(57)【要約】【課題】ボンディングパッド電極に接続されたプローブパッド電極を有する半導体装置において、検査用プローブの反復使用に伴うプローブとプローブパッド電極との接触不良をなくす。【解決手段】半導体基板１０を覆う絶縁膜１２の上には、絶縁膜２４、配線層２６、絶縁膜３０、配線層３２を積層状に形成する。絶縁膜２４に設けた電極孔２４ａの側壁を覆ってＷ（タングステン）層２８をＷ堆積・エッチバック処理により形成する。絶縁膜３０に設けた電極孔３０ａの側壁を覆ってＷ層３４を形成する。絶縁膜３０、配線層３２及び接続層３２Ａを覆う絶縁膜３６に接続孔３６ａ及び電極孔３６ｂを形成した後、電極孔３６ｂの側壁を覆ってＷ層３８を形成する。接続孔３６ａには、ボンディングパッド電極４０を形成する。Ｗ層２８，３４，３８は、プロ−ブパッド電極を構成する。プロ−ブＰＢは、Ｗ層３４等で係止され、良好な接触が得られる。【選択図】　　　　図１
2004006933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングパッド電極に接続されたプローブパッド電極を有する半導体装置であって、
前記ボンディングパッド電極より下の１又は複数層の絶縁膜に電極孔を設けると共にこの電極孔の側壁を覆って前記プローブパッド電極を形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記電極孔を深さ方向にサイズが減少するように形成したことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体基板と、
この半導体基板の一主表面を覆って形成された第１の絶縁膜と、
この第１の絶縁膜の上に形成された配線積層であって、１又は複数層の配線層と各配線層の下に敷かれた絶縁層とを含み、各絶縁層にはその上の配線層に隣接して電極孔が設けられ、複数層の絶縁層が存在する場合には複数層の絶縁層の電極孔が深さ方向にサイズが減少する連続孔となるように形成されたものと、
この配線積層において最上層の絶縁層の上に最上層の配線層を覆って形成された第２の絶縁膜であって、前記最上層の配線層の一部に対応した接続孔と該接続孔から離間した電極孔とを有し、この電極孔が前記最上層の絶縁層の電極孔に連続してそれより大サイズを有するように形成されたものと、
前記各絶縁層の電極孔の側壁と前記第２の絶縁膜の電極孔の側壁とを覆い且つ前記各配線層に接続されるように形成されたプローブパッド電極と、
前記接続孔を介して前記最上層の配線層に接続されるように前記第２の絶縁膜の上に形成されたボンディングパッド電極と
を備えた半導体装置。
【請求項４】
前記各配線層を形成し終わるたびに該配線層の下の絶縁層の上に該配線層に隣接する電極孔を覆って所定の導電材を堆積し、その堆積層をエッチバックすることにより該堆積層の一部を該電極孔内に残存させ、前記第２の絶縁膜の上にその電極孔を覆って所定の導電材を堆積し、その堆積層をエッチバックすることにより該堆積層の一部を該電極孔内に残存させ、前記各配線層に隣接する電極孔内に残存する堆積層と前記第２の絶縁膜の電極孔内に残存する堆積層とを前記プローブパッド電極とすることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボンディングパッド電極に接続されたプローブパッド電極を有するＬＳＩ等の半導体装置とその製法に関し、特にプローブパッド電極を絶縁膜に設けた電極孔の側壁を覆って形成したことにより検査用プローブの反復使用に伴うプローブとプローブパッド電極との接触不良をなくすようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＳＩ等の半導体装置としては、半導体ウエハに形成したＩＣ（集積回路）チップ領域においてボンディングパッド電極に接続されたプローブパッド電極を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような半導体装置によると、組立（アセンブリ）工程の前にウエハプロービングテストを行なう際に、検査用プローブをボンディングパッド電極にではなく、プローブパッド電極に接触させて検査を行なうので、ボンディングパッド電極が検査用プローブの先端でこすられて傷つくことによりボンディング不良を招くといった事態を未然に防止することができる。
【０００３】
特許文献１
特開平７−１１１２８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとうする課題】
