半導体チップの４つの角部の近くに位置する各領域（第１領域ＣＡ１、第２領域ＣＡ２、第３領域ＣＡ３、および第４領域ＣＡ４）において、２ｗｔ％以上のＣｕが添加された硬度の高いＡｌ−Ｃｕ合金膜によって構成されたボンディングパッドＢＰをそれぞれ配置することにより、表面保護膜の端部の破壊を防止することができる。
【００８７】
すなわち、半導体チップＳＣを封止する封止樹脂が熱収縮すると、半導体チップＳＣの角部の近くに位置するボンディングパッドＢＰに横方向のせん断応力が掛かる。しかし、２ｗｔ％以上のＣｕが添加された硬度の高いＡｌ−Ｃｕ合金膜によってボンディングパッドＢＰを構成しているので、ボンディングパッドＢＰの変形を抑えることができる。これにより、ボンディングパッドＢＰの上面に位置する表面保護膜の端部をボンディングパッドＢＰによって支えることができるので、ボンディングパッドＢＰ上に載り上がった表面保護膜の端部に応力が集中しなくなり、表面保護膜の破壊を防止することができる。
【００８８】
最上層の配線を構成するＡｌ−Ｃｕ合金膜には、２ｗｔ％未満のＣｕが添加されている。最上層の配線は２ｗｔ％未満のＣｕが添加されたＡｌ−Ｃｕ合金膜によって構成されているので、低抵抗であり、高速に信号を伝達できる。
【００８９】
なお、図２１に示した半導体チップＳＣでは、半導体チップＳＣの４つの角部の近くに位置する各領域（第１領域ＣＡ１、第２領域ＣＡ２、第３領域ＣＡ３、および第４領域ＣＡ４）において、２ｗｔ％以上のＣｕが添加されたＡｌ−Ｃｕ合金膜によって構成されたボンディングパッドＢＰをそれぞれ配置したが、これに限定されるものではない。例えば半導体チップＳＣの主面に形成される全てのボンディングパッドを２ｗｔ％以上のＣｕが添加されたＡｌ−Ｃｕ合金膜によって構成してもよい。
【００９０】
また、ボンディングパッドＢＰは、前述した実施の形態１において説明したＯＰＭ構造のボンディングパッド、またはＯＰＭ構造ではないボンディングパッドであってもよい。
【００９１】
図２２に、ＯＰＭ構造ではないボンディングパッドを有する半導体装置の一例を示す。
【００９２】
前述の図１に示したＯＰＭ構造ボンディングパッドのＯＰＭ膜ＯＰ１とＯＰＭ密着膜ＯＰ２が無い構造であり、ボンディングパッドＢＰに直接ＣｕワイヤＣＷが接合される。その他の構成は、前述の図１に示したＯＰＭ構造ボンディングパッドと同様である。
【００９３】
このように、実施の形態２によれば、半導体チップＳＣを封止する封止樹脂が熱収縮して、半導体チップＳＣの角部の近くに位置するボンディングパッドＢＰに横方向のせん断応力が発生しても、２ｗｔ％以上のＣｕが添加された硬度の高いＡｌ−Ｃｕ合金膜によってボンディングパッドＢＰを構成しているので、ボンディングパッドＢＰの変形を抑えることができる。これにより、ボンディングパッドＢＰの上面に位置する表面保護膜の端部をボンディングパッドＢＰによって支えることができるので、ボンディングパッドＢＰ上に載り上がった表面保護膜の端部に応力が集中しなくなり、表面保護膜の端部の破壊を防止することができる。
【００９４】
（実施の形態２の変形例）
≪半導体装置の構造≫
実施の形態２の変形例による半導体装置の構成を図２３〜図２５を用いて説明する。図２３は第１変形例による半導体装置の要部平面図である。図２４は第１変形例によるボンディングパッドの構成を説明するボンディングパッド部分の要部断面図である。図２５は第２変形例による半導体装置の要部平面図である。なお、図２３および図２５では、半導体チップの角部に近い領域以外に配置されたＣｕワイヤ用のボンディングパッドおよび測定プローブ用の電極パッドは省略している。
【００９５】
半導体チップの４つの角部の近くに位置する各領域には、Ｃｕワイヤが接続されるボンディングパッドだけでなく、測定プローブを接触させる電極パッドが配置される場合もある。測定プローブを接触させる電極パッドは、Ｃｕワイヤが接合されるボンディングパッドと同一層の導電性材料からなる。
【００９６】
図２３には、半導体チップＳＣの４つの角部に近くに位置する各領域（第１領域ＣＡ１、第２領域ＣＡ２、第３領域ＣＡ３、および第４領域ＣＡ４）に、複数（例えば４個）の測定プローブを接触させる電極パッドＥＰと、複数（例えば３個）のＣｕワイヤを接合するボンディングパッドＢＰとを配置した半導体チップＳＣの要部平面図を示している。
【００９７】
