(57)【要約】【課題】例えば、隣接するボンディングパッド同士のスプラッシュによる接続の防止など、隣接する電極同士の接続の防止を図ることができる半導体装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置は、半導体基板１と、半導体基板１上に形成された第１の導電層５と、半導体基板１上に形成され、第１の導電層５を露出するように開口する保護膜（図１では絶縁膜３）と、その保護膜の開口から露出する第１の導電層５及びその保護膜３上に形成された第２の導電層６と、を備え、第２の導電層６が、その端部よりも内側に凹部７を有するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された第１の導電層と、
前記半導体基板上に形成され、前記第１の導電層を露出するように開口する保護膜と、
前記保護膜の開口から露出する前記第１の導電層及び前記保護膜上に形成された第２の導電層と、
を備え、前記第２の導電層が、その端部よりも内側に凹部を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の導電層は凸部を有し、前記第２の導電層の凹部は、前記第１の導電層の凸部に沿って形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の導電層は、深さが前記第１の導電層の厚み以下の凹部を有し、前記第２の導電層の凹部は、前記第１の導電層の凹部に沿って形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の導電層の凹部は少なくとも２つ設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２の導電層の凹部のうちの最外郭に位置する凹部間に、前記第２の導電層に接続される外部接続用電極の幅以上の間隔が設けられていることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２の導電層の凹部は、平面視したとき直線状であることを特徴とする請求項４もしくは５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の導電層の凹部は、前記第２の導電層に外部接続用電極が接続される際に加えられる超音波の振幅方向に対して垂直な方向に沿った直線形状をしていることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２の導電層の凹部は、平面視したとき環状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２の導電層の凹部で囲まれる領域は、前記第２の導電層に接続される外部接続用電極の投影面積以上の面積を有することを特徴とする請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第２の導電層の凹部は、断面視したとき、その深さ方向に傾斜していることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第２の導電層の凹部は、断面視したとき階段状であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第１の導電層及び第２の導電層は、銅、アルミニウム、タングステン、チタン、タンタルのうちの少なくとも１種類の単体を用いて、または、銅、アルミニウム、タングステン、チタン、タンタルのいずれかを含む少なくとも１種類の金属化合物を用いて、または、単体と金属化合物を組み合わせて形成されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記保護膜は、少なくとも１種類の絶縁化合物を用いて形成されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記保護膜は、ＳｉＯ２またはＳｉＮの少なくとも一方を用いて形成されていることを特徴とする請求項１３記載の半導体装置。
【請求項１５】
半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上に第１の導電層を形成する工程と、
前記半導体基板上に、前記第１の導電層を露出するように開口する保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の開口を通じて、その開口から露出する前記第１の導電層の面積よりも小さい面積の導電層を積層して、前記第１の導電層を凹凸形状にする工程と、
前記保護膜の開口から露出する前記第１の導電層及び前記保護膜上に第２の導電層を形成して、前記第２の導電層の端部よりも内側に、前記第１の導電層の凸部に沿った凹部を形成する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上に第１の導電層を形成する工程と、
前記半導体基板上に、前記第１の導電層を露出するように開口する保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の開口を通じて前記第１の導電層に、深さが前記第１の導電層の厚み以下の第１の凹部を形成して、前記第１の導電層を凹凸形状にする工程と、
前記保護膜の開口から露出する前記第１の導電層及び前記保護膜上に第２の導電層を形成して、前記第２の導電層の端部よりも内側に、前記第１の導電層の第１の凹部に沿った第２の凹部を形成する工程と、
