(57)【要約】【課題】スロットが形成された金属パッドとメッシュ型ビアパターンとを有するボンディングパッドを提供する。【解決手段】本発明に従うボンディングパッド構造は、関連された主要な導電膜パターンの周縁によって限定される領域内部に提供された一つ又はそれ以上の絶縁膜パターン及び／又は導電ビアパターンを含む。このようなパターンは、ボンディングパッド構造の連続する層間に一定した方法でオフセットされて、機械的及び／又は熱的ストレスに関するボンディングパッド構造の抵抗力が増加する。ボンディングパッド構造の接着力が向上されて、ボンディングパッド構造に結合される多様な導電膜及び絶縁膜の分離、分裂、剥離の頻度及びその程度が緩和される。これにより、ボンディングパッド構造の製造でより広範囲の導電性や絶縁性物質を使用できて動作特性及び／又は信頼性をより向上させうる。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜に形成され、前記第１の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第１の導電パッドパターンと、
前記第１の導電パッドパターン上に形成された第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜を貫通して形成された第１の配列構造を有し、前記第１の導電パッドパターンと電気的に連結された第１の複数の導電ビアと、
前記第１の複数の導電ビアと電気的に連結され、前記第２の絶縁膜に形成され、前記第２の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第２の導電パッドパターンと、
前記第２の導電パッドパターン上に形成された第３の絶縁膜と、
前記第３の絶縁膜を貫通して形成された第２の配列構造を有し、前記第２の導電パッドパターンと電気的に連結された第２の複数の導電ビアと、
前記第２の複数の導電ビアと電気的に連結され、前記第３の絶縁膜に形成された第３の導電パッドパターンと、を含むことを特徴とするボンディングパッド構造。
【請求項２】
前記第１の配列構造と前記第２の配列構造は、実質的に同一であることを特徴とする請求項１に記載のボンディングパッド構造。
【請求項３】
前記第１の導電パッドパターンは、前記第１の絶縁膜の複数の延長された部分を取り囲み、前記第２の導電パッドパターンは、前記第２の絶縁膜の複数の延長された部分を取り囲むことを特徴とする請求項１に記載のボンディングパッド構造。
【請求項４】
前記第１の絶縁膜の延長された部分は開放された配列構造を有し、前記第２の絶縁膜の延長された部分は開放された配列構造を有することを特徴とする請求項１に記載のボンディングパッド構造。
【請求項５】
前記第１の絶縁膜の延長された部分は、前記第１の導電パッド構造の周縁によって限定される面積の１５％程度であり、前記第２の絶縁膜の延長された部分は、前記第２の導電パッド構造の周縁によって限定される面積の１５％程度であることを特徴とする請求項１に記載のボンディングパッド構造。
【請求項６】
前記第１の絶縁膜の延長された部分は、前記第２の絶縁膜の延長された部分に対して実質的に垂直な方向を有するように配置されたことを特徴とする請求項１に記載のボンディングパッド構造。
【請求項７】
前記第１の絶縁膜の延長された部分は、前記第２の絶縁膜の延長された部分に対して実質的に垂直で側面的にオフセットされる方向に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のボンディングパッド構造。
【請求項８】
前記第１の複数の導電ビアは、前記第２の複数の導電ビアに対して側面的にオフセットされる方向に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のボンディングパッド構造。
【請求項９】
前記第１の複数の導電ビアは、前記第２の複数の導電ビアに対して側面的にオフセットされる方向に配置されて９０％以下で垂直に重畳されることを特徴とする請求項８に記載のボンディングパッド構造。
【請求項１０】
前記第１の複数の導電ビアは、前記第２の複数の導電ビアに対して側面的にオフセットされる方向に配置されて５０％以下で垂直に重畳されることを特徴とする請求項８に記載のボンディングパッド構造。
【請求項１１】
前記第１の複数の導電ビアは、前記第２の複数の導電ビアに対して側面的にオフセットされる方向に配置されて１０％以下で垂直に重畳されることを特徴とする請求項８に記載のボンディングパッド構造。
【請求項１２】
前記第１の複数の導電ビアは、前記第１の絶縁膜が延長された部分のうち互いに隣接する部分の間で前記第１の導電パッドパターンと接触されるように配置され、
前記第２の複数の導電ビアは、前記第２の絶縁膜の延長された部分のうち互いに隣接する部分の間で前記第２の導電パッドパターンと接触されるように配置されたことを特徴とする請求項３に記載のボンディングパッド構造。
【請求項１３】
前記第１の複数の導電ビアは、メッシュパターンに配置され、
前記第２の複数の導電ビアは、メッシュパターンに配置され、前記第２の絶縁膜の延長された部分のうち互いに隣接する部分の間で前記第２の導電パッドパターンと接触されることを特徴とする請求項１２に記載のボンディングパッド構造。
【請求項１４】
第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜に形成され、前記第１の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第１の導電パッドパターンと、
前記第１の導電パッドパターン上に形成された第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜を貫通して形成された第１の配列構造を有し、前記第１の導電パッドパターンと電気的に連結された第１の複数の導電ビアと、
前記第１の複数の導電ビアと電気的に連結され、前記第２の絶縁膜に形成された第２の導電パッドパターンと、
前記第２の導電パッドパターン上に形成され、前記第２の導電パッドパターン上部面の大部分を露出するパッシベーションパターンと、を含むことを特徴とするボンディングパッド構造。
【請求項１５】
前記第１の導電パッドパターンは、複数の前記第１の絶縁膜が延長された部分を取り囲むことを特徴とする請求項１４に記載のボンディングパッド構造。
【請求項１６】
