(57)【要約】  集積回路は、基板と、基板の保護用境界部を形成する基板の周辺に延伸した封止要素と、保護用境界部の内側に含まれた二つ以上の別々の層で基板に延伸した複数の銅配線と、封止要素の外側に配置された第１の導電要素と、二つ以上の銅配線を接続し封止要素に延伸した一つ以上の第２の導電要素であって耐酸化性を有し銅配線を第１の導電要素に接続する実質的に非酸化性の金属からなる導電要素とを含む。
2008502155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板と、
（ｂ）前記基板の境界部を形成する前記基板の周辺に延伸した封止要素と、
（ｃ）前記境界部の内側に含まれた二つ以上の別々の層で前記基板に延伸した二つの金属配線と、
（ｄ）前記封止要素の外側に配置された第１の導電要素と、
（ｅ）前記二つの金属配線を接続し前記封止要素に延伸した一つ以上の第２の導電要素であって耐酸化性を有し前記金属配線を前記第１の導電要素に接続する実質的に非酸化性の金属からなる導電要素と、
を備えることを特徴とする集積回路。
【請求項２】
請求項１の集積回路において、
前記第２の導電要素はタングステンからなることを特徴とする集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はイメージセンサの金属配線に関し、特に銅製で、かつ非腐食性の金属を介してシールリングの外側の回路構成に接続された配線に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサは複数の画素を有する基板を含んでいる。通常、各画素は入射光を電荷パケットに変換する感光性領域を含んでいる。該感光性領域には、該領域からの電荷の移送や、撮像領域の外側に存在する可能性のある、電荷パケットの信号処理などの、種々の目的のために、一つ以上のトランジスタが接続されている。各トランジスタは電源に接続され、所望に応じて動作を行う。これらのトランジスタは複数のバスによって電源に接続されている。
【０００３】
該バスは通常上下に積層されており、電気的結線、ビアおよびプリコンタクトにより一括接続され、最終的には内部シールリングを通過して外部パッドまで通じている。ウェハダイ上の外部パッドは最終的にはパッケージのリードに接続されて電気的結線が形成される。
【０００４】
通常、該バスはアルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）のいずれかにより形成される。しかし、内部シールリングの外側に銅を延在させることは銅を大気等に曝すことになり、銅の酸化を招く。アルミニウムは大気曝露時に酸化されにくいが、導電率が銅より低い。
【０００５】
したがって、導電性の面から銅を使用したイメージセンサであって、なおかつ大気曝露時に酸化されにくいイメージセンサが必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前述の一つ以上の課題を克服することを目的とする。要約すると、本発明の一態様によれば、本発明に係る集積回路は、基板と、前記基板の境界部を形成する前記基板の周辺に延伸した封止要素と、前記境界部の内側に含まれた二つ以上の別々の層内で前記基板に延伸した二つの金属配線と、前記封止要素の外側に配置された第１の導電要素と、前記二つの金属配線を接続し前記封止要素に延伸した一つ以上の第２の導電要素であって耐酸化性を有し前記金属配線を前記第１の導電要素に接続する実質的に非酸化性の金属からなる導電要素を含む。
【０００７】
上記およびその他の本発明の態様、目的、特徴および効果は、以下の好適な実施形態の詳細な説明および添付した特許請求の範囲の精査および添付図面の参照によって、より明確に理解される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明はシールリングの内側に銅を用いるという効果を有する。ただし、シールリングの外側には銅を延在させていない。替わりに、タングステンなどの、ビアおよびプレコンタクトにおける耐食性のある金属をシールリングの外側に用いている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を説明する前に、説明の便のためにここで用いる用語を解説しておく。これに関し、プレコンタクトとは、半導体基板とその直上の金属層である金属１との電気的結線部のことである。ビアとは、隣接する金属配線間、例えば金属１と金属２との電気的結線部のことである。さらに留意すべきは、ソース、ゲートおよびドレインはそれぞれ専用のプレコンタクトおよび対応する各金属層を有している。例えば、ソースは専用のプレコンタクト、金属１、金属２、金属３および金属４を有し、またゲートは専用のプレコンタクト、金属１、金属２、金属３および金属４を有している。それぞれは金属層１等を有しているが、留意すべきは、それらは互いに異なっていて、１というのは該金属層が基板の直上の金属層であることを意味することである。
