(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上に複数の金属層と複数の絶縁層が交互に積層され、最上層の田３の金属層３上にボンディングワイヤーが圧着されるボンディングパッドであって、第２絶縁層４に、その下層の第１の金属層３を露出しない深さを有した複数の溝８を設け、これらの溝８の形状を反映して、第３の金属層１０の表面に凹凸形成した。これにより、第３の金属層１０の表面積が増大するので、ボンディングワイヤーの密着性が向上する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の金属層と複数の絶縁層が交互に積層され、
最上層の金属層上にボンディングワイヤーが圧着されるボンディングパッドであって、前記複数の絶縁層の中、いずれかの絶縁層に、該絶縁層の下層の前記金属層を露出しない深さを有した複数の溝が設けられ、これらの溝を反映して、前記最上層の金属層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】
前記溝の深さの途中まで金属が埋め込まれていることを特徴とする請求項１記載のボンディングパッド。
【請求項３】
基板上に第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層上に第１金属層を形成する工程と、
前記第１の第１金属層上に第２絶縁層を形成する工程と、
前記第２絶縁層上に互いに離間された複数の第２金属層片を形成
する工程と、
前記複数の第２金属層片上に第３絶縁層を形成する工程と、
前記第３絶縁層に、前記複数の第２金属層片を露出する開口部を形成し、
さらに前記複数の第２金属層片をマスクとして前記第２絶縁層をその膜厚の途中までエッチングして複数の溝を形成する工程と、
前記複数の溝の深さの途中まで金属を埋め込む工程と、
前記複数の金属層片及び前記金属上に第３金属層を形成する工程と、を有し、前記第３金属層にボンディングワイヤーが圧着されることを特徴とするボンディングパッドの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層メタルから成るボンディングパッド及びその形成方法に関する。
【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６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６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６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５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】
そこで本発明は、基板上に複数の金属層と複数の絶縁層が交互に積層され、
最上層の金属層上にボンディングワイヤーが圧着されるボンディングパッドであって、前記複数の絶縁層の中、いずれかの絶縁層に、該絶縁層の下層の前記金属層を露出しない深さを有した複数の溝が設けられ、これらの溝を反映して、前記最上層の金属層が凹凸を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、絶縁層に設けられた複数の溝の形状を反映して最上層の金属層の表面には凹凸が形成され、ボンディングワイヤーの密着性が向上する。そして、そのような溝を複数設けることで、ビアに埋め込まれた金属の凹部の面積が増加して、最上層の金属層の凹凸が増加するため、その表面積が増大し、ボンディングワイヤーの密着性は向上する。
【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。例えばＳｉ基板等の半導体基板１上に、第１の絶縁層２を介して第１の金属層３が形成されている。この第１の金属層３上には第２の絶縁層４が形成されている。
【００１１】
そして、この第２の絶縁層４上には複数の第２の金属層片５が形成されている。また、第２の金属層片５上には第３の絶縁層６が形成されている。この第３の絶縁層６には、第２の金属層片５を露出するための大きい開口部が設けられている。
【００１２】
これら第２の金属層片５の間には、第２の絶縁層４には複数の溝８が形成されている。これらの溝８の深さは、第２の絶縁層４の膜厚の途中までであり、下層の第１の金属層３が露出されないように形成されている。これらの溝８内には、タングステン（Ｗ）９等の高融点金属が、その溝の深さの途中まで埋め込まれている。これにより、タングステン９の上面は第２の金属層片５の上面よりも低くなっている。つまり、タングステン９の上面は凹部となっている。これにより、第２の金属層片５、タングステン９から成る表面には凹凸が形成されている。
【００１３】
そして、その上層に第３の金属層１０が形成されている。また、第３の絶縁層１０上にはパッシベーション膜として、第４の絶縁層１１が形成されている。この第４の絶縁層１１には、開口部１２が形成され、第３の金属層１０が露出されている。
【００１４】
この第３の金属層１０には、複数の溝８を形成したことにより、凹凸が形成され、その表面積が増大する。これにより、第３の金属層１０が開口部１２で露出された部分にボンディングワイヤーを圧着することにより、その密着性が向上する。
【００１５】
また、図１に示すように、平面的に見ると、第２の金属層片５は行列状に配置されており、第３の金属層１０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。
【００１６】
また、第２の金属層片５のパターンを設ける代わりに、図１のパターンの白黒を反転させたパターン構成にしても良い。この場合は、第２の金属層片５の部分は中抜きパターンとなるが、これによっても第３の金属層１０の表面の全体に渡り、多くの凹凸を形成することができる。
【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２、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３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２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１３を有する第２の絶縁層４が形成され、この複数の第１のビア１３に高融点金属、例えばタングステン（Ｗ）１４が埋め込まれている。そして、第２の絶縁層４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５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１５を有する第３の絶縁層６が形成され、複数の第２のビア１５に高融点金属、例えばタングステン（Ｗ）１６が埋め込まれている。そして、第３の絶縁層６上には第３の金属層１０が形成されている。この第３の金属層１０の上には、前記第４の絶縁層１１が形成されている。そして、この第３の金属層１０は、上述したボンディング部Ａに延在している。
【００２０】
次に、図２のボンディング部Ａの形成方法について図４，図５を参照しながら説明する。まず、図４（Ａ）に示すように、半導体基板１上に第１の絶縁層２をＣＶＤ法により形成し、この第１の絶縁層２上に第１の金属層３を形成する。更に、この第１の金属層３上に第２の絶縁層４をＣＶＤ法により形成する。そして、この第２の絶縁層４上に互いに離間された複数の第２の金属層片５を形成する。
【００２１】
次に、図４（Ｂ）に示すように、複数の第２の金属層片５上に第３の絶縁層６をＣＶＤ法により形成する。そして、図４（Ｃ）に示すように、第３の絶縁層６に、複数の第２の金属層片５を露出する開口部７をエッチングにより形成する。そして、更に複数の第２の金属層片５をマスクとしてエッチングを継続し、第２の絶縁層４をその膜厚の途中までエッチングして複数の溝８を形成する。
【００２２】
その後、図５（Ａ）に示すように、全面にタングステン９をＣＶＤ法により形成する。次に、図５（Ｂ）に示すように、タングステン９をエッチバックし、複数の溝８にタングステン９をその溝８の深さの途中まで埋め込む。このエッチバック時のエッチングガスは、例えばＳＦ６ガスとＡｒガスの混合ガスである。これにより、タングステン９の上面は、第２の金属層片５の上面よりも低くなるので、開口部７において露出された表面には複数の凹凸が形成される。
【００２３】
その後、図５（Ｃ）に示すように、第３の金属層１０をスパッタ法により形成する。これにより、第３絶縁層１０の表面には凹凸が形成される。そして、図２に示すように、パッシベーション膜として、例えばＳｉ３Ｎ４膜から成る第４絶縁層１１を形成する。
【００２４】
なお、本実施形態では３層メタル構造を例として説明したが、本発明はこれに限らず、４層以上の多層メタル構造のボンディングパッドについても同様に適用できる。
【００２５】
【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】本発明の実施形態に係るボンディング部Ａの形成方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るボンディング部Ａの形成方法を説明する断面図である。
【図６】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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【図５】
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【図６】
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