(57)【要約】【課題】ボンディング時の応力に対する耐性を向上させる。【解決手段】第一の層間絶縁層２１と、素子領域２２の配線層と接続され、第一の層間絶縁層の上に所定形状に形成された第一の金属層１１と、第一の金属層を覆うように形成された第二の層間絶縁層１５と、第二の層間絶縁層を貫通して第一の金属層に至るように形成された第一のコンタクトスリット１４と、第一のコンタクトスリットを埋めるように第二の層間絶縁層の上に形成された第二の金属層１２と、第二の金属層を覆うように形成され、第二金属層にボンディングを行うためのボンディング用開口部１７が形成された表面絶縁膜１９と、を備え、第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、第一のコンタクトスリットがボンディング用開口部に沿って形成されている。【選択図】図２
2012028556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の層間絶縁層と、
半導体集積回路の素子領域の配線層と接続され、前記第一の層間絶縁層の上に所定形状に形成された第一の金属層と、
前記第一の金属層を覆うように形成された第二の層間絶縁層と、
前記第二の層間絶縁層を貫通して前記第一の金属層に至るように形成された第一のコンタクトスリットと、
前記第一のコンタクトスリットを埋めるように前記第二の層間絶縁層の上に形成された第二の金属層と、
前記第二の金属層を覆うように形成され、前記第二金属層にボンディングを行うための開口部（以下、ボンディング用開口部という）が形成された表面絶縁膜と、を備え、
前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記第一のコンタクトスリットが前記ボンディング用開口部に沿って形成されている、半導体集積回路のパッド構造。
【請求項２】
前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記ボンディング用開口部の中央領域に前記第一の金属層に至るように前記第二の層間絶縁層を貫通する複数のコンタクトホールから成るコンタクトホール群が形成され、かつ前記コンタクトホール群を埋めるように前記第二の金属層が形成されている、請求項１に記載の半導体集積回路のパッド構造。
【請求項３】
前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記ボンディング用開口部の外周領域に前記第一の金属層に至るように前記第二の層間絶縁層を貫通する複数のコンタクトホールから成るコンタクトホール群が形成され、かつ前記コンタクトホール群を埋めるように前記第二の金属層が形成されている、請求項１に記載の半導体集積回路のパッド構造。
【請求項４】
前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記ボンディング用開口部の全領域に渡って前記第一の金属層に至るように前記第二の層間絶縁層を貫通する複数のコンタクトホールから成るコンタクトホール群が形成され、かつ前記コンタクトホール群を埋めるように前記第二の金属層が形成されている、請求項１に記載の半導体集積回路のパッド構造。
【請求項５】
前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記第一のコンタクトスリットが、前記ボンディング用開口部に沿って延在し、かつ閉じるように形成されている、請求項１に記載の半導体集積回路のパッド構造。
【請求項６】
前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記第一のコンタクトスリットが前記ボンディング用開口部の外側に形成されている、請求項５に記載の半導体集積回路のパッド構造。
【請求項７】
前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記ボンディング用開口部の内側に当該ボンディング用開口部に沿ってかつ閉じるように延在し、かつ前記第一の金属層に至るように前記第二の層間絶縁層を貫通する第二のコンタクトスリットが形成されており、かつ前記第二のコンタクトスリットを埋めるように前記第二の金属層が形成されている、請求項６に記載の半導体集積回路のパッド構造。
【請求項８】
前記第一の金属層と前記第二の金属層との間にバリア金属層が形成されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体集積回路のパッド構造。
【請求項９】
前記第二の金属層の表面が平坦化されている、請求項２乃至８のいずれか１項に記載の半導体集積回路のパッド構造。
【請求項１０】
前記第一のコンタクトスリット又は前記第二のコンタクトスリットの幅は０．５μｍ以上４０μｍ未満である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体集積回路のパッド構造。
【請求項１１】
前記コンタクトホールのアスペクト比は０．１以上である、請求項２乃至９のいずれか１項に記載の半導体集積回路のパッド構造。
【請求項１２】
前記コンタクトホールの短手方向の幅は０．５μｍ以上２０μｍ未満である、請求項１１に記載の半導体集積回路のパッド構造。
【請求項１３】
前記第一の層間絶縁層及び前記第二の層間絶縁層は低誘電率の絶縁層である、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の半導体集積回路のパッド構造。
【請求項１４】
半導体集積回路のパッド製造方法であって、
第一の層間絶縁層を形成するステップと、
前記第一の層間絶縁層の上に、半導体集積回路の素子領域の配線層と接続されて所定形状に第一の金属層を形成するステップと、
前記第一の金属層を覆うように第二の層間絶縁層を形成するステップと、
前記第二の層間絶縁層を貫通して前記第一の金属層に至るように第一のコンタクトスリットを形成するステップと、
前記第一のコンタクトスリットを埋めるように前記第二の層間絶縁層の上に第二の金属層を形成するステップと、
