(57)【要約】【課題】金属薄膜を含むパッドにおける当該金属薄膜の耐腐食性を、より向上させた半導体装置を提供する。【解決手段】半導体基板１０と、半導体基板１０上に設けられる外部接続用もしくは検査用のパッド２０とを備える半導体装置であって、パッド２０は、半導体基板１０側に設けられたＡｌもしくはＡｌ合金よりなる配線層２１と、配線層２１の上に設けられ配線層２１よりも耐腐食性に優れた金属薄膜２２と、を備えるものであり、金属薄膜２２は、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなる。【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（１０）と、前記半導体基板上に設けられる外部接続用もしくは検査用のパッド（２０）とを備える半導体装置であって、
前記パッドは、前記半導体基板側に設けられたＡｌもしくはＡｌ合金よりなる配線層（２１）と、前記配線層の上に設けられ前記配線層よりも耐腐食性に優れた金属薄膜（２２）と、を備えるものであり、
前記金属薄膜は、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなる半導体装置。
【請求項２】
半導体基板（１０）と、前記半導体基板上に設けられる外部接続用もしくは検査用のパッド（２０）とを備える半導体装置であって、
前記パッドは、前記半導体基板側に設けられた配線層（２１）と、前記配線層の上に設けられた金属薄膜（２２）と、を備えるものであり、
前記配線層および前記金属薄膜は、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなる半導体装置。
【請求項３】
前記配線層を第１配線層とし、
ＡｌもしくはＡｌ合金よりなり、前記第１配線層に接続された第２配線層（３０）を備え、
前記第１配線層と前記第２配線層との接続部は、前記第１配線層のうち、前記金属薄膜の下方に位置する部分から離された状態で配置されている請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体基板の表面に形成され、前記半導体基板を露出させるコンタクト開口部（１３）を有する絶縁膜（１１）を備え、
前記第２配線層は、前記絶縁膜の表面、前記コンタクト開口部の内部、および前記半導体基板の表面を含む領域に形成され、
前記コンタクト開口部の外側において前記第１配線層と前記第２配線層とが積層されている請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体基板の表面に形成され、前記半導体基板を露出させるコンタクト開口部（１３）を有する絶縁膜（１１）を備え、
前記配線層は、前記絶縁膜の表面、前記コンタクト開口部の内部、および前記半導体基板の表面を含む領域に形成されている請求項２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは前記金属化合物を構成する金属としては、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ａｇ、ＰｄおよびＴｉＷの中から選択された１種以上のものである請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記配線層または前記金属薄膜を構成する金属もしくは金属化合物は、Ｔｉよりも当該金属薄膜の膜厚方向に柱状成長しにくいものである請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記配線層または前記金属薄膜を構成する金属もしくは金属化合物は、ＡｌもしくはＡｌ合金よりも熱処理に対する形状および形態の変形が少ないものである請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記金属薄膜は、前記Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属としてのＴａよりなるＴａ層（２３）と、前記Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属化合物としてのＴａＮよりなるＴａＮ層（２７）とが積層された積層膜を有するものである請求項１ないし８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１０】
さらに前記半導体基板と前記配線層との間において、前記配線層の直下に、熱処理による前記配線層の表面の凹凸を抑制する介在層（２６）が介在されている請求項１ないし９のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１１】
さらに前記配線層と前記金属薄膜との間において、前記配線層の直上に、熱処理による前記配線層の表面の凹凸を抑制する介在層（２６）が介在されている請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記金属薄膜は、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物のみよりなる請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記金属薄膜を覆う保護膜（１８）を備え、
