(57)【要約】【課題】銅配線およびアルミのパッド部を有する半導体装置において、製造工程の複雑化を抑えつつ、当該パッド部が形成される部分の機械的強度を向上させる。【解決手段】シリコン基板１０上の第２の層間絶縁膜１４には第２のコンタクト１５および最上層の配線である第２の銅配線１６が埋め込まれている。そして、第２の銅配線１６の所定の部分には、金のワイヤ１８をボンディングするためのアルミ合金（例えばＡｌＣｕやＡｌＳｉＣｕ等）のパッド部１７が埋め込まれている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された層間絶縁膜に埋め込まれた銅配線と、
前記銅配線に接続されたパッド部とを備え、
前記パッド部は、
前記銅配線と一体の銅金属と、
少なくとも一部が前記銅金属に埋め込まれたアルミ合金とを備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記アルミ合金の全体が前記銅金属に埋め込まれている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記アルミ合金の前記銅金属に埋め込まれた部分の底面は、前記層間絶縁膜に達している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記パッド部は、前記アルミ合金の少なくとも前記銅金属に埋め込まれた部分の表面に、チタン合金の層を有する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記パッド部は、前記アルミ合金の少なくとも前記銅金属に埋め込まれた部分の表面に、チタン合金と銅およびアルミとの化合物の層を有する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
半導体基板上に形成された層間絶縁膜に埋め込まれた銅配線と、
前記銅配線に接続されたパッド部とを備え、
前記パッド部は、
前記銅配線と一体の銅金属と、
前記銅金属に接するように形成され、少なくとも一部が前記層間絶縁膜に埋め込まれたアルミ合金とを備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置であって、
前記パッド部は、前記アルミ合金の少なくとも前記層間絶縁膜に埋め込まれた部分の表面に、チタン合金の層を有する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項６に記載の半導体装置であって、
前記パッド部は、前記アルミ合金の少なくとも前記層間絶縁膜に埋め込まれた部分の表面に、チタン合金と銅およびアルミとの化合物の層を有する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
（ａ）半導体基板上に形成された層間絶縁膜に、配線およびパッド部を形成するための溝を形成する工程と、
（ｂ）前記パッド部の前記溝が完全に埋まらない程度に前記半導体基板上に銅を堆積させる工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）よりも後に行われ、前記パッド部の前記溝を完全に埋めるように前記半導体基板上にアルミ合金を堆積させる工程と、
（ｄ）前記溝内以外の前記銅及び前記アルミ合金を除去することで、前記溝内に前記配線および前記パッド部を形成する工程とを備える
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置の製造方法であって、
（ｅ）前記工程（ｂ）と（ｃ）との間に行われ、前記パッド部の前記溝が完全に埋まらない程度に前記半導体基板上にチタン合金を堆積させる工程をさらに備え、
前記工程（ｄ）において、前記溝内以外の前記チタン合金も除去される
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法であって、
（ｆ）前記工程（ｃ）よりも後に行われ、熱処理により前記チタン合金と前記銅および前記アルミ合金と反応させる工程をさらに備える
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
（ａ）半導体基板上に形成された層間絶縁膜にダマシン法を用いて銅の埋込配線を形成する工程と、
（ｂ）前記層間絶縁膜に、前記埋込配線に接する開口を形成する工程と、
（ｃ）前記開口を完全に埋めるようにアルミ合金を堆積させる工程と、
（ｄ）少なくとも前記開口内を除いて、前記アルミ合金を除去することで前記アルミ合金のパッド部を形成する工程とを備える
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ａ）で形成される前記埋込配線は、前記工程（ｂ）で形成される前記開口を囲む環形状部を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３に記載の半導体装置の製造方法であって、