前記第二の金属層を表面絶縁膜で覆うとともに、当該表面絶縁膜に前記第二金属層にボンディングを行うための開口部（以下、ボンディング用開口部という）を形成するステップと、
を備え、
前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記第一のコンタクトスリットが前記ボンディング用開口部に沿って形成される、
半導体集積回路のパッド製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路のパッド構造及び半導体集積回路のパッド製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータや携帯情報端末などの電子機器の性能の多くを担う半導体集積回路にとって更なる高速化が求められている。ところで、半導体集積回路の高速化を阻害する要因の一つとして、半導体集積回路内の配線遅延が知られており、この配線遅延を改善することが重要な課題となっている。
【０００３】
配線遅延を改善するための取り組みの一つとして、配線間の層間絶縁膜に低誘電率の絶縁膜を使用して、配線と絶縁膜とが形成する寄生容量を低減する対策が注目されている。但し、配線間の層間絶縁膜に低誘電率の絶縁膜を使用する場合、外部からの機械的応力や熱的応力に弱くなり、半導体集積回路の強度が低下することになる。このため、半導体集積回路のパッケージ実装工程の中で、半導体集積回路の機能を担う素子領域と外部機器とを電気的に接続するワイヤボンディング工程において以下の点に留意する必要がある。
【０００４】
ワイヤボンディング工程とは、リードフレームのダイパッド上に半導体集積回路を実装するマウント工程の後に遂行される工程のことであり、具体的には、半導体集積回路のワイヤボンディングパッドとリードフレームの外部リード端子との間を、ワイヤを介して電気的に接続する工程のことである。
【０００５】
なお、ワイヤボンディングの接続強度に影響を与える要因として、ワイヤの先端とワイヤボンディングパッド層との接続部で生じる合金形成が挙げられる。かかる合金形成は、通常、超音波熱圧着方式と呼ばれる方式に従って、ワイヤの先端とワイヤボンディングパッド層とを接続させながら、その接続部に各々所定の超音波と荷重と熱とが加えられることで進行する。ワイヤボンディングの接続強度の強化や接続抵抗の低減化を図る上でも、この合金形成を十分に進行させることが必要である。
【０００６】
但し、合金形成の際にワイヤボンディングパッドにかかる荷重と合金形成に伴う歪（格子定数の変化に伴う歪）とによって発生する応力により、配線層とワイヤボンディングパッド層との間の層間絶縁膜にその応力が伝搬し、当該層間絶縁膜の変形を引き起こす虞がある。また、その変形が進行すると、層間絶縁膜の割れ（クラック）を引き起こし、ワイヤボンディングされているワイヤの剥れ、層間剥離、他配線へのリークなど、信頼性劣化の原因となる。従って、低誘電率の絶縁膜を使用する場合、ワイヤボンディング時の合金形成をより小さな荷重で実現する点に留意する必要がある。
【０００７】
図９は、特許文献１の図１０に対応した従来の半導体集積回路の構造を示した図である。特許文献１には、下層配線上に反射防止膜を残すと共にボンディングパッド部で反射防止膜を除去したことにより、エレクトロマイグレーション耐性を向上させるとともに高温化でのＡｕワイヤボンディング部のせん断強度低下を抑制できることが開示されている。
【０００８】
具体的には、１層目の配線層１１４Ａ及びパッド層１１４Ｂを覆って層間絶縁層１１６が形成された後、層間絶縁層１１６にコンタクトホール１１６ａ，１１６ｂが設けられている。配線層１１４Ａ及びパッド層１１４Ｂは、いずれもＡｌ合金膜を主体として構成されており、ＴｉＮ等の反射防止膜を最上層として有している。パッド層１１４Ｂのみ反射防止膜が除去された後、Ａｌ合金から成る２層目の配線層１１８Ａ及びパッド層１１８Ｂがそれぞれ配線層１１４Ａ及びパッド層１１４Ｂに対応して形成されている。配線層１１４Ｂ及びパッド層１１８ＢのＡｌ合金の合計膜厚は、例えば１．４μｍに設計されている。なお、保護絶縁層１２２が形成された後、この保護絶縁層１２２にコンタクトホール１２２ｂが設けられ、このコンタクトホール１２２ｂを通じてパッド層１１８Ｂにワイヤが接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−３３５６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図９に示されるワイヤボンディングパッドの構造では、コンタクトホール１２２ｂから半導体基板１１０へと向うワイヤボンディングパッドの厚み方向へ、パッド層１１８Ｂとパッド層１１４Ｂとが積層されており、さらにパッド層１１４Ｂの下層部には層間絶縁層１１２が設けられている。この構造の場合、ワイヤボンディング時にパッド層１１８Ｂにかかる上記の厚み方向への荷重によっては、その荷重がパッド層１１８Ｂ、さらにはパッド層１１４Ｂが吸収できずに層間絶縁層１１２へと伝搬されてしまう可能性がある。また、ワイヤボンディングにより形成される合金領域がパッド層１１４Ｂに到る可能性がある。その結果、層間絶縁層１１２の割れ（クラッチ）を引き起こす可能性がある。
【００１１】
また、図９に示されるワイヤボンディングパッドの構造では、配線層１１４Ａ及びパッド層１１４Ｂを覆うように層間絶縁層１１６が形成されている。従って、パッド層１１８Ｂ、さらにはパッド層１１４Ｂが吸収しきれなかった荷重が、上記厚み方向とは垂直なパッドの幅方向に沿って、パッド層１１４Ｂと並設されている層間絶縁層１１６にも伝搬してしまい、層間絶縁層１１６の割れをも引き起こす可能性がある。
【００１２】
なお、上記に説明した課題は、ワイヤボンディングの場合には限られず、所謂スタッドバンプボンディングやその他のボンディングにおいても程度の差こそあれ生じる。
