(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスと共に使用するリードの製造方法であって、
（ａ）  一つの表面のバリア層上に配置された導電金属層と、前記導電金属層の上に前記表面から離れている反射防止コーティングを有する前記表面上に配置されたリードを供給するステップと、
（ｂ）  前記導電金属のエレクトロマイグレーションを防止する構成物により前記導電金属層をカプセル化するステップであって、前記導電金属層は前記バリア層と前記反射防止層とに関してへこみを付けた側壁を有してＩ型を形成し、前記側壁に堆積された前記構成物は前記リード上に実質的に垂直な側壁を提供するステップと、
を含んでなる、前記製造方法。
【請求項２】
半導体デバイスと共に使用されるリードであって、
（ａ）  一つの表面の上に配置された導電金属層を有する前記表面と、前記表面及び前記導電金属層との間に配置されたバリア層との上に配置されたリードと、
（ｂ）  前記表面から離れた前記導電金属層上の反射防止コーティングと、
（ｃ）  前記導電金属層をカプセル化して、前記導電金属のエレクトロマイグレーションを防止する構成物であって、前記導電金属層は前記バリア層と前記反射防止層とに関してへこみを付けた側壁を有してＩ型を形成し、前記側壁に堆積された前記構成物は、前記バリア層の底面から前記反射防止層の頂面までに、前記リード上に実質的に垂直な側壁
を含んでなる、前記リード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
この発明は、半導体アプリケーション用の多層相互接続のための完全にカプセルに包まれた金属リードの製造方法、および前記金属リードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造において、先進の多層金属被覆リードの典型的な断面プロファイルは、Ｉビームの形状を有してきた。一般に、リードは酸化物層の上に形成され、タングステンで充填された酸化物層を貫通して延びているビアを通じて、酸化物の下のシリコンまたは類似の物に結合される。これは、ビアの中および酸化物の上に窒化チタンの層を沈積し、続いて、ビアを充填しまた窒化チタン上を延び得る化学気相堆積（ＣＶＤ）タングステン（Ｗ）により、達成される。タングステンは標準的な仕方でエッチバックされて、ビアの中および酸化物の上の窒化チタンの層と共に、ビアの中にタングステンのみを残す。それから窒化チタン層が沈積されて、アルミニウムの合金（銅（Ｃｕ）約０．５％）の層が続き、それから窒化チタンの層が続く。それから窒化チタンの上層がマスクされ、腐食液が使用されて窒化チタン、アルミニウム、窒化チタンの層を腐食する。アルミニウムは、窒化チタンよりも速く腐食するので、上部反射防止窒化チタン層など、および中間アルミニウム合金層、および窒化チタン、タングステンチタンなどの下部バリア合金層を有する露出外部アルミニウム層付きＩ型リードが供給される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
露出面を有するリードに伴う一つの問題は、エレクトロマイグレーションの問題であるが、そうしたリードの他の諸特性もまた、以下に議論するように改良できる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、半導体アプリケーション用多重レベル相互接続のための完全にカプセルで包んだ金属リードが提供される。これは、金属腐食後に形成される化学気相堆積（ＣＶＤ）膜により達成され、続いて、リードの縁または側壁の上のカプセル膜を除去するために等方性腐食が行われる。最上および最下のカプセル化層は例えばスズ−アルミニウム合金−スズのような３層スタック膜として物理蒸着（ＰＶＤ）により沈積される。完全にカプセルで包む金属リードにより、エレクトロマイグレーション特性が増強され、応力に誘導されたノッチングが減少され、カプセル材もまた拡散バリアとして作用する。
【０００５】
リードは酸化膜上に製作され、従来技術のようにタングステンで充填したその酸化膜層を貫通して延びるビアを通じて、その酸化膜の下のシリコンまたは類似の物に接続されている。これは、バリア金属の一つの層、好ましくは窒化チタン、タングステンチタン、または他の良く知られたバリア金属の層を、ビアの中および酸化物の上に沈積することにより遂行され、続いて、化学気相堆積（ＣＶＤ）タングステン（Ｗ）の一つの層、アルミニウム充填ビアまたは類似の物でビアを充填しバリア金属を超えて延びる。タングステンは、標準的な方法でエッチバックされ、タングステンをビアの中にだけ残し、同様にバリア金属の一つの層をビアの中に残すが、これはオプションとして除去されまたは酸化物の上にある。