（ｅ）前記工程（ｂ）と（ｃ）との間に行われ、前記開口が完全に埋まらない程度に前記半導体基板上にチタン合金を堆積させる工程をさらに備え、
前記工程（ｄ）において、前記開口内以外の前記チタン合金も除去される
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の半導体装置の製造方法であって、
（ｆ）前記工程（ｃ）よりも後に行われ、熱処理により前記チタン合金と前記銅および前記アルミ合金と反応させる工程をさらに備える
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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関するものであり、特に、銅配線を有する半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、半導体装置の最上層の配線には、例えば当該半導体装置を搭載するパッケージのリード部と当該配線とを接続するためのワイヤをボンディングするためのパッド（ボンディングパッド）が形成される。ワイヤの材料としては、例えば金が一般的である。
【０００３】
また近年、半導体装置における構造の微細化並びに高集積化、動作の高速化が進むにつれ、配線の低抵抗化の重要性が高まっている。それに伴い、金属配線材料として従来のアルミに代わり、銅が多く用いられるようになっている。
【０００４】
しかし、銅はアルミに比べ金との密着性が悪い。そのため、配線に銅を使用することに伴ってパッドも銅で形成される場合、当該パッドと金のワイヤとの密着性の悪さが問題となる。パッドとワイヤとの密着性が悪いと、パッドにボンディングしたワイヤの剥がれが生じやすく、そのために半導体装置の動作の信頼性劣化や歩留まりの低下を招いてしまう。
【０００５】
そこで、銅配線を用いた半導体装置のパッド構造として、銅配線の表面上にアルミのパッド部を設けたものもある（例えば特許文献１−３）。つまり、配線に銅を用いることで配線の低抵抗化を図りつつ、ワイヤがボンディングされるパッド部にアルミを用いることでパッド部のワイヤとの良好な密着性を得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−１２３７４０号公報（第３−５頁、第１−３図）
【特許文献２】
特開平１１−１３５５０６号公報（第３−４頁、第１−４図）
【特許文献３】
特開平１０−３４０９２０号公報（第３−６頁、第１−４図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１−３に開示の半導体装置では、銅の配線の表面上にアルミのパッド部が搭載される構造となっており、その部分における機械的強度の低下が懸念される。
【０００８】
一方、半導体装置ではダマシン法が使用されるのが一般的である。例えば特許文献２，３に示されているように、銅配線をダマシン法で形成し、さらにその上にアルミのパッド部を形成する場合、配線とパッド部とが別々の工程で形成されるので製造工程の複雑化並びに工程数の増大を伴う。
【０００９】
また通常、ワイヤボンディングは、ボンディングツール（例えば、ウェッジツールやキャピラリツール等）の先端でワイヤを半導体装置上のパッド部に押し付けた状態で、熱および／または超音波を加えることでワイヤとパッド部を接合させることにより行われる。従って、上層にアルミのパッド部、下層に銅配線を有する構造の場合、その押し付けの圧力により上面のアルミ層が突き破られ、その下の銅配線が露出してしまうことも考えられる。銅はアルミに比較して酸化しやすく、パッド部の下の銅配線が露出して酸化すると、ワイヤとの接続不良が生じやすい。
【００１０】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、銅配線を有する半導体装置において、パッド部とワイヤとの密着性を向上させることを第１の目的とし、パッド部形成に伴う製造工程の複雑化を抑えることを第２の目的とし、パッド部が形成される部分の機械的強度を向上させることを第３の目的とし、ワイヤボンディングの際の銅配線の露出を抑制することを第４の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の局面によれば、半導体装置は、半導体基板上に形成された層間絶縁膜に埋め込まれた銅配線と、前記銅配線に接続されたパッド部とを備え、前記パッド部は、前記銅配線と一体の銅金属と、少なくとも一部が前記銅金属に埋め込まれたアルミ合金とを備える。
【００１２】
また、本発明の第２の局面によれば、半導体基板上に形成された層間絶縁膜に埋め込まれた銅配線と、前記銅配線に接続されたパッド部とを備え、前記パッド部は、前記銅配線と一体の銅金属と、前記銅金属に接するように形成され、少なくとも一部が前記層間絶縁膜に埋め込まれたアルミ合金とを備える。
【００１３】
