(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的な信号が入出力するボンディングパッドが形成されるボンディング領域を有する半導体基板、
前記ボンディング領域上に形成された第１導電膜、
前記第１導電膜上に形成された中間層、及び前記中間層上に形成された上部導電膜を含み、
前記中間層は平板部及び前記平板部の周辺のプラグ／メッシュ部を備え、
前記平板部及び前記プラグ／メッシュ部内に導電部及び非導電部が配列され、前記プラグ／メッシュ部は、前記導電部からなる複数の島、及び、前記島の間の領域を満たす前記非導電部からなるメッシュで構成されるか、または前記非導電部からなる複数の島、及び、前記島の間の領域を満たす前記導電部からなるメッシュで構成され、
前記上部導電膜は前記第１導電膜と物理的に接触せず、
平板部の導電部含有量とプラグ／メッシュ部の導電部含有量とを定量化するために使われる正方形のテスト領域は、前記島の平均面積の少なくとも４倍の面積を有し、
前記テスト領域が前記平板部内に位置する場合に前記テスト領域内で前記導電部が占める面積は、前記テスト領域が前記プラグ／メッシュ部内に位置する場合に比べて広く構成されており、
前記上部導電膜上に形成され、ボンディング開口部を有するパッシベーション膜をさらに含み、前記平板部の中心は前記ボンディング開口部の中心と一致しない、ことを特徴とする半導体素子。
【請求項２】
前記平板部は前記導電部の一部分のみを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記正方形のテスト領域は前記島の面積の１６倍の面積を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記中間層の前記導電部は銅膜またはタングステン膜であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。
【請求項５】
電気的な信号が入出力するボンディングパッドが形成されるボンディング領域を有する半導体基板、前記ボンディング領域上に形成された第１導電膜、前記第１導電膜上に形成され、導電性の平板部、前記平板部を囲む絶縁体、及び前記絶縁体により囲まれた導電性のプラグで構成される中間層、及び前記中間層上に形成された上部導電膜を含み、
前記上部導電膜は前記第１導電膜と物理的に接触せず、
前記上部導電膜上に形成されたパッシベーション膜をさらに含み、前記パッシベーション膜はボンディング開口部を有し、前記平板部の中心は前記ボンディング開口部の中心と一致せず、
前記平板部は前記中間層を構成する前記プラグの大きさより大きい、
ことを特徴とする半導体素子。
【請求項６】
前記平板部は銅膜またはタングステン膜であることを特徴とする請求項５に記載の半導体素子。
【請求項７】
電気的な信号が入出力するボンディングパッドが形成されるボンディング領域を有する半導体基板、前記ボンディング領域上に形成された第１導電膜、前記第１導電膜上に形成された中間層、及び前記中間層上に形成され、前記第１導電膜と物理的に接触しない上部導電膜を含み、前記中間層は平板部を限定する導電部、前記導電部を囲み前記平板部の周辺に周期的に配列された複数の開口部を備えた導電性のメッシュ、及び前記開口部内には複数の非導電部を含み、
前記上部導電膜上に形成されたパッシベーション膜をさらに含み、前記パッシベーション膜はボンディング開口部を有し、前記平板部の中心は前記ボンディング開口部の中心と一致せず、前記平板部は各々の前記開口部より大きいことを特徴とする半導体素子。
【請求項８】
前記導電部は銅膜またはタングステン膜であることを特徴とする請求項７に記載の半導体素子。
【請求項９】
半導体基板上に配置されており、電気的な信号が入出力するボンディングパッドが形成されるボンディング領域に第１導電膜を形成し、
前記第１導電膜上に金属層間絶縁膜を形成し、
前記金属層間絶縁膜をパターニング及びエッチングすることにより、前記ボンディング領域に、前記金属層間絶縁膜が完全に除去された平板部及び少なくとも一つの金属層間絶縁部により限定されたプラグ／メッシュ部を形成し、ここで、前記プラグ／メッシュ部は、前記金属層間絶縁膜がエッチングされた領域からなる複数の島、及び、前記島の間の前記金属層間絶縁部で構成されるか、または前記金属層間絶縁膜がエッチングされたメッシュ形態の領域、及び、前記金属層間絶縁部からなる複数の島で構成され、