それから既存の窒化チタン層の上に一つの窒化チタン層が沈積され（電流搬送能力を有する任意のアルミニウム合金も使用できる）、アルミニウム合金の一つの層（好ましくは約０．５％の銅（Ｃｕ））（電流搬送能力を有する任意のアルミニウム合金も使用できる）が続き、それからその時点までに製作された全構造をカプセルに入れる等角（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）ＣＶＤ膜のブランケット沈積が続く。ＣＶＤ膜は、好ましくは窒化チタン、タングステン、チタン、窒化シリコンなどの一つである。ＣＶＤ膜は、それから等方的に腐食される。結果として得られる構造は従来技術と同様であるが、しかし、ＣＶＤ物質の側壁カプセル化膜を有する。腐食される物質は全部ＣＶＤ材料なので、先行技術のＩ型構造が避けられ、側壁はその全長に沿って本質的に真っ直ぐである。
【０００６】
上記のリードから得られる利点は、（１）ボイド領域から移送された金属の突出または蓄積を阻止する、カプセル化されたフィルムによるエレクトロマイグレーションの改良、（２）表面拡散の減少により、応力に誘導されるノッチングが減少する、（３）カプセル化フィルムは、拡散バリアとして作用し得る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
最初に図１ａを参照すると、その上のパッドまたは類似の物などへ電気的接続をすべき典型的な半導体シリコンチップ１が示されている。酸化物層３が、少なくともシリコンチップ１の表面の一部分上に配置され、またそこを貫通し気的接続がなされる場所であるシリコンチップまで延びているビア５を含む。窒化チタン層７がスパッタリングにより酸化物層３の表面だけでなく、ビア５にも沈積される。それからタングステン層９が等角的に（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｌｙ）沈積されてビア５を充填し、化学気相堆積により窒素チタン層７上に展開する。
【０００８】
さて図１ｂを参照すると、タングステン層９は今やビア５の中にだけ存在するようにエッチバックされ、それから窒化チタン層１１が露出した表面の上に沈積され、アルミニウムまたはアルミニウム合金の層１３がこれに続き、好ましくはアルミニウムは０．５％の銅を含み、それから窒化チタン層１５が続くのは図１ｃに示す通りである。それから図１ｃの構造物は、図１ｄに示すように、ビア５上および僅かにこのビアを越えてマスクされ、酸化物層３に到るまで等方性腐食が実施され、マスク（図示無し）の下の部分以外の全ての窒化チタン層７および１１、アルミニウム層１３、窒化チタン層１５を除去する。アルミニウム層１５は、窒化チタン層７、１１、１５よりも多く腐食されるが、これは、腐食の化学反応がアルミニウムに対しては、窒化チタンに対してよりも急速に反応するからである。
【０００９】
図１ｄの構造物は、図１ｅに示すように、窒化チタンの等角的（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）ＣＶＤ膜１７のブランケット沈積により完全にカプセルに包んであり、それからこの窒化チタン層１７の等方性腐食が続いて、図１ｆに示すようにアルミニウム層１３上に窒化チタン１７を側壁として残す。
【００１０】
この発明をその特定の好ましい実施例により説明してきたが、多くの変更と修正が当業者に直ちに明らかになるであろう。従って、前記の特許請求の範囲が、そうした変更と修正を全て含むように先行技術を参照して解釈されることを意図している。
【００１１】
以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
【００１２】
（１）  半導体デバイスと共に使用するリードの製造方法であって、
（ａ）  一つの表面の上に配置された導電金属層と、前記導電金属層の上に前記表面から離れている反射防止コーティングを有する前記表面上に配置されたリードを供給するステップと、
（ｂ）  前記導電金属のエレクトロマイグレーションを防止する構成物により前記導電金属層をカプセル化するステップを含んでなる、前記製造方法。
【００１３】
（２）  前記表面は、前記表面と前記導電層の間に配置されたバリア層を更に備えており、そして、前記カプセル化するステップは、前記バリア層と前記反射防止層の間の前記導電金属層をカプセル化することを含む第１項記載の方法。
【００１４】
（３）  前記構成物は、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ3 Ｎ4 からなるクラスから取られた第１項記載の方法。
【００１５】