上記した従来技術によると、プローブパッド電極は、ボンディングパッド電極と同様にしてＡｌ又はＡｌ合金等の導電材で構成されるのが通例である。Ａｌ又はＡｌ合金等の金属は、柔らかい材料であるため、例えばメモリテストで１回、ロジックテストで１回というように複数回のプローブ接触を行なうと、プローブパッド電極がけずられてプローブの先端に金属くずが付着し、良好な接触が得られないことがあった。また、プローブは、複数回使用すると、先端面の平坦度が悪化し、プローブパッド電極の上面が平坦であっても、良好な接触が得られないことがあった。
【０００５】
この発明の目的は、検査用プローブの反復使用に伴うプローブとプローブパッド電極との接触不良をなくすことができる新規な半導体装置とその製法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体装置は、ボンディングパッド電極に接続されたプローブパッド電極を有する半導体装置であって、
前記ボンディングパッド電極より下の１又は複数層の絶縁膜に電極孔を設けると共にこの電極孔の側壁を覆って前記プローブパッド電極を形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
この発明の半導体装置によれば、プローブパッド電極を絶縁膜に設けた電極孔の側壁を覆って形成したので、検査用プローブは、その先端がプローブパッド電極に容易に係止されるようになり、良好な接触が得られる。
【０００８】
この発明の半導体装置において、電極孔を深さ方向にサイズが減少するように形成すると、検査用プローブを電極孔に挿入するのが容易となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態に係る半導体装置を示すもので、図１の装置のパッド電極配置は、図２に示されている。図１に示す断面は、図２のＱ−Ｑ’線に沿う断面に対応する。
【００１０】
半導体基板１０の一主表面を覆う絶縁膜１２の上には、図示しないポリシリコン配線を覆ってＢＰＳＧ（ボロン・リン・ケイ酸ガラス）等の層間絶縁膜２４が形成されている。絶縁膜２４の上には、配線層２６が形成され、絶縁膜２４には、配線層２６に隣接して電極孔２４ａが設けられている。電極孔２４ａの側壁を覆ってＷ（タングステン）層２８が形成されている。
【００１１】
絶縁膜２４の上には、配線層２６を覆って層間絶縁膜３０が形成され、絶縁膜３０の上には、配線層３２が形成されている。配線層３２は、ボンディングパッド電極４０の配置予定部が正方形状に幅広く形成されると共に、電極４０の配置予定部から電極孔２４ａの近傍へ延長する延長部を有し、この延長部が接続層３２Ａとして使用される。絶縁層３０には、接続層３２Ａに隣接して電極孔３０ａが設けられている。電極孔３０ａは、電極孔２４ａに連続してそれよりサイズが大きくなるように形成される。一例として、接続孔２４ａを一辺の長さＡが２０μｍの正方形とすると、電極孔３０ａは、接続層３２Ａ側にＤ１＝５μｍだけ拡大したサイズで形成される。電極孔３０ａの側壁を覆ってＷ層３４が形成され、Ｗ層３４は、前述したＤ１の拡大部以外の部分でＷ層２８を覆う。接続層３２Ａは、配線層３２における電極４０の配置予定部とＷ層３４とを相互接続する。
【００１２】
絶縁膜３０の上には、配線層３２及び接続層３２Ａを覆って層間絶縁膜３６が形成され、絶縁膜３６には、配線層３２における電極４０の配置予定部に対応した接続孔３６ａと、電極孔３０ａに連続した電極孔３６ｂとが設けられている。電極孔３６ｂは、接続層３２Ａ側にＤ２＝５μｍだけ拡大したサイズで形成される。電極孔３６ｂ，３０ａ，２４ａは、深さ方向にサイズが減少する連続孔を構成する。電極孔３６ｂの側壁を覆ってＷ層３８が形成され、Ｗ層３８は、前述したＤ２の拡大部で接続層３２Ａに重なり（接続され）、Ｄ２の拡大部以外の部分でＷ層３４を覆う。接続孔３６ａ内にはＷ層３８の形成に伴ってＷ層３８ａが形成されるが、Ｗ層３８ａは省略してもよい。
【００１３】
絶縁膜３６の上には、接続孔３６ａを介して配線層３２に接続されるようにＡｌ又はＡｌ合金からなるボンディングパッド電極４０が設けられている。絶縁膜３６の上には、電極４０を覆って窒化シリコン等の保護絶縁膜４２が形成されており、絶縁膜４２には、電極４０の中央部を露呈するボンディング孔４２ａと、Ｗ層２８，３４，３８からなるプローブパッド電極を露呈するプローブ接触孔４２ｂとが設けられている。一例として、配線層２６上での絶縁膜３０の厚さ及び配線層３２上での絶縁膜３６の厚さをいずれも０．８μｍとし、絶縁膜２４，３０，３６の合計厚さＴを３μｍとすることができる。
【００１４】