を具備す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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高機能化・多機能化の要望が強まっており、半導体素子のボンディングパッド数が増加してきている。また、電子機器の小型化やコストダウンに対応するために、半導体素子のより一層の小型化が求められている。これらの要求に応えるため、ボンディングパッド（電極）のサイズが小さくなってきている。
【０００３】
しかし、ボンディングパッドのサイズの縮小化に伴い、ボンディングパッドからボンディングワイヤが外れるという問題が顕在化してきた。そこで、ボンディングワイヤとボンディングパッドとの接合性をより高める手段として、ボンディングパッドを凹凸のある起伏形状に形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図７に従来の半導体装置のボンディングパッドを示す。図７（ａ）は従来の半導体装置のボンディングパッドを示す平面図である。図７（ｂ）は従来の半導体装置のボンディングパッドを示す断面図であり、詳しくは、図７（ａ）のＡ−Ａ’線部の断面を示している。図７において、１１はシリコン基板、１２はアルミニウム電極、１３は保護膜、１４はボンディングパッドである。
【０００５】
図７に示すように、アルミニウム電極１２の表面に碁盤目状に多数の溝を刻説して、ボンディングパッド１４を凹凸のある起伏形状に形成することで、高周波放電のスパークにより先端をボール状にしたボンディングワイヤとボンディングパッドとの合金層の面積が増加するとともに、ボンディングワイヤをボンディングパッドに押し付ける際に加える超音波によって生じる摩擦力も増加するので、ボンディングワイヤとボンディングパッドとの接合性の向上を望める。
【０００６】
一方、近年、電子機器の更なるコストの削減、電気伝導性の向上、ならびにボール接合およびウェッジ接合等の接合信頼性の向上のために、ボンディングワイヤとして、これまでの高純度４Ｎ（純度＞９９．９９ｍａｓｓ％）の金ワイヤに代えて、銅ワイヤや合金ワイヤなどが使われ始めている。合金ワイヤとしては、ワイヤの芯線にＣｕ（３Ｎ〜４Ｎ程度）を使用し、ワイヤの表面にはＣｕの酸化を防止するためのＰｄ等を使用したＰｄコートＣｕワイヤ等が一般的に知られている。
【０００７】
しかし、銅ワイヤや合金ワイヤは金ワイヤよりも硬いため、高周波放電のスパークにより先端がボール状になった銅ワイヤまたは合金ワイヤを、半導体素子のボンディングパッド上に、超音波、温度、圧力を加えて押し付けると、ボンディングパッド（電極）を形成している金属が押し出される。この押し出された金属はスプラッシュと呼ばれる。加えて、銅ワイヤや合金ワイヤをボンディングパッドと接合するためには、金ワイヤをボンディングする場合よりも高い超音波周波数と圧力が必要となる。そのため、超音波の振幅方向に発生するスプラッシュの量が多くなり、この超音波の振幅方向に過剰に発生したスプラッシュによって、隣接するボンディングパッド（電極）同士が接続されるおそれがある。
【０００８】
以上説明したように、近年使用されるようになってきた銅ワイヤや合金ワイヤには、超音波の振幅方向に隣接するボンディングパッド（電極）同士がスプラッシュによって接続するおそれがある。しかしながら、従来のボンディングパッドの構造としては、ボンディングワイヤとボンディングパッドとの接合性を高めるために、電極の表面に碁盤目状に多数の溝を刻説して、ボンディングパッドを凹凸のある起伏形状に形成したものはあっても、金ワイヤよりも硬い金属ワイヤを用いた場合でも隣接するボンディングパッド同士の接続を防止することができるボンディングパッドはなかった。そのため、金ワイヤよりも硬い金属ワイヤを用いた場合でも隣接するボンディングパッド同士の接続を防止することができるボンディングパッドが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１２０２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のように、金ワイヤよりも硬い金属ワイヤを用いてワイヤボンディングを行うと、ボンディングパッドを形成している金属が押し出されてスプラッシュが発生する。加えて、ワイヤボンディングを行う際の超音波周波数と圧力が高いと、超音波の振幅方向へ押し出される金属（スプラッシュ）の量が増える。そのため、超音波の振幅方向に発生するスプラッシュの量が多くなり、この超音波の振幅方向に過剰に発生したスプラッシュによって、隣接するボンディングパッド（電極）同士が接続される不良が起こるおそれがある。
【００１１】
例えば、ボンディングワイヤとして銅ワイヤや合金ワイヤなどの金ワイヤよりも硬い金属ワイヤを使用する場合、回路配線基板（リードフレーム、基板、テープ）を約１５０°Ｃ〜３５０°Ｃの範囲で加熱し、高周波放電のスパークにより先端がボール状になったボンディングワイヤを、半導体素子のアルミニウム電極（ボンディングパッド）上に超音波、圧力を加えて押し付け、アルミニウムとの合金層を形成させて圧着して、ボンディングパッドとボンディングワイヤを接合させる。しかし、銅や合金などとアルミニウムとを接合する際には、金ワイヤを用いてワイヤボンディングを行う場合よりも超音波周波数と圧力を高くしなければならない。また、銅ワイヤや合金ワイヤの先端のボールは金ワイヤの先端のボールよりも硬い。そのため、銅ワイヤや合金ワイヤなどを用いたワイヤボンディングの場合は、金ワイヤを用いてワイヤボンディングを行う場合よりもスプラッシュが発生しやすくなる。