（４）  前記構成物は、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ3 Ｎ4 からなるクラスから取られた第２項記載の方法。
【００１６】
（５）  前記カプセル化するステップは、ステップ（ａ）において前記リードの上と周りに前記構成物を沈積するステップと、前記構成物を等方的に腐食し去って、前記リードに実質的に垂直な側壁を提供するステップを含んでなる、第１項記載の方法。
【００１７】
（６）  前記カプセル化するステップは、ステップ（ａ）において前記リードの上と周りに前記構成物を沈積するステップと、前記構成物を等方的に腐食し去って、前記リードに実質的に垂直な側壁を提供するステップを含んでなる、第４項記載の方法。
【００１８】
（７）  前記導電金属層は、前記バリア層と前記反射防止層に関してへこみを付けられた側壁を有してＩ型を形成し、前記構成物が前記側壁上に配置されて、前記リードに実質的に垂直な側壁を供給する第１項記載の方法。
【００１９】
（８）  前記導電金属層は、前記バリア層と前記反射防止層に関してへこみを付けられた側壁を有してＩ型を形成し、前記構成物が前記側壁上に配置されて、前記リードに前記実質的に垂直な側壁を供給する第６項記載の方法。
【００２０】
（９）  前記表面は半導体物質上に配置された酸化物層であり、導電物質を有し前記バリア層から前記半導体物質まで延びるビアを供給するステップを更に含んでなる第１項記載の方法。
【００２１】
（１０）  前記表面は半導体物質上に配置された酸化物層であり、導電物質を有し前記バリア層から前記半導体物質まで延びるビアを供給するステップを更に含んでなる第１項記載の方法。
【００２２】
（１１）  半導体デバイスと共に使用するリードの製造方法であって、
（ａ）  半導体基板上に配置され、導電物質を有し前記基板まで延びているビアを有する表面を供給することと、
（ｂ）  前記表面上に配置された導電金属層を有し、前記導電物質に接触し、側壁を有する、前記表面上に配置されたリードを形成するステップと、
（ｃ）  前記表面から離れている前記導電金属層上に反射防止コーティングを形成することと、
（ｄ）  前記導電金属のエレクトロマイグレーションを防止するための構成物により、前記導電金属層をカプセル化するステップと、
（ｅ）  前記導電層をカプセル化するたの前記導電金属層の側壁以外は、前記構成物を除去するステップを含んでなる、前記製造方法。
【００２３】
（１２）  前記表面は、前記表面と前記導電層の間に配置されたバリア層を更に備えており、そして、前記カプセル化するステップは、前記バリア層と前記反射防止層の間の前記導電金属層をカプセル化することを含む第１１項記載の方法。
【００２４】
（１３）  前記構成物は、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ3 Ｎ4 からなるクラスから取られた第１１項記載の方法。
【００２５】
（１４）  前記構成物は、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ3 Ｎ4 からなるクラスから取られた第１２項記載の方法。
【００２６】
（１５）  前記導電金属層は、前記バリア層と前記反射防止層に関してへこみを付けられ、前記バリア層および前記反射防止層と共にＩ型を形成する第１１項記載の方法。
【００２７】
（１６）  前記導電金属層は、前記バリア層と前記反射防止層に関してへこみを付けられ、前記バリア層および前記反射防止層と共にＩ型を形成する第１４項記載の方法。
【００２８】
（１７）  前記カプセル化のステップは、ステップ（ｄ）の後に結果する構造物上に、前記構成物の等角的な（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）層を化学気相堆積し、それから、前記構成物の一部を等方的に腐食して、前記バリア層と前記反射防止層に等角的な（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）側壁を、前記導体金属層上に供給するステップを含んでなる第１１項記載の方法。
【００２９】
（１８）  前記カプセル化のステップは、ステップ（ｄ）の後に結果する構造物上に、前記構成物の等角的な（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）層を化学気相堆積し、それから、前記構成物の一部を等方的に腐食して、前記バリア層と前記反射防止層に等角的な（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）側壁を、前記導体金属層上に供給するステップを含んでなる第１６項記載の方法。
【００３０】
（１９）  半導体デバイスと共に使用されるリードであって、
