(57)【要約】【課題】多層メタルのボンディングパッドにおいて、ボンディングワイヤーの密着性を向上させる。【解決手段】半導体基板１上に絶縁層６，８と金属層とが交互に積層され、最上層の金属層９上に、最上層の金属層９を露出する開口部１１を有した最上層の絶縁層１０を有したボンディングパッドであって、最上層の金属層９を除く各層の金属層は、互いに離間して配置された複数の金属層片５，７から成り、金属層片５，７による段差を反映して、最上層の金属層９の表面に凹凸を形成した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に絶縁層と金属層とが交互に積層され、最上層の金属層上に、該最上層の金属層を露出する開口部を有した最上層の絶縁層を有し、前記最上層の金属層を除く各層の金属層は、互いに離間して配置された複数の金属層片から成り、該金属層片による段差を反映して、前記最上層の金属層の表面が凹凸を有することを特徴とするボンディングパッド。
【請求項２】
基板上に、複数のＬＯＣＯＳ膜が互いに離間して配置され、これらの複数のＬＯＣＯＳ膜上に、絶縁層と金属層とが交互に積層され、最上層の金属層上に、該最上層の金属層を露出する開口部を有した最上層の絶縁層を有し、前記最上層の金属層を除く各層の金属層は、互いに離間して配置された複数の金属層片から成り、前記ＬＯＣＯＳ膜及び前記金属層片による段差を反映して、前記最上層の金属層の表面が凹凸を有することを特徴とするボンディングパッド。
【請求項３】
前記金属層片が前記ＬＯＣＯＳ膜上に配置されていることを特徴とする請求項２記載のボンディングパッド。
【請求項４】
基板上に、複数のＬＯＣＯＳ膜が互いに離間して配置され、各ＬＯＣＯＳ膜上にそれぞれシリコン層片が配置され、更にこれらのシリコン層片の上に、絶縁層と金属層とが交互に積層され、最上層の金属層上に、該最上層の金属層を露出する開口部を有した最上層の絶縁層を有し、
前記最上層の金属層を除く各層の金属層は、互いに離間して配置された複数の金属層片から成り、前記ＬＯＣＯＳ膜、前記シリコン層片、及び前記金属層片による段差を反映して、前記最上層の金属層の表面が凹凸を有することを特徴とするボンディングパッド。
【請求項５】
前記金属層片が前記シリコン層片の上に配置されていることを特徴とする請求項４記載のボンディングパッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボンディングパッドに関し、特に多層メタルから成るボンディングパッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高集積化のために多層メタル配線が広く用いられている。図４は、２層メタル配線の半導体集積回路のボンディングパッド構造を示す断面図である。半導体基板１００の表面には、内部回路（不図示）に接続された第１のＡｌ層１０１が形成されている。また、第１のＡｌ層１０１上にはシリコン窒化膜やＳｉＯ２膜等の絶縁膜１０２が形成され、この絶縁層１０２にビア１０３が形成され、この開口部１０３を介して上層の第２のＡｌ層１０４と下層の第１のＡｌ層１０１とが電気的に接続されている。そして、ビア１０３で露出された第２のＡｌ層１０４の表面に、ボンディングマシンにより、Ａｕ等から成るボンディングワイヤー（不図示）が圧着される。
【０００３】
図４では、絶縁層１０２に１つのビア１０３が形成されているが、以下の特許文献１には、絶縁層に複数のビアを形成して、これらの複数のビアを介して上層と下層の金属層を電気的に接続する技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−５９８５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示した構造では、第２のＡｌ層１０４の表面がほぼ平坦（ビア１０３のエッジ部を除く）であるために、ボンディングワイヤーとの密着性が悪く、接触不良が生じる場合があった。また、絶縁層に形成される大きなビアを１つ形成した構造では、ビア１０３のエッジ部で第２のＡｌ層１０４の段差が大きくなり、第２のＡｌ層１０４のパターニングが難しくなる。これは段差があるために、レジスト露光時に焦点深度の差が生じるためである。図４には２層メタルのボンディングパッド構造を示したが３層メタル以上のボンディングパッド構造では更に上層のメタルの段差が大きくなり、メタルのパターニングが益々難しくなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に絶縁層と金属層とが交互に積層され、最上層の金属層上に、該最上層の金属層を露出する開口部を有した最上層の絶縁層を有し、前記最上層の金属層を除く各層の金属層は、互いに離間して配置された複数の金属層片から成り、該金属層片による段差を反映して、前記最上層の金属層の表面が凹凸を有することを特徴とする。
【０００７】
これにより、最上層の金属層の表面には凹凸が形成されるので、この最上層の金属層にボンディングを行えば、ボンディングワイヤーの密着性が向上する。また、最上層の金属層に大きな段差が生じることが防止されるので、この最上層の金属層のパターニングも容易になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は実施形態に係るボンディングパッドを説明する図であり、図１は、このボンディングパッドの平面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。また、図３は図１のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【０００９】
