(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の形成方法であって：
基板上に第１のボンド・パッド膜（１２６）および前記第１のボンド・パッド膜上の窒化物膜（１２８）を含むボンド・パッド（２２）を形成する段階；
前記ボンド・パッド（２２）上にパシベーション層（４２）を形成する段階；
前記パシベーション層上にパターニングされたレジスト層（４６）を形成する段階；および
前記パシベーション層（４２）にドライ・エッチングを行なって開口（５８）を形成し、前記ボンド・パッド（２２）の一部を露出させる段階であって、前記ドライ・エッチングは：
前記パターニングされたレジスト層を形成する段階の後に行なわれ；
第１段階部分および第２段階部分を含み；
前記第１段階部分は１０００ワットより大きくない電力で行なわれかつ前記窒化物膜（１２８）を通してエッチングを行ない前記第１のボンド・パッド膜（１２６）を露出させ；かつ
前記第２段階部分は前記第１のボンド・パッド膜（１２６）を前記開口内に露出させる間、１０００ワットより高い電力で行なわれる；
前記パシベーション層（４２）にドライ・エッチングを行なう段階；
を具備することを特徴とする方法。
【請求項２】
半導体素子の形成方法であって：
基板上に第１のボンド・パッド膜（１２６）および前記第１のボンド・パッド膜上の窒化物膜（１２８）を含むボンド・パッド（２２）を形成する段階；
前記ボンド・パッド（２２）上にパシベーション層（４２）を形成する段階；
前記パシベーション層上にパターニングされたレジスト層（４６）を形成する段階；
前記パシベーション層（４２）にドライ・エッチングを行なって開口（５８）を形成し、前記ボンド・パッド（２２）を露出させる段階であって、前記ドライ・エッチングは：
前記パターニングされたレジスト層を形成する段階の後に行なわれ；
第１段階部分および第２段階部分を含み；
前記第１段階部分は１０００ワットより大きくない電力で行なわれかつ前記窒化物膜（１２８）を通してエッチングを行ない前記第１のボンド・パッド膜（１２６）を露出させ；かつ
前記第２段階部分は前記第１のボンド・パッド膜（１２６）を前記開口内に露出させる間、１０００ワットより高い電力で行なわれる；
前記パシベーション層（４２）にドライ・エッチングを行なう段階；および
前記パシベーション層（４２）上にダイ・コート層（７２）を形成する段階；
を具備することを特徴とする方法。
【請求項３】
半導体素子の形成方法であって：
基板（１０）上にアルミニウム含有膜を含むボンド・パッド（２２）を形成する段階；
前記ボンド・パッド（２２）上にパシベーション層（４２）を形成する段階；
前記パシベーション層（４２）にドライ・エッチングを行なって開口（５８）を形成し、前記ボンド・パッド（２２）を露出させる段階であって、前記アルミニウム含有膜を露出させる間、１０００ワットより大きな電力で前記ドライ・エッチングを行なう前記段階；
前記パシベーション層（４２）上、および前記開口（５８）内にポリアミド酸を含む層（７２）を形成する段階；
前記ポリアミド酸を含む層（７２）を放射光線源に選択的に露出させる段階；および
塩基を用いて、前記ポリアミド酸を含む層（７２）の部分を選択的に除去する段階であって、前記塩基は前記アルミニウム含有膜に接触する段階；
を具備することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の形成方法に関し、特に、半導体素子のパシベーション層内に開口を形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子は、ボンド・パッドの汚染(stain) を生じないように形成する必要がある。汚染したボンド・パッドで問題となるのは、汚染が歩留りを低下させることである。この歩留りの損失は、電気的または物理的検査に不合格となったり、汚染したボンド・パッドが顧客には受け入れ可能とは見られないために外観検査(visualinspection)で不合格になることが原因で起こるものと考えることができる。汚染したボンド・パッドは、歩留りに悪影響を与えるだけなので、通常は回避されるべきものである。