（ａ）  一つの表面の上に配置された導電金属層を有する前記表面上に配置されたリードと、
（ｂ）  前記表面から離れた前記導電金属層上の反射防止コーティングと、
（ｃ）  前記導電金属層をカプセル化して、前記導電金属のエレクトロマイグレーションを防止する構成物を含んでなる、前記リード。
【００３１】
（２０）  前記表面は更に、前記表面と前記導電層の間に配置されたバリア層を備え、そして前記カプセル化は、前記バリア層と前記反射防止層の間の前記導電金属層を含む第１９項のリード。
【００３２】
（２１）  前記構成物は、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ3 Ｎ4 からなるクラスから取られた第１９項記載のリード。
【００３３】
（２２）  前記構成物は、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ3 Ｎ4 からなるクラスから取られた第２０項記載のリード。
【００３４】
（２３）  前記導電金属層は、前記バリア層と前記反射防止層に関してへこみを付けられ、前記バリア層および前記反射防止層と共にＩ型を形成する第２０項記載のリード。
【００３５】
（２４）  前記導電金属層は、前記バリア層と前記反射防止層に関してへこみを付けられた側壁を有してＩ型を形成し、前記構成物が前記側壁上に配置されて、前記バリア層から前記反射防止層まで、前記リードに実質的に垂直な側壁を供給する第２０項記載のリード。
【００３６】
（２５）  前記表面は半導体物質上に配置された酸化物層であり、前記酸化物層は更に、導電物質をその中に有して前記バリア層から前記半導体物質へ延びているビアを含んでなる第２０項のリード。
【００３７】
（２６）  半導体デバイスと共に使用されるリードであって、
（ａ）  対向する一対の端部と一つの側壁を有する導電金属領域と、
（ｂ）  前記端部の他の物の上に配置された反射防止コーティングと、
（ｃ）  前記側壁上に配置され、善意バリア金属層および前記反射防止コーティングと共に前記導電領域をカプセルで包む側壁膜を含んでなる、前記リード。
【００３８】
（２７）  前記反射防止コーティングおよび前記側壁膜は、同一物質である第２６項のリード。
【００３９】
（２８）  前記側壁膜は、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ3 Ｎ4 からなるクラスから取られた第２７項記載のリード。
【００４０】
（２９）  前記側壁膜は、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ3 Ｎ4 からなるクラスから取られた第２８項記載のリード。
【００４１】
（３０）  半導体デバイスと共に使用するリードの製造方法およびそのリード。半導体基板上に配置され、導電物質９を中に有し基板まで延びているビア５を有する一つの表面が供給される。表面に配置されたオプションのバリア層１１を有し導電物質９に接触する表面に、一つのリードが形成される。バリア層１１に接触しその上に配置され、側壁を有する導電金属層１３が形成される。導電金属層１３上にバリア層１１から離れて反射防止コーティング１５が形成される。導電金属層１３は、バリア層１１と反射防止層１５の間で、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ3 Ｎ4 からなるクラスから取られた構成物によりカプセルに包まれる。この構成物は、それから、導電金属層１３から以外は除去されて、導電層をカプセルで包む。導電金属層１３は、バリア層１１および反射防止層１５に比較してへこんでいて、バリア層および反射防止層と共にＩ型を形成する。カプセル化のステップは、事前の構造物の上に構成物１７の等角的な（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）層を化学蒸着するステップと、それから、構成物１７の一部分を等方的に腐食して、バリア層１１および反射防止層１５の側壁に対して等角的な（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）側壁を導電金属層１３に供給することを、含んでなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ａないし図１ｆは、この発明によるリードの製作のための加工のフローである。
【符号の説明】
１  シリコンチップ
３  酸化物
５  ビア
９  導電物質
１１  バリア層
１３  導電金属層
１５  反射防止コーティング、反射防止層
１７  構成物
【図１】
0003933776.tif 000002