半導体基板に複数の半導体装置を形成した後、各半導体装置の電気的特性の検査が行われる。具体的には、半導体基板の主面に形成された電極パッドＥＰに対して、例えばテストボード上に取り付けられた測定プローブ（またはプローブピンまたはコンタクトピンとも言う）を接触させ、この状態でテストボードと電気的に接続したテスタから所定の電気信号を半導体装置に対して送信して電気的検査を行っている。
【００９８】
しかし、測定プローブと電極パッドＥＰとの接触抵抗を低くする必要があることから、測定プローブを電極パッドＥＰに接触させるときには、一定の力が測定プローブに加わる。そのため、測定プローブが接触する電極パッドＥＰが、２ｗｔ％未満のＣｕが添加された硬度の低いＡｌ−Ｃｕ合金膜によって形成されていると、電極パッドＥＰに横方向のせん断応力が発生して、電極パッドＥＰ上に載り上がった表面保護膜の端部が破壊する恐れがある。
【００９９】
そこで、図２３および図２４に示すように、半導体チップの４つの角部の近くに位置する各領域（第１領域ＤＡ１、第２領域ＤＡ２、第３領域ＤＡ３、および第４領域ＤＡ４）に、半導体チップＳＣの周縁に沿って複数のボンディングパッドＢＰを配置し、半導体チップＳＣの周縁と複数のボンディングパッドＢＰとの間に、複数の電極パッドＥＰを配置する。そして、電極パッドＥＰを２ｗｔ％以上のＣｕが添加された硬度の高いＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２によって構成し、ボンディングパッドＢＰを２ｗｔ％未満のＣｕが添加された硬度の低いＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ１によって構成する。
【０１００】
これにより、測定プローブ用の電極パッドＥＰに測定プローブＰＳが接触して、半導体チップＳＣの角部の近くに位置する電極パッドＥＰに横方向のせん断応力が発生しても、電極パッドＥＰ上に載り上がった表面保護膜ＳＩＬの端部の破壊を防止することができる。すなわち、２ｗｔ％以上のＣｕが添加された硬度の高いＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２によって電極パッドＥＰを構成しているので、電極パッドＥＰの変形を抑えることができて、表面保護膜ＳＩＬの端部を電極パッドＥＰによって支えることができる。
【０１０１】
また、Ｃｕワイヤ用のボンディングパッドＢＰを２ｗｔ％未満のＣｕが添加されたＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ１で構成しても、半導体チップＳＣの角部から離れているので、半導体チップＳＣを封止する封止樹脂の熱収縮によりボンディングパッドＢＰに発生する横方向のせん断応力が弱まり、ボンディングパッドＢＰ上に載り上がった表面保護膜ＳＩＬの端部は破壊されにくい。
【０１０２】
なお、前述の図２３および図２４では、測定プローブ用の電極パッドＥＰのみを２ｗｔ％以上のＣｕが添加された硬度の高いＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２によって構成した例を示したが、測定プローブ用の電極パッドＥＰおよびＣｕワイヤ用のボンディングパッドＢＰを２ｗｔ％以上のＣｕが添加された硬度の高いＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２によって構成してもよい。
【０１０３】
また、前述の図２３および図２４では、測定プローブ用の電極パッドＥＰとＣｕワイヤ用のボンディングパッドＢＰとを別々に形成したが、図２５に示すように、一つのＡｌ−Ｃｕ合金膜によって形成し、２ｗｔ％以上のＣｕが添加された硬度の高いＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２によって電極パッドＥＰの部分を構成し、２ｗｔ％未満のＣｕが添加された硬度の低いＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ１によってボンディングパッドＢＰの部分を構成してもよい。
【０１０４】
この場合も、測定プローブ用の電極パッドＥＰの部分およびＣｕワイヤ用のボンディングパッドＢＰの部分の両方を２ｗｔ％以上のＣｕが添加された硬度の高いＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２によって構成してもよい。