前記金属薄膜は、前記保護膜に密着する最上層（２８）を含む複数の層が積層された積層膜を有するものであり、
前記保護膜のうち前記金属薄膜とは反対側の面に開口し、前記保護膜および前記最上層を貫通する開口部（１９）が形成されており、
前記開口部の前記最上層における壁面は、前記保護膜における壁面よりも内側に形成されているか、または、前記保護膜における壁面と連続した平坦面となるように形成されている請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板と、半導体基板上に設けられ外部接続電極や素子特性の評価を行う検査電極としての用をなすパッドとを備え、腐食環境で適用される半導体装置に関し、特に、この半導体装置を車両用の排気ガスの圧力を検出する圧力センサ等に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の半導体装置としては、特許文献１に記載のものが提案されている。このものは、半導体装置を車両用の排気ガスの圧力を検出する圧力センサに適用したものである。このものにおいてパッドは、半導体基板側に設けられたＡｌもしくはＡｌ合金（たとえばＡｌ−Ｓｉ）よりなる配線層と、配線層の上に設けられ配線層よりも耐腐食性に優れた金属薄膜と、を備えたものとされている。
【０００３】
ここで、半導体装置を、たとえば自動車の再排気循環システムに設けられた圧力センサに用いた場合、ＳＯｘやＮＯｘに起因した硫酸や硝酸などやオイルなどの腐食環境に晒されるため、パッドにおいては、特に耐腐食性が要求される。この点、上記特許文献１では、パッドにおける金属薄膜を、Ｃｒなどの耐腐食性に優れた材料をバリアメタル層として含んだ構成とすることで耐腐食性を確保するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１のようにパッドの金属薄膜にＣｒを用い、そのパッドの金属薄膜の端面を正テーパーや階段形状にしたものであっても、金属薄膜の下地であるＡｌ配線層の腐食を防止することは不十分であり、腐食環境によっては、当該腐食が発生してしまう。また、パッドの金属薄膜の下地がＡｌ以外の材料よりなる場合においても、腐食環境によっては、当該腐食が発生してしまう。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、パッドにおける金属薄膜の耐腐食性をより向上させた半導体装置を提供することを第１の目的とする。また、パッドにおける金属薄膜の下地である配線の耐腐食性をより向上させた半導体装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明者は鋭意検討を行った。上記したような排気ガス用の圧力センサは、圧力センサへ排気ガスを導くホース内に取り付けられて、使用される。
【０００８】
ここで、圧力センサへ排気ガスを導くホースは、樹脂製のものであり、難燃性材料としてハロゲン系のヨウ素などが含まれる場合がある。そのため、圧力センサの腐食環境としては、排気ガスに加えてヨウ素を含むものとなる。
【０００９】
そこで、本発明者は、ヨウ素に対する金属の耐腐食性に着目して、金属薄膜を含めたパッドの腐食度合を検討した。なお、この金属のヨウ素に対する耐腐食性については、次の参考文献１に記載されている。参考文献１：佐々木英二、外３名，「ヨウ素とヨウ化物の濃厚水溶液（第１段反応環境）に対する材料の耐食性」，防食技術，社団法人腐食防食協会，１９８２年１１月，ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．１１，６９１−６９８頁。ここで、参考文献１の発行元である社団法人腐食防食協会は、現在の公益社団法人腐食防食学会である。この参考文献１には、ヨウ素とヨウ化物の濃厚水溶液に対する金属材料の耐腐食性の傾向が、腐食速度の大小により表されている。
【００１０】
本発明者の検討の結果、パッドの金属薄膜としてＴｉを用いた場合、上記した圧力センサの腐食環境において、下地であるＡｌ配線層の腐食が発生した。なお、上記特許文献１に記載のＣｒは、参考文献１によれば、Ｔｉよりも耐腐食性の低い金属である。
【００１１】
このような検討の結果、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属を、金属薄膜とすれば、下地のＡｌ配線層の腐食が確実に防止できると考え、本発明を創出するに至った。ここで、Ｔｉにおけるヨウ素に対する耐腐食性とは、Ｔｉの合金や金属化合物ではなく、Ｔｉ単体におけるヨウ素に対する耐腐食性を意味する。
【００１２】
すなわち、請求項１、請求項６に記載の発明では、半導体基板（１０）と、半導体基板上に設けられる外部接続用もしくは検査用のパッド（２０）とを備える半導体装置であって、パッドは、半導体基板側に設けられたＡｌもしくはＡｌ合金よりなる配線層（２１）と、配線層の上に設けられ配線層よりも耐腐食性に優れた金属薄膜（２２）と、を備えるものであり、金属薄膜は、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなることを特徴としている。