【０００３】
ボンド・パッドが汚染する可能性を減少させる方法が試されてきた。当業者が最も注目してきた領域の１つは、ボンド・パッドに開口を形成するときに、パシベーション層の上面に使用するフォトレジスト層を除去することであった。その作業の多くは、レジスト除去プロセスのパラメータを変更することに関し、それには、異なる機器、有機化学的溶剤、またはその他のレジスト除去プロセスのパラメータが含まれる。しかしながら、これら全てを変更したとしても、尚汚染したボンド・パッドが形成される可能性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、ボンド・パッドに汚染を生じることなく、一貫して半導体素子を形成可能とすることが必要とされている。また、素子上にポリイミド・ダイ・コートを用いる場合に、ボンド・パッドに汚染を生じることなく、素子を形成することも必要とされている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
半導体素子のパシベーション層をドライ・エッチングするプロセスを実施するには、ボンド・パッドを最初に露出させた後に、高ＲＦ電力工程を用いる。このプロセスは、特に、半導体素子上にポリイミド・ダイ・コートを実質的に形成する場合に、ボンド・パッドが汚染する可能性を、事実用根絶するか、あるいは減少させるものである。本発明は、以下に説明する実施例によって、よりよく理解することができよう。
【０００６】
【発明の実施の形態】
添付図面に本発明の一例を示すが、本発明はこれに限定される訳ではない。また、これらの図面では、同様の参照符号は同様の素子を示している。
【０００７】
図面内の素子は簡潔かつ明瞭に示すために、必ずしも同じ倍率で描かれている訳ではないことを、当業者は認めよう。例えば、図面内の素子の中には、他の素子に対して、その寸法を誇張することによって、本発明の実施例を理解し易くしているものもある。
【０００８】
図１は、絶縁層１０を含む半導体素子の一部を示す断面図である。この実施例では、半導体基板は、直径２００ミリメートルの単結晶シリコン・ウエハである。絶縁層１０を形成するには、典型的に、酸化物を堆積する。この酸化物は、ドープされたものでも、ドープされないものでもよい。絶縁層１０の下には回路が存在するが、図１には示されていない。絶縁層１０上に、相互接続層１２を形成する。相互接続層１２は、接着膜１２２、バリア膜１２４、アルミニウム含有膜１２６、および反射防止膜１２８を含む。接着膜１２２は典型的にチタン等を含み、バリア膜１２４は典型的に窒化チタン等を含む。アルミニウム含有膜１２６は典型的にアルミニウムと、シリコン、銅等を含むその他の不純物とを含み、反射防止膜１２８は典型的に窒化チタン、窒化タングステン、窒化アルミニウム等のような窒化物を含む。次に、図２および図３に示すように、相互接続層１２にパターニングを行い、ボンド・パッド２２および相互接続部２４を形成する。パターニングを行うには、従来の方法を用いる。
【０００９】
次に、図４に示すように、絶縁層１０および相互接続層１２上に、パシベーション層４２を形成する。この実施例では、パシベーション層１２は、ドープ酸化物膜４２２と、プラズマ・エンハンス窒化物膜４２４とを含む。ドープ酸化物膜４２２は、典型的に、燐、硼素等を含む。別の実施例では、パシベーション層４２は、組成が均一のあるいは（離散的または連続的に）漸変する酸窒化物を含むこともできる。漸変する組成(graded composition)を用いる場合、パシベーション層は、絶縁層１０からの距離が遠くなるに連れて、その屈折率が２．０に近づく。次に、パシベーション層４２上でレジスト層を形成し、これにパターニングを行って、レジスト開口４８を含むパターン・レジスト層(pattern resist layer)４６を与える。
【００１０】