【００１３】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するためになされたものであり、ボンディング時の応力に対する耐性を向上させたパッドの構造及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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体集積回路のパッド構造は、第一の層間絶縁層と、半導体集積回路の素子領域の配線層と接続され、前記第一の層間絶縁層の上に所定形状に形成された第一の金属層と、前記第一の金属層を覆うように形成された第二の層間絶縁層と、前記第二の層間絶縁層を貫通して前記第一の金属層に至るように形成された第一のコンタクトスリットと、前記第一のコンタクトスリットを埋めるように前記第二の層間絶縁層の上に形成された第二の金属層と、前記第二の金属層を覆うように形成され、前記第二金属層にボンディングを行うための開口部（以下、ボンディング用開口部という）が形成された表面絶縁膜と、を備え、前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記第一のコンタクトスリットが前記ボンディング用開口部に沿って形成されているものである。
【００１５】
この構造によれば、ボンディング時に第二の金属層（パッド層）にかかるパッドの厚み方向への荷重が、第二の層間絶縁層及び第一の金属層を介して第一の層間絶縁層に伝搬される前に、第二の金属層、第二の層間絶縁層、及び第一の金属層による計三層によって吸収されやすくなる。また、ボンディングにより形成される合金領域が第１の金属層にまで拡大することが第二の層間絶縁層によって阻止される。このため、ボンディング時に第二の金属層に加わるパッドの厚み方向への応力による第二の層間絶縁層及び第一の層間絶縁層の割れの発生が抑制され、万が一第二の層間絶縁層の割れ（クラック）が発生しても、第一の層間絶縁層の割れの発生を抑制できる。
【００１６】
さらに、この構造によれば、第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、第一のコンタクトスリットがボンディング開口部に沿って形成されているので、第二の層間絶縁層に割れが発生しても、第一のコンタクトスリットが障壁となって、ボンディング開口部の外側への拡大を食い止めることができる。
【００１７】
以上より、ボンディング時の応力に対する耐性を向上させたパッドを備える半導体集積回路を提供することができる。
【００１８】
上記の構造において、前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記ボンディング用開口部の中央領域に前記第一の金属層に至るように前記第二の層間絶縁層を貫通する複数のコンタクトホールから成るコンタクトホール群が形成され、かつ前記コンタクトホール群を埋めるように前記第二の金属層が形成されている、としてもよい。
【００１９】
この構造によれば、ボンディング用開口部の中央領域における第二の金属層の凸部（コンタクトホールが無い領域）において、ボンディング時の荷重が集中しやすくなり、合金形成が促進される。このため、ボンディング時の荷重が集中しやすいボンディング用開口部の中央領域において、より小さな荷重で、合金形成を進行させることが可能となる。この結果、ボンディング時の応力に対する耐性が向上する。
【００２０】
上記の構造において、前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記ボンディング用開口部の外周領域に前記第一の金属層に至るように前記第二の層間絶縁層を貫通する複数のコンタクトホールから成るコンタクトホール群が形成され、かつ前記コンタクトホール群を埋めるように前記第二の金属層が形成されている、としてもよい。なお、ボンディング用開口部の外周領域とは、パッドの平面視において、第二の金属層と表面絶縁膜との境界付近の領域のことを指している。
【００２１】
この構造によれば、ボンディング用開口部の外周領域における第二の金属層の凸部（コンタクトホールが無い領域）において、ボンディング時の荷重が集中しやすくなり、合金形成が促進される。このため、ボンディング時の荷重が集中しにくいボンディング用開口部の外周領域においても合金形成が行われやすくなり、ボンディング用開口部の広範囲にわたってボンディング時の荷重を分散させつつ合金形成を進行させることが可能となる。この結果、ボンディング時の応力に対する耐性が向上する。
【００２２】
上記の構造において、前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記ボンディング用開口部の全領域に渡って前記第一の金属層に至るように前記第二の層間絶縁層を貫通する複数のコンタクトホールから成るコンタクトホール群が形成され、かつ前記コンタクトホール群を埋めるように前記第二の金属層が形成されている、としてもよい。
【００２３】
この構造によれば、ボンディング用開口部の全領域に渡って存在する第二の金属層の凸部（コンタクトホールが無い領域）において、ボンディング時の荷重が集中しやすくなり、合金形成が促進される。このため、ボンディング時の荷重が集中しやすいボンディング用開口部の中央領域において、より小さな荷重で、合金形成を進行させることが可能となる。この結果、ボンディング時の応力に対する耐性が向上化する。
【００２４】
上記の構造において、前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記第一のコンタクトスリットが、前記ボンディング用開口部に沿って延在し、かつ閉じるように形成されている、としてもよい。
【００２５】
この構造によれば、ボンディング時の荷重により第二の層間絶縁層の割れが発生しても、第一のコンタクトスリットが、ボンディング用開口部に沿って延在し、かつ閉じるように形成されているので、ボンディング用開口部の外側へと放射状に拡大する第二の層間絶縁層の割れを、該第一のコンタクトスリットが障壁となって、より確実に食い止めることできる。
【００２６】