【００１２】
本発明は、例えば、隣接するボンディングパッド同士のスプラッシュによる接続の防止など、隣接する電極同士の接続の防止を図ることができる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された第１の導電層と、前記半導体基板上に形成され、前記第１の導電層を露出するように開口する保護膜と、前記保護膜の開口から露出する前記第１の導電層及び前記保護膜上に形成された第２の導電層と、を備え、前記第２の導電層が、その端部よりも内側に凹部を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の半導体装置の他の側面によれば、前記第１の導電層は凸部を有し、前記第２の導電層の凹部は、前記第１の導電層の凸部に沿って形成されている。
【００１５】
また、本発明の半導体装置の他の側面によれば、前記第１の導電層は、深さが前記第１の導電層の厚み以下の凹部を有し、前記第２の導電層の凹部は、前記第１の導電層の凹部に沿って形成されている。
【００１６】
また、本発明の半導体装置の他の側面によれば、前記第２の導電層の凹部は少なくとも２つ設けられている。
【００１７】
また、本発明の半導体装置の他の側面によれば、前記第２の導電層の凹部のうちの最外郭に位置する凹部間に、前記第２の導電層に接続される外部接続用電極の幅以上の間隔が設けられている。
【００１８】
また、本発明の半導体装置の他の側面によれば、前記第２の導電層の凹部は、平面視したとき直線状である。
【００１９】
また、本発明の半導体装置の他の側面によれば、前記第２の導電層の凹部は、前記第２の導電層に外部接続用電極が接続される際に加えられる超音波の振幅方向に対して垂直な方向に沿った直線形状をしている。
【００２０】
また、本発明の半導体装置の他の側面によれば、前記第２の導電層の凹部は、平面視したとき環状である。
【００２１】
また、本発明の半導体装置の他の側面によれば、前記第２の導電層の凹部で囲まれる領域は、前記第２の導電層に接続される外部接続用電極の投影面積以上の面積を有する。
【００２２】
また、本発明の半導体装置の他の側面によれば、前記第２の導電層の凹部は、断面視したとき、その深さ方向に傾斜している。
【００２３】
また、本発明の半導体装置の他の側面によれば、前記第２の導電層の凹部は、断面視したとき階段状である。
【００２４】
また、本発明の半導体装置の他の側面によれば、前記第１の導電層及び第２の導電層は、銅、アルミニウム、タングステン、チタン、タンタルのうちの少なくとも１種類の単体を用いて、または、銅、アルミニウム、タングステン、チタン、タンタルのいずれかを含む少なくとも１種類の金属化合物を用いて、または、単体と金属化合物を組み合わせて形成されている。
【００２５】
また、本発明の半導体装置の他の側面によれば、前記保護膜は、少なくとも１種類の絶縁化合物を用いて形成されている。
【００２６】
また、本発明の半導体装置の他の側面によれば、前記保護膜は、ＳｉＯ２またはＳｉＮの少なくとも一方を用いて形成されている。
【００２７】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第１の導電層を形成する工程と、前記半導体基板上に、前記第１の導電層を露出するように開口する保護膜を形成する工程と、前記保護膜の開口を通じて、その開口から露出する前記第１の導電層の面積よりも小さい面積の導電層を積層して、前記第１の導電層を凹凸形状にする工程と、前記保護膜の開口から露出する前記第１の導電層及び前記保護膜上に第２の導電層を形成して、前記第２の導電層の端部よりも内側に、前記第１の導電層の凸部に沿った凹部を形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の他の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第１の導電層を形成する工程と、前記半導体基板上に、前記第１の導電層を露出するように開口する保護膜を形成する工程と、前記保護膜の開口を通じて前記第１の導電層に、深さが前記第１の導電層の厚み以下の第１の凹部を形成して、前記第１の導電層を凹凸形状にする工程と、前記保護膜の開口から露出する前記第１の導電層及び前記保護膜上に第２の導電層を形成して、前記第２の導電層の端部よりも内側に、前記第１の導電層の第１の凹部に沿った第２の凹部を形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の好ましい形態によれば、第２の導電層に外部接続用電極を接続する際に、第２の導電層を形成している金属や第２の導電層に接続する外部接続用電極を形成している金属を、第２の導電層に設けられた凹部によって受け止めて、その金属が隣の第２の導電層まで押し出されるのを防ぐことができるので、隣接する第２の導電層（電極）同士の接続を防止することができる。
【００３０】