前記第１の絶縁膜が延長された部分は、開放された配列構造を有することを特徴とする請求項１４に記載のボンディングパッド構造。
【請求項１７】
前記第１の絶縁膜が延長された部分は、開放された配列構造を有することを特徴とする請求項１５に記載のボンディングパッド構造。
【請求項１８】
前記第１の絶縁膜の延長された部分は、前記第１の導電パッド構造の周縁によって限定される面積の１５％程度であることを特徴とする請求項１４に記載のボンディングパッド構造。
【請求項１９】
前記第１の絶縁膜の延長された部分は、前記第１の導電パッド構造の周縁によって限定される面積の１５％程度であることを特徴とする請求項１５に記載のボンディングパッド構造。
【請求項２０】
第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜の部分を除去して前記第１の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第１のリセスされた導電パッド領域を形成し、
第１の導電物質膜を蒸着し、
前記第１の導電物質膜の上部分を除去して前記第１の絶縁膜が延長された部分を取り囲む第１の導電パッドを形成し、
第２の絶縁膜を形成し、
前記第２の絶縁膜の第１の部分を除去して第１の配列構造を有する第１の複数のビア開口部を形成し、
前記第２の絶縁膜の第２の部分を除去して前記第２の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第２のリセスされた導電パッド領域を形成し、
第２の導電物質膜を蒸着し、
前記第２の導電物質膜の上部分を除去して前記第２の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第２の導電パッドを形成し、第１の複数の導電ビアが前記第１及び第２の導電パッドの間に電気的に連結されるようにし、
第３の絶縁膜を形成し、
前記第３の絶縁膜の第１の部分を除去して第２の複数のビア開口部を形成し、
前記第３の絶縁膜の第２の部分を除去して第３のリセスされた導電パッド領域を形成し、
第３の導電物質膜を蒸着し、
前記第３の導電物質膜の上部分を除去して第３の導電パッドを形成し、第２の複数の導電ビアが前記第２及び第３の導電パッドの間で電気的に連結されるようにすることを含むことを特徴とするボンディングパッド構造の形成方法。
【請求項２１】
前記第２の複数の導電ビアは、第１の配列構造を有するように配置され、前記第１の複数の導電ビアから一側面方向にオフセットされることを特徴とする請求項２０に記載のボンディングパッド構造の形成方法。
【請求項２２】
前記第１の絶縁膜の延長された部分は、前記第２の絶縁膜の延長された部分から回転式にオフセットされることを特徴とする請求項２０に記載のボンディングパッド構造の形成方法。
【請求項２３】
第１の絶縁膜を形成し、
第１の導電物質膜を形成し、
前記第１の導電物質膜の部分を除去して、前記第１の絶縁膜の表面の一部を露出する延長された開口部を有する第１の導電物質パターンを形成し、
第２の絶縁膜を蒸着し、
前記第２の絶縁膜の上部分を除去して前記第１の導電物質パターンの表面を露出し、前記延長された開口部と前記第２の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第１の導電パッドを形成し、
第３の絶縁膜を形成し、
前記第３の絶縁膜の第１の部分を除去して第１の配列構造を有する第１の複数のビア開口部を形成し、
第２の導電物質膜を形成し、
前記第２の導電物質膜の第１の部分を除去して、前記第１の導電パッドと電気的に連結された第１の複数の導電ビアを形成し、
前記第１の複数の導電ビアと電気的に連結された第３の導電物質膜を形成することを順に含むことを特徴とするボンディングパッド構造の形成方法。
【請求項２４】
前記第３の導電物質膜の第１の部分を除去して、前記第３の絶縁膜の表面の一部を露出する延長された開口部を有する第２の導電物質パターンを形成し、
第４の絶縁膜を形成し、
前記第４の絶縁膜の上部分を除去して前記第２の導電物質パターンの表面を露出し、前記延長された開口部と前記第４の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第２の導電パッドを形成することを順にさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載のボンディングパッド構造の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置のための特定の構造の配置と製造に係り、より詳しくは、例えば、ボンディングパッドのような特定の多層導電構造の配置と製造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集積回路を製造することにおいて、ボンディングパッドは、一般に集積された内部回路と外部回路との間を電気的に連結することに使用される。絶縁膜に形成されたボンディングパッドと金属プラグによって、外部回路は集積された内部回路を電気的に連結できる。
【０００３】
図１は、一般的なボンディングパッド構造の断面を示している。一般的なボンディングパッド構造は、複数の金属パッド（２ａ−２ｄ）、金属パッドの間に形成された複数の層間絶縁膜（３ａ−３ｄ）及び隣接する金属パッドの間に介在された層間絶縁膜を通じて隣接する金属パッドが電気的に連結されるように使用される複数の独立的なコンタクトプラグ（４ａ−４ｃ）を含む。
【０００４】
図１に示された一般的なボンディングパッド構造は、例えば機械的及び／又は熱的ストレスによる材料の分離及び／又は分裂を含む一定の制限と問題点がある。すなわち、導電配線と金属パッドの間の界面及び／又は金属パッドと隣接した層間絶縁膜の間の界面で界面による材料の分離及び／又は分裂が発生される。また、このような一般構造を製造する過程は、例えばディッシングを含む一定の制限と問題点がある。ディッシングは、金属が絶縁膜を取り囲んだ場合のように堅い材質によって取り囲まれた軟い材質の中心領域から材質が過度に除去されて凹んだ表面を有する領域が生じて、好ましくないように材質が薄くなることを示す。
【０００５】