【００１３】
それによれば、パッドにおける金属薄膜を、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなるものとしているので、パッドにおける金属薄膜の耐腐食性を、従来よりも向上させた半導体装置を提供することができる。
【００１４】
ここで、上記参考文献１によれば、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物を構成する金属としては、具体的にＴａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、ＡｇおよびＰｄの中から選択されたものが挙げられる。
【００１５】
また、パッドにおける金属薄膜は、スパッタや蒸着等により成膜される。しかし、金属薄膜が上記した耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなるものであっても、スパッタや蒸着で形成された薄膜の場合、バルクにおける耐腐食性とは異なる可能性があり、腐食が発生するおそれがある。
【００１６】
この点に鑑みて、さらに検討を進めたところ、後述の比較例としての図３に示されるように、Ｔｉの金属薄膜では膜厚方向に柱状成長した薄膜となりやすいことがわかった。この場合、パッド外部からの腐食成分が、その柱状粒界を通り抜け、下地である配線層の腐食を引き起こすことになる。
【００１７】
そこで、請求項１、請求項６においては、さらに請求項７に記載の発明のように、金属薄膜を構成する金属もしくは金属化合物は、Ｔｉよりも当該金属薄膜の膜厚方向に柱状成長しにくいものであることが好ましい。
【００１８】
この請求項７に記載の発明によれば、パッドの金属薄膜における柱状粒界の発生を抑制することができるから、パッドの金属薄膜の耐腐食性をより向上させることができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明では、半導体基板（１０）と、半導体基板上に設けられる外部接続用もしくは検査用のパッド（２０）とを備える半導体装置であって、パッドは、半導体基板側に設けられた配線層（２１）と、配線層の上に設けられた金属薄膜（２２）とを備えるものであり、配線層および金属薄膜は、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなる。
【００２０】
それによれば、配線層および金属薄膜を、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなるものとしているので、金属薄膜の耐腐食性を従来よりも向上させるとともに、配線層の耐腐食性を向上させることができる。
【００２１】
また、配線層をＴｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなるものとすることにより、請求項３に記載の発明のような構成が可能となる。すなわち、請求項３に記載の発明では、配線層を第１配線層とし、ＡｌもしくはＡｌ合金よりなり、第１配線層に接続された第２配線層（３０）を備え、第１配線層と第２配線層との接続部は、第１配線層のうち、金属薄膜の下方に位置する部分から離された状態で配置されている。
【００２２】
ＡｌもしくはＡｌ合金よりなる第２配線層を形成する場合にも、このように、第１配線層と第２配線層との接続部を金属薄膜の下方に位置する部分から離された状態で配置することにより、第２配線層の腐食を抑制することができる。
【００２３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図２】図１中の丸で囲まれたＡ部分を拡大して示す概略断面図である。
【図３】本発明者の研究による比較例としてのパッドを示す概略断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に関してパッドの配線層における表面の凹凸の影響を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる第１の例としての半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる第２の例としての半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略平面図である。
【図９】図８中のIX−IX線に沿った概略断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態にかかる変形例としての半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００２６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる半導体装置について、図１、図２を参照して述べる。この半導体装置は、たとえば自動車用の排気ガス圧力を検出する圧力センサとして適用されるものである。