したがって、第２の導電層をボンディングパッドとして使用すれば、ボンディングパッドに金属ワイヤをボンディングする際にスプラッシュが発生しても、隣接するボンディングパッド同士の接続を防止することが可能となる。そのため、半導体装置の高機能化・多機能化に伴うパッド数の増加や、チップサイズの縮小化によって、パッドの狭ピッチ化が進んでも、スプラッシュによる不良を防止できることから、ボンディングパッドのサイズの更なる縮小化が可能となる。また、ワイヤボンディングに使用する超音波周波数や圧力を高めても、スプラッシュによる不良を防止できることから、これまで以上に高い超音波周波数や圧力を用いたワイヤボンディングが可能となり、信頼性の更なる向上が実現可能となる。
【００３１】
更に、第２の導電層を金属バンプや半田ボール等の外部接続用電極に接合させる電極として使用すれば、熱接着時に金属バンプや半田ボール等から溶け出した金属が、隣の第２の導電層まで流れて、隣接する第２の導電層（電極）同士が接続する不良を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の構成の要部を概略的に示す断面図および平面図
【図２】本発明の実施の形態１における、ボンディングパッドとボンディングワイヤとの接合状態を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるボンディングパッドの配列方向を示す平面図
【図４】本発明の実施の形態２における半導体装置の構成の要部を概略的に示す断面図
【図５】本発明の実施の形態２におけるボンディングパッドの拡大断面図
【図６】本発明の実施の形態２におけるボンディングパッドの平面図
【図７】従来の半導体装置のボンディングパッドを示す断面図および平面図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また、図面は、理解しやすくするために、それぞれの要素を主体に模式的に示している。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における半導体装置の構成の要部を概略的に示す図であり、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は平面図である。図１において、１は半導体基板、２は第１の絶縁膜、３は第２の絶縁膜、４はパッシベーション膜、５は第１の導電層、５ａは第１の導電層の本体、５ｂは第１の導電層の凸部、６は第２の導電層、７は第２の導電層の凹部である。図１において、第２の導電層６の、パッシベーション膜４から露出する表面が、ボンディングワイヤを接続するためのボンディングパッド（電極）である。以下、この実施の形態１における半導体装置について詳しく説明する。
【００３５】
半導体基板１には、例えばＳｉ基板を用いることができる。なお、実際の半導体装置では、半導体基板１上にＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタ等のデバイスが作りこまれているが、図面上は簡略化のため省略している。
【００３６】
半導体基板１上には第１の絶縁膜２が形成されている。第１の絶縁膜２には、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いることができる。この第１の絶縁膜２内に、表面が第１の絶縁膜２から露出する第１の導電層５が形成されている。この第１の導電層５は、半導体装置の配線および、配線とボンディングパッドとの接続領域となる。
【００３７】
第１の絶縁膜２および第１の導電層５上には、保護膜の一例としての第２の絶縁膜３が形成されている。第２の絶縁膜３には、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いることができる。なお、第２の絶縁膜３として、シリコン酸化膜と、そのシリコン酸化膜を挟むシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）とからなる積層体を用いてもよい。この第２の絶縁膜３は、第１の導電層５の表面のうち、ボンディングパッドとの接続領域となる部分を露出するように開口している。
【００３８】
第２の絶縁膜３の開口から露出する第１の導電層５及び第２の絶縁膜３の開口の周囲の領域上には、第２の導電層６が形成されている。さらに、第２の導電層６の外周部および第２の絶縁膜３上にパッシベーション膜４が形成されている。
【００３９】
第２の導電層６の表面のうち、パッシベーション膜４から露出している領域が、この半導体装置の、外部との接続領域としてのボンディングパッドである。したがって、パッシベーション膜４は、第２の導電層６の表面のうちボンディングパッドとなる領域を露出するように開口している。
【００４０】
第２の導電層６は、パッシベーション膜４から露出する領域の端部よりも内側に凹部７を有している。つまり、ボンディングパッド（電極）に凹部７が形成されている。この凹部７により、ボンディングパッドを形成している金属が、ワイヤボンディング時に隣のボンディングパッドまで押し出されることを防止して、隣接するボンディングパッド（電極）同士の接続を防止することができる。
【００４１】
凹部７は、好ましくは、ボンディングパッド（第２の導電層６）を断面視したときに、パッシベーション膜４から露出する第２の導電層６の端部、すなわちボンディングパッドの端部よりも内側に２箇所以上現れるように形成する。図１（ａ）には、ボンディングパッドを断面視したとき凹部７が２箇所に現れる構造を示している。
【００４２】