このような短所を有するボンディングパッドの構造を変更するための多様な構造が提案された。例えば、第１の金属膜と第２の金属膜が複数の導電プラグが形成された絶縁膜によって分離されるボンディングパッドがある。又は、堅固であるか、或いはスロットを有するシートから構成された第１の支持膜上や、スロットを有するか、或いは基板配列を有するように構成された第２の支持膜上に交互に配置されたキャッピング層を有するボンディングパッド構造が提案された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の技術的課題は、第１及び第２の支持膜は、相異なる膜に属するスロットに垂直であるが、全体構造の主要なエッジについて平行ではない複数のスロットを有するボンディングパッド構造を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した技術的課題を達成するために本発明に従うボンディングパッド構造は、製造及び組立過程や最終半導体装置の使用で発生する機械的及び／又は熱的ストレスに関する抵抗が増加する。本発明に従うボンディングパッド構造は、ボンディングパッド構造に結合される多様な導電膜や絶縁膜の分離、分裂、剥離に関する抵抗力が増加する。本発明によるボンディングパッド構造は、ボンディングパッド構造の製造による製作性を向上させる。例えば、ディッシングに関する短所補完及び／又はボンディングパッド構造の製造におけるより広範囲の導電性や絶縁性物質を使用でき、その結果、動作特性及び／又は信頼性をより向上させる。
【０００８】
前述した技術的課題を達成するために本発明の第１の実施形態によるボンディングパッド構造は、第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜に形成され、第１の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第１の導電パッドパターンと、第１の導電パッドパターン上に形成された第２の絶縁膜と、第２の絶縁膜を貫通して形成された第１の配列構造を有し、第１の導電パッドパターンと電気的に連結された第１の複数の導電ビアと、第１の複数の導電ビアと電気的に連結され、第２の絶縁膜に形成され、第２の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第２の導電パッドパターンと、第２の導電パッドパターン上に形成された第３の絶縁膜と、第３の絶縁膜を貫通して形成された第２の配列構造を有し、第２の導電パッドパターンと電気的に連結された第２の複数の導電ビアと、第２の複数の導電ビアと電気的に連結され、第３の絶縁膜に形成された第３の導電パッドパターンと、を含む。
【０００９】
本発明の第１の実施形態によるボンディングパッド構造は、例えば第１の導電パッドパターンは、複数の第１の絶縁膜が延長された部分を取り囲み、及び／又は第２の導電パッドパターンは、複数の第２の絶縁膜が延長された部分を取り囲むように変形できる。本発明の第１の実施形態によるボンディングパッド構造は、第１の絶縁膜の延長された部分が開放された配列構造を有するように、すなわち導電パッドパターンによって完全に取り囲まれず、及び／又は第２の絶縁膜の延長された部分が開放された配列構造を有するように追加的に変形できる。同様に、第１の絶縁膜の延長された部分は、密閉された配列構造を有するように、すなわち導電パッドパターンによって完全に取り囲まれ、及び／又は第２の絶縁膜の延長された部分が密閉された配列構造を有するように構成できる。
【００１０】
本発明の第１の実施形態によるボンディングパッド構造は、例えば第１の絶縁膜の延長された部分が第１の導電パッド構造の周縁によって限定される面積の１０％程度を含み、及び／又は第２の絶縁膜の延長された部分が第２の導電パッド構造の周縁によって限定される面積の１０％程度であるように追加的に変形できる。
【００１１】
当業者であれば、容易に把握できるように、この関連されたパターンは、導電パッド構造の表面面積と絶縁膜の関連された延長部分の間に実質的にあらゆる好ましい比率を有することができる。例えば、絶縁膜の面積は、全体面積の１５％、２０％、２５％又は５０％程度までを含むことができる。当業者であれば、容易に把握できるように、絶縁膜の相対的面積が縮小されるほど、絶縁膜部分が提供する長所は減少し、ＣＭＰのような工程段階でボンディングパッド構造を製造する過程での損傷可能性が増加する。当業者であれば、容易に把握できるように、絶縁膜部分の相対的な面積が拡大されれば、全体構造の抵抗力が増加し、隣接する導電パッドパターンの間にビア連結部を形成するための面積が縮小される。
【００１２】
本発明の第１の実施形態によるボンディングパッド構造は、第１及び第２の絶縁膜の延長された部分が相互補完的なパターンに配置されるようにさらに変形できる。例えば、第１及び第２の延長された絶縁部分によって、第１の延長された絶縁部分に関連された経度軸と第２の延長された絶縁部分に関連された経度軸が絶縁部分の二つセットの間に回転的に、同軸上に、側面的に及び／又は放射状のオフセットを限定できる。例えば、９０度の回転的なオフセットθ、すなわち同様に配列された第１及び第２の延長された絶縁部分の間の実質的に垂直である配置は、連続的なパターン間に垂直に重畳されることを縮小させて、その結果構造の力を増加させる。
【００１３】
ここで使用された回転的なオフセットという用語は、移動されるパターンとレファレンスパターンが一般に同一軸を有するか否かに関係なく、一つのパターンが他のパターンに比べて一つの軸について回転された状態を示す。ここで使用された蓄積及び側面的なオフセットという用語は、レファレンスパターンについて、いずれか一つの軸に沿って移動されるパターンがシフティングされることを示す。シフティング時、移動されるパターンのｘとｙの大きさと同じ大きさ、ｘとｙの大きさと同じ縦横比の変化はない。ここで使用された放射状のオフセットという用語は、特に一つの中心点について対称であるパターンと関連して放射状の線に沿って移動されるパターンの相対的な部分をシフティングすることを示す。シフティング時、移動されるパターンの大きさは変化されるが、縦横比の変化はない。本発明の第１の実施形態によるボンディングパッド構造は、第２の絶縁膜の延長された部分に比べて実質的に平行で側面的にオフセットされた方向を有する第１の絶縁膜の延長された部分を含む。ボンディングパッド構造を製造することに使用されるこのような一連のパターンの間のオフセット配置は、第２の複数の導電ビアに対してオフセットされた方向を有するように配列された第１の複数の導電ビアまで拡張される。当業者であれば、容易に把握できるように、連関されたパターンは、一連の導電ビアの間の垂直にオーバーラップされる程度が実質的にあらゆる好ましい範囲も有することができる。例えば、連続的なビアパターンの間で大略９０％の程度にオーバーラップできる。当業者であれば、容易に把握できるように、連続的な導電ビアパターンの連続的なビア表面面積の間のこのような垂直オーバーラップの程度は、相対的なパターン層を調節して好ましく変更でき、例えば７５％、５０％、２５％、１０％、１０％以下や全くオーバーラップされない場合などがありうる。