ウエハプロービングテストの際には、プローブ接触孔４２ｂを介してプローブパッド電極２８，３４，３８に検査用プローブＰＢを接触させる。この場合、プローブＰＢは、例えばＷ層３４で係止されるので、プローブＰＢの先端面が反復使用により平坦性が悪化していても、良好な接触が得られる。また、プローブＰＢを電極孔３６ｂの開口端でＷ層３８と接触させることで多点接触も可能である。さらに、電極孔２４ａ，３０ａ，３６ｂからなる連続孔を深さ方向にサイズが減少するように形成したので、電極孔３６ｂを介してプローブＰＢを挿入するのが容易となる。その上、プローブパッド電極２８，３４，３８をボンディングパッド電極４０を構成するＡｌ又はＡｌ合金より高硬度のＷで構成したので、プローブＰＢによるプローブパッド電極の損傷が軽減される。
【００１５】
次に、図３〜５を参照して図１の装置の製法を説明する。図３の工程では、半導体基板１０の一主表面を覆う絶縁膜１２の上に絶縁膜２４を形成した後、絶縁膜２４の上に配線層２６を形成する。そして、ホトリソグラフィ及び選択的ドライエッチング処理により配線層２６に隣接する電極孔２４ａを絶縁膜２４に形成する。この後、ブランケットＣＶＤ（化学気相堆積）法により基板上面にＷ層２８Ａを形成し、Ｗ層２８Ａをエッチバックすることにより電極孔２４ａの側壁を覆い且つ配線層２６に接続されるようにＷ層２８を形成する。
【００１６】
次に、図４の工程では、絶縁膜２４の上に配線層２６を覆って絶縁膜３０を形成する。絶縁膜３０は、塗布絶縁膜を用いて上面が平坦状をなすように形成することができる。そして、絶縁膜３０の上に配線層３２及び接続層３２Ａを形成した後、ホトリソグラフィ及び選択的ドライエッチング処理により接続層３２Ａに隣接する電極孔３０ａを形成する。電極孔３０ａは、電極孔２４ａに連続してそれより前述のＤ１だけ拡大したサイズで形成する。この後、図３で述べたと同様にしてＷ層３４を電極孔３０ａの側壁を覆い且つ接続層３２Ａに接触するように形成する。
【００１７】
次に、図５の工程では、絶縁膜３０の上に配線層３２及び接続層３２Ａを覆って絶縁膜３６を形成する。絶縁膜３６は、絶縁膜３０と同様にして平坦状に形成することができる。絶縁膜３６には、ホトリソグラフィ及び選択的ドライエッチング処理により配線層３２の一部に対応した接続孔３６ａと、電極孔３０ａに連続した電極孔３６ｂとを形成する。電極孔３６ｂは、電極孔３０ａより前述のＤ２だけ拡大したサイズで形成する。この後、図３で述べたと同様にしてＷ層３８を電極孔３６ｂの側壁を覆うように形成する。このとき、電極孔３６ｂより大きい接続孔３６ａの側壁に沿ってＷ層３８ａが残存する。
【００１８】
この後、基板上面にＡｌ又はＡｌ合金を堆積し、その堆積層をホトリソグラフィ及び選択的ドライエッチング処理によりパターニングすることにより図１，２に示すようにボンディングパッド電極４０を形成する。そして、絶縁膜３６の上に窒化シリコン等の保護絶縁膜４２を形成した後、ホトリソグラフィ及び選択的ドライエッチング処理により図１，２に示すようにボンディング孔４２ａ及びプローブ接触孔４２ｂを絶縁膜４２に形成する。
【００１９】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の改変形態で実施可能なものである。例えば、プローブパッド電極の構成材料としては、Ｗに限らず、ＭＯ，Ｔｉ等の高融点金属又はＷ，ＭＯ，Ｔｉ等の高融点金属のシリサイド等を用いてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、プローブパッド電極を絶縁膜に設けた電極孔の側壁を覆って形成したので、検査用プローブを反復使用しても、プローブとプローブパッド電極との間に良好な接触を確保できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る半導体装置を示す基板断面図である。
【図２】図１の装置におけるパッド電極配置を示す上面図である。
【図３】図１の装置の製法における第１のＷ層形成工程を示す基板断面図である。
【図４】図３の工程に続く絶縁膜形成工程、配線形成工程、接続孔形成工程及び第２のＷ層形成工程を示す基板断面図である。
【図５】図４の工程に続く絶縁膜形成工程、接続孔形成工程及び第３のＷ層形成工程を示す基板断面図である。
【符号の説明】
１０：半導体基板、１２，２４，３０，３６，４２：絶縁膜、２６，３２：配線層、２８，３４，３８：プローブパッド電極、４０：ボンディングパッド電極、３２Ａ：接続層、４２ａ：ボンディング孔、４２ｂ：プローブ接触孔。
【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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