【００２７】
図１に示されるように、本実施形態の半導体装置は、大きくは、半導体基板１０と、半導体基板１０の一面上に設けられた外部接続用のパッド２０とを備えて構成されている。半導体基板１０は、シリコン半導体等よりなる基板である。
【００２８】
半導体基板１０には、図示しないが、半導体プロセスによって、各種の電気回路やセンサ素子等が形成されている。たとえば、半導体装置を圧力センサとして適用する場合には、上記した特許文献１と同様、圧力を検出するセンサ素子としてのダイアフラムが、半導体基板１０に形成されたものとなる。
【００２９】
なお、このようなダイアフラムは、典型的には、拡散抵抗などにより構成される歪みゲージを備え、圧力によるダイアフラムの歪みを、歪みゲージで信号に変換して出力するものとされる。
【００３０】
また、図１に示されるように、半導体基板１０の一面上には、半導体基板１０側から順に第１絶縁膜１１、第２絶縁膜１２が設けられている。ここで、第１絶縁膜１１は、たとえばシリコン酸化膜等よりなり、第２絶縁膜１２は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等よりなる。
【００３１】
そして、パッド２０は、第１絶縁膜１１の上に設けられるとともに、第２絶縁膜１２に設けられた開口部を介して半導体基板１０上に露出している。また、これら絶縁膜１１、１２により、半導体基板１０における他の配線や導電部と、パッド２０との電気的絶縁が図られている。
【００３２】
パッド２０は、たとえば半導体装置と外部とを接続するためのワイヤボンディングや素子特性評価のため検査プローブを接触させること等が行われるパッドである。このパッド２０は、図１、図２に示されるように、半導体基板１０側に設けられた配線層２１と、この配線層２１の上に設けられた金属薄膜２２と、を備えて構成されている。図示しないが、配線層２１は、半導体基板１０における上記した電気回路やセンサ素子等と電気的に接続されている。
【００３３】
たとえば、配線層２１は、上記したダイアフラムにおける歪みゲージに接続され、出力信号を受けるようになっている。配線層２１は、Ａｌ（アルミニウム）、もしくは、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ等のＡｌ合金よりなるもので、スパッタ等により成膜されるものである。配線層２１は、第１配線層に相当する。
【００３４】
金属薄膜２２は、配線層２１よりも耐腐食性に優れた膜であり、この金属薄膜２２上に、ワイヤボンディング等がなされるようになっている。さらに言うと、金属薄膜２２は、Ｔｉ（チタン）よりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属、もしくは、当該耐腐食性に優れた金属化合物よりなるものである。また、金属薄膜２２は、ＡｌもしくはＡｌ合金よりも熱処理に対する形状および形態の変形が少ない金属もしくは金属化合物よりなる。
【００３５】
ここで、上記参考文献１によれば、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物を構成する金属としては、具体的にＴａ（タンタル）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ａｇ（銀）およびＰｄ（パラジウム）の中から選択されたものが挙げられる。
【００３６】
さらには、上記参考文献１に記載されているように、Ｔｉ単独ではなく、Ｔｉ−０．２Ｐｄ、Ｔｉ−５Ｔａ、Ｔｉ−１０Ｍｏ、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ、ＴｉＷのようなＴｉの合金であってもよい。また、金属化合物としては、上記列挙した金属の酸化物や窒化物等を意味し、限定するものではないが、たとえばＴａＮ（窒化タンタル）等が挙げられる。
【００３７】
図１、図２に示される例では、金属薄膜２２は、配線層２１側から順に、ＴａよりなるＴａ層（タンタル層）２３、ＰｔよりなるＰｔ層（白金層）２４、ＡｕよりなるＡｕ層（金層）２５が積層された積層膜として構成されている。これらＴａ、ＰｔおよびＡｕは、いずれもＴｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属である。
【００３８】
また、これらＴａ層２３、Ｐｔ層２４、Ａｕ層２５は、スパッタ等により成膜されるものであり、いずれも粒状結晶構造または非晶質構造を有する膜である。なお、粒状結晶については、多結晶と言われることもある。
【００３９】
また、図１、図２に示される金属薄膜２２は、複数の層２３〜２５が積層されたものであるが、この積層順については、下地との密着性、耐腐食性、ワイヤボンディング性等を考慮したものである。具体的には、耐腐食性に特に優れるＰｔ層２４の下にＴａ層２３を配置することにより、金属薄膜２２と下地である第２絶縁膜１２および配線層２１との密着性が確保される。そして、Ｐｔ層２４の上にワイヤボンディング性に優れたＡｕ層２５を配置することにより、ワイヤボンディング性が確保される。また、図１に示されるパッド２０において、配線層２１および金属薄膜２２の各層２３〜２５の膜厚については、限定するものではないが、たとえば数ｎｍから数千ｎｍ程度である。