前記平板部及び前記プラグ／メッシュ部を満たす第２導電膜を形成し、
前記第２導電膜上に前記第１導電膜と接触しない第３導電膜を形成することを含み、
平板部の導電部含有量とプラグ／メッシュ部の導電部含有量とを定量化するために使われる正方形のテスト領域は前記島の平均面積の少なくとも４倍の面積を有し、前記テスト領域が前記平板部内に位置する場合に、前記テスト領域内で前記金属層間絶縁膜のエッチング領域が占める面積は前記テスト領域が前記プラグ／メッシュ部内に位置する場合に比べて広く構成されており、
前記第３導電膜上にパッシベーション膜を形成し、前記パッシベーション膜内にボンディング開口部を形成することをさらに含み、前記ボンディング開口部の中心は前記平板部の中心と一致しない、ことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記正方形のテスト領域は前記島の平均面積の少なくとも１６倍の面積を有することを特徴とする請求項９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第２導電膜はタングステン膜または銅膜で形成することを特徴とする請求項９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第２導電膜を平坦化させることをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
前記平坦化は化学機械的研磨工程を使用して実施し、前記化学機械的研磨工程は前記金属層間絶縁部を露出させるが、前記第１導電膜が露出されないように実施することを特徴とする請求項１２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１４】
半導体基板上に配置されており、電気的な信号が入出力するボンディングパッドが形成されるボンディング領域に第１導電膜を形成し、
前記第１導電膜上に金属層間絶縁膜を形成し、
前記金属層間絶縁膜をパターニング及びエッチングして前記ボンディング領域内に平板部及び前記平板部の周辺に位置するプラグ／メッシュ部を形成し、ここで、前記平板部は前記金属層間絶縁膜が完全に除去された領域で構成され、前記プラグ／メッシュ部は前記金属層間絶縁膜がエッチングされた領域からなる複数の島で構成され、
前記平板部及び前記プラグ／メッシュ部を満たす第２導電膜を形成し、
前記第２導電膜上に第３導電膜を形成することを含み、
前記第３導電膜は前記第１導電膜と接触しないように構成され、
前記第３導電膜上にパッシベーション膜を形成し、前記パッシベーション膜内にボンディング開口部を形成することをさらに含み、前記ボンディング開口部の中心は前記平板部の中心と一致せず、
前記平板部は前記プラグ／メッシュ部内の前記島の大きさより大きい、ことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第２導電膜はタングステン膜または銅膜で形成することを特徴とする請求項１４に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１６】
前記第２導電膜を平坦化させることをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１７】
前記平坦化は化学機械的研磨工程を使用して実施し、前記化学機械的研磨工程は前記金属層間絶縁部を露出させるが、前記第１導電膜が露出されないように実施することを特徴とする請求項１６に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１８】
半導体基板上に配置されており、電気的な信号が入出力するボンディングパッドが形成されるボンディング領域に第１導電膜を形成し、
前記第１導電膜上に金属層間絶縁膜を形成し、
前記金属層間絶縁膜をパターニング及びエッチングして前記ボンディング領域内に平板部及び前記平板部の周辺にプラグ／メッシュ部を形成し、ここで、前記平板部は前記金属層間絶縁膜が完全に除去された領域で構成され、前記プラグ／メッシュ部は前記金属層間絶縁膜がエッチングされた開口部及び前記開口部の間の前記金属層間絶縁膜で構成され、前記平板部及び前記開口部を満たす第２導電膜を形成し、
前記第２導電膜上に前記第１導電膜と接触しない第３導電膜を形成することを含み、