上記の構造において、前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記第一のコンタクトスリットが前記ボンディング用開口部の外側に形成されている、としてもよい。
【００２７】
この構造によれば、第一のコンタクトスリットはボンディング時の荷重がかかりにくい（合金形成がされにくい）ボンディング用開口部の外側に形成されるので、ボンディング用開口部の外側へと放射状に拡大する第二の層間絶縁層の割れを、該第一のコンタクトスリットが障壁となって、より確実に食い止めることができる。
【００２８】
上記の構造において、前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記ボンディング用開口部の内側に当該ボンディング用開口部に沿ってかつ閉じるように延在し、かつ前記第一の金属層に至るように前記第二の層間絶縁層を貫通する第二のコンタクトスリットが形成されており、かつ前記第二のコンタクトスリットを埋めるように前記第二の金属層が形成されている、としてもよい。
【００２９】
この構造によれば、ボンディング用開口部の外側に形成された第一のコンタクトスリットの他に、ボンディング用開口部の内側にも該第一のコンタクトスリットと同様の第二のコンタクトスリットが形成されることにより、第一の金属層と第二の金属層との接続抵抗を低減させる（接続強度を大きくさせる）ことができる。さらに、ボンディング用開口部の外側へと放射状に拡大する第二の層間絶縁層の割れを、該第一のコンタクトスリット及びが該第二のコンタクトスリットによって、より確実に食い止めることができる。
【００３０】
上記の構造において、前記第一の金属層と前記第二の金属層との間にバリア金属層が形成されている、としてもよい。
【００３１】
この構造によれば、ボンディングにより形成される合金層の延伸がバリア金属層で阻止される。このため、第一の金属層における合金層形成による応力の発生が防止され、第一の層間絶縁層の割れの発生を抑制できる。
【００３２】
上記の構造において、前記第二の金属層の表面が平坦化されている、としてもよい。
【００３３】
この構造によれば、ボンディング時の応力に対する耐性を向上化させる効果に加えて、例えば第二の金属層上への表面絶縁膜の被覆の容易化やボンディング性の向上等、パッドの信頼性を向上させることができる。
【００３４】
上記の構造において、前記第一のコンタクトスリット及び前記第二のコンタクトスリットの短手方向の幅は０．５μｍ以上４０μｍ未満である、としてもよい。
【００３５】
この構造によれば、第一のコンタクトスリット及び第二のコンタクトスリットが具備すべきボンディング時の荷重による割れの拡大を抑制する障壁としての機能を適切に実現できる。
【００３６】
上記の構造において、前記コンタクトホールのアスペクト比は０．１以上である、としてもよい。また、前記コンタクトホールの短手方向の幅は０．５μｍ以上２０μｍ未満である、としてもよい。
【００３７】
この構造によれば、コンタクトホールが具備すべきボンディング時の荷重の分散機能を適切に実現できる。
【００３８】
上記の構造において、前記第一の層間絶縁層及び前記第二の層間絶縁層は低誘電率の絶縁層である、としてもよい。
【００３９】
この構造によれば、半導体集積回路内の配線遅延を改善しつつ、ボンディング時の応力に対する耐性を向上させたパッドを備える半導体集積回路を提供することができる。
【００４０】
上記目的を達成するために、その他の本発明に係る半導体集積回路のパッド製造方法は、  半導体集積回路のパッド製造方法であって、第一の層間絶縁層を形成するステップと、前記第一の層間絶縁層の上に、半導体集積回路の素子領域の配線層と接続されて所定形状に第一の金属層を形成するステップと、前記第一の金属層を覆うように第二の層間絶縁層を形成するステップと、前記第二の層間絶縁層を貫通して前記第一の金属層に至るように第一のコンタクトスリットを形成するステップと、前記第一のコンタクトスリットを埋めるように前記第二の層間絶縁層の上に第二の金属層を形成するステップと、前記第二の金属層を表面絶縁膜で覆うとともに、当該表面絶縁膜に前記第二金属層にボンディングを行うための開口部（以下、ボンディング用開口部という）を形成するステップと、を備え、前記第二の層間絶縁層の厚み方向から見て、前記第一のコンタクトスリットが前記ボンディング用開口部に沿って形成される、ものである。
【００４１】
この製造方法によれば、上記のパッド構造の発明と同様に、ボンディング時の応力に対する耐性を向上させたパッドを備える半導体集積回路を提供することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、ボンディング時の応力に対する耐性を向上させたパッド構造及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係るパッドが具備されるボンディング面側の半導体集積回路の平面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係るパッドの断面図であり、図２（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るパッドの平面図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係るパッドの断面図であり、図３（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係るパッドの平面図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係るパッドの断面図であり、図４（ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係るパッドの平面図である。