さらに、本発明の第３の局面によれば、半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体基板上に形成された層間絶縁膜に、配線およびパッド部を形成するための溝を形成する工程と、（ｂ）前記パッド部の前記溝が完全に埋まらない程度に前記半導体基板上に銅を堆積させる工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）よりも後に行われ、前記パッド部の前記溝を完全に埋めるように前記半導体基板上にアルミ合金を堆積させる工程と、（ｄ）前記溝内以外の前記銅及び前記アルミ合金を除去することで、前記溝内に前記配線および前記パッド部を形成する工程とを備える。
【００１４】
さらにまた、本発明の第４の局面によれば、半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体基板上に形成された層間絶縁膜にダマシン法を用いて銅の埋込配線を形成する工程と、（ｂ）前記層間絶縁膜に、前記埋込配線に接する開口を形成する工程と、（ｃ）前記開口を完全に埋めるようにアルミ合金を堆積させる工程と、（ｄ）少なくとも前記開口内を除いて、前記アルミ合金を除去することで前記アルミ合金のパッド部を形成する工程とを備える。
【００１５】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構造を示す図である。ここでは、上下二層構造の銅配線を有し、そのうち上層（即ち最上層）の銅配線にボンディングパッドが形成される例を示す。
【００１６】
同図に示すように、半導体装置は、シリコン基板１０上に第１の層間絶縁膜１１および第２の層間絶縁膜１４を有する。第１の層間絶縁膜１１にはコンタクト１２および第１の銅配線１３が埋め込まれており、第２の層間絶縁膜１４には第２のコンタクト１５および第２の銅配線１６が埋め込まれている。そして、図１の左側に示すように、最上層の配線である第２の銅配線１６の所定の部分には、金のワイヤ１８をボンディングするためのボンディングパッド部３０（以下「パッド部３０」と称する）が形成されている。パッド部３０は、第２の銅配線１６と一体の銅金属部１６ａと、当該銅金属部１６ａに埋め込まれたアルミ合金部１７（例えばＡｌＣｕやＡｌＳｉＣｕ等）とから成っている。
【００１７】
同図に示すように、ワイヤ１８はパッド部３０のアルミ合金部１７にボンディングされるので、ワイヤ１８とパッド部３０との間で良好な密着性が得られる。また、アルミ合金部１７が銅金属部１６ａに埋め込まれた構造であるので、従来の銅−アルミの二層構造に比べ機械的強度は向上する。
【００１８】
図２〜図５は、実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す図である。以下、これらの図に基づいて、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。まず、常法（例えばダマシン法）により、シリコン基板１０上に第１の層間絶縁膜１１、第１のコンタクト１２、第１の銅配線１３、第２の層間絶縁膜１４および第２のコンタクト１５を形成する。
【００１９】
そして、図２に示すように、写真製版技術およびエッチング技術を用いて、第２の層間絶縁膜１４に第２の銅配線１６およびパッド部３０を形成するための溝５０を形成する。このとき溝５０は、パッド部３０を形成する部分（図２の左側）の幅が、それ以外の通常の配線部分（図２の右側）の幅よりも広くなるように形成する。
【００２０】
その後図３の如く、第２の層間絶縁膜１４上に、スパッタ法、メッキ法あるいはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により、第２の銅配線１６の材料となる銅５１を堆積する。このとき、溝５０のパッド部３０を形成する部分が銅５１により完全に埋まらないように、堆積させる銅５１の量を調整する。また、溝５０の通常の配線部分は、当該パッド部３０を形成する部分よりも幅が狭いため、銅５１により完全に埋められてしまう。
【００２１】
続いて、図４のように、銅５１の上に、アルミ合金部１７の材料となるアルミ合金５２を、スパッタ法またはＣＶＤ法などで堆積させる。それにより、溝５０は、銅５１とアルミ合金５２とによって完全に埋められる。
【００２２】
そして、ＣＭＰ（Ｃｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法などにより、溝５０内以外の余剰な銅５１およびアルミ合金５２を除去する。それによって、図５に示すように、第２の層間絶縁膜１４の溝５０内に、第２の銅配線１６と、銅金属部１６ａ並びにアルミ合金部１７から成るパッド部３０とが同時に形成される。このように、第２の銅配線１６とパッド部３０とを同時に形成可能であるため、アルミ合金部１７形成に伴う製造工程数の増加は抑えられており、製造工程の簡略化に寄与できる。
【００２３】