【００１４】
本発明の第１の実施形態によるボンディングパッド構造は、以前及び／又は以後の導電ビアパターンについて実質的に平行で側面的にオフセットされる方向に配置された第１及び／又は第２の絶縁膜の延長された部分を含むことができる。ここで、ビアパターンは、絶縁膜の延長された部分のうち互いに隣接するものの間の領域に配置され、このような配置にビアパターンと絶縁膜パターンとの間に垂直的にオーバーラップされることは殆どないか、或いは全くなくなる。絶縁膜パターン及び／又はビアパターンは“メッシュ”や“バスケット”パターンを形成するように配列できる。すなわち、類似しているか、或いは非類似していた材質の連続的なパターンは上から見るとき、回転的に（例えば９０度）オフセットされ／オフセットされるか蓄積に（典型的には、ｘ軸やｙ軸に沿って）オフセットされて、例えば図６Ａや図２Ａと図３のオーバーレイで示されているように連続的なパターンの間に垂直的に重畳される面積が相対的に小さいパターンを形成する。
【００１５】
前述した技術的課題を達成するために本発明の他の実施形態によるボンディングパッド構造は、第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜に形成され、第１の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第１の導電パッドパターンと、第１の導電パッドパターン上に形成された第２の絶縁膜と、第２の絶縁膜を貫通して形成された第１の配列構造を有し、第１の導電パッドパターンと電気的に連結された第１の複数の導電ビアと、第１の複数の導電ビアと電気的に連結され、第２の絶縁膜に形成された第２の導電パッドパターンと、第２の導電パッドパターン上に形成され、第２の導電パッドパターンの上部面の大部分を露出するパッシベーションパターンと、を含む。
【００１６】
本発明の第１の実施形態と同様に、本実施形態は、第１の導電パッドパターンが、複数の第１の絶縁膜が延長された部分を取り囲むように配置されるように変形できる。導電パッドパターンは、絶縁膜で一つ又はそれ以上の開放及び／又は閉鎖配列構造を有するように配置できる。本実施形態のボンディングパッド構造は、本発明の第１の実施形態によるボンディングパッド構造の上側で露出される一つ又はそれ以上の改善構造を結合できる。
【００１７】
本発明は、また本発明に従うボンディングパッド構造を形成することに必要な段階が結合されたウェーハ製造過程の実施形態を含む。本発明の第１の実施形態によるボンディングパッド構造製造方法は、第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜の部分を除去して第１の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第１のリセスされた導電パッド領域を形成し、第１の導電物質膜を蒸着し、第１の導電物質膜の上部分を除去して第１の絶縁膜が延長された部分を取り囲む第１の導電パッドを形成し、第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜の第１の部分を除去して第１の配列構造を有する第１の複数のビア開口部を形成し、第２の絶縁膜の第２の部分を除去して第２の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第２のリセスされた導電パッド領域を形成し、第２の導電物質膜を蒸着し、第２の導電物質膜の上部分を除去して第２の絶縁膜の延長された部分を取り囲む第２の導電パッドを形成し、第１の複数の導電ビアが第１及び第２の導電パッドの間に電気的に連結されるようにし、第３の絶縁膜を形成し、第３の絶縁膜の第１の部分を除去して第２の複数のビア開口部を形成し、第３の絶縁膜の第２の部分を除去して第３のリセスされた導電パッド領域を形成し、第３の導電物質膜を蒸着し、第３の導電物質膜の上部分を除去して第３の導電パッドを形成し、第２の複数の導電ビアが第２及び第３の導電パッドの間で電気的に連結されるようにすることを含む。
【００１８】
前述したような本発明に従う方法の実施形態は、例えば第２の複数の導電ビアが第１の配列構造を有し、第２の複数の導電ビアが第１の複数の導電ビアに対して回転的に放射状に及び／又は側面的にオフセットされて第１及び第２の導電ビアパターンの間に垂直的にオーバーラップされることが縮小される。本発明に従うボンディングパッド構造の実施形態について前述したことと同様に、第１の絶縁膜の延長された部分は、第２の絶縁膜の延長された部分や連続的な絶縁膜又は他のレファレンス膜から回転的にオフセットされることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によるボンディングパッド構造は、ボンディングパッド構造の製造による製作性を向上させる。例えば、ディッシングに関する短所補完及び／又はボンディングパッド構造の製造におけるより広い範囲の導電性や絶縁性物質を使用でき、その結果、動作特性及び／又は信頼性をより向上させうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付した図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。本発明は、添付した図面を参照して説明することによってより明確に理解できる。このような図面は、以下に詳細に説明される本発明の好適な実施形態がより容易に理解されるように提供されるものであり、このような図面によって本発明が不当に制限的に解釈されてはいけない。特に、図面に示された多様な構成要素の相対的な間隔、位置、大きさ、範囲などは精密なものではなく、誇張されるか、或いは縮小されるか、又はよりよく理解されるように多少変形されたものである。
【００２１】