さらに好ましくは、ボンディングパッド（第２の導電層６）を断面視したときに、第２の導電層の凹部７のうちの最外郭に位置する２つの凹部の間に、ボンディングパッド（第２の導電層６）に接続されるボンディングワイヤのボール状の端部（外部接続用電極）の幅以上の間隔を設ける。こうすることで、隣接するボンディングパッド（電極）同士の接続をより確実に防止することができる。
【００４３】
第１の導電層５及び第２の導電層６の材料には、銅、アルミニウム、タングステン、チタン、タンタルのうちの少なくとも１種類を単体で用いてもよいし、それらのうちのいずれかを含む金属化合物のうちの少なくとも１種類を用いてもよいし、単体と金属化合物を組み合わせて用いてもよい。また、保護膜の一例である第２の絶縁膜３の材料には、少なくとも１種類の絶縁化合物を用いることができる。絶縁化合物としては、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮなどを用いることができる。
【００４４】
図２に、ボンディングパッドにボンディングワイヤが接合した状態を示す。図２において、８はボンディングワイヤのボール部、９はボンディングワイヤである。第２の導電層の凹部７のうちの最外郭に位置する凹部よりも内側にボンディングワイヤ９のボール部８を接続すれば、銅ワイヤや合金ワイヤなどの硬い金属ワイヤを用いてワイヤボンディングした際に、超音波の振幅方向にスプラッシュが発生しても、そのスプラッシュは第２の導電層６に形成された凹部７に入り込み、隣のボンディングパッドと接触することはない。したがって、隣接するボンディングパッド（電極）同士の接続を防止することができる。
【００４５】
ボンディングパッド（第２の導電層６）の凹部７は、第２の導電層６の直下の第１の導電層の本体５ａに凸部５ｂを少なくとも１つ設けることによって、その第１の導電層の凸部５ｂに沿って形成することができる。
【００４６】
第１の導電層の凸部５ｂは、第２の絶縁膜３の開口の内側、すなわち第２の絶縁膜３から露出する導電層５ａ上に、導電層を少なくとも１層積層することで形成する。例えば、導電層５ａの形成後に、導電層５ａと同じ材質、同じ薄膜形成方法を使用して、導電層５ａの上に、凸部５ｂとなる導電層を積層させるなどして、この凸部（導電層）５ｂを形成してもよい。薄膜形成方法としては、スパッタリングや電子ビーム蒸着などを使用することができる。
【００４７】
第１の導電層の凸部５ｂの面積は、第２の絶縁膜３から露出する導電層５ａの面積（第２の絶縁膜３の開口面積）よりも小さく設定する。なお、ボンディングパッド（第２の導電層６）を断面視したときに、第２の導電層の凹部７が３箇所以上現れる構造とする場合には、第１の導電層の本体５ａに凸部５ｂを２つ以上設ける。
【００４８】
この実施の形態１では、第２の絶縁膜３から露出する導電層５ａの領域内の１箇所に１層の導電層（凸部）５ｂが積層されている。第１の導電層の本体５ａの膜厚を１．０μｍとすると、その上に積層する導電層５ｂの膜厚は１．０μｍ以下にする。ここでは、０．９μｍとした。このように、膜厚０．９μｍの凸部５ｂを有する第１の導電層５上に、第２の導電層６を例えば膜厚１．０μｍで形成する。第２の導電層６は、例えば無電解めっき法などで形成することができる。そうすることで、第２の導電層６を加工することなく、０．９μｍの凹部７を第２の導電層６に形成することができる。なお、第２の絶縁膜３から露出する導電層５ａの領域内の１箇所に２層以上の導電層を積層して、膜厚０．９μｍの凸部５ｂを１個形成してもよい。
【００４９】
このように第１の導電層５を凹凸形状にすることで、第２の導電層６を加工することなく、凹部を有するボンディングパッド（第２の導電層６）を形成することができる。
【００５０】
この実施の形態１では、図１（ｂ）に示すように、ボンディングパッド（第２の導電層６）の凹部７は、平面視したとき直線状である。なお、直線状の凹部７は２本以上設けるのが好ましい。
【００５１】
図１（ｂ）に示すような２本の直線状の凹部７を形成する場合、図１（ａ）を記述した紙面に垂直な方向において、凸部５ｂの長さを、第２の絶縁膜３から露出する第１の導電層５の領域と同じ長さに設定する。また、図１（ａ）を記述した紙面の左右方向において、凸部５ｂの幅を、第２の絶縁膜３から露出する第１の導電層５の領域よりも短く設定する。好ましくは、図１（ａ）を記述した紙面の左右方向の凸部５ｂの幅は、第２の導電層の凹部７のうちの最外郭に位置する凹部７の間の間隔が、ボンディングパッド（第２の導電層６）に接続されるワイヤのボール状の端部（外部接続用電極）の幅以上となるように設定する。なお、図１（ａ）を記述した紙面に垂直な方向の凸部５ｂの長さを短くした場合、後述する図６（ｂ）に示すように、ボンディングパッドの凹部７は、平面視したときに正方形または長方形の辺に沿う環状となる。
【００５２】
続いて、この実施の形態１における半導体装置の製造方法について説明する。
【００５３】
まず半導体基板１上にＭＯＳトランジスタ等のデバイス（図では省略）を形成した後、層間膜として第１の絶縁膜２を形成する。例えば、第１の絶縁膜２として、ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成する。
【００５４】
次に、第１の絶縁膜２に導電層５ａ用の溝（開口）を、例えば、リソグラフィ工程とドライエッチング工程を用いて形成する。
【００５５】