またこのとき、溝５０の通常の配線部分は、銅５１のみで完全に埋められているので、その上のアルミ合金５２は完全に除去される。即ち、第２の銅配線１６の通常の配線部分（図５右側）は、銅のみによって形成される。よって、第２の銅配線１６の通常の配線部分における低抵抗化の妨げにはならない。
【００２４】
そして最後に、図１に示したように、ワイヤ１８がアルミ合金部１７に対してボンディングされる。なお、そのボンディングに先立って、第２の層間絶縁膜１４上に、アルミ合金部１７上方を開口したパッシベーション膜（不図示）を形成しておいてもよい。その場合、第２の銅配線１６が装置表面に不要に露出しないため、第２の銅配線１６の酸化を防止することができる。
【００２５】
以上のように、本実施の形態によれば、銅配線を有する半導体装置において、パッド部３０とワイヤ１８との良好な密着性を得ることができると共に、パッド部３０が形成される部分の機械的強度の劣化は抑えられる。さらに、シンプルな製造工程により形成可能であるため、製造工程の簡略化ならびに工期短縮に寄与できる。
【００２６】
＜実施の形態２＞
図６は、実施の形態２に係る半導体装置の構造を示す図である。この図において、図１に示したものと同一の機能を有する要素には同一符号を付してあるので、それらの詳細な説明は省略する。同図に示すように、本実施の形態に係る半導体装置では、アルミ合金部１７は、銅金属部１６ａと接する面、即ち、銅金属部１６ａに埋め込まれた部分の表面にチタン合金層１９を有している。このチタン合金層１９としては、例えばチタンまたは窒化チタンによる単層膜や、チタンとチタン窒化膜による多層膜などが考えられる。
【００２７】
このように銅金属部１６ａとアルミ合金部１７との間にチタン合金層１９を有する構造とすることで、実施の形態１よりも機械的強度が向上する。例えばワイヤボンティング時のアルミ合金部１７に加わる圧力で第２の層間絶縁膜１４に割れが発生することを抑制できる。また、実施の形態１と同様にパッド部３０とワイヤ１８との良好な密着性が得られることは言うまでもない。
【００２８】
以下、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。まず、実施の形態１と同様の工程で、シリコン基板１０上に第１の層間絶縁膜１１、第１のコンタクト１２、第１の銅配線１３、第２の層間絶縁膜１４および第２のコンタクト１５を形成し、第２の層間絶縁膜１４に第２の銅配線１６およびパッド部３０を形成するための溝５０を形成する（図２）。その後、第２の層間絶縁膜１４上に、第２の銅配線１６の材料となる銅５１を堆積する（図３）。このとき、溝５０のパッド部３０を形成する部分が銅５１により完全に埋まらないように、堆積させる銅５１の量を調整する。
【００２９】
そして、図７のように、銅５１の上にチタン合金５３をスパッタ法またはＣＶＤ法などで堆積させる。このときも、溝５０のパッド部３０を形成する部分が完全に埋まらないように、堆積させるチタン合金５３の量を調整する。次いで、図８のようにチタン合金５３の上にアルミ合金部１７の材料となるアルミ合金５２を、スパッタ法またはＣＶＤ法などで堆積させる。それにより溝５０は、銅５１、チタン合金５３およびアルミ合金５２によって完全に埋められる。
【００３０】
その後、ＣＭＰ法などにより、溝５０内以外の余剰な銅５１、チタン合金５３およびアルミ合金５２を除去する。それによって、図９に示すように、第２の層間絶縁膜１４の溝５０内に、第２の銅配線１６と、銅金属部１６ａ、アルミ合金部１７並びにチタン合金層１９から成るパッド部３０とが同時に形成される。
【００３１】
そして最後に、図６のようにワイヤ１８がパッド部３０のアルミ合金部１７に対してボンディングされる。また、そのボンディングに先立って、第２の層間絶縁膜１４上にアルミ合金部１７上方を開口したパッシベーション膜（不図示）を形成しておいてもよい。
【００３２】
以上の工程を実施の形態１の製造工程と比較すると、銅５１を堆積させる工程とアルミ合金５２を堆積させる工程との間に、チタン合金５３を堆積させる工程を加えたのみで大きな変更はないことが分かる。つまり、チタン合金層１９の形成に伴う製造工程数の増加は最小限に抑えられている。
【００３３】
＜実施の形態３＞
図１０は、実施の形態３に係る半導体装置の構造を示す図である。この図において、図１に示したものと同一の機能を有する要素には同一符号を付してある。本実施の形態に係る半導体装置では、アルミ合金部１７は、第２の銅配線１６と接する面、即ち、銅金属部１６ａに埋め込まれた部分の表面にチタン合金と銅およびアルミとの化合物の層２０（以下「チタン化合物層２０」）を有している。
【００３４】
一般に、アルミおよび銅を含んだチタン合金は、一般的に通常のチタン合金よりも強固であることが知られている。よって、このように銅金属部１６ａとアルミ合金部１７との間にチタン化合物層２０を有する構造とすることで、実施の形態２よりもさらに機械的強度が向上する。また、実施の形態１と同様にパッド部３０とワイヤ１８との良好な密着性が得られることは言うまでもない。