【図５】図５（ａ）は本発明の第４の実施の形態に係るパッドの断面図であり、図５（ｂ）は本発明の第４の実施の形態に係るパッドの平面図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の第５の実施の形態に係るパッドの断面図であり、図６（ｂ）は本発明の第５の実施の形態に係るパッドの平面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の第１の実施の形態の変形例としてバリア金属層が設けられた場合のパッドの断面図であり、図７（ｂ）は本発明の第１の実施の形態の変形例としてバリア金属層が設けられた場合のパッドの平面図である。
【図８】図８（ａ）は本発明の第２の実施の形態の変形例として第二の金属層の表面を平坦化した場合のパッドの断面図であり、図８（ｂ）は本発明の第２の実施の形態の変形例として第二の金属層の表面を平坦化した場合のパッドの平面図である。
【図９】図９は従来の半導体集積回路の構造を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省く。
（第１の実施の形態）
[半導体集積回路の構成]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るパッドが具備されるボンディング面側の半導体集積回路の平面図である。なお、以下の実施の形態を通じて、半導体集積回路のパッドがワイヤボンディングパッドである場合を説明するが、スタッドバンプボンディングやその他のボンディングにも適用される。なお、スタッドバンプボンディングとは、金線から放電加熱により金ボールを形成し、かつ当該金ボールを超音波によってパッド層に接合させるボンディング方式のことである。
【００４５】
図１に示す半導体集積回路２０は、所定の機能を実現する各種半導体素子を集積化した素子領域２２と、素子領域２２を外部機器と電気的に接続するためのパッド（電極）であるワイヤボンディングパッド１０と、素子領域２２の配線層とワイヤボンディングパッド１０の配線層である後述の金属層１１とを電気的に接続する配線層１８と、を備えている。同図に示すワイヤボンディングパッド１０は、平面視において、素子領域２２の外周の長手方向に沿って所定のパッド間隔で複数配列されている。
【００４６】
ワイヤボンディング工程は、ワイヤボンディングパッド１０と半導体集積回路２０の外側に配置される外部リード端子（図示せず）との間を主に金線であるワイヤ（図示せず）を介して電気的に接続することで行われる。つまり、素子領域２２は、配線層１８、ワイヤボンディングパッド１０、ワイヤ、及び外部リード端子を介して外部機器と電気的に接続される。
[パッドの構造]
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るパッドの構造を示した図である。なお、図２（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係るパッドの断面図であり、図２（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るパッドの平面図である。
【００４７】
ワイヤボンディングパッド１０は、半導体基板及び素子領域（図示せず）の上に、層間絶縁層（第一の層間絶縁層）２１、金属層（第一の金属層）１１、層間絶縁層（第二の層間絶縁層）１５、及び金属層１２（第二の金属層：パッド層）が順に積層されて形成されている。なお、最上位層にある金属層１２の表面を電気的に絶縁するために、金属層１２を覆うように表面絶縁膜１９が形成されている。また、表面絶縁膜１９には、金属層１２にワイヤボンディングを行うための開口部（以下、ボンディング用開口部という）１７が形成されている。
【００４８】
ワイヤボンディングパッド１０へのワイヤ２４の先端の接合は、例えば、超音波熱接続方式に従って遂行される。この方式は、ワイヤ２４の先端を、ワイヤボンディングパッド１０のボンディング用開口部１７に露出されている金属層１２の表面と接続させながら、その接続部に各々所定の超音波と荷重と熱とを加えることで遂行される。このとき、ワイヤ２４と金属層１２とは材料が異なっているので、ワイヤ２４と金属層１２との接続部では合金形成が進行する。なお、ボンディング面が弱くて超音波がかけられない場合には、例えば、荷重と熱とを加えてワイヤ２４の先端を接続させる熱接続方式が採用される。
【００４９】
層間絶縁層２１は、下層の素子領域２２と金属層１１との間を絶縁するための層である。層間絶縁層２１の材料は、例えばＳｉＮ（シリコンライトナイド）、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、若しくはそれらよりも低誘電率の絶縁膜材料を採用できる。なお、低誘電率の絶縁膜材料は、例えば、ＳｉＯＦ（酸化シリコンにフッ素を添加したもの）、ＳｉＯＣ（酸化シリコンに炭素を添加したもの）等である。
【００５０】
金属層１１は、半導体集積回路２０の素子領域２２の配線層１８と同一階層に形成されており、所定の形状（ここでは矩形）を有していて、配線層１８と電気的に接続されている。金属層１１の材料は、例えばＡｌ（アルミニウム）やＣｕ（銅）を採用できる。
【００５１】
層間絶縁層１５は、金属層１１と金属層１２との間を絶縁するための層であり、本実施の形態では、さらに層間絶縁層２１をワイヤボンディング時の荷重から保護するための補強用として設けられている。層間絶縁層１５は、金属層１１が形成された半導体集積回路２０全体の表面を覆うように形成されている。層間絶縁層１５の材料は、層間絶縁層２１と同様の材料を採用できる。
【００５２】
金属層１２は、例えば、平面視において金属層１１と略重なる形状（詳しくは、後述するコンタクトスリット１４の外形に一致する形状）に形成されていて、ワイヤボンディング時にワイヤ２４の先端が接合されるパッド層として設けられている。金属層１２の材料は金属層１１と同様の材料を採用できる。
【００５３】
表面絶縁膜１９は、上記のとおり、金属層１２のパッド部以外を電気的に絶縁するとともに、金属層１２のパッド部を外部に露出させるためのボンディング用開口部１７を形成するために設けられている。表面絶縁膜１９は、金属層１２が設けられた半導体集積回路２０全体の表面を覆うように形成されている。表面絶縁膜１９の材料は例えばＳｉＮ、ＳｉＯ２である。
【００５４】