次に、パシベーション層４２にエッチングを行い、図５および図６に見られるように、ボンド・パッド開口５８を通じて、ボンド・パッド２２の一部を露出させる。パシベーション層４２の下に位置する、このボンド・パッド２２の部分と相互接続部２４は、図５の半導体素子５０において、斜線で示されている。典型的に、パシベーション層４２にドライ・エッチングを行うには、プラズマ・エッチングまたは反応性イオン・エッチングを用いる。パターン・レジスト層４６とパシベーション層４２との間のエッチング選択性が乏しいので、通常、イオン・ミリング(ionmilling)やスパッタ・エッチングの使用は避ける。一実施例では、パシベーション層４２全体に異方性エッチングを行い、図６に示すボンド・パッド開口５８を形成する。あるいは、プラズマ・エンハンス窒化物膜４２４に、部分的または全体的に、等方性エッチングを行う。酸化物膜４２２には、典型的に、異方性エッチングを行う。ドライ・エッチングは、通常、反射防止膜１２８を貫通しアルミニウム含有膜１２６が露出するまで続ける。
【００１１】
ドライ・エッチング・シーケンスは、３つの工程で行われる。第１工程の間に、アルゴン、四フッ化炭素（ＣＦ4)、トリフルオロメタン（ＣＨＦ 3）、および酸素を含むエッチング化学薬品を用いて、窒化物膜４２４をエッチングする。ＲＦ電力は、約１０００ないし１５００ワットの範囲内とする。この工程は、時限エッチング(timedetching)として行ったり、酸化物膜４２２に到達したことを示す終点信号を用いて行うことができる。第２工程では、アルゴン、四フッ化炭素（ＣＦ4)、トリフルオロメタン（ＣＨＦ 3）、および酸素を含むエッチング化学薬品を用いて、酸化物膜４２２にエッチングを行う。無線周波数（ＲＦ）電力は、約７００ないし９００ワットの範囲内とする。酸化物膜４２２のエッチングの間、ＲＦ電力は、典型的に、１０００ワット未満に維持する。この工程を実施するには、典型的に、時限オーバーエッチング(timed overetch)により、アルミニウム含有膜１２６に到達したことを示す終端信号を用いる。
第３工程は、アルゴンおよび四フッ化炭素（ＣＦ4 ）を含む化学薬品を用いて行う。無線周波数（ＲＦ）電力は、約１２００ないし２０００ワットの範囲内であり、約１６００ないし１９００ワットの範囲内とする場合が多い。いずれの場合でも、ＲＦ電力は通常１０００ワット以上に維持する。ＲＦ電力の上限は未知であるが、ＲＦ電力を余りにも高くし過ぎると、アルミニウム含有膜への損傷、レジスト層４６の過度な浸食、またはゲート誘電体への損傷が起こり得る。第３工程は典型的に時限的に行われ、約１５ないし１２０秒の範囲の時間で行われるが、約４５ないし７５秒の範囲内で行われる場合が多い。
【００１２】
上述のエッチング・シーケンスは、エッチングを行う１つの方法に過ぎないことは明確である。先の３工程は、いずれも、ＣＦ4、ＣＨＦ 3、少なくともフッ素原子を３つ有するフッ素含有エタン、三フッ化窒素（ＮＦ3 ）、六フッ化硫黄（ＳＦ6 ）、またはこれらのいずれかの組み合わせを含む、フッ素含有ガスを用いて行うことができる。アルミニウム含有膜１２６が露出されているときは、いかなる場合であっても、分子塩素（Ｃｌ2 ）、塩酸（ＨＣｌ）、三塩化硼素（ＢＣｌ3 ）等を含む塩素含有ガスを使用するべきではない。通常、ドライ・エッチング・シーケンスのどの部分においても、塩素含有ガスは用いない。直径が３００ミリメートルのウエハを使用する場合、先に引用したＲＦ電力の数値を２．２５倍に増大し、ＲＦ電力密度をほぼ同一に保持しなければならない。プラズマを形成する前のガス混合を改良するために、ガス入力口に２つまたは３つのバッフル板(baffle plate)を直列に設けることができる。各バッフル板は、典型的に、複数の開口を有する。
【００１３】
次に、半導体素子５０上にダイ・コートを形成し、半導体素子５０を引っ掻き傷から保護し、あるいは半導体素子のアルファ不感受性(alpha immunity)を高めてソフト・エラーの可能性を低下させる。次に、図７に示すように、ポリアミド酸(polyamicacid)を含む層７２をパシベーション層４２上、およびボンド・パッド開口５８内に形成する。層７２は、典型的に、感光物質を含む。典型的に２４８ナノメートル未満の波長の放射光線源を用いて、層７２を選択的に露出させ、図８に示すように現像する(develop) 。図８は、液体である現像用溶液８２を含む。現像用溶液８２は典型的に塩基であり、水酸化テトラメチル・アンモニウム（ＴＭＡＨ）等のような、水酸化物を含む。溶液８２は、アルミニウム含有膜１２６の露出面８４と直接接触することがわかる。現像の後、次に層７２を熱サイクルにかけ、図９に示すように、ポリアミド酸をポリイミドに変換する。この熱サイクルのことを、硬化(curing)とも呼んでいる。ここではポリイミドを含む層７２の、アルミニウム含有膜１２６と接触する部分は全くない。