前記第３導電膜上にパッシベーション膜を形成し、前記パッシベーション膜内にボンディング開口部を形成することを含み、前記ボンディング開口部の中心は前記平板部の中心と一致せず、
前記平板部は前記プラグ／メッシュ部内の前記開口部の大きさより大きい、ことを含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１９】
前記第２導電膜はタングステン膜または銅膜で形成されることを特徴とする請求項１８に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２０】
前記第２導電膜を平坦化させることをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２１】
前記平坦化は化学機械的研磨工程を使用して実施し、前記化学機械的研磨工程は前記金属層間絶縁膜を露出させるが、前記第１導電膜が露出されないように実施することを特徴とする請求項２０に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子のボンディングパッドに関するものであり、特に、ハイブリット形態の中間層を有するボンディングパッドを備える半導体素子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子は回路を備える。前記回路はボンディングパッドを終結端子として有し、前記ボンディングパッドを通じて電気的な信号が入出力される。
【０００３】
図１を参照すると、従来のボンディングパッド１００の上部面を示す。ボンディングパッド１００は上部面からアクセスされる。点線１０４はリセス領域（窪み領域）を示す。
【０００４】
図２は、パッド１００の断面を示している。基板１１０上に二つの導電層１１４、１２０が形成される。導電層１２０は通常アルミニウムで形成される一方、導電層１１４はアルミニウムまたはポリシリコンで形成される。
【０００５】
半導体素子の製造では、先ず、素子を形成し、パッケージング工程の前に、その素子をテストする。テストは‘ＥＤＳ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｄｉｅ  ｓｏｒｔｉｎｇ）’と呼ばれ、矢印１４２に沿ってリード１４０を移動させることによって、実行される。リード１４０は導電層１２０の上部面と接触するように一時的に移動する。次に、テストのために、リード１４０を通じて導電層１２０に電圧が印加されるか、導電層１２０に誘起された電圧がリード１４０を通じて外部に出力される。テストを完了した後に、リード１４０は導電層１２０の上部面から除去される。
【０００６】
回路がテストを完了した後に満足した特性を示すと、その回路はパッケージされる。パッケージの前に、導電層１２０の上部面上にバンプ１６０が形成される。半導体素子が動作している場合には、バンプ１６０を通じて電圧が印加され、または出力される。他の方法として、バンプ１６０に代えて導電層１２０の上部面上にボンディングワイヤ（図示せず）が付着されることができる。
【０００７】
図２の素子は問題点を有する。第１に、製造工程の間に導電層１２０に化学機械的研磨工程が実施されうるが、このような化学機械的研磨工程は、導電層１２０の中心部が相対的にさらに研磨されるディッシング現象を誘発して導電層１１４を露出させる損傷をもたらす。
【０００８】
第２に、リード１４０がボンディングパッド１００上に押し当てられる時に、導電層１２０の少なくとも上部面にスクラッチのような傷を発生させる。ひどい場合には、リード１４０が導電層１２０を貫通して導電層１１４にも損傷を与えうる。
【０００９】
図３を参照すると、最近のボンディングパッドが示している。導電層１１４、１２０の間に中間面２５０に沿って交互に配置された金属層間絶縁膜（ＩＭＤ：１１６）及びタングステン（Ｗ：１１８）で構成された中間層が介される。コンタクト部１１８は下部導電層１１４と上部導電層１２０を互いに電気的に接続する。中間面２５０内の金属層間絶縁膜１１６及びタングステン１１８のパターンについては後述する。
【００１０】
図４を参照すると、パターン２５０−Ａに沿って金属層間絶縁膜１１６及びタングステン１１８はコンタクト型である。グリード形態の金属層間絶縁膜１１６はコンタクト１１８で満たされる開口部により完全に貫通される。タングステンコンタクト１１８はタングステンプラグ１１８と呼ばれる。
【００１１】