【０１０５】
≪半導体装置の製造方法≫
次に、実施の形態２の第１変形例による半導体装置の製造方法の一例を図２６〜図２９を用いて工程順に説明する。図２６〜図２９はボンディングパッドの領域を拡大して示す要部断面図ある。なお、前述した実施の形態２による半導体装置も同様の製造方法によって形成される。
【０１０６】
図２６に示すように、前述の図４および図５を用いて説明したようにして、絶縁膜ＩＬＴ上に、第６層目の配線Ｍ６（前述の図２４では最上層の配線ＭＴＬ）、測定プローブ用の電極パッドＥＰ、およびＣｕワイヤ用のボンディングパッドＢＰを形成する。ここでは、配線Ｍ６、電極パッドＥＰ、およびボンディングパッドＢＰを構成するＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ１に添加されるＣｕ濃度は２ｗｔ％未満であり、Ａｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ１の厚さは、例えば０．３μｍ〜３．０μｍであり、最も好適な範囲としては、例えば０．８μｍ〜２．０μｍである。
【０１０７】
次に、半導体基板ＳＰの主面上に窒化シリコン膜ＰＡ（前述の図２４では表面保護膜ＳＩＬ）を形成した後、電極パッドＥＰおよびボンディングパッドＢＰのそれぞれの上面の一部を露出させる開口部Ｃ５を窒化シリコン膜ＰＡに形成する。続いて、窒化シリコン膜ＰＡ上にレジスト膜ＰＲ４を塗布した後、リソグラフィ法によりレジスト膜ＰＲ４を加工して、電極パッドＥＰの上面の一部を露出させる開口部Ｃ５に重なるように、開口部Ｃ５よりも大きめの開口部Ｃ６をレジスト膜ＰＲ４に形成する。
【０１０８】
次に、図２７に示すように、無電解めっき法により、開口部Ｃ５，Ｃ６に露出した電極パッドＥＰの上面にＣｕめっき膜ＰＣを成長させる。Ｃｕめっき膜ＰＣの厚さは、例えば５．０ｎｍ〜１０ｎｍ程度である。
【０１０９】
次に、図２８に示すように、半導体基板ＳＰに対して、例えば４００℃程度の熱処理を施すことにより、ＣｕをＣｕめっき膜ＰＣから電極パッドＥＰへ拡散させて、電極パッドＥＰを構成するＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ１を２ｗｔ％以上のＣｕ濃度を有するＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２に変える。
【０１１０】
次に、レジスト膜ＰＲ４を除去する。これにより、ボンディングパッドＢＰの上面の上面が露出する。続いて、電極パッドＥＤに測定プローブを接触させて、半導体基板ＳＰの主面に形成された複数の半導体素子等の電気的特性を測定する。
【０１１１】
その後、半導体基板ＳＰをダイシングして、各半導体チップに個片化し、別途準備されたリードフレームの各単位フレームのダイパッドの上面に半導体チップを搭載した後、図２９に示すように、ボンディングパッドＢＰの上面にＣｕワイヤＣＷを圧着する。
【０１１２】
このように、実施の形態２の変形例によれば、測定プローブＰＳが接触することにより電極パッドＥＰに横方向のせん断応力が発生しても、２ｗｔ％以上のＣｕが添加された硬度の高いＡｌ−Ｃｕ合金膜ＡＣ２によって電極パッドＥＰを構成しているので、電極パッドＥＰの変形を抑えることができる。これにより、表面保護膜ＳＩＬの端部を電極パッドＥＰによって支えることができるので、電極パッドＥＰ上に載り上がった表面保護膜ＳＩＬの端部に応力が集中しなくなり、表面保護膜ＳＩＬの端部の破壊を防止することができる。
【０１１３】
以上、本発明者によってなされた発明を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いうまでもない。
【０１１４】
本発明は少なくとも以下の実施の形態を含む。
【０１１５】
〔付記１〕
半導体基板の主面上に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成され、Ｃｕが添加された合金膜によって構成された電極パッドと、
前記電極パッドを覆うように前記半導体基板の主面上に形成された第２絶縁膜と、
前記電極パッドの上面の一部を露出させて、前記第２絶縁膜に形成された第１開口部と、
を有し、
前記電極パッドを構成する前記合金膜に添加された前記Ｃｕの濃度は２ｗｔ％以上である、半導体装置。