【００４０】
このように、本実施形態によれば、パッド２０における金属薄膜２２を、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなるものとしている。それにより、金属薄膜２２の耐腐食性を、従来よりも向上させた半導体装置を提供することが可能となる。
【００４１】
また、上述したが、パッド２０における金属薄膜２２が、本実施形態のようなヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなるものであっても、スパッタや蒸着で形成された薄膜はバルクにおける耐腐食性とは異なり、腐食されやすい可能性がある。この点について、比較例である図３を参照して、具体的に述べる。
【００４２】
図３に示されるように、半導体基板１０の上に、配線層２１が形成され、その上に、金属薄膜２２として、ＴｉよりなるＴｉ層（チタン層）１００、Ｐｔ層２４、Ａｕ層２５が順次積層されている。つまり、この比較例のパッド２０は、上記図１、図２においてＴａ層２３をＴｉ層１００に置き換えたものである。
【００４３】
ここで、図３において、配線層２１、Ｐｔ層２４、Ａｕ層２５は、粒状結晶構造もしくは非晶質構造の膜であるが、Ｔｉ層１００は膜厚方向に柱状成長した膜となる。このＴｉ層１００における柱状粒界Ｒ１については、図３中にて太線で模式的に示してある。
【００４４】
そして、図３に示されるように、このＴｉ層１００における柱状粒界Ｒ１の中でも粒界間隔の広い部分では、当該部分の上に位置するＰｔ層２４、Ａｕ層２５においても、膜厚方向に貫通する隙間Ｓ１が発生する。これら柱状粒界Ｒ１および隙間Ｓ１については、電子顕微鏡観察等により確認される。
【００４５】
そうすると、パッド２０外部の腐食成分が、この隙間Ｓ１を介して、Ｔｉ層１００の柱状粒界Ｒ１を通り、下地の配線層２１に至る可能性が生じる。つまり、本実施形態では、金属薄膜２２を上記したヨウ素に対する耐腐食性に優れたものにすることで、従来よりも耐腐食性が向上するが、耐腐食性のさらなる向上のためには、この柱状成長を抑制した金属薄膜２２とすることが望ましい。
【００４６】
この点を考慮すれば、本実施形態においては、金属薄膜２２を構成する金属もしくは金属化合物は、Ｔｉよりも金属薄膜２２の膜厚方向に柱状成長しにくいものであることが好ましい。
【００４７】
なお、金属薄膜２２は、上述のようにスパッタなどにより成膜されるが、同じ成膜条件（たとえば温度等）で成膜した場合でも、金属の種類によっては、膜厚方向に柱状成長しやすいものと柱状成長しにくいものとがある。つまり、金属および金属化合物における柱状成長のしやすさというのは、物質固有の物性である。
【００４８】
具体的に、Ｔｉよりも膜厚方向に柱状成長しにくいことが顕著なものとしては、ＴａやＭｏ、Ｐｔなどが挙げられる。図２に示した本実施形態の金属薄膜２２においては、Ｔａ層２３を用いていることにより、上記図３に示したような柱状粒界Ｒ１や隙間Ｓ１の発生が防止されている。
【００４９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかる半導体装置について、図４〜図６を参照し、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。本実施形態は、パッド２０において、金属薄膜２２の下地である配線層２１における表面の凹凸の影響を考慮したものである。
【００５０】
図４に示されるように、配線層２１上に積層される金属薄膜２２は、下地である配線層２１の表面状態の影響を受けやすい。配線層２１の表面にアルミヒロックなどの突起１０１が存在した場合には、その突起１０１の段差部において、金属薄膜２２に膜厚方向に貫通する隙間Ｓ２が形成されやすい。そうすると、この隙間Ｓ２を介して、腐食成分が配線層２１に至り、配線層２１の腐食を引き起こすおそれがある。
【００５１】
そこで、本実施形態では、配線層２１におけるアルミヒロックの発生抑制を目的とした構成を採用することとした。アルミヒロックは、アルミの表面に発生する突起状物であり、アルミが、工程時の熱処理などにより圧縮応力を受け、この応力緩和のためにアルミ原子が拡散することによって生じるもの、とされている。
【００５２】
そこで、第１の例では、図５に示されるように、さらに半導体基板１０と配線層２１との間において、配線層２１の直下かつ第１絶縁膜１１の直上に、ヒロック抑制の介在層２６が設けられている構成とした。また、第２の例では、図６に示されるように、さらに配線層２１と金属薄膜２２との間において、配線層２１の直上に介在層２６が挿入された構成とした。
【００５３】
ここで、介在層２６の材質を限定するものではないが、介在層２６は、たとえばＴｉもしくはＴｉＮよりなるものである。この場合、介在層２６がＴｉやＴｉＮの単層よりなるものでもよいし、Ｔｉの層とＴｉＮの層との積層膜よりなるものであってもよい。
【００５４】