当業者であれば、多様な変形に適用されうる構造が図面の数を減らすために省略されたことを容易に把握できることである。当業者であれば、本発明の実施形態と関連して説明されるか、或いは示された多様な工程段階が選択的に／および独立的に本発明の技術的範囲を外れない範囲内で半導体装置を製造することに有用な他の方法に適用できることを容易に把握できる。
【００２２】
本発明は、従来のボンディングパッド構造の問題点を解消する、ビアパターンとスロットを有する金属パッドが結合されたボンディングパッド構造とこのような構造を製造する方法を提供する。
【００２３】
図２に示されているように、金属パッド１２０は、基板１００上に形成される。金属パッドは、少なくとも一つのスロット１３０、金属パッドが形成された金属層を貫通して少なくとも部分的に形成された延長された開口部を含み、第１の絶縁膜が第１（又は第Ｎ）金属パッドを覆うように形成される。示されたように、金属パッド１２０に形成された開口部は、一つの延長されたスロット１３０であるが、当業者であれば、開口部は金属パッドの周縁が形成される範囲内で露出された多様な配列構造を有する絶縁領域に適用できることが分かる。
【００２４】
ここで使用された“Ｎ”と“第Ｎ”は、装置製造過程で“Ｎ＋１”や“第Ｎ＋１”の層や構造の以前に形成されて下に配置された層や構造を示す代替可能な変数である。例えば、第Ｎの層が第２の層であれば、第Ｎ＋１の層は第３の層になる。基準になるＮ層の上にある層や下にある層は、Ｎに正の値を足すか、或いは差し引いて容易に示すことができる。
【００２５】
本発明に従うボンディングパッド構造で形成された各導電“膜”は、少なくとも一つの隣接した導電膜から対応される絶縁膜によって分離され、絶縁膜を貫通して隣接する導電膜を電気的に連結する導電ビアが提供されることを把握できる。
【００２６】
導電ビアの数や大きさ及び使用材質は、導電ビアが全体抵抗（Ω）に及ぼす影響と全体ボンディングパッド構造によって流れることができる全体電流によって決定される。同様に、金属パッドの厚さ、材質、大きさは、本発明に従うボンディングパッド構造の全体抵抗に影響を及ぼす。
【００２７】
一連の第１のビア開口部１４０は、前記層間絶縁膜を貫通して形成されて、金属パッド１２０の表面の部分を露出する。このような第１のビア開口部は、一つ又はそれ以上の導電物質として、例えばアルミニウム、銅及びその合金、チタン、タンタルとタングステンとその窒化物のような他の金属からなったグループから選択された少なくとも一つの導電物質で充填されて第１の金属パッドに関して電気的なコンタクトを形成する。導電及び絶縁物質は、エッチング及び／又は化学機械的研磨（ＣＭＰ）のような少なくとも一つの工程が進行されて追加的な工程に適した相対的に滑らかで平坦な表面を有するようになる。
【００２８】
半導体装置を製造することにおいて使用される特定の工程によって、第２の金属膜が平坦化した表面に蒸着されて、第１のビア開口部に充填された導電物質の上部面と電気的に連結できる。このような膜は、例えば通常的なフォトリソグラフィと湿式及び／又は乾式エッチング工程を用いてパターニングされてエッチングされ、第２の金属パッドが形成される。第２の金属パッドは、第２の金属パッドで延長された少なくとも一つのスロット２３０を含むことができる。
【００２９】
選択的にダマシン工程を適用でき、ダマシン工程によれば、他の絶縁膜が蒸着され、パターニングされてエッチングされ、第１のビア開口部に提供された導電物質上の領域を含んだ所定の領域が開放される。第２の金属膜が開放領域と絶縁膜の残り部分上に蒸着され、例えばＣＭＰのような工程が進行される。前述した工程でスロットと絶縁膜のエッチングされない部分上の領域のように開口部が限定された範囲ではない領域の金属膜の部分が除去され、第２の金属パッド２２０が形成される。
【００３０】
第１及び第２の金属膜の全ては、単一金属や金属合金で形成されてもよいが、金属膜のうち一つ又はそれ以上は、一つ又はそれ以上の障壁膜が提供されるように化学的に安定した金属、シリサイド又は導電性の窒化物を結合できる。同様に、前述した関連された要素に関する配列構造と特定した半導体装置で電流及び電圧に関する需要によって、一つ又はそれ以上の金属膜は、一連の高温動作で抵抗を増加できるように、例えば窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）のような導電性物質で代替されるか、或いは共に結合して使用できる。
【００３１】
しかしながら、大部分の場合にアルミニウム、アルミニウム合金、銅及び／又は銅合金は、少なくとも非常に高い導電膜レベルを有する。しかしながら、銅と銅合金使用時には、例えば金属と窒化金属が組み合わせられたＴａ／ＴａＮのような障壁膜を使用することが総じて好ましい。
【００３２】
第２の金属に形成されたスロット２３０と第２（第Ｎ＋１）の金属パッドと重なる絶縁膜に形成されたビア開口部２４０の特定のパターンは、所定方法でオフセットされて、例えば第１の金属パッドと関連されたスロット１３０とビア開口部１４０に関して一つの軸に沿ってシフトされるか、或いは対称的であるか、互いに補完的な構造を有する。当業者であれば、容易に把握できるように、第１及び第２の金属パッドに関する構造の相対的な配列構造によって所定のオーバーラップを有することを含んで多様な範囲の構造を使用できる。
【００３３】
一旦、第２（第Ｎ＋１）の金属パッド２２０が形成されれば、さらに他の層間絶縁膜が第２の金属パッド２２０上に形成される。一連の第２のビア開口部２４０が層間絶縁膜を貫通して形成されて、金属パッド２２０の表面の部分を露出させる。第２のビア開口部は、一つ又はそれ以上の導電物質で、例えばアルミニウム、銅と合金、チタン、タンタルとタングステンとその窒化物のような他の金属からなったグループから選択された少なくとも一つの導電物質で充填されて第２の金属パッドに関して電気的なコンタクトを形成する。導電及び絶縁物質は、エッチング及び／又は化学機械的研磨（ＣＭＰ）のような少なくとも一つの工程が進行されて追加的な工程に適した相対的に滑らかで平坦な表面を有するようになる。
【００３４】
半導体装置を製造することにおいて使用される特定の工程によって、第３の金属膜が平坦化した表面に蒸着されて、第２のビア開口部に充填された導電物質の上部面と電気的に連結できる。このような膜は、例えば通常的なフォトリソグラフィと湿式及び／又は乾式エッチング工程を用いてパターニングされてエッチングされ、第３の金属パッドが形成される。
【００３５】