次に、導電層５ａを形成するための金属膜を、例えばスパッタリングや電子ビーム蒸着により被着させ、その被着させた金属膜を平坦化することで、半導体基板１上に導電層５ａを形成する。なお、第１の導電層５の金属として例えばＣｕを用いる場合には、銅の拡散の防止と密着性の向上のために、まずＴｉＮ膜を被着させた後に、Ｃｕ膜を被着させてもよい。
【００５６】
次に、層間膜として第２の絶縁膜３を形成する。例えば、第２の絶縁膜３として、ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成する。なお、第１の導電層５の金属として例えばＣｕを用いる場合には、シリコン酸化膜とともに、銅の拡散の防止のために、第２の絶縁膜３を挟むシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）をＣＶＤ法により形成してもよい。第２の絶縁膜３の形成後、第２の絶縁膜３に第２の導電層６用の開口を、例えば、リソグラフィ工程とドライエッチング工程を用いて形成する。これにより、半導体基板１上に、第１の導電層５を露出するように開口する保護膜が形成される。
【００５７】
次に、第２の絶縁膜３の開口を通じて、第２の絶縁膜３から露出する導電層５ａ上に、その露出している領域の面積よりも小さい面積の導電層を積層する。例えば、スパッタリングや電子ビーム蒸着などにより金属膜を被着させて導電層５ａ上に積層し、その積層された金属膜を平坦化することで、導電層５ａ上に導電層を積層させることができる。この積層された導電層が第１の導電層の凸部５ｂとなる。これにより、保護膜から露出する凹凸形状の第１の導電層５が形成される。
【００５８】
次に、第２の導電層６を形成するための金属膜を、第２の絶縁膜３の開口から露出する第１の導電層５及び第２の絶縁膜３の開口の外周上に、例えば無電解めっき法などで被着させる。これにより、第１の導電層５の凸部５ｂに沿った凹部７を有する第２の導電層６が形成される。その後、パッシベーション膜４を形成する。例えば、パッシベーション膜４として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）をＣＶＤ法により形成してもよい。パッシベーション膜４の形成後、リソグラフィ工程とドライエッチング工程を用いて、第２の導電層６の表面のうちボンディングパッド（電極）となる領域が露出するようにパッシベーション膜４を開口する。これにより、パッシベーション膜４から露出する第２の導電層６の端部よりも内側に、第１の導電層５の凸部５ｂに沿った凹部７を有するボンディングパッド（電極）が形成される。
【００５９】
以上のように、この実施の形態１では、半導体基板上に、複数の層間絶縁膜と、配線と、外部と電気的に接続するためのボンディングパッド（電極）とを備えた半導体装置において、外部と電気的に接続するための領域を有する第２の導電層が形成され、その第２の導電層の直下に、配線の領域を有する第１の導電層が形成されている。さらに、第１の導電層は、第２の導電層の直下において導電層が積層された構造になっており、第１の導電層の表面には凹凸が形成されている。このような構成によって、ボンディングパッド（電極）上に、より深い凹部を形成することができるので、金ワイヤよりも硬い、例えばＣｕワイヤや合金ワイヤ等の金属ワイヤを使用してワイヤボンディングした場合にスプラッシュが発生しても、隣接するボンディングパッド（電極）同士の接続を防止することができる。
【００６０】
続いて、ボンディングパッド（電極）の配列方向について説明する。図３は本発明の実施の形態１におけるボンディングパッドの配列方向を示す図である。
【００６１】
図３（ａ）に示すように、ボンディングパッド（電極）の配列は、第２の導電層の直線状の凹部７の長手方向が、ワイヤボンディング時に加える超音波の振幅方向に対して垂直方向になるように設定するのが好ましい。このようにすれば、スプラッシュが広がる方向に対して凹部７が形成されるので、隣り合うボンディングパッド（電極）同士の接続をより確実に防止することができる。
【００６２】
また、図３（ｂ）に示すように、ボンディングパッド（電極）の形状が長方形の場合、超音波の振幅方向とボンディングパッドの長辺方向が等しいならば、凹部７の長手方向を超音波の振幅方向に対して垂直方向に設定しなくてもよい場合がある。
【００６３】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における半導体装置の構成の要部を概略的に示す断面図である。但し、前述した実施の形態１で説明した要素に対応する要素には同一の符号を付して、説明を省略する。図４においても、第２の導電層６の、パッシベーション膜４から露出する表面が、ボンディングパッド（電極）である。以下、この実施の形態２における半導体装置について詳しく説明する。
【００６４】
図４に示すように、この実施の形態２では、第１の導電層５に凹部１０が設けられている。このように第１の導電層に凹部１０を設けることにより、その凹部１０の直上にボンディングパッド（第２の導電層６）の凹部７を形成することができる。すなわち、凹部１０を設けた第１の導電層５上に、第２の導電層６を例えば無電解めっき法などで形成することにより、第２の導電層６に、第２の導電層６を加工することなく凹部７を形成することができる。
【００６５】