【００３５】
以下、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。まず、実施の形態２と同様の工程で、第２の層間絶縁膜１４内に、第２のコンタクト１５、第２の銅配線１６（銅金属部１６ａ）、アルミ合金部１７、チタン合金層１９を形成する（図９）。
【００３６】
そして、ワイヤボンディングを行う前に、不活性ガス（例えばＮ２やＨ２）雰囲気で３５０℃〜４５０℃の熱処理を１０〜１００分程度行う。それにより、チタン合金層１９が銅金属部１６ａに含まれる銅およびアルミ合金部１７に含まれるアルミと反応し、チタン化合物層２０が形成される。
【００３７】
そして最後に、図１０のようにワイヤ１８がパッド部３０のアルミ合金部１７に対してボンディングされる。また、そのボンディングに先立って、第２の層間絶縁膜１４上にアルミ合金部１７上方を開口したパッシベーション膜（不図示）を形成しておいてもよい。
【００３８】
以上の工程を実施の形態２の製造工程と比較すると、熱処理の工程を加えるだけよく、大きな変更はない。つまり、チタン化合物層２０の形成に伴う製造工程数の増加は最小限に抑えられている。
【００３９】
＜実施の形態４＞
図１１は本発明の実施の形態４に係る半導体装置の構造を示す図である。この図において、図１に示したものと同様の要素については同一符号を付してある。同図に示すように、半導体装置は、最上層の配線である第２の銅配線１６の所定の部分には、金のワイヤ１８をボンディングするためのパッド部３０が形成されている。パッド部３０は、第２の銅配線１６と一体の銅金属部１６ａと、当該銅金属部１６ａに埋め込まれたアルミ合金部１７とから成っている。また、アルミ合金部１７の銅金属部１６ａに埋め込まれた部分の底面は、第２の層間絶縁膜１４に達している。即ち、第２の銅配線１６のパッド部３０となる部分（銅金属部１６ａ）の形状は環形であり、アルミ合金部１７の一部は当該環形の内側に埋め込まれている。
【００４０】
図１１から分かるように、アルミ合金部１７の銅金属部１６ａに埋め込まれた部分の下には第２の銅配線１６（銅金属部１６ａ）が存在しない。よって、ワイヤボンディング時の圧力によりアルミ合金部１７が突き破られたとしても、その部分に第２の銅配線１６が露出することはない。従って、第２の銅配線１６の酸化による、ワイヤ１８との接続不良の発生は抑えられる。また、実施の形態１に比べ、アルミ合金部１７の厚さを厚くできるため、ワイヤボンディング時の圧力による第２の層間絶縁膜１４のダメージを緩和でき、第２の層間絶縁膜１４におけるクラックの発生を抑制する効果もある。
【００４１】
以下、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。まず、常法により、シリコン基板１０上に第１の層間絶縁膜１１、第１のコンタクト１２、第１の銅配線１３、第２の層間絶縁膜１４および第２のコンタクト１５を形成した後、図１２のように第２の層間絶縁膜１４に第２の銅配線１６およびパッド部３０を形成するための溝６０を形成する。このとき、溝６０はパッド部３０を形成する部分（図１２の左側）が環形になるように形成する。
【００４２】
そして、図１３のように、第２の層間絶縁膜１４上に第２の銅配線１６の材料となる銅５１を堆積する。このとき、溝６０は銅５１により完全に埋められる。次いで、ＣＭＰ法などにより、溝６０内以外の余剰な銅５１を除去することで、図１４に示すように、第２の層間絶縁膜１４の溝６０内に、第２の銅配線１６および環形の銅金属部１６ａが同時に形成される。
【００４３】
さらに、写真製版技術およびエッチング技術を用いて、図１５のように、第２の層間絶縁膜１４にアルミ合金部１７を形成するための開口６１を形成する。このとき開口６１は、上記銅金属部１６ａの環形の内側に、当該銅金属部１６ａと接するように形成される。そして、図１６のように、第２の層間絶縁膜１４上に、アルミ合金５２を堆積させて開口６１を埋める。
【００４４】
そして、余剰なアルミ合金５２を写真製版技術およびエッチング技術を用いて除去することで、図１７に示すようにアルミ合金部１７を形成する。
【００４５】
そして最後に、図１１のようにワイヤ１８がパッド部３０のアルミ合金部１７に対してボンディングされる。また、そのボンディングに先立って、第２の層間絶縁膜１４上にアルミ合金部１７上方を開口したパッシベーション膜（不図示）を形成しておいてもよい。
【００４６】
なお、以上の工程において、アルミ合金部１７を形成するための余剰なアルミ合金５２を写真製版技術およびエッチング技術を用いて行ったが、ＣＭＰ法などにより、開口６１内以外のアルミ合金５２を除去することで行ってもよい。その場合、アルミ合金部１７は、図１８のように第２の銅配線１６に全体が埋め込まれるように形成される。
【００４７】