選択的にダマシン工程を適用でき、ダマシン工程によれば、他の絶縁膜が蒸着され、パターニングされてエッチングされ、第１のビア開口部に提供された導電物質上の領域を含んだ所定の領域が開放される。当業者であれば、容易に把握できるように、金属パッド上に絶縁膜と下部に位置した導電体に関して電気的に連結させるビアを形成する一連の基本工程が反復されて、所望の第Ｎ＋２、第Ｎ＋３の膜を形成できる。
【００３６】
例えば、第３（又は最終）金属膜を含む一つ又はそれ以上の金属膜が開放領域と絶縁膜が残っている部分に蒸着され、ＣＭＰのような工程が進行されて開口部が限定された領域の範囲に属しない金属膜の部分が除去されて第３の金属パッド３５０が形成される。もし、第３の金属パッド３５０がボンディングパッド構造で最終金属膜であれば、周縁領域が窒化物や他の適切な材質のパッシベーション膜に保護されて、ボンディングパッド構造に関する汚染及び／又は機械的損傷を防止できる。
【００３７】
図２Ｂは、図２Ａに示されたボンディングパッド構造で第１の金属パッド１２０の表面を横切って提供されたビアアレイ１４０のうちのいずれか一つの部分拡大図である。図２Ｂに示されているように、ビアアレイは、水平セグメント１５０と垂直セグメント１６０及び水平及び垂直セグメントが相互間に接近して開放されない領域１７０を含む。当業者であれば、容易に把握できるように、水平及び垂直のセグメントは、図２Ｂの方向に合わせて便宜上単純に使用されたことであり、必ずしもレファレンス構造の実際の物理的な方向と相互関連性を有する必要はない。
【００３８】
図３は、本発明の例示的な実施形態によるボンディングパッド構造の製造で使用できるＮ＋１の金属パッドとＮ＋１のビアパターンの平面図である。図３に示されているように第Ｎ＋１の金属パッド２２０は、少なくとも部分的に金属パッドを通じて延長された複数のスロット２３０とスロットとの間に配置された複数のビアアレイ２４０を含む。
【００３９】
図４は、図２Ａと図３に示された第Ｎ及び第Ｎ＋１の金属パッドとビアアレイが結合された本発明に従うボンディングパッド構造の例示的な実施形態の断面図である。図４に示されたように、第Ｎの金属パッド１２０は基板１００上に形成される。製造上使用される特定工程によって、“スロット１３０”は金属膜の蒸着前にパターニングされ、エッチングされた絶縁膜の残余部分で形成できる。前述した上に置かれた金属膜の上部分は、適切なエッチングとＣＭＰ工程によって除去されて絶縁物質膜の表面を露出させ、金属パッド内部に形成された“スロット１３０”が限定される。
【００４０】
選択的に、金属膜が蒸着され、パターニングされてエッチングされ、金属パッドの周縁が限定され、金属パッド１２０の周縁内部に属する領域の一部が除去されながら開放されて“スロット１３０”が形成される。このような開口部又はスロット１３０は、後続の層間絶縁物質を蒸着する過程で絶縁物質で充填できる。
【００４１】
スロットがどのような方式で形成されるかということに関係なく、スロットは絶縁物質からなった領域を形成し、一般にこのような領域は、その周囲を取り囲む金属に比べてさらに堅くして後続のＣＭＰ工程の間に金属パッド１２０のディッシングを減らすか、或いは発生しないようにする。絶縁物質の超過分は、ＣＭＰ工程で除去されて後続の工程に適した実質的に平らな表面が形成される。
【００４２】
層間絶縁膜が金属パッド１２０の上部面上に蒸着されるか、又は他の方法で形成され、単一のパターン又は一つ又はそれ以上の反復されるパターンに配置された複数のビア１４０が形成されて下に位置した金属パッド表面の一部分を露出させる。このようなビアは、一つ又はそれ以上の導電物質として、例えばアルミニウム、銅およびその合金、チタン、タンタルとタングステンとその窒化物のような他の金属からなったグループから選択された一つ又はそれ以上の導電物質で充填されて金属パッド１２０に関して電気的なコンタクトを形成する。一つ以上の導電物質が使用されるとき、例えば窒化タンタル（ＴａＮ）のような窒化金属薄膜がビアの壁に形成された後、タンタル（Ｔａ）のような金属膜を追加でき、場合によって銅（Ｃｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）のように相違した導電物質からなった相違した膜を使用できる。前述した絶縁物質及び導電物質は、エッチング及び／又はＣＭＰ工程のような一つ又はそれ以上の工程が適用されて、追加的な工程に適した相対的に滑らかで平坦な表面を有するようになる。
【００４３】
図４に示されているように、第Ｎ＋１の金属パッド２２０は、第Ｎのビアアレイ１４０上に形成された層間絶縁膜の上部面に形成される。製造時使用される特定工程によっては、スロット２３０（図４で図示せず）は、前述したスロット１３０と同様に、金属膜の蒸着の前に絶縁物質膜がパターニングされ、エッチングされて残る部分からなるか、或いは金属パッド２２０に形成され、後続の層間絶縁物質の蒸着過程の間に絶縁物質で充填される開口部からなることができる。
【００４４】
追加的に、スロット１３０、２３０は、互いに対応されるか、或いは補完的な形態で配列されて二層のスロットが垂直に積層されている領域を減少させるか、或いは除去できる。
【００４５】
図５Ａ及び図５Ｂに示されているようにスロット１３０、２３０のパターンが交互に配置され、ビアアレイ１４０、２４０が以下に説明したように配置されれば、それによるボンディングパッド構造の全体の機械的強度は向上される。スロットがどのように形成されるかと関係なく、スロットは、絶縁物質からなった領域を形成して後続のＣＭＰ工程の間に金属パッド２２０のディッシングを減らすか、或いは除去する。
【００４６】
層間絶縁膜が金属パッド２２０の上部面上に蒸着されるか、又は他の方法で形成され、単一のパターン又は一つ又はそれ以上の反復されるパターンに配置された第Ｎ＋１の複数のビア２４０が形成されて下に位置した金属パッド表面の一部分を露出させる。第Ｎ＋１のビア２４０は、図７Ａ〜図７Ｃに示されているように、第Ｎのビア１４０と互いに対応するか、或いは相補的なパターンに配置され、ビアアレイにおいて、交互の層、或いは一連の連続された層は、図６Ａ、図６Ｂ、図１１、図１２に示されたように、放射状及び／又は軸上の方向にオフセットできる。このようなビア２４０は、一つ又はそれ以上の導電物質として、例えばアルミニウム、銅と合金、チタン、タンタルとタングステンとその窒化物のような他の金属からなったグループから選択された一つ又はそれ以上の導電物質で充填されて金属パッド２２０に関して電気的なコンタクトを形成する。絶縁物質と導電物質は、エッチング及び／又はＣＭＰ工程のような一つ又はそれ以上の工程が適用されて、追加的な工程に適した相対的に滑らかで平坦な表面を有するようになる。