そして、図５に示される第１の例の場合、介在層２６の直上に成膜されるＡｌもしくはＡｌ合金よりなる配線層２１は、配向性が揃い、内部歪みの小さい膜となる。そのため、熱処理などによって生じるアルミ原子の拡散が抑えられ、突起状のアルミヒロックが形成されにくくなる。
【００５５】
また、図６に示される第２の例の場合、熱処理などにより、配線層２１が圧縮応力を受けても、この介在層２６により、Ａｌの変形が拘束され、アルミヒロックの発生を抑制することができる。このように介在層２６は、熱処理などにより生じる配線層の表面の凹凸を抑制する機能を有するものである。
【００５６】
こうして、図５、および図６に示される各例のように、介在層２６を設けることで、配線層２１の表面におけるアルミヒロックの発生が抑制されるため、配線層２１表面の突起１０１の発生が抑制される。そのため、本実施形態によれば、突起１０１に伴う金属薄膜２２の隙間Ｓ２の発生に起因して、配線層２１が腐食することについても、防止することが可能となる。
【００５７】
なお、図５、６では、配線層２１の上下どちらか一方にのみ介在層２６が設けられた例を示した。ここで、図示しないが、介在層２６は、配線層２１の直上および直下の両方に設けられていてもよい。それによれば、アルミヒロック抑制の効果が高まることが期待される。
【００５８】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかる半導体装置について、図７を参照して、上記第１実施形態との相違点を中心に述べる。
【００５９】
図７に示されるように、本実施形態のパッド２０では、金属薄膜２２を、Ｔａ層２３と、ＴａＮよりなるＴａＮ層（窒化タンタル層）２７とが積層された積層膜を有するものとしている。
【００６０】
ここで、Ｔａは上述と同様、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属であり、一方、ＴａＮ層２７を構成するＴａＮは、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属化合物である。たとえばＴａ層２３はスパッタにより成膜され、ＴａＮ層２７は反応性スパッタにより成膜される。
【００６１】
本実施形態によれば、Ｔａ層２３にＴａＮ層２７を積層させた構成とすることにより、金属薄膜２２の耐腐食性の更なる向上が図れる。なお、図７では、Ｔａ層２３の上にＴａＮ層２７が積層された構造であるが、ＴａＮ層２７はＴａ層２３の下に積層されたものでもよいし、Ｔａ層２３の上下両側にＴａＮ層２７が積層された構造でもよい。
【００６２】
本実施形態は、パッド２０における金属薄膜２２においてＴａ層２３にＴａＮ層２７を積層させた構造としたものであるから、上記第１実施形態だけでなく、上記第２実施形態とも組み合わせて適用することが可能なことは、言うまでもない。
【００６３】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態にかかる半導体装置について、図８、図９を参照して、上記第１実施形態との相違点を中心に述べる。
【００６４】
上記第１実施形態では、配線層２１は、ＡｌもしくはＡｌ合金よりなるものとされているが、配線層２１をＴｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなるものとすることにより、配線層２１の耐腐食性を向上させることができる。また、これにより、半導体装置の耐腐食性を向上させることができる。
【００６５】
さらに、半導体基板１０に形成されるすべての配線層を耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなるものとすれば、半導体装置の耐腐食性をより向上させることができる。
【００６６】
しかし、半導体装置には、圧力センサ等のセンサ部と、センサ信号の増幅や補正をするための周辺回路とが同一基板上に形成された集積型のものもある。そして、このような周辺回路の配線層を耐腐食性に優れたＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等よりなるものとすると、回路に配置されるトランジスタ等の半導体素子の特性が重金属汚染により劣化するおそれがある。
【００６７】
そのため、半導体素子を製造する大半の半導体プロセスでは、ＡｕやＰｔ等は特殊な場合を除いて使用されず、配線材料にはＡｌもしくはＡｌ合金等を用いるのが一般である。
【００６８】
本実施形態の半導体装置は、例えば上記のようなセンサ部および周辺回路を備えるものであり、センサ部の配線層として配線層２１を備え、周辺回路等に配置された配線層として、配線層２１とは別の配線層３０を備えている。これらの配線層のうち、腐食の発生しやすいパッド２０における配線層２１は、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなり、配線層３０は、ＡｌもしくはＡｌ合金よりなる。配線層３０は、第２配線層に相当する。
【００６９】
