(57)【要約】【課題】検査による針の衝撃やボンディング時の衝撃により、ボンディングパッド下に配列された接続孔間および中間層の電極下の層間絶縁膜までクラックが発生する等の要因により、ボンディングパッド下に形成されたトランジスタや容量部を形成したデバイス特性や信頼性に悪影響を及ぼすことを防止する。【解決手段】配線間に挟まれている層間絶縁膜において、特に最上層の電極配線を形成するボンディングパッド７の下の層間絶縁膜５に形成した接続孔６を開けるためのドライエッチングの量を定め、従来は層間絶縁膜５を貫通していた接続孔を、層間絶縁膜の厚みの１／２程度の深さにとどめてそこへ金属層８を埋め込むことにより、金属層８の下部にボンディングパッド７上に与えられた衝撃に対する応力を集中させることができ、最上層の電極部と中間層の間の層間絶縁膜５内のみにクラックが入りやすい構造とし、中間層下へのダメージを緩和する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、電極配線を形成する複数のボンディングパッドを有する半導体装置において、最上層ボンディングパッドと前記最上層ボンディングパッドの下層のボンディングパッドを電気的に繋ぐ層間絶縁膜に有底の接続孔を形成し、この接続孔に金属層を形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記下層のボンディングパッド部に対してさらに下層のボンディングパッド部における層間絶縁膜に有底の接続孔を形成し、この接続孔に金属層を形成したことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記接続孔の底部を、前記接続孔を形成する層間絶縁膜の略中央に形成したことを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
最上層ボンディングパッドと前記最上層ボンディングパッドの下層のボンディングパッドを電気的に繋ぐ層間絶縁膜に接続孔を形成し、この接続孔に金属層を形成してなる半導体装置の製造方法において、層間絶縁膜をエッチング処理によって前記接続孔を形成する際、前記接続孔が層間絶縁膜を貫通する以前にエッチング処理を終了するように処理時間を設定する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】
本発明は、ＬＳＩ等の半導体装置のおよびその製造方法に関し、特に半導体装置のボンディングパッド構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２層配線以上のアルミニウム合金を主とする金属配線を有する半導体集積回路において、外部端子に接続するボンディングパッド部の下層パッドと上層の電極パッドとの接続状態は、半導体集積回路形成領域内に用いられている接続孔の形成工程と同工程により、前記ボンディングパッド間にある層間絶縁膜に形成された多数の開口部に導電材材料などを充填して埋め込み行い形成されていた。
【０００３】
このようにボンディングパッド部を多層に構成するのは、ボンディングパッド部に加わる、外部応力による衝撃を緩和することを目的にしている。１層のみのボンディングパッドでは衝撃により最上層部のアルミニウム合金膜が剥離することが確認されている。以下、従来の半導体集積化回路の下層配線と中間配線および上層配線の３層形成された配線からなるボンディングパッド部を例として、層間絶縁膜に接続領域が形成された半導体装置およびその製造方法について説明する。
【０００４】
図３に示すように、まず、半導体集積回路が形成された半導体基板１上に、下層パッドとなるボンディングパッド２を形成する。次に、ボンディングパッド２の上層として層間膜３を堆積し、層間膜３の上に中間層となるボンディングパッド４を形成する。さらにその上に層間絶縁膜５を堆積し、この層間絶縁膜５にフォトレジストを塗布し、接続孔６を開口させるためのマスクとして、格子状にレイアウトされた開口パターンを有するマスクを用いて、フォトレジストに開口部を形成する。さらに、ドライエッチングにより層間絶縁膜５における格子状に規則正しく配列された開口部の部位を除去し、前記フォトレジストを溶剤によって除去して接続孔６を形成する。続いて接続孔６に中間層のボンディングパッド４とこれから形成する最上層のボンディングパッド７を接続するための、チタン、チタンナイトライドおよびタングステン積層構造からなる金属層８を埋め込む。次に、最上層のボンディングパッド７となる金属層を堆積し、この金属層に最上層ボンディングパッド７を形成するためのフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして金属層をドライエッチングし、フォトレジストパターンを除去することにより最上層ボンディングパッド７を形成して、半導体装置が完成する。
【０００５】
なお、このような技術に関するものとして、例えば、特許文献１に記載されたものがある。
【特許文献１】特開平１１−１５４６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、更なる拡散プロセスの微細化に伴い、狭パッド技術が進み、小さい面積にボンディングすることが可能となってきた。このことは局所的にボンディングパッドに対し衝撃を与えることになる。またＬＳＩに収められる多機能化による、検査回数の増大がボンディングパッド内針跡回数増大および面積増となり、ボンディングパッド部に与える影響が以前にも増して顕著になってきている。
【０００７】
しかし、従来のようなボンディングパッド構造では検査による針の衝撃やボンディング時の衝撃により、ボンディングパッド下に配列された接続孔間および中間層の電極下の層間絶縁膜までクラックが発生している。このことはボンディングパッド下に形成されたトランジスタや容量部を形成したデバイス特性や信頼性に悪影響を与えることは言うまでもない。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、ボンディングパッドへの衝撃をある部位に集中させ、最下層に形成されたトランジスタ部や容量形成部にクラックの発生を防ぐことができる半導体装置およ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】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、半導体基板上に、電極配線を形成する複数のボンディングパッドを有する半導体装置において、最上層ボンディングパッドと前記最上層ボンディングパッドの下層のボンディングパッドを電気的に繋ぐ層間絶縁膜に有底の接続孔を形成し、この接続孔に金属層を形成したことを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記下層のボンディングパッド部に対してさらに下層のボンディングパッド部における層間絶縁膜に有底の接続孔を形成し、この接続孔に金属層を形成したことを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記接続孔の底部を、前記接続孔を形成する層間絶縁膜の略中央に形成したことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、最上層ボンディングパッドと前記最上層ボンディングパッドの下層のボンディングパッドを電気的に繋ぐ層間絶縁膜に接続孔を形成し、この接続孔に金属層を形成してなる半導体装置の製造方法において、層間絶縁膜をエッチング処理によって前記接続孔を形成する際、前記接続孔が層間絶縁膜を貫通する以前にエッチング処理を終了するように処理時間を設定することを特徴とする。