この第１の導電層の凹部１０は、好ましくは、断面視したとき、第２の絶縁膜３の開口から露出する第１の導電層５の領域内に２箇所以上現れるように形成する。図４（ａ）には、断面視したとき凹部１０が２箇所に現れる構造を示している。さらに好ましくは、第１の導電層の凹部１０のうちの最外郭に位置する凹部の間に、ボンディングパッド（第２の導電層６）に接続されるボンディングワイヤのボール状の端部（外部接続用電極）の幅以上の間隔を設ける。
【００６６】
また、第１の導電層の凹部１０の深さは、第１の導電層５の膜厚以下にする。図４（ａ）には、第１の導電層５の膜厚よりも浅い凹部１０を、図４（ｂ）には、第１の導電層５の膜厚と同等程度または同等の深さの凹部１０を示している。このようにすれば、第２の導電層の凹部７の深さが、前述の実施の形態１で説明した構造と比較して、より深くなるので、スプラッシュの影響を回避する能力がより向上する。
【００６７】
続いて、図４（ａ）を用いて具体例を説明する。図４（ａ）に示す構造の場合、例えば、第１の導電層５の膜厚を１．０μｍとし、第１の導電層の凹部１０の深さを０．５μｍ程度とすると、第１の導電層５の表面と第１の導電層の凹部１０の底面との高低差は、０．５μｍ程度となる。すると、第２の導電層の凹部７の底面とボンディングパッドの外周部（パッシベーション膜４から露出する第２の導電層６の外周部の表面）との高低差は、第１の導電層５の表面と第１の導電層の凹部１０の底面との高低差よりも、第２の絶縁膜３の膜厚分だけ大きくなる。例えば、第２の絶縁膜３の膜厚を１．０μｍとした場合には、第２の導電層の凹部７の底面とボンディングパッドの外周部との高低差は、１．５μｍとなる。したがって、前述の実施の形態１で説明した構造よりも高い効果を実現できる。
【００６８】
次に、図４（ｂ）を用いて具体例を説明する。図４（ｂ）に示す構造の場合、例えば、第１の導電層５の膜厚を１．０μｍ、第１の導電層の凹部１０の深さを１．０μｍ程度、第２の絶縁膜３の膜厚を１．０μｍとした場合には、第２の導電層の凹部７の底面とボンディングパッドの外周部との高低差は、２．０μｍとなる。このように、図４（ｂ）に示す構造とすることにより、第２の導電層の凹部７を最も深くすることができる。そのため、押し出される金属（スプラッシュ）の量がより多い場合でも、第２の導電層（ボンディングパッド）に形成されている凹部７でスプラッシュを受け止めることができ、隣接するボンディングパッド（電極）同士の接続による不良を防止することができる。
【００６９】
続いて、この実施の形態２における半導体装置の製造方法について説明する。この実施の形態２における半導体装置の製造工程のうち、第２の絶縁膜３に第１の導電層５ａを露出する開口を形成するまでの工程は、前述の実施の形態１で説明した工程と同様であるので、説明を割愛する。
【００７０】
この実施の形態２では、第２の絶縁膜３に第２の導電層６用の開口を形成した後、その開口を通じて第１の導電層５に、深さが第１の導電層５の厚み以下の凹部１０をエッチングなどの方法により形成する。これにより、第２の絶縁膜３から露出する凹凸形状の第１の導電層５が形成される。
【００７１】
その後、前述の実施の形態１と同様に、第２の導電層６を形成するための金属膜を、第２の絶縁膜３の開口から露出する第１の導電層５及び第２の絶縁膜３の開口の外周上に、例えば無電解めっき法などで被着させ、第１の導電層５の凹部１０に沿った凹部７を有する第２の導電層６を形成する。
【００７２】
以降の製造工程は、前述の実施の形態１で説明した工程と同様であるので、説明を割愛する。このように、この実施の形態２によれば、第１の導電層５をエッチングするだけで、凹部７を有する第２の導電層６を形成できるので、実施の形態１で説明した構造よりも少ない工程数を実現できる。すわち、実施の形態１で説明した構造では、第１の導電層の本体５ａ上に金属膜を被着させて積層する工程に加えて、その積層された金属膜を平坦化する工程も必要となり、この実施の形態２の構造よりも工程数が多くなる。
【００７３】
続いて、第２の導電層（ボンディングパッド）の凹部７を断面視したときの側面形状について説明する。第２の導電層の凹部７の側面は、図４に示すように、凹部７の深さ方向に垂直に立ち上がってもよいし、例えば図５（ａ）に示すように階段状でもよいし、図５（ｂ）に示すように、凹部７の深さ方向へ狭まるように傾斜させてもよい。
【００７４】
図５（ａ）に示す階段形状は、例えば、第１の導電層５に対してエッチングを２回行うことで実現できる。階段の段数は図５（ａ）に示すように２段に限るものではなく、エッチングを３回以上行うことで３段以上にすることもできる。また、図５（ｂ）に示すような傾斜面もエッチングによって実現できる。
【００７５】
なお、前述の実施の形態１のように第１の導電層に凸部５ｂを設ける場合も同様に、第２の導電層の凹部７の一側面（内側の側面）を、階段状にしてもよいし、凹部７の深さ方向へ狭まるように傾斜させてもよい。階段形状は、例えば、凸部５ｂの側面形状が階段状となるように、導電層５ａ上に、互いに面積が異なる複数の導電層を積層させることで実現することができる。傾斜面は、例えば、エッチングによって凸部５ｂの側面を傾斜面にすることで実現できる。
【００７６】
続いて、第２の導電層（ボンディングパッド）の凹部７を平面視したときの形状について説明する。第１の導電層の凹部１０は、エッチングなどの方法により形成することができるので、第１の導電層の凹部１０を平面視したときの形状を、容易に、直線状にしたり環状にすることができる。したがって、第２の導電層の凹部７を平面視したときの形状を、容易に、直線状にしたり、環状にすることができる。ここで環状には、多角形の辺に沿う形状や、円形（楕円形も含む）に沿う形状が含まれる。