図８、図９に示されるように、配線層３０は配線層２１と接続されており、これにより、図示しない周辺回路等が配線層２１等に接続されている。また、配線層３０は、金属薄膜２２から離された状態で配置されている。さらに本実施形態では、配線層２１と配線層３０との接続部が、配線層２１のうち金属薄膜２２の下方に位置する領域から離された状態で配置されている。具体的には、図８に示されるように、第１絶縁膜１１のうち金属薄膜２２の下方に位置する領域から離れた領域に、半導体基板１０を配線層２１等に接続するためのコンタクト開口部１３が形成されている。そして、配線層３０は、第１絶縁膜１１の表面、コンタクト開口部１３の内部、および、コンタクト開口部１３の底部において露出した半導体基板１０の表面を含む領域に形成されている。また、配線層２１は、金属薄膜２２の下方に位置する領域から離れた領域であって、コンタクト開口部１３の外側に位置する領域において、配線層３０と接続されている。本実施形態では、配線層３０は、配線層２１上に積層されている。
【００７０】
このような構成により、金属薄膜２２は、配線層２１および配線層３０によって半導体基板１０に接続される。また、センサ信号の増幅及び補正等をするための図示しない周辺回路等は、配線層２１および配線層３０によって半導体基板１０および金属薄膜２２に接続される。
【００７１】
前述したように、本実施形態の配線層２１は、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなる。また、本実施形態の配線層２１は、Ｔｉよりも膜厚方向に柱状成長しにくい金属もしくは金属化合物よりなる。また、本実施形態の配線層２１は、ＡｌもしくはＡｌ合金よりも熱処理に対する形状および形態の変形が少ない金属もしくは金属化合物よりなる。具体的に、このような金属もしくは金属化合物としては、ＴｉＷ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ等から選択したものが挙げられる。
【００７２】
なお、本実施形態の第１絶縁膜１１は、酸化膜１４の上にＢＰＳＧ膜１５が積層された積層膜として構成されている。酸化膜１４は、ＳｉＯ２よりなる。ＢＰＳＧ膜１５は、酸化膜１４の表面および半導体基板１０の表面に形成されており、コンタクト開口部１３は、ＢＰＳＧ膜１５に形成されている。
【００７３】
また、本実施形態の第２絶縁膜１２は、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２等よりなるＳｉＯ２膜１６の上にＳｉＮ膜１７が積層された積層膜として構成されている。
【００７４】
本実施形態のように、配線層２１がＡｌもしくはＡｌ合金以外の材料よりなる場合においても、金属薄膜２２をＴｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなるものとすることにより、金属薄膜２２の耐腐食性を向上させることができる。
【００７５】
また、配線層２１をＴｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなるものとすることにより、配線層２１の耐腐食性を向上させるとともに、半導体装置の耐腐食性を向上させることができる。
【００７６】
また、本実施形態では、金属薄膜２２と配線層３０とを接続する配線層２１がＴｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物よりなるとともに、配線層２１と配線層３０との接続部が金属薄膜２２から離されている。そのため、配線層３０が耐腐食性に劣るＡｌ等よりなる場合にも、配線層３０の腐食を抑制し、半導体装置の耐腐食性を向上させることができる。
【００７７】
また、例えば、配線層２１をＡｕ、Ｐｔ等の金属よりなるものとすると、他製品への汚染を抑制するために、配線層２１の成膜工程以降の工程を、専用のクリーンルーム内で、しかも、成膜、フォトリソグラフィ、エッチング等のための専用の製造設備で行わなくてはならず、半導体装置の製造コストの増加が容易に予想される。
【００７８】
これに対して本実施形態では、配線層２１がＴｉＷ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ等から選択したものよりなる。したがって、配線層２１の成膜工程および第２絶縁膜１２の成膜工程においては上記の専用の設備等が不要となり、他の半導体装置の製造設備を共用できるので、配線層２１をＡｕ、Ｐｔ等の金属よりなるものとした場合に比べて、半導体装置の耐腐食性を向上させつつ、製造コストの増加を抑制することができる。
【００７９】
なお、例えば、センサ部と周辺回路とが別々の基板に形成される場合など、センサ素子が形成される基板において耐腐食性の劣るＡｌ等の材料を使用する必要がない場合には、配線層２１によって金属薄膜２２を半導体基板１０に接続してもよい。具体的には、図１０に示されるように、コンタクト開口部１３の内部および半導体基板１０の表面を含む領域に配線層２１を形成してもよい。
【００８０】
このように、センサ素子が形成される基板の配線層を、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物のみよりなるものとすることにより、半導体装置の耐腐食性をより向上させることができる。