【００１３】
このように構成することにより、配線間に挟まれている層間絶縁膜で、特に最上層ボンディングパッドの下のボンディングパッド上に設けられた層間絶縁膜に接続孔を開けるために、例えば、ドライエッチングの量を定めるなど、層間絶縁膜の厚みの１／２程度の深さにとどめてそこへ導電材のチタン、チタンナイトライドおよびタングステン積層構造からなる金属層を埋め込む。これにより層間絶縁膜の途中まで埋め込まれた金属層の下部にボンディングパッド上に与えられた衝撃に対する応力を集中させることができ、最上層の電極部と中間層の間の層間絶縁膜にクラックが入りやすい構造とし、中間層下へのダメージ緩和することが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、検査時の衝撃やワイヤーボンド時の衝撃による応力が、従来のボンディングパッド部に形成された電極を繋ぐ接続孔を通じ、応力分散して下層までもダメージが入ることなく、層間絶縁膜厚みの中央部まで埋め込まれた金属などの導電性材料直下に応力を集中させることが可能となり、クラックの発生を集中させることができる。特にボンディングパッド下にトランジスタや容量部を形成したデバイスに対し、電気特性や信頼性に影響を与えないことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の半導体装置のボンディングパッド構造について実施形態の図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態におけるボンディングパッド部の基本構造を示す断面図、図２は、図１の基本構造を有する、多層のボンディングパッド部の構造を示す断面図であり、１は半導体基板、２はボンディングパッド、３は層間膜、４はボンディングパッド、５は層間絶縁膜、６は接続孔、７はメタル層からなるボンディングパッドを示す。
【００１７】
図２に示すように、本実施形態の半導体装置のボンディングパッド構造は、多層のボンディングパッドを有する構造であり、最上層のボンディングパッド７とボンディングパッド７に対して下層となるボンディングパッド４上の層間絶縁膜５に形成した接続孔６は、図３に示す従来技術のように貫通しておらず、層間絶縁膜５までしかない有底の構造である。
【００１８】
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。
【００１９】
まず、図３に示す従来技術と同様に半導体基板１上に、ボンディングパッド２および層間膜３を形成する。次に、最上層のボンディングパッド７に対して次の下層となるボンディングパッド４を形成し、さらにその上に層間絶縁膜５を堆積する。次に、層間絶縁膜５にフォトレジストを塗布し、層間絶縁膜５に接続孔６を開口させるためのマスクとして格子状にレイアウトされた開口パターンを有するマスクを用いて、フォトレジストに開口部を形成する。次に、層間絶縁膜５をドライエッチングにより、フォトレジストに形成された開口部に位置した部位のみ除去していく。この時、除去する量をドライエッチング時における層間絶縁膜５を除去するエッチングレートにより処理時間を制御し、層間絶縁膜５を貫通しないようにエッチングする。特に、断面で見た場合の接続孔６の深さが層間絶縁膜５の厚みの中央部であること望ましいことがシミュレーションの結果からもわかっている。
【００２０】
このように形成された接続孔６に、チタン、チタンナイトライドおよびタングステン積層構造からなる金属層８を埋め込む。この金属層８を有する層間絶縁膜５上に最上層のボンディングパッド７を形成する。このボンディングパッド７は、層間絶縁膜５にメタル層を堆積し、このメタル層に、ボンディングパッドを形成するためのフォトレジストパターンを形成し、このフォトレジストパターンをマスクとして前記メタル層をドライエッチングし、前記フォトレジストパターンを除去することによって形成される。
【００２１】
このような実施形態を持つことにより、ボンディングパッド７上に加えられた応力を接続孔６先端部に集中することができる上、たとえクラックが発生しても従来のように応力が分散して２層下の層間膜までクラックが入ることなく、接続孔６先端部位から層間絶縁膜５に入り、下層のボンディングパッド４で止まる。また、図２に示すとおり、配線層が複数あるプロセスである場合、同様の構造を持った接続孔６’をさらに下層の層間絶縁膜５’に形成し、金属層８’を埋め込むことにより、複数層にわたり応力を集中させる構造を持ったボンディング構造ができることは言うまでもない。
【００２２】
なお、層間絶縁膜５に形成された接続孔６の形状や大きささらに配列は特に問わない。
【００２３】
以上、ボンディングパッドの層間膜貫通しない接続孔を形成することにより最上層ボンディングパッドに加わった衝撃応力を集中することができ、クラックの発生を上層部に集中させることにより、特にボンディングパッドの最下層にトランジスタや容量部を形成したデバイスに対して特性変動を低減できる等の効果を持った電極パッド構造の半導体製造装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、局所的に応力を集中させる構造を有することによりパッド下へ配置したトランジスタや容量部の特性を変動させることのない半導体装置を提供でき、その結果チップ面積の縮小が可能となり、資源の節約や安価な半導体を提供することが可能となり、ＬＳＩの分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態におけるボンディングパッド部の基本構造を示す断面図
【図２】図１の基本構造を有する多層のボンディングパッド部の構造を示す断面図
【図３】従来の半導体装置におけるボンディングパッド部の構造を示す断面図
【符号の説明】
【００２６】
１  半導体基板
２，４，７  ボンディングパッド
３  層間膜
５  層間絶縁膜
６  接続孔
８  金属層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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