【００７７】
なお、第１の導電層の凹部１０に囲まれる領域の形状は、正方形や、長方形、五角形、真円、楕円形など、第１の導電層にエッチングなどの方法により形成できる形状であればどのような形状でも構わない。第１の導電層の凹部１０に囲まれる領域の形状を長方形や楕円形などの長手方向を持つ形状にする場合には、その長手方向がワイヤボンディング時に加えられる超音波の振幅方向に沿うようにボンディングパッド（電極）を配列するのが好適である。また、第１の導電層５に２重以上の環状の凹部を設けてもよい。また、第１の導電層５に、環状の凹部と直線状の凹部とを組み合わせて設けてもよい。
【００７８】
図６に、第２の導電層（ボンディングパッド）の凹部７を平面視したときの形状を例示する。
【００７９】
図６（ａ）には、第２の導電層の凹部７を平面視したときの形状を直線状にした場合を示している。この場合、好ましくは、凹部７を少なくとも２本以上形成する。さらに好ましくは、第２の導電層の凹部７のうちの最外郭に位置する２つの凹部の間に、ボンディングパッド（第２の導電層６）に接続されるボンディングワイヤのボール状の端部（外部接続用電極）の幅以上の間隔を設ける。
【００８０】
図６（ｂ）には、第２の導電層の凹部７を平面視したときの形状を、ボンディングパッド（電極）の中央領域を囲むように、四角形の辺に沿う形状にした場合を示している。この場合、好ましくは、第２の導電層の凹部７により囲まれる領域が、ボンディングワイヤのボール状の端部（外部接続用電極）の投影面積以上の面積となるようにする。このような形状にすることで、どの方向にスプラッシュが発生しても、隣接するボンディングパッド同士の接続を防止することができる。
【００８１】
第２の導電層の凹部７を平面視したときの形状を環状にする場合は、例えば図６（ｃ）や図６（ｄ）に示すように、六角形や真円の辺に沿う形状など、エッチングなどを使用して形成することができる形状であれば、どのような形状にしても構わない。但し、第２の導電層の凹部７を円形（楕円形を含む）の辺に沿う形状にする場合、円形の辺に沿って開口するマスクの変わりに、円形に類似する多角形の辺に沿って開口するマスクを用いてもよい。
【００８２】
また、前述の実施の形態１のように第１の導電層に凸部５ｂを設ける場合も同様に、第２の導電層の凹部７を平面視したときの形状を、多角形の辺に沿う形状としたり、円環状（楕円状を含む）にしてもよい。これは、第１の導電層の凸部５ｂを平面視したときの形状が多角形状や円形状（楕円形状を含む）となるように、第１の導電層の凸部５をエッチングにより削ることで実現できる。但し、第１の導電層の凸部５ｂを平面視したときの形状を円形状にする場合、円形（楕円形を含む）の辺に沿って開口するマスクの変わりに、円形に類似する多角形の辺に沿って開口するマスクを用いてもよい。
【００８３】
この実施の形態２におけるボンディングパッドの配列方向は、前述した実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００８４】
なお、以上の実施の形態１および２では、外部との接続用の電極（外部接続用電極）がボンディングワイヤである場合について説明したが、本発明は、例えば、外部との接続用の電極が金属バンプや半田ボール等の場合にも応用可能である。すなわち、本発明が主として想定している課題は、隣接するボンディングパッド同士が、ワイヤボンディング時に発生するスプラッシュにより接続することを防止することであるが、外部との接続用の電極として金属バンプや半田ボール等を用いる場合であっても、第２の導電層に凹部が形成されていることにより、熱接着時に金属バンプや半田ボール等が溶け出して、第２の導電層から外へはみ出すことを防ぐという効果を発揮する。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明にかかる半導体装置とその製造方法は、ボンディングパッドと金属ワイヤとをワイヤボンディングにより接続する際に加える超音波と圧力によってスプラッシュが発生しても、隣接するボンディングパッド同士の接続を防止することができ、ワイヤボンディング工程の歩留まりを向上できるので、特に銅ワイヤや合金ワイヤを用いたワイヤボンディングなど、金ワイヤよりも硬い金属ワイヤを使用し、かつ金ワイヤを使用する場合よりも高い超音波周波数や圧力を必要とするワイヤボンディングに有効である。
【符号の説明】
【００８６】
１      半導体基板
２      第１の絶縁膜
３      第２の絶縁膜
４      パッシベーション膜
５      第１の導電層
５ａ    第１の導電層の本体
５ｂ    凸部
６      第２の導電層
７      第２の導電層の凹部
８      ボンディングワイヤのボール部
９      ボンディングワイヤ
１０      第１の導電層の凹部
１１      シリコン基板
１２      アルミニウム電極
１３      保護膜
１４      ボンディングパッド
【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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【図７】
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