【００４７】
現在の説明において、第３のパッドに相当する第Ｎ＋２の金属パッド３５０が第Ｎ＋１の絶縁膜上とビアアレイ２４０上に形成されてボンディングパッド構造で外部の接触される面を提供できる。保護コーティング又はパッシベーション膜が蒸着され、パターニングされてエッチングされ、金属パッド３５０の周辺部分に伸びる保護物質パターン３９５が形成されて典型的なボンディングパッド構造が完成される。ボンディングパッド構造は、三つの分離された金属パッドを有することと説明されたが、当業者であれば、図８に示されているように、追加的な金属パッド３２０、ビアアレイ３４０及び絶縁膜３９０が使用されて変形されたボンディングパッド構造を完成できる。
【００４８】
二つの隣接する金属パッド、特に図９に示されているように外部に露出された金属パッド３５０とその真下の金属パッドの間を電気的に連結するため使用される構造と関連して、ビアアレイは単一の大きい導電体３４０´で代替できる。この構造の一つの長所は、ビアアレイを使用する場合に比べて金属パッド３５０とその真下の金属パッドの間における抵抗が減少され、単一ラインに比べて固定又はレール電圧ライン、すなわちＶｇｇとＶｓｓの間の高電流連結構造に適する。図１０に示されているように、本発明の他の実施形態は、さらに少ない層からなる。図１０に示されているように、層間絶縁膜４００が基板１００上に形成される。層間絶縁膜の上部分は、パターニングされてエッチングされてリセスが形成され、リセスに金属又は他の導電物質４１０が、例えばダマシン工程を使用して蒸着できる。
【００４９】
ダマシン工程で、一つ層の導電物質膜が蒸着され、その上部分が除去されて以前に形成されたリセスに導電物質の孤立された領域が残るようになる。勿論、前述したように、導電物質は、パターニングされ、第２の層間絶縁膜４５０が蒸着されて導電物質（図示せず）を分離させることができる。
【００５０】
一旦、さらに低く位置するか、又は第１の導電物質パターン４１０が形成されれば、第２の層間絶縁膜４５０が導電パターンと第１の層間絶縁物質４２０が拡張された部分が露出された表面上に形成され、ここで第１の層間絶縁物質は、第１の導電物質パターンに形成された“スロット”を充填する。第２の層間絶縁膜４５０がパターニングされ、エッチングされて複数のビア開口部が形成され、複数のビア開口部は、一つ又はそれ以上の十分な導電性を有する導電物質、例えば金属、金属シリサイド及び／又は窒化金属で充填されて導電ビア４３０が形成される。導電ビアは、本明細書で説明されたか、或いは添付された図面で示された多様なパターンを含む多様な範囲の配列構造とパターンに形成でき、それにより十分な導電表面積（そして、これに対応される電流容量）を提供できる。
【００５１】
第２の層間絶縁膜４５０は、パターニングされ、エッチングされて導電ビア４３０上により広く、より浅い開口部を形成できる。第２又はそれより上に位置する、通常的に金属や金属合金である導電物質膜がパターニングされた第２の層間絶縁膜４５０とその上部分の除去された部分上に形成されて、導電ビア４３０を通じて第１又はそれより低く位置する導電物質パターン４１０と電気的に連結される第２又はそれより高く位置する導電物質パターン４４０が形成される。
【００５２】
窒化膜パターンのような保護パターン４６０が第２の層間絶縁膜４５０の露出された表面部分上に形成され、第２の導電物質パターン４４０の周縁部分にオーバーラップされて機械的損傷及び／又は汚染の危険を減少させる。当業者が容易に把握できるように、追加的な導電物質パターン（図示せず）が層間絶縁膜４００、４５０に結合されて、ボンディングパッド構造が外部回路に連結できる。
【００５３】
図１１に示されているように、絶縁物質で充填される開口部１３０が形成された導電パッド１２０の上や下に配置される導電ビアパターン１４０、２４０は、相互間に垂直的に一部がオーバーラップされるようにオフセットされる。図１１に示されているように、二つのパターンの間のオフセットは、単一軸に関するものであるが、放射状や又はより複雑なオフセット（図示せず）が使用されてもよい。図１２に示されているように、開口部１３０は、複合的で導電パッド１２０に分離された領域を限定するようにすることができ、分離された領域は、これに対応されるビア構造１４０、２４０と整列される。図１１及び図１２に示されているように、二つのビアパターン１４０、２４０は相互間に一つの方向以上にオフセットされて、垂直的にオーバーラップされる領域２４５の大きさを縮める。
【００５４】
図１３Ａ〜図１３Ｄは、一つ又はそれ以上のスロット及び／又は開口部１３０が提供された多様な導電パターン１２０を示している。一つ又はそれ以上のスロット及び／又は開口部１３０は、例えば加工性及び／又は信頼性が向上される方式に絶縁物質がボンディングパッド構造に結合されるように作用する。図１４Ａ及び図１４Ｄは対応される開口部１３０ａ、１３０ｂを有する二つの同一なパターン１２０ａ、１２０ｂの単純回転（図１４Ａ〜図１４Ｃは９０度の場合であり、図１４Ｄは４５度の場合）からオーバーラップされる領域を示している。図１４Ａ〜図１４Ｄに示されているように、開口部がオーバーラップされる領域１３５が限定されて対応される絶縁及び／又はビア構造の間に垂直に重畳できる好適な範囲を提供する。
【００５５】
当業者であれば、容易に把握できるように、金属パッドは知られた多様な方法と材質とを使用して製造できる。銅が主要な導体として使用されるとき、例えば二重ダマシン工程が金属パッドとビアとを形成することに使用できる。銅膜の蒸着の前に、Ｔａ、ＴａＮ又はこれらの結合された障壁層（図示せず）がパッド開口部及び／又はビア開口部に形成できる。逆に、アルミニウム及び／又はアルミニウム合金、例えばアルミニウムとシリコンが主要な導体として使用されるとき、ビアはアルミニウムやタングステンのような他の金属で充填できる。
【００５６】
以上、添付した図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施でき、上述した好適な実施形態は、例示的なものであり、限定的なものではないと理解されるべきである。したがって、特許請求の範囲は、全ての変形と類似した構造を含むものであり、広く解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】半導体装置を製造するために使用される典型的なボンディングパッド構造の断面図である。