層間絶縁層１５には、当該層間絶縁層１５を貫通して金属層１１に至るようにコンタクトスリット１４が形成されている。コンタクトスリット１４は、層間絶縁層１５の上に金属層１２が形成されたとき、金属層１２（コンタクト１２ｂ）によって埋められている。つまり、金属層１１と金属層１２とはコンタクトスリット１４を介して接続されており、コンタクトスリット１４は所謂コンタクトホールとして機能している。さらに、コンタクトスリット１４の内部は層間絶縁層１５とは異なる金属層１２で埋められており、ワイヤボンディング時の荷重による層間絶縁層１５の割れ（クラック）の拡大を阻止する障壁としても機能する。
【００５５】
本実施の形態では、コンタクトスリット１４は、層間絶縁層１５の厚み方向から見て、ボンディング用開口部１７に沿って形成されている。
【００５６】
さらに詳しくは、コンタクトスリット１４は、層間絶縁層１５の厚み方向から見て、ボンディング用開口部１７に沿って延在し、かつ閉じるように形成されている。さらに、コンタクトスリット１４は、層間絶縁層１５の厚み方向から見て、ボンディング用開口部１７の外側に形成されている。
【００５７】
また、コンタクトスリット１４は、コンタクトホールとしての機能に優先させて、ボンディング開口部１７の外部への層間絶縁層１５の割れの拡大を食い止める障壁として機能させれば十分である。このため、コンタクトスリット１４の幅は、例えば０．５μｍ以上４０μｍ未満とする。
【００５８】
また、コンタクトスリット１４のコンタクトホールとしての機能を補強するために、コンタクトスリット１４よりも幅の広いメインコンタクトスリット２５が層間絶縁層１５を貫通して金属層１１に至るように形成されている。メインコンタクトスリット２５は、層間絶縁層１５の上に金属層１２が形成されたとき、金属層１２（メインコンタクト１２ａ）によって埋められている。  
【００５９】
[パッドの製造方法]
以下では、図２を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係るパッドの製造方法を説明する。
【００６０】
まず、半導体基板（図示せず）の上に層間絶縁層２１を最上層として含む素子領域２２が形成される。これらは周知の方法によって形成される。
【００６１】
次に、スパッタリング等により層間絶縁層２１を覆うように金属膜が形成され、これをフォトリソグラフィとエッチングを用いてパターニングすることにより、配線層１８とともに所定形状の金属層１１が形成される。
【００６２】
次に、ＣＶＤ等により、金属層１１及び配線層１８が形成された層間絶縁層２１の表面を覆うように層間絶縁層１５が形成される。
【００６３】
次に、フォトリソグラフィとエッチングにより、層間絶縁層１５を貫通してそれぞれ金属層１１及び配線層１８に至るようにコンタクトスリット１４及びメインコンタクトスリット２５が形成される。
【００６４】
次に、スパッタリング等により、コンタクトスリット１４を埋めて層間絶縁層１５を覆うように厚めの金属膜が形成され、これをフォトリソグラフィとエッチングを用いてパターニングすることにより、所定形状の金属層１２が形成される。
【００６５】
次に、ＣＶＤ等により、金属層１２が形成された層間絶縁層１５の表面を覆うように表面絶縁膜１９が形成される。
【００６６】
その後、フォトリソグラフィとエッチングにより、表面絶縁膜１９にボンディング用開口部１７が形成される。なお、コンタクトスリット１４とボンディング用開口部１７とは、層間絶縁層１５の厚み方向から見て、コンタクトスリット１４がボンディング用開口部１７に沿うような位置関係に形成される。
【００６７】
[作用効果]
図１を参照すると、本実施の形態のパッド構造によれば、ワイヤ２４をボンディングする時に金属層２１（パッド層）にかかるパッドの厚み方向への荷重が、層間絶縁層１５及び金属層１１を介して層間絶縁層２１に伝搬される前に、金属層１２、層間絶縁層１５、及び金属層１１による計三層によって吸収されやすくなる。また、ワイヤボンディングにより形成される合金領域が金属層１１にまで延びることが層間絶縁層１５によって阻止される。このため、ワイヤボンディング時に金属層１２に加わるパッドの厚み方向への応力によって、層間絶縁層１５及び層間絶縁層２１の割れの発生が抑制され、万が一層間絶縁層１５の割れ（クラッチ）が発生しても、層間絶縁層２１の割れの発生を抑制できる。
【００６８】
さらに、この構造によれば、層間絶縁層１５の厚み方向から見て、コンタクトスリット１６がボンディング開口部１７に沿って形成されているので、層間絶縁層１５に割れが発生したとしても、コンタクトスリット１４が障壁となり、ボンディング開口部１７の外側への拡大を食い止めやすくなる。
【００６９】
さらに、この構造によれば、ワイヤボンディング時の応力により第二の層間絶縁層の割れが発生しても、コンタクトスリット１４が、ボンディング用開口部１７に沿って延在し、かつ閉じるように形成されているので、ボンディング用開口部１７の外側へと放射状に拡大する層間絶縁層１５の割れを、コンタクトスリット１４を埋めた金属層１２が障壁となって、より確実に食い止めることできる。
【００７０】
さらに、この構造によれば、コンタクトスリット１４はワイヤボンディング時の荷重がかかりにくい（合金形成がされにくい）ボンディング用開口部１７の外側に形成されるので、ボンディング用開口部１７の外側へと放射状に拡大する層間絶縁層１５の割れを、コンタクトスリット１４を埋めた金属層１２が障壁となって、より確実に食い止めることができる。
【００７１】
以上のとおり、ボンディング時の応力に対する耐性を向上させたパッドを備える半導体集積回路を提供することができる。
［変形例］
図２に示されるコンタクトスリット１４は、他の態様に形成されてもよく、例えば、層間絶縁層１５の厚み方向から見て、ボンディング用開口部１７に沿って延在し、かつ閉じていなくてもよい。
【００７２】
図２に示したパッドの構造では、コンタクトスリット１４のコンタクトホールとしての機能を補強するために、メインコンタクトスリット２５を設けているが、このメインコンタクトスリット２５を省略してもよい。
【００７３】