図５を参照すると、パターン２５０−Ｂに沿って金属層間絶縁膜１１６及びタングステン１１８はメッシュ型である。メッシュ形態のタングステン１１８は島形態の金属層間絶縁膜１１６で満たされる開口部により完全に貫通される。
【００１２】
パターン２５０−Ａ、２５０−Ｂに沿う切断線を考慮する場合に、金属層間絶縁膜１１６及びタングステン１１８は中間層２５０の全体にわたって交互に配置される。ここで、特徴的な事項は、中間層２５０内にアルミニウムに代えてタングステンが使用されることである。その理由は、開口部の幅は狭く、それは半導体素子の高集積化に伴ってさらに狭くなるからである。すなわち、開口部が狭いので、アルミニウムフロー工程を使用して開口部を満たすと、いくつかの開口部内にボイドが生成されうる。このようなボイドは寄生抵抗を誘発するので、アルミニウムよりもタングステンが好まれる。
【００１３】
図３、図４及び図５に示すような素子を製造する際に、金属層間絶縁膜１１６の上部に突出した過剰タングステンを除去するために、化学機械的研磨工程が実施されうる。金属層間絶縁膜１１６は化学機械的研磨工程の停止膜の役割を果たす。金属層間絶縁膜１１６の膜質を緻密に形成することによって、ディッシング現象を防止することができる。
【００１４】
ボンディングパッド２００は、以下に説明するように、テストが実施され、その後にパッケージされる過程で問題点を有する。
【００１５】
図６は、リード１４０によりテストされるボンディングパッド２００を示している。このテストの時に、リード１４０はスクラッチを誘発し、これによって、導電層１２０のかけらが発生する。
【００１６】
図７は、図６のスクラッチが発生した後におけるボンディングパッド２００の平面写真を示している。スクラッチは金属層間絶縁膜１１６を露出させる。このような金属層間絶縁膜１１６の露出は避けるべき現象である。
【００１７】
図８は、スクラッチが生成したボンディングパッド２００上にバンプ２６０が付着した様子を示している。また、同図は、バンプ２６０が形成される位置を限定するパッシベーション膜１２２を示している。
【００１８】
図８のスクラッチを有するボンディングパッドの問題点はバンプ２６０が金属層間絶縁膜１１６と接触することである。これによって、バンプ２６０とパッド２００との間の接着力が弱くなる。
【００１９】
図９は、このような弱い接着力によってバンプ２６０がボンディングパッド２００から完全に浮き上がった状態を示している。この場合、バンプ２６０の残余物２６２が残りうる。
【００２０】
すなわち、第２金属パッド１２０がプローブピンにより損傷され、タングステンプラグ１１８と共に金属層間絶縁膜１１６が露出されうる。金属層間絶縁膜１１６は酸化物からなり、この酸化物は金属膜との接着力が弱いので、バンプ２６０は露出した金属層間絶縁膜１１６及びバンプ２６０の間の弱い接着力のために浮き上がることがある。
【００２１】
図１０は、図９のようにバンプ２６０が浮き上がった後におけるボンディングパッド２００の平面写真を示している。バンプが除去されると、製造収率が減少する。
【００２２】
図１１は、米国特許第６，０３４，４３９号公報に開示された従来技術の素子を示している。図１０において、先に論議した構成要素に対応する構成要素に対しては同一の参照番号を付した。層１１４はポリシリコンで形成される。
【００２３】
図１１の素子はポリシリコン膜のような第１導電体１１４、一つの大きいコンタクトホール及び複数の小さいコンタクトホールを含む。小さいコンタクトホールは大きいコンタクトホールの周辺に配置され、大きいコンタクトホール及び小さいコンタクトホールの側壁上に金属スペーサが位置し、大きいコンタクトホール及び小さいコンタクトホールはアルミニウムのような第２導電体で覆われる。
【００２４】
したがって、アルミニウムパッド１２０は大きいコンタクトホール及び小さいコンタクトホールを通じてポリシリコンパッド１１４と直接的に接触する。
【００２５】
【特許文献１】
米国特許第６，０３４，４３９号公報
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上述の従来の問題点及び限界を克服するためのものであり、ハイブリット形態の金属層間絶縁膜を有するボンディングパッドを備える半導体素子及びその製造方法を提供することにある。
【００２７】