【図２Ａ】本発明の好適な実施形態によるボンディングパッドの第Ｎの金属パッドと第Ｎのビアパターンの平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａのビアパターンに関する部分拡大図である。
【図３】本発明の好適な実施形態によるボンディングパッドの第Ｎ＋１の金属パッドと第Ｎ＋１のビアパターンの平面図である。
【図４】図２及び図３にそれぞれ示された第Ｎ及び第Ｎ＋１の金属パッドと第Ｎ及び第Ｎ＋１のビアパターンが全て示された、本発明の実施形態によるボンディングパッド構造のＡ−Ａ´ラインに沿った断面図である。
【図５Ａ】それぞれ隣接する金属パッドの複数のスロットが実質的に垂直な方向に配置された第Ｎ及び第Ｎ＋１の金属パッドに関する実施形態の平面図である。
【図５Ｂ】それぞれ隣接する金属パッドの複数のスロットが実質的に垂直な方向に配置された第Ｎ及び第Ｎ＋１の金属パッドに関する実施形態の平面図である。
【図６Ａ】一般に水平軸に沿って相互間にオフセットされて各自の領域とオーバーラップされた領域（クロスハッチングされる）とを有するようになった、隣接するビアアレイのオフセット整列に関する実施形態の平面図である。
【図６Ｂ】一般に対角線方向の軸に沿って相互間にオフセットされて各自の領域とオーバーラップされた領域（クロスハッチングされる）とを有するようになった、隣接するビアアレイのオフセット整列に関する実施形態の平面図である。
【図７Ａ】連続的な金属パッド又は他の導電物質の間のコンタクトを形成するために使用されるビアパターンに関する多様な実施形態の平面図である。
【図７Ｂ】連続的な金属パッド又は他の導電物質の間のコンタクトを形成するために使用されるビアパターンに関する多様な実施形態の平面図である。
【図７Ｃ】連続的な金属パッド又は他の導電物質の間のコンタクトを形成するために使用されるビアパターンに関する多様な実施形態の平面図である。
【図８】本発明の実施形態によるボンディングパッド構造の断面図である。
【図９】本発明の一実施形態によるボンディングパッド構造に係り、広く形成されたビアパターンを有する最終金属パッド又は上に位置した金属パッドの断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるボンディングパッド構造の断面図である。
【図１１】より複雑なスロット構造とオフセットビアアレイとを有する本発明の実施形態によるボンディングパッド構造の平面図である。
【図１２】より複雑なスロット構造とオフセットビアアレイとを有する本発明の他の実施形態によるボンディングパッド構造の平面図である。
【図１３Ａ】多様な開放されたスロットと閉鎖スロット構造を有する本発明に従うボンディングパッド構造のそれぞれで導電パターン膜の多様な実施形態の平面図である。
【図１３Ｂ】多様な開放されたスロットと閉鎖スロット構造を有する本発明に従うボンディングパッド構造のそれぞれで導電パターン膜の多様な実施形態の平面図である。
【図１３Ｃ】多様な開放されたスロットと閉鎖スロット構造を有する本発明に従うボンディングパッド構造のそれぞれで導電パターン膜の多様な実施形態の平面図である。
【図１３Ｄ】多様な開放されたスロットと閉鎖スロット構造を有する本発明に従うボンディングパッド構造のそれぞれで導電パターン膜の多様な実施形態の平面図である。
【図１４Ａ】図１３Ａに示されたそれぞれの導電パターン膜の二つ層が積層され、相互間に回転的にオフセットされて導電パターンに提供された開口部の間に多様な垂直オーバーラップが限定される、多様な実施形態に関する平面図である。
【図１４Ｂ】図１３Ｂに示されたそれぞれの導電パターン膜の二つ層が積層され、相互間に回転的にオフセットされて導電パターンに提供された開口部の間に多様な垂直オーバーラップが限定される、多様な実施形態に関する平面図である。
【図１４Ｃ】図１３Ｃに示されたそれぞれの導電パターン膜の二つ層が積層され、相互間に回転的にオフセットされて導電パターンに提供された開口部の間に多様な垂直オーバーラップが限定される、多様な実施形態に関する平面図である。
【図１４Ｄ】図１３Ｄに示されたそれぞれの導電パターン膜の二つ層が積層され、相互間に回転的にオフセットされて導電パターンに提供された開口部の間に多様な垂直オーバーラップが限定される、多様な実施形態に関する平面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００  基板
１２０、２２０、３５０  金属パッド
１３０、２３０  スロット
１４０、２４０  ビア開口部
１５０、１６０  セグメント
【図１】
2006261673.tif 000003
【図２Ａ】
2006261673.tif 000004
【図２Ｂ】
2006261673.tif 000005
【図３】
2006261673.tif 000006
【図４】
2006261673.tif 000007
【図５Ａ】
2006261673.tif 000008
【図５Ｂ】
2006261673.tif 000009
【図６Ａ】
2006261673.tif 000010
【図６Ｂ】
2006261673.tif 000011
【図７Ａ】
2006261673.tif 000012
【図７Ｂ】
2006261673.tif 000013
【図７Ｃ】
2006261673.tif 000014
【図８】
2006261673.tif 000015
【図９】
2006261673.tif 000016
【図１０】
2006261673.tif 000017
【図１１】
2006261673.tif 000018
【図１２】
2006261673.tif 000019
【図１３Ａ】
2006261673.tif 000020
【図１３Ｂ】
2006261673.tif 000021
【図１３Ｃ】
2006261673.tif 000022
【図１３Ｄ】
2006261673.tif 000023
【図１４Ａ】
2006261673.tif 000024
【図１４Ｂ】
2006261673.tif 000025
【図１４Ｃ】
2006261673.tif 000026
【図１４Ｄ】
2006261673.tif 000027