図２に示したパッド構造の他に、図７に示されるように、金属層１１と金属層１２との間に、Ｔｉ（チタン）等を材料としたバリア金属層２３が形成されてもよい。バリア金属層２３が設けられることにより、ボンディング時に形成される合金領域が金属層１１にまで延伸するのが防止される。なお、図７（ａ）は本発明の第１の実施の形態の変形例としてバリア金属層が設けられた場合のパッドの断面図であり、図７（ｂ）は本発明の第１の実施の形態の変形例としてバリア金属層が設けられた場合のパッドの平面図である。
【００７４】
なお、上記では、ワイヤボンディングの場合を例に取って説明したが、スタッドバンプボンディングやその他のボンディングの場合にも、ボンディング方法が変わるだけでパッドの構造は基本的に変わらないので、これらのボンディング方法に対しても上記の内容を同様に適用することができる。
（第２の実施の形態）
［パッドの構造］
本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路の構成は図１に示したものと同様であるので説明を省略する。図３は、本発明の第２の実施の形態に係るパッドの構造を示した図である。なお、図３（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係るパッドの断面図であり、図３（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係るパッドの平面図である。
【００７５】
図２に示した第１の実施の形態と相違する点は、層間絶縁層１５の上に金属層１２が積層される前に、ボンディング用開口部１７の中央領域に位置するように層間絶縁層１５に所定の間隔で複数のコンタクトホール１３が形成されている点である。層間絶縁層１５の上に金属層１２が形成されると、各コンタクトホール１３は、金属層１２によって埋められた状態となる。つまり、各コンタクトホール１３は、ボンディング用開口部１７の中央領域に位置するように層間絶縁層１５を貫通し、かつ金属層１１と金属層１２とを接続させている。また、ボンディング用開口部１７の中央領域に位置する金属層１２の表面には、複数のコンタクトホール１３から成るコンタクトホール群１３０によって凹凸部が形成されている。結果的に、コンタクトホール群１３０は、コンタクトスリット１４に取り囲まれた状態となっている。
【００７６】
なお、コンタクトホール１３のアスペクト比（パッドの幅方向の長さ（幅）に対する厚み方向の長さ（深さ）の比率）は、例えば０．１以下とされる。また、コンタクトホール１３の短手方向の幅は、金属層１２の表面にある凸部へのワイヤボンディング時の荷重の集中が適切に行われるように、例えば０．５μｍ以上２０μｍ未満とされる。
【００７７】
この構造によれば、ボンディング用開口部１７の中央領域における第二の金属層１２の凸部（コンタクトホール１３が無い領域）において、ワイヤボンディング時の荷重が集中しやすくなり、合金形成が促進される。このため、ワイヤボンディング時の荷重が集中しやすいボンディング用開口部１７の中央領域において、より小さな荷重で、合金形成を進行させることが可能となる。
［変形例］
金属層１１と金属層１２との間にバリア金属層２３を設けることなど、第１の実施の形態と同様の変形例を採用できる。
【００７８】
また、図３に示した構造では、コンタクトホール群１３０によって金属層１２の表面上に凹凸部が形成されているが、図８に示されるように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法等によって平坦化されてもよい。なお、図８（ａ）は本発明の第２の実施の形態の変形例として第二の金属層の表面を平坦化した場合のパッドの断面図であり、図８（ｂ）は本発明の第２の実施の形態の変形例として第二の金属層の表面を平坦化した場合のパッドの平面図である。この構造によれば、第２の実施の形態の効果に加えて、例えば金属層１２上への表面絶縁膜１９の被覆の容易化やワイヤボンディング時のボンディング性の向上化等、ワイヤボンディングパッド１０の信頼性を向上させることができる。
（第３の実施の形態）
［パッドの構造］
本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路の構成は図１に示したものと同様であるので説明を省略する。図４は、本発明の第３の実施の形態に係るパッドの構造を示した図である。なお、図４（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係るパッドの断面図であり、図４（ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係るパッドの平面図である。
【００７９】
図３に示した第２の実施の形態と相違する点は、層間絶縁層１５の上に金属層１２が積層される前に、ボンディング用開口部１７の外周領域に位置するように層間絶縁層１５において所定の間隔で複数のコンタクトホール１３が形成されている点である。ボンディング用開口部１７の外周領域とは、ワイヤボンディングパッド１０の平面視において、金属層１２と表面絶縁膜１９との境界付近の領域のことを指している。
【００８０】
層間絶縁層１５の上に金属層１２が形成されると、各コンタクトホール１３は金属層１２によって埋められた状態となる。つまり、各コンタクトホール１３は、ボンディング用開口部１７の外周領域に位置するように層間絶縁層１５を貫通し、かつ金属層１１と金属層１２とを接続させている。また、ボンディング用開口部１７の外周領域に位置する層間絶縁層１５の表面には、コンタクトホール群１３０による凹凸部が形成されている。
【００８１】
この構造によれば、ボンディング用開口部１７の外周領域における金属層１２の凸部（コンタクトホールが無い領域）において、ワイヤボンディング時の荷重が集中しやすくなり、合金形成が促進される。このため、ワイヤボンディング時の荷重が集中しにくいボンディング用開口部１７の外周領域においても合金形成が行われやすくなり、ボンディング用開口部の広範囲にわたってワイヤボンディング時の荷重を分散させつつ合金形成を進行させることが可能となる。