また、以上の説明では、アルミ合金部１７は、第２の銅配線１６のパッド部３０となる環形部分の内側にその一部が埋め込まれるように形成したが、第２の銅配線１６およびアルミ合金部１７の形状はこれに限定されない。アルミ合金部１７が、第２の銅配線１６に接し、且つその下に第２の銅配線１６が存在しないように配置されていれば、直接第２の層間絶縁膜１４に埋め込まれるように形成してもよい（例えば、図１９）。その場合も、ワイヤボンディング時の第２の銅配線１６の露出防止の効果を得ることができる。但し、アルミ合金部１７を第２の銅配線１６のパッド部３０となる環形部分の内側に接するように形成すれば、第２の銅配線１６とアルミ合金部１７との接触面積を大きくとれ、両者間の接続抵抗を小さく抑えることができるという利点がある。
【００４８】
＜実施の形態５＞
図２０は、実施の形態５に係る半導体装置の構造を示す図である。本実施の形態に係る半導体装置において、アルミ合金部１７は、少なくとも銅金属部１６ａに埋め込まれた部分の表面にチタン合金層１９を有している。即ち、チタン合金層１９は、アルミ合金部１７における銅金属部１６ａおよびアルミ合金部１７と接する表面に形成されている。
【００４９】
このようにアルミ合金部１７の表面にチタン合金層１９を有する構造とすることで、実施の形態４よりも機械的強度が向上する。例えばワイヤボンティング時のアルミ合金部１７に加わる圧力で第２の層間絶縁膜１４に割れが発生することを抑制できる。また、実施の形態４と同様にパッド部３０とワイヤ１８との良好な密着性が得られることは言うまでもない。
【００５０】
以下、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。まず、実施の形態４と同様の工程で、シリコン基板１０上に第１の層間絶縁膜１１、第１のコンタクト１２、第１の銅配線１３、第２の層間絶縁膜１４、第２のコンタクト１５、第２の銅配線１６（銅金属部１６ａ）を形成し（図１４）、第２の層間絶縁膜１４にアルミ合金部１７を形成するための開口６１を形成する（図１５）。このとき開口６１は、パッド部３０となる銅金属部１６ａの環形の内側に、当該銅金属部１６ａと接するように形成される。
【００５１】
そして、第２の層間絶縁膜１４の上にチタン合金５３をスパッタ法またはＣＶＤ法などで堆積させる。このとき、開口６１が完全に埋まらないように、堆積させるチタン合金５３の量を調整する。次いで、チタン合金５３の上にアルミ合金部１７の材料となるアルミ合金５２を、スパッタ法またはＣＶＤ法などで堆積させる。それにより、開口６１は、図２１に示すようにチタン合金５３およびアルミ合金５２によって完全に埋められる。そして、余剰なアルミ合金５２およびチタン合金５３を写真製版技術およびエッチング技術を用いて除去することで、図２０に示すようにアルミ合金部１７およびチタン合金層１９を形成する。
【００５２】
そして最後に、ワイヤ１８がアルミ合金部１７に対してボンディングされる。また、そのボンディングに先立って、第２の層間絶縁膜１４上にアルミ合金部１７上方を開口したパッシベーション膜（不図示）を形成しておいてもよい。
【００５３】
なお、以上の工程において、アルミ合金部１７並びにチタン合金層１９を形成するための余剰なアルミ合金５２およびチタン合金５３の除去は、写真製版技術およびエッチング技術を用いて行ったが、ＣＭＰ法などにより開口６１内以外のアルミ合金５２およびチタン合金５３を除去することで行ってもよい。その場合、アルミ合金部１７は、図２２のように第２の銅配線１６に全体が埋め込まれるように形成される。
【００５４】
また、本実施の形態でも、アルミ合金部１７は、第２の銅配線１６の環形部分の内側にその一部が埋め込まれるように形成したが、第２の銅配線１６およびアルミ合金部１７の形状はこれに限定されない。アルミ合金部１７が、第２の銅配線１６に接し、且つその下に第２の銅配線１６が存在しないように配置されていれば、直接第２の層間絶縁膜１４に埋め込まれるように形成してもよい。その場合、チタン合金層１９並びにチタン化合物層２０は、アルミ合金部１７の第２の層間絶縁膜１４に埋め込まれた部分の表面に形成される。
【００５５】
＜実施の形態６＞
図２３は、実施の形態６に係る半導体装置の構造を示す図である。本実施の形態に係る半導体装置において、アルミ合金部１７は、少なくとも銅金属部１６ａに埋め込まれた部分の表面に、チタン合金と銅およびアルミとの化合物の層（チタン化合物層２０）を有している。即ち、チタン化合物層２０は、アルミ合金部１７における銅金属部１６ａおよびアルミ合金部１７と接する表面に形成されている。
【００５６】
よって、実施の形態５よりもさらに機械的強度が向上する。また、実施の形態１と同様にパッド部３０とワイヤ１８との良好な密着性が得られることは言うまでもない。
【００５７】
以下、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。まず、実施の形態５と同様の工程で、第２の層間絶縁膜１４内に、第２のコンタクト１５、第２の銅配線１６（銅金属部１６ａ）、アルミ合金部１７、チタン合金層１９を形成する。
【００５８】