【０１１６】
〔付記２〕
付記１記載の半導体装置において、
前記電極パッドを構成する前記合金膜のＣｕ濃度は２ｗｔ％から１０ｗｔ％である、半導体装置。
【０１１７】
〔付記３〕
付記１記載の半導体装置において、
前記電極パッドを構成する前記合金膜はＡｌ−Ｃｕ合金膜である、半導体装置。
【０１１８】
〔付記４〕
付記１記載の半導体装置において、
前記電極パッドを構成する前記合金膜のヌーブ硬度は３ｋｇ／ｍｍ２以上である、半導体装置。
【０１１９】
〔付記５〕
付記１記載の半導体装置において、
前記電極パッドにＣｕワイヤが接合する、半導体装置。
【０１２０】
〔付記６〕
半導体基板の主面上に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に互いに離間して形成され、Ｃｕが添加された同一層の合金膜によって構成された第１電極パッド、第２電極パッド、および配線と、
前記第１電極パッド、前記第２電極パッド、および前記配線を覆うように前記半導体基板の主面上に形成された第２絶縁膜と、
前記第１電極パッドの上面の一部を露出させて、前記第２絶縁膜に形成された第１開口部と、
前記第２電極パッドの上面の一部を露出させて、前記第２絶縁膜に形成された第２開口部と、
を有し、
前記第１電極パッドを構成する前記合金膜に添加された前記Ｃｕの濃度は２ｗｔ％以上であり、前記第２電極パッドおよび前記配線を構成する前記合金膜に添加された前記Ｃｕの濃度は２ｗｔ％未満であり、
前記第２電極パッドが半導体チップの周縁に沿って配置され、前記第１電極パッドが前記半導体チップの周縁と前記第２電極パッドとの間に配置されている、半導体装置。
【０１２１】
〔付記７〕
付記６記載の半導体装置において、
前記半導体チップは四角形状であり、第１方向に延在する第１辺と、前記第１方向と直交する第２方向に延在する第２辺とを有しており、
前記第１辺から、前記半導体チップの内側に向かって前記第２方向に第１距離を有する領域と、前記第２辺から、前記半導体チップの内側に向かって前記第１方向に第２距離を有する領域とが重なる第１領域に、前記第１電極パッドが配置されている、半導体装置。
【０１２２】
〔付記８〕
付記７記載の半導体装置において、
前記第１距離は前記第２辺の長さの５％以上であり、前記第２距離は前記第１辺の長さの５％以上である、半導体装置。
【０１２３】
〔付記９〕
付記６記載の半導体装置において、
前記第１電極パッドには測定用プローブが接触し、前記第２電極パッドにはＣｕワイヤが接合する、半導体装置。
【符号の説明】
【０１２４】
ＡＣ１，ＡＣ２  Ａｌ−Ｃｕ合金膜
ＢＭ１，ＢＭ２  バリアメタル膜
ＢＰ  ボンディングパッド（電極パッド）
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６  開口部
ＣＡ１  第１領域
ＣＡ２  第２領域
ＣＡ３  第３領域
ＣＡ４  第４領域
ＣＮＴ，ＣＮＴＭ  接続孔
ＣＷ  Ｃｕワイヤ
Ｄｎ  ｎ型半導体領域
Ｄｐ  ｐ型半導体領域
ＥＰ  電極パッド（測定プローブ用の電極パッド）
ＧＩ  ゲート絶縁膜
ＧＥｎ，ＧＥｐ  ゲート電極
ＩＬ，ＩＬＴ  絶縁膜
Ｌ１  第１距離
Ｌ２  第２距離
Ｌ３  第３距離
Ｌ４  第４距離
ＭＰ  ＯＰＭ配線
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６  配線
ＭＴＬ  最上層の配線
ＮＷ  ｎウェル
ＯＰ１  ＯＰＭ（オーバー・パッド・メタル）膜
ＯＰ２  ＯＰＭ（オーバー・パッド・メタル）密着膜
ＯＰ３  ＯＰＭ（オーバー・パッド・メタル）電極膜
ＰＡ  窒化シリコン膜
ＰＣ  Ｃｕめっき膜
ＰＬＧ，ＰＬＧＭ  プラグ
ＰＮ  Ｎｉめっき膜
ＰＰ  Ｐｄめっき膜
ＰＲ１  ポリイミド樹脂
ＰＲ２  レジスト膜
ＰＲ３  ポリイミド樹脂
ＰＲ４  レジスト膜
ＰＳ  測定プローブ
ＰＷ  ｐウェル
Ｓ１  第１辺
Ｓ２  第２辺
Ｓ３  第３辺
Ｓ４  第４辺
ＳＣ  半導体チップ
ＳＩＬ  表面保護膜
ＳＰ  半導体基板
ＳＷ  サイドウォール
ＴＩ  分離部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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