上述の目的を達成するための本発明は、ボンディングパッドを有する半導体素子及びその製造方法を提供する。前記ボンディングパッドは二つの導電層及びこれらの間に介された中間層を含む。前記中間層は相対的に大きい導電性の平板部及び混在したプラグ／メッシュ部で構成されたハイブリッド形態を有する。前記プラグ／メッシュ部は大きさにおいて、相対的に小さい形態を有し、非導電部を挿んで配置された導電部を有する。
【００２８】
本発明の前記中間層のハイブリッド形態は、主に電気的接触のための平板部及び追加的な電流密度を提供するためのプラグ／メッシュ部の間の適切な均衡を達成する。実際に、前記平板部は前記プラグ／メッシュ部内の構成要素の平均の大きさより大きい。前記平板部は、前記平板部の製造の際におけるディッシング現象を防止することができるように十分に小さい。
【００２９】
上部膜にスクラッチが形成されても前記非導電性金属層間絶縁膜またはその下部膜は露出しない。金属平板は露出しうるが、この場合、露出する物質が金属であるので、バンプの接着力が低下しない。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図１２乃至図３１に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
図１２を参照すると、本発明の望ましい実施形態による素子５００は、シリコン基板のような半導体基板５１０を有する。基板５１０はその表面上に少なくとも一つのボンディング領域５１２を有する。ボンディング領域５１２上にボンディングパッドが形成される。
【００３２】
ボンディング領域５１２上に第１導電膜５１４が配置される。第１導電膜５１４はアルミニウムまたはポリシリコンなどのような導電性物質で形成される。
【００３３】
選択的に、基板５１０及び前記第１導電膜５１４の間に層間絶縁膜５１３が介される。
【００３４】
第１導電膜５１４上に中間層５１５が配置される。中間層５１４は、構成要素５１６で図示したように、少なくとも一つの非導電部を含む。中間層５１４はまた、構成要素５１８ａ、５１８ｂで図示したように、少なくとも一つの導電部を含む。以下の説明から分かるように、中間層５１５はハイブリッド形態を有する。
【００３５】
中間層５１５上に上部導電膜５２０が配置される。上部導電膜５２０は第１導電膜５１４と物理的に接触しないように配置される。上部導電膜５２０はアルミニウムのような導電性物質で形成される。
【００３６】
素子５００はまたボンディング開口部５３０を有するパッシベーション５２２を含む。
【００３７】
図１３を参照すると、中間層５１５は少なくとも一つの平板部６１０及びプラグ／メッシュ部６２０で構成される。
【００３８】
中間層５１５において、全ての地点に導電部または非導電部がある。前記導電部は銅またはタングステンで形成されることが望ましい。前記非導電部は酸化膜のような絶縁膜である。
【００３９】
前記非導電部及び導電部は平板部６１０及びプラグ／メッシュ部６２０内に配列される。特に、プラグ／メッシュ部６２０は複数の島６３０を含む。島６３０は、導電部及び非導電部のいずれかを含む。プラグ／メッシュ部６２０はまた他の形態を有することもできる。
【００４０】
島６３０の形状は、例えば正方形とすることができるが、他の形状とすることもできる。
【００４１】
各島６３０は面積を有する。島６３０が全部同一の大きさであれば、島６３０の平均面積は各島６３０の面積と同一である。
【００４２】
島６３０の間には、導電部または非導電部の領域６４０が配置される。すなわち、島６３０が導電部であれば、領域６４０は非導電部である。これと異なり、島６３０が非導電部であれば、領域６４０は導電部である。領域６４０は島６３０を囲む一つの大きい単位体、または様々な小さい単位体であり得る。
【００４３】
平板部６１０は部分的にプラグ／メッシュ部６２０より多い量の導電部を含みうる。一方、平板部６１０は部分的にプラグ／メッシュ部６２０より少ない量の導電部を含むこともできる。このような二つの場合において、導電部が占める最大量は“１（１００％）”である。
【００４４】
図１４を参照すると、平板部６１０が部分的にプラグ／メッシュ部６２０より多い量の導電部を有する事実を定量化したグラフを示す。
【００４５】
このような事実は、図１３内で正方型のテスト領域６５０が移動することを仮定することによって定量化される。テスト領域６５０は島６３０の平均面積よりさらに大きい面積を有する。テスト領域６５０の面積は島６３０の平均面積より４倍、１６倍またはそれ以上の倍数ほど大きい可能性もある。
【００４６】