［変形例］
金属層１１と金属層１２との間にバリア金属層２３を設けることや、金属層１２の表面の平坦化等、第２の実施の形態と同様の変形例を採用できる。
（第４の実施の形態）
［パッドの構造］
本発明の第４の実施の形態における半導体集積回路の構成は図１に示したものと同様であるので説明を省略する。図５は、本発明の第４の実施の形態に係るパッドの構造を示した図である。なお、図５（ａ）は本発明の第４の実施の形態に係るパッドの断面図であり、図５（ｂ）は本発明の第４の実施の形態に係るパッドの平面図である。
【００８２】
図３に示した第２の実施の形態と相違する点は、層間絶縁層１５の上に金属層１２が積層される前に、ボンディング用開口部１７の全領域に位置するように層間絶縁層１５において一様に複数のコンタクトホール１３が形成されている点である。なお、層間絶縁層１５の上に金属層１２が形成されると、各コンタクトホール１３は金属層１２によって埋められた状態となる。つまり、各コンタクトホール１３は、ボンディング用開口部１７の全領域に位置するように層間絶縁層１５を貫通し、かつ金属層１１と金属層１２とを接続させている。また、ボンディング用開口部１７の全領域に位置する層間絶縁層１５の表面には、コンタクトホール群１３０による凹凸部が形成されている。
【００８３】
この構造によれば、ボンディング用開口部１７の全領域に渡って存在する金属層１２の凸部（コンタクトホールが無い領域）において、ワイヤボンディング時の荷重が集中しやすくなり、合金形成が促進される。このため、ワイヤボンディング時の荷重が集中しやすいボンディング用開口部１７の中央領域において、より小さな荷重で、合金形成を進行させることが可能となる。
［変形例］
金属層１１と金属層１２との間にバリア金属層２３を設けることや、金属層１２の表面の平坦化等、第２の実施の形態と同様の変形例を採用できる。
（第５の実施の形態）
［パッドの構造］
本発明の第５の実施の形態における半導体集積回路の構成は図１に示したものと同様であるので説明を省略する。図６は、本発明の第５の実施の形態に係るパッドの構造を示した図である。なお、図６（ａ）は本発明の第５の実施の形態に係るパッドの断面図であり、図６（ｂ）は本発明の第５の実施の形態に係るパッドの平面図である。
【００８４】
図２に示した第１の実施の形態と相違する点は、層間絶縁層１５の厚み方向から見て、ボンディング用開口部１７の内側に当該ボンディング用開口部１７に沿ってかつ閉じるように延在し、かつ金属層１１に至るように層間絶縁層１５を貫通するコンタクトスリット１６がさらに形成されている点である。結果的に、コンタクトホール群１３０は、コンタクトスリット１６に取り囲まれることになる。
【００８５】
コンタクトスリット１６は、コンタクトスリット１４及びメインコンタクトスリット２５と同様に、層間絶縁層１５の上に金属層１２が形成されると、金属層１２（コンタクト１２ｃ）によって埋められた状態となる。つまり、金属層１１と金属層１２とは、コンタクトスリット１４及びメインコンタクトスリット２５に加えてコンタクトスリット１６を介して接続される。
【００８６】
コンタクトスリット１６の短手方向の幅は、コンタクトスリット１４と同様に、０．５μｍ以上４０μｍ未満とする。
【００８７】
この構造によれば、ボンディング用開口部１７の外側に形成されたコンタクトスリット１４の他に、ボンディング用開口部１７の内側にもコンタクトスリット１４と同様のコンタクトスリット１６が形成されることにより、金属層１１と金属層１２との接続抵抗を低減させる（接続強度を大きくさせる）ことができる。さらに、ボンディング用開口部１７の外側へと放射状に拡大する層間絶縁層１５の割れを、コンタクトスリット（１４、１６）の二重化によって、より確実に食い止めることができる。
［変形例］
図６に示した構造の他に、図３に示した第２の実施の形態におけるコンタクトホール群１３０を有した構造、図４に示した第３の実施の形態におけるコンタクトホール群１３０を有した構造又は図５に示した第４の実施の形態におけるコンタクトホール群１３０を有した構造をベースとして、コンタクトスリット１６が形成されるようにしてもよい。
【００８８】
図６に示されるコンタクトスリット１６の構造の他に、層間絶縁層１５の厚み方向から見て、ボンディング用開口部１７に沿って延在し、かつ閉じていなくてもよい。
【００８９】
その他、金属層１１と金属層１２との間にバリア金属層２３を設けることや、金属層１２の表面の平坦化等、第２の実施の形態と同様の変形例を採用できる。
【００９０】
上記の説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、配線遅延を改善するために層間絶縁層に低誘電率の絶縁層を採用した半導体集積回路にとって有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１０…ワイヤボンディングパッド
１１…金属層（第一の金属層）
１２…金属層（第二の金属層）
１２ａ…コンタクト
１２ｂ…メインコンタクト
１３…コンタクトホール
１３０…コンタクトホール群
１４…コンタクトスリット（第一のコンタクトスリット）
１５…層間絶縁層（第二の層間絶縁層）
１６…コンタクトスリット（第二のコンタクトスリット）
１７…ボンディング用開口部
１８…配線層
１９…表面絶縁膜
２０…半導体集積回路
２１…層間絶縁層（第一の層間絶縁層）
２２…素子領域
２３…バリア金属層
２４…ワイヤ
２５…メインコンタクトスリット
【図１】
2012028556.tif 000003
【図２】
2012028556.tif 000004
【図３】
2012028556.tif 000005
【図４】
2012028556.tif 000006
【図５】
2012028556.tif 000007
【図６】
2012028556.tif 000008
【図７】
2012028556.tif 000009
【図８】
2012028556.tif 000010
【図９】
2012028556.tif 000011