そして、ワイヤボンディングを行う前に、不活性ガス（例えばＮ２やＨ２）雰囲気で３５０℃〜４５０℃の熱処理を１０〜１００分程度行う。それにより、チタン合金層１９が第２の銅配線１６に含まれる銅およびアルミ合金部１７に含まれるアルミと反応し、チタン化合物層２０が形成される。
【００５９】
そして最後に、図２３のようにワイヤ１８がアルミ合金部１７に対してボンディングされる。また、そのボンディングに先立って、第２の層間絶縁膜１４上にアルミ合金部１７上方を開口したパッシベーション膜（不図示）を形成しておいてもよい。
【００６０】
なお、本実施の形態においても、アルミ合金部１７並びにチタン合金層１９を形成するための余剰なアルミ合金５２およびチタン合金５３の除去は、ＣＭＰ法などによって行ってもよい。その場合、アルミ合金部１７並びにチタン化合物層２０は、図２４のように第２の銅配線１６に全体が埋め込まれるように形成される。
【００６１】
また、アルミ合金部１７は、第２の銅配線１６に接し、且つその下に第２の銅配線１６が存在しないように配置されていれば、直接第２の層間絶縁膜１４に埋め込まれるように形成してもよい。その場合、チタン化合物層２０は、第２の層間絶縁膜１４に埋め込まれた部分の表面に形成される。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る半導体装置によれば、ワイヤとパッド部との間で良好な密着性が得られると共に、パッドが形成される部分の機械的強度が向上する。また、パッド部の下に銅配線が存在しないように配置することで、ワイヤボンディングの際の銅配線の露出を抑制することができる。
【００６３】
さらに、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、アルミのパッド部の形成に伴う製造工程数の増加は最小限に抑えられており、製造工程の簡易化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図７】実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図９】実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１０】実施の形態３に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図１１】実施の形態４に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図１２】実施の形態４に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１３】実施の形態４に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１４】実施の形態４に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１５】実施の形態４に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１６】実施の形態４に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１７】実施の形態４に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１８】実施の形態４に係る半導体装置の変形例を示す図である。
【図１９】実施の形態４に係る半導体装置の変形例を示す図である。
【図２０】実施の形態５に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図２１】実施の形態５に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【図２２】実施の形態５に係る半導体装置の変形例を示す図である。
【図２３】実施の形態６に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図２４】実施の形態６に係る半導体装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１０  シリコン基板、１１  第１の層間絶縁膜、１２  第１のコンタクト、１３  第１の銅配線、１４  第２の層間絶縁膜、１５  第２のコンタクト、１６  第２の銅配線、１７  アルミパッド部、１８  ワイヤ、１９  チタン合金層、２０  チタン化合物層、５０，６０  配線用の溝、５１  銅、５２  アルミ合金、５３  チタン合金、６１  開口。
【図１】
2004221098.tif 000003
【図２】
2004221098.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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