テスト領域６５０が平板部６１０内に位置する場合を考慮すれば、テスト領域６５０は中心点６５２を有する。テスト領域６５０がプラグ／メッシュ部６２０内に位置する場合を考慮すれば、テスト領域６５０は中心点６５４を有する。テスト領域６５０の中心点が平板部６１０内の地点６５２に位置する場合には、テスト領域６５０の中心点がプラグ／メッシュ部６２０内の地点６５４に位置する場合に比べて、テスト領域６５０は多い導電部を含有する。
【００４７】
テスト領域６５０を平板部６１０からプラグ／メッシュ部６２０に向けて徐々に移動させる一例として、それに対応してテスト領域６５０の中心点が地点６５５から地点６５６を過ぎて地点６５７に移動することを仮定することができる。この場合に、テスト領域内において導電部が占める量は徐々に減少する。
【００４８】
再び図１４を参照すると、水平軸は移動するテスト領域６５０の中心点が移動する距離を示し、垂直軸はテスト領域６５０が含有する導電部の量を示す。中心点６５２、６５５、６５６、６５７、６５４はそれらにおける導電部の量と対応して示されている。平板部６１０内の地点６５２に位置するテスト領域６５０はプラグ／メッシュ部６２０内の地点６５４に位置するテスト領域６５０に比べて多い量の導電部を有する。平板部６１０及びプラグ／メッシュ部６２０の間の境界（地点６５５、６５６及び６５７）を横切ってテスト領域６５０を移動させる場合に、導電部の部分的な量が変化する。テスト領域６５０が十分に大きい場合には、導電部の部分的な量はプラグ／メッシュ部６２０内で大きく変化しない。また、テスト跡６５０が非常に大きい場合には、テスト跡６５０が平板部６１０内に位置しても、導電部の部分的な量は完全には１００％に到達しない。
【００４９】
本発明による平板部６１０が完全な１００％に相当する導電部の量を有すべきであるという制約条件はない。すなわち、平板部６１０が全部導電部で構成されなければならないという制約条件はない。例えば、平板部６１０は非導電部の一部分により分離されることもできる。他の実施形態において、一つの平板部よりさらに多い平板部が存在することもできる。
【００５０】
また、平板部６１０は図１３で正方形で示されているが、他の形態、例えば、丸型でもよい。
【００５１】
図１３及び図１２を再び参照すると、平板部６１０は実質的に平板５１８ｂが占める領域である。平板部６１０はボンディング開口部５３０の中心に配置されうる。しかし、他の実施形態においては、平板部６１０はボンディング開口部５３０の中心から外れて配置されうる。さらに、前記“プラグ／メッシュ”は、プラグまたはメッシュを意味する。
【００５２】
図１５の平面図に示す中間層７１５は図１３の中間層５１５についての第１参考形態であり、平板部の中心とボンディング開口部の中心が一致している場合の参考形態である。非導電性である金属層間絶縁膜７１６は、導電性プラグ７１８ａ及び大きい平板７１８ｂのための開口部を有する背景を形成する。この場合において、プラグ７１８ａは図１３の島に相当する。平板７１８ｂは平板部内に位置する一方、金属層間絶縁膜７１６及びプラグ７１８ａはプラグ／メッシュ部内に位置する。
【００５３】
図１５の望ましい参考形態における寸法は次の通りである。すなわち、中間層７１５は一辺が９０μｍの長さを有する正方形であり、平板７１８ｂは一辺が６０μｍの長さ有する正方形である。プラグ７１８ａ及びこれら間の間隔は、図面上に表現され
た寸法を有しうる。
【００５４】
図１６の平面図に示す中間層８１５は図１３の中間層５１５についての第２実施形態である。中間層８１５は、導電性プラグ８１８ａ及び大きい平板８１８ｂのための開口部を有する金属層間絶縁膜８１６を有する点において、図７の中間層７１５と実質的に類似である。ただし、中間層８１５と中間層７１５とは、平板８１８ｂが中間層８１５の中心から外れて位置する点で異なる。
【００５５】
図１７の平面図に示す中間層９１５は図１３の中間層５１５についての第３参考形態であり、平板部の中心とボンディング開口部の中心が一致している場合の参考形態である。導電性メッシュ９１８ａは、島形態の金属層間絶縁膜９１６のための開口部を有する背景を形成する。導電性メッシュ９１８ａは平板９１８ｂと連続している。平板９１８ｂは平板部内に位置する一方、金属層間絶縁膜９１６を限定するメッシュ９１８ａ開口部はプラグ／メッシュ部内に位置する。
【００５６】