【００８１】
また、センサ部と周辺回路とを同一基板に形成する場合であっても、周辺回路の配線層を、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物のみよりなるものとしてもよい。
【００８２】
（他の実施形態）
なお、パッド２０における金属薄膜２２としては、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物を含むものであればよく、上記したＴａ層２３、Ｐｔ層２４、Ａｕ層２５、ＴａＮ層２７等の金属や金属化合物に限定されるものではない。
【００８３】
さらに言えば、金属薄膜２２としては、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属もしくは金属化合物のみよりなるものであれば、より耐腐食性の向上が期待できる。
【００８４】
また、金属薄膜２２をパターン加工した後、図１１に示されるように、金属薄膜２２の上にＳｉＮ等の絶縁材よりなる保護膜１８を成膜してもよい。Ａｕは絶縁材料との密着性が低いので、保護膜１８を成膜する場合には、Ａｕ層２５の上に、例えば、Ｔｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れ、かつ、絶縁材との密着性のよいＴａ層２８を成膜することが好ましい。これにより、Ａｕ層２５と保護膜１８との密着性を改善し、金属薄膜２２の耐腐食性をより向上させることができる。この場合、ワイヤボンディングのために、保護膜１８に開口し保護膜１８およびＴａ層２８を貫通しＡｕ層２５に至る開口部１９が形成される。この開口部１９の形成においては、保護膜１８とＴａ層２８とを同一のマスクで加工することが好ましい。このような加工により、開口部１９の底部においてはＴａが除去され、Ａｕ層２５のワイヤボンディング性が確保される。また、保護膜１８の下部においてはＴａが残され、Ａｕ層２５と保護膜１８との密着性が確保される。このような加工により、開口部１９の最上層２８における壁面は、保護膜１８における壁面よりも内側に形成されるか、または、保護膜１８における壁面と連続した平坦面となる。Ｔａ層２８は、最上層に相当する。
【００８５】
また、金属薄膜２２は、上記したような積層された複数層よりなるものでもよいし、単層よりなるものでもよい。複数層の場合、すべてがＴｉよりもヨウ素に対する耐腐食性に優れた金属または金属化合物でなくてもよく、一部は当該耐腐食性に劣る金属や金属化合物が含まれていてもよい。また、複数層の場合、耐腐食性に加えて、パッドにおける外部との接続性（たとえばワイヤボンディング性）等を考慮して、積層順を適宜設計することはもちろんである。
【００８６】
また、金属薄膜２２が複数層の場合、すべてがＴｉよりも金属薄膜２２の膜厚方向に柱状成長しにくい金属である必要はなく、一部は柱状成長しやすい金属や金属化合物よりなる層が含まれていてもよい。また、金属薄膜２２が複数層の場合、すべてがＡｌもしくはＡｌ合金よりも熱処理に対する形状および形態の変形が少ない金属である必要はなく、一部は熱処理に対する形状および形態の変形が多い金属や金属化合物よりなる層が含まれていてもよい。
【００８７】
また、上記第４実施形態において、図１２に示されるように、配線層２１が配線層３０上に積層されていてもよい。さらに、図１３に示されるように、配線層２１が、配線層３０の表面のうちコンタクト開口部１３の上部に位置する部分を含む領域に形成されていてもよい。また、図１４に示されるように、配線層２１をコンタクト開口部１３の内部および半導体基板１０の表面を含む領域に形成し、配線層２１上に配線層３０を積層することで、配線層３０を半導体基板１０に接続してもよい。
【００８８】
また、上記第４実施形態において、第１絶縁膜１１、第２絶縁膜１２をそれぞれ上記第１実施形態の第１絶縁膜１１、第２絶縁膜１２と同じ構成としてもよい。また、第１絶縁膜１１を構成する酸化膜１４およびＢＰＳＧ膜１５の下に図示しない絶縁膜を形成し、この絶縁膜とＢＰＳＧ膜１５とを貫通するようにコンタクト開口部１３を形成してもよい。
【００８９】
また、パッド２０は、半導体装置と外部との接続や半導体装置の検査を行うためのものであればよく、上記したようなワイヤボンディング用やプローブが接触する検査用のパッドなどに限定されるものではないことは、もちろんである。
【００９０】
また、半導体装置としては腐食環境、特にヨウ素を含む腐食環境に適用されるものであればよく、上記したような車両用の排気ガスの圧力を検出する圧力センサへの適用に限定されるものではない。
【００９１】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９２】
１０  半導体基板
２０  パッド
２１  配線層
２２  金属薄膜
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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