このボンディングパッドは、図１に示すように、ボンディングワイヤーが圧着される部分であるボンディング部Ａと、このボンディング部Ａと配線部Ｃとを接続するための接続部Ｂから成る。配線部Ｃは半導体チップの入出力回路等（不図示）に接続されている。
【００１０】
まず、上記のボンディング部Ａについて図１，図２を参照して説明する。
【００１１】
例えばＳｉ基板等の半導体基板１上に、互いに離間された複数のＬＯＣＯＳ膜２が形成されている。このＬＯＣＯＳ膜２は、いわゆる素子分離のためのフィールド酸化膜として形成されるものであるが、この部分ではＬＯＣＯＳ膜段差を作り出すために形成されている。
【００１２】
そして、ＬＯＣＯＳ膜２上には、互いに離間された複数のポリシリコン膜片３が形成されている。ポリシリコン膜は、ＭＯＳトランジスタのゲートとして形成されるが、この部分ではポリシリコン膜段差を作り出すために形成されている。これらのポリシリコン膜片３上には、第１の絶縁層４を介して、互いに離間された第１の金属層片５が形成されている。
【００１３】
また、これらの第１の金属層片５上には、第２の絶縁層６を介して、互いに離間された第２の金属層片７が形成されている。
【００１４】
更に、これらの第２の金属層片７上には、第３の絶縁層８を介して、最上層の第３の金属層９が形成されている。ここで、第１の絶縁層４，第２の絶縁層６及び第３の絶縁層８はＳｉＯ２等から成り、膜厚は例えば８００ｎｍ程度である。また、第１の金属層片５、第２の金属層片７及び、第３の金属層９は例えばＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等から成り、その膜厚は１μｍ程度である。
【００１５】
そして、第３の金属層９上には、１つの開口部１１を有する第４の絶縁層１０が設けられ、この開口部１１において、第３の金属層片９が露出されている。上記ボンディング部の構造によれば、下層に配置されたＬＯＣＯＳ膜２、ポリシリコン膜片３、第１の金属層片５、第２の金属層片７による段差が、最上層の第３の金属層片９の表面に反映されるため、最上層の第３の金属層９の表面には凹凸が形成される。
【００１６】
また、図１に示すように、平面的に見ると、ＬＯＣＯＳ膜２、ポリシリコン膜片３、第１の金属層片５、第２の金属層片７は互いに重なったパターンとして行列状に多数配置されており、第３の金属層の表面の全体に渡り、多くの凹凸が形成されるように構成されている。なお、このパターン配置の形態は、行列配置のような規則的な配置には限られず、ランダムな配置であってもよい。
【００１７】
次に、接続部Ｂ、配線部Ｃついて図１，図３を参照して説明する。半導体基板１上に第１の絶縁層４、第１の金属層２０が積層されている。第１の金属層２０は前記第１の金属層片５と同層である。第１の金属層２０は、接続部Ｂから引き出され、第１の絶縁層４上を延在して不図示の入出力回路等に接続されている。
【００１８】
この第１の金属層２０上には複数の第１のビア１２を有する第２の絶縁層６が形成され、この複数の第１のビア１２に高融点金属、例えばタングステン（Ｗ）１３が埋め込まれている。そして、第２の絶縁層６上には第２の金属層２１が形成されている。第２の金属層２１は前記第２の金属層片７と同層である。
【００１９】
更に、この第２の金属層２１上には複数の第２のビア１４を有する第３の絶縁層８が形成され、複数の第２のビア１４に高融点金属、例えばタングステン（Ｗ）１５が埋め込まれている。そして、第３の絶縁層８上には第３の金属層９が形成されている。この第３の金属層９の上には、前記第４の絶縁層１０が形成されている。そして、この第３の金属層９は、上述したボンディング部Ａに延在している。
【００２０】
このように、本実施形態によれば、ＬＯＣＯＳ膜２、ポリシリコン膜片３、第１の金属層片５、第２の金属層片７による段差が、最上層の第３の金属層片９の表面に反映されるため、最上層の第３の金属層９の表面には凹凸が形成される。これにより、ボンディングワイヤーが密着される最上層の第３の金属層の表面積が増加するので、ワイヤボンディング時に、ボンディングワイヤーと最上層の第３の金属層９との密着性が向上し、両者の接触不良が防止される。
【００２１】
なお、本実施形態では、第１の金属層片５、第２の金属層片７の下層にＬＯＣＯＳ膜２、ポリシリコン膜片３を配置することで、段差を増大させ、最上層の第３の金属層９の表面には、大きな凹凸を形成しているが、他の実施形態として、ＬＯＣＯＳ膜２、ポリシリコン膜片３を設けないものがある。この場合は、第１の金属層片５、第２の金属層片７の段差により、最上層の第３の金属層９に凹凸を生じさせる。さらに他の実施形態として、ＬＯＣＯＳ膜２を設け、ポリシリコン膜片３を設けないものがある。この場合は、ＬＯＣＯＳ膜２、第１の金属層片５、第２の金属層片７の段差により、最上層の第３の金属層９に凹凸を生じさせる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、最上層の金属層の表面には凹凸が形成されるので、この最上層の金属層にボンディングを行えば、ボンディングワイヤーの密着性が向上し、接触不良を防止することができる。また、最上層の金属層に大きな段差が生じることが防止されるので、この最上層の金属層のパターニングも容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るボンディングパッドを説明する平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図４】従来例のボンディングパッドを説明する断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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