図１８の平面図に示す中間層１０１５は図１３の中間層５１５に対する第４実施形態である。中間層１０１５は、島形態の金属層間絶縁膜１０１６のための開口部を有する背景を形成する導電性メッシュ１０１８ａを有する点において、図１７の中間層９１５と実質的に類似である。但し、両者の差として、平板１０１８ｂが中心から外れ、丸い形態を有することを挙げることができる。
【００５７】
図１５乃至図１８の参考形態又は実施形態において、前記平板は長く伸びておらず、また、金属層間絶縁膜の間欠的な介在により遮断（分離）されていない。このような構成は、発明を実施する上で必須ではないが、望ましいことである。
【００５８】
前記平板は長く伸びておらず、円型であってもよい。金属層間絶縁膜を内在しない円型の平板部はプラグ／メッシュ部の面積よりさらに大きい可能性もある。
【００５９】
図１９と共に図２０乃至図２７を参照して、本発明の製造方法を説明する。また、この方法は、素子５００の製造にも使用されうる。
【００６０】
図１９は本発明の方法を説明するためのフローチャート１１００を示している。図２０〜図２７はフローチャート１１００の段階を連続的に示す断面図である。
【００６１】
図２０を参照すると、この製造方法の初期段階では、集積回路ＩＣのために使用可能な基板１２１０を準備する。基板１２１０はボンディング領域１２１２を有する。
【００６２】
選択的に、ボンディング領域１２１２における基板１２１０上に層間絶縁膜１２１３を形成する。層間絶縁膜１２１３はＢＰＳＧ膜またはＰＥＴＥＯＳ膜のようなシリコン酸化膜で形成できる。
【００６３】
図１９の段階１１１０及び図２０によると、基板１２１０のボンディング領域１２１２に第１導電膜１２１４を形成する。層間絶縁膜１２１３が先に形成された場合には、第１導電膜１２１４は層間絶縁膜１２１３上に形成される。
【００６４】
第１導電膜１２１４は金属膜で形成することが望ましく、その金属膜をパターニングして金属パッド１２１４を形成する。金属膜１２１４はアルミニウム膜、アルミニウム合金膜、タングステン膜またはタングステンシリサイド膜のような適切な物質膜で形成できる。これに代えて、金属膜１２１４は、障壁金属膜、アルミニウム膜及び反射防止膜を順次に積層して形成されてもよい。
【００６５】
図１９の段階１１２０及び図２１によると、第１導電膜１２１４上に金属層間絶縁膜１２１６を形成する。
【００６６】
図１９の段階１１３０及び図２２によると、金属層間絶縁膜１２１６をパターニング及びエッチングして少なくとも一つの金属層間絶縁部１２１６ａを形成する。特に、前記パターニング及びエッチングは平板部１２１７ｂ内の金属層間絶縁膜の全体を完全に除去すると共にプラグ／メッシュ部１２１７ａ内の金属層間絶縁膜を間欠的に除去させる。
【００６７】
平板部１２１７ｂ及びプラグ／メッシュ部１２１７ａは本発明の１つの特徴であるハイブリットパターンを有する。図２２に示した実際のハイブリットパターンは多数の島形態の金属層間絶縁膜１２１６ａが存在する第１実施形態に相当する。或いは、プラグ／メッシュ部１２１７ａは金属層間絶縁膜１２１６が除去された領域に相当する開口部で形成されると考えてもよい。また、プラグ／メッシュ部１２１７ａは金属層間絶縁膜１２１６ａ及び前記開口部を含むこともできる。
【００６８】
一般的に、前記ハイブリットパターンは図１３を参照して説明した内容及びそれと関連した内容と同一である。すなわち、前記プラグ／メッシュ部は複数の島形態の開口部また複数の島形態の非開口部を含む。前記島は間欠的に配置される。前記島よりさらに大きい面積を有する正方形のテスト領域を考慮することができる。例えば、前記テスト領域の面積は前記島の平均面積の４倍または１６倍に達することができる。前記正方形のテスト領域が前記平板部内に位置する場合を考慮すれば、前記テスト領域内の前記開口部の面積は前記テスト領域が前記プラグ／メッシュ部内に位置する場合に比べてさらに広い。
【００６９】
望ましくは、前記平板部１２１７ｂはボンディングパッド１２１２の中心に位置する。しかしながら、前記平板部１２１７ｂの位置はボンディングパッド１２１２の中心から外れることもできる。
【００７０】
図１９の段階１１４０及び図２３によると、前記ハイブリッドパターンが形成された基板上に第２導電膜１２１８を形成する。第２導電膜１２１８はタングステンまたはアルミニウムのような金属で形成できる。
【００７１】
第２導電膜１２１８は平板部１２１７ｂの全体領域及びプラグ／メッシュ部１２１７ａの開口部を満たす。結果的に、前記島がモールディング膜として使用され、前記金属層間絶縁膜からなる島の周囲に第２導電