【００１０】
図１および図２に、本発明のＣＭＯＳ集積回路（ＩＣ）ダイ５の断面の側面図を示す。ＣＭＯＳ（相補型金属−酸化物−半導体）ＩＣは、それぞれがゲート端子１０ならびにソース１１およびドレイン１２の端子を伴った複数のＭＯＳＦＥＴトランジスタを含む。（図２は、ソース、ドレイン、またはゲートのいずれかの端子になるコンタクト１３および各金属層の例である。）詳細には、イメージセンサＩＣは複数のフォトダイオード３も含んでいることが注目され、該フォトダイオードは当業者に周知のように入射光を受け該入射光がフォトダイオード内で電荷パケットとなる。
【００１１】
電気的結線を形成するために、ゲート１０はプレコンタクト１３ａによって金属１（１７ｇ）に接続され、半導体基板１４中の高濃度にドープされたソース１１およびドレイン１２の領域はプレコンタクト１３ｓおよび１３ｄによって金属１（１７ｓ，１７ｄ）に接続されている。ゲート電極１０の下部の半導体のチャネル領域１５によってソース１１とドレイン１２とが分離されている。チャネル１５はソース１１およびドレイン１２と逆のタイプのドーパントで低濃度にドープされている。また、該半導体部分はゲート絶縁層１６（例えば、ＳｉＯ2／Ｓｉ3Ｎ4）によってゲート電極１０からも物理的に分離されている。信号および電力を付加する上で、ルーティング用金属層１７，１８，１９および２０が重要なものとなっており、これによってモジュール間の論理信号のルーティング（特に自動ルーティング）が容易に行えると共に、各モジュールへの電力およびクロックの分配性が向上する。金属層１８，１９および２０を付加することによりルーティング性の向上が得られる。多重配線用金属層１７，１８，１９および２０は、イメージセンサ（ＣＭＯＳおよびＣＣＤ）だけでなく全てのＣＭＯＳＩＣにおいてほとんど必須のものとなっている。
【００１２】
隣接し合った金属層１７，１８，１９および２０はそれぞれ中間絶縁層２１によって分離されており、それらの電気的結線はビア２２およびプレコンタクト１３によりなされている。ビア２２およびプレコンタクト１３は、耐食性を併せ持つタングステン（Ｗ）などのステップカバレッジ性の良好な金属材料を用いて堆積されている。特に半導体装置の微細化がディープサブミクロンまで進んだ場合、例えば０．１８ミクロン未満のＣＭＯＳ技術または他のＣＣＤ技術まで進んだ場合において高速性を高めるためには、銅（Ｃｕ）金属層１７，１８および１９は、高い導電率、低いシート抵抗および低価格であることから、従来のアルミニウム（Ａｌ）金属層を置き換える上で重要な役割を演じている。しかし、Ｃｕには酸化および腐食されやすいという問題点がある。
【００１３】
図２を参照する。ウェハーレベルチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）に適合したＣｕ系のＩＣ製品を作製するために、ダイの周辺に隣接した、金属層４（２０）およびビア２２ならびにプレコンタクト１３などの、全ての非銅系の金属層が延伸されて層２３，２４，２５，２６および２７を形成し、ダイ５の周辺（内側シールリング２８）を通過して延伸する壁状の延伸部が形成されるようになっている。これらの延伸された金属層２３、ビア２４，２５，２６およびプレコンタクト２７によって、導体がパッド２９に電気的に接続され、この接続では銅（Ｃｕ）金属層１７，１８および１９がダイ５の内側リング２８を通過して延伸することはなく、腐食を発生させるおよび／または酸化を起こしやすくする周辺環境、特に大気に導体を曝すことになる延伸は行なっていない。ビア２２，２４，２５，２６およびプレコンタクト１３および２７は、タングステンなどの耐腐食性をもつ耐食性材料で形成される。配線用金属層１７，１８および１９は、例えば、最上層の金属層４（２０）以外は通常は銅で形成される。本発明により、リードとＣＳＰパッド２９の延伸金属層との間に安定的な結線が得られる。また、本発明は、例えばＩＣ産業におけるウェハレベルＣＳＰ技術を用いる可能性のある、Ｃｕ系配線用金属層１７，１８および１９を伴った全てのＣＭＯＳＩＣおよびＣＣＤイメージセンサ製品にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の典型的なトランジスタの断面の側面図である。
【図２】トランジスタを外部回路構成に接続する金属配線の側面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１０  ゲート、１１  ソース、１２  ドレイン、１３  プレコンタクト、１７  金属層１、１８  金属層２、１９  金属層３、２０  金属層４、２１  絶縁層。
【図１】
2008502155.tif 000003
【図２】
2008502155.tif 000004
【国際調査報告】
2008502155.tif 000005
2008502155.tif 000006