【００１４】
本発明の実施例は、ボンド・パッドの汚染の発生を減少させるものである。汚染は、接地またはＶSSに接続するボンド・パッドには、特に厄介である。汚染を発生させるメカニズムは完全には解明されていないが、現像用溶液８２中のＴＭＡＨがアルミニウム含有膜１２６と反応するものと考えられる。また、第３工程においてＲＦ電力を高めることにより、６００ないし８００ワットの範囲のような低いＲＦ電力と比較して、ボンド・パッドの汚染を事実上根絶するか、少なくとも減少させることになる。更に、より低いＲＦ電力で行われる第２工程を含む、上記プロセスの他の部分も、汚染に影響を与える可能性もある。
【００１５】
本発明の別の利点は、既存のプロセス・フローへの統合が比較的容易であり、実際に使用されている機器に基づいて、機器の部分毎に僅かな変更を加えるだけで済むことである。また、機器には、プラズマ閉じ込めリングを接地する等、より高いＲＦ電力のための変更を必要とする場合もあるが、かかる変更が問題を生じることはないと考えられる。
【００１６】
上述の明細書では、具体的な実施例を参照しながら本発明について説明した。しかしながら、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更や変化が可能であることを当業者は認めよう。したがって、本明細書の記載および図面は、制限の意味ではなく、例示の意味で解釈すべきであり、かかる変更は全て本発明の範囲内に含まれることを意図するものである。特許請求の範囲において、手段＋機能(means-plus-function) という表現は、いずれの場合も、ここに記載した構造で、列挙した機能を実現するものを含むこととする。更に、手段＋機能の節は、列挙した機能を行う構造の均等物および等価な構造も含むこととする。
【図面の簡単な説明】
【図１】相互接続層を含む半導体素子の一部を示す図。
【図２】相互接続層にパターニングを行った後の、図１の基板の平面図。
【図３】相互接続層にパターニングを行った後の、図１の基板の断面図。
【図４】パシベーション層およびパターン・レジスト層を形成した後の、図２および図３の基板の断面図。
【図５】パシベーション層を貫通するボンド・パッド開口を形成した後の、図４の基板の平面図。
【図６】パシベーション層を貫通するボンド・パッド開口を形成した後の、図４の基板の断面図。
【図７】素子上に、ポリアミド酸を含む層を被覆した後の、図５および図６の基板の断面図。
【図８】ポリアミド酸を含む層を現像する間の、図７の基板の断面図。
【図９】ポリアミド酸を硬化させポリイミド・ダイ・コート層を形成した後の、図８の基板の断面図。
【符号の説明】
１０    絶縁層
１２    相互接続層
４２    パシベーション層
４６    パターン・レジスト層
４８    レジスト開口
５０    半導体素子
５８    ボンド・パッド開口
７２    ポリイミドを含む層
８２    現像用溶液
１２２    接着膜
１２４    バリア膜
１２６    アルミニウム含有膜
１２８    反射防止膜
４２２    ドープ酸化物膜
４２４    プラズマ・エンハンス窒化物膜
【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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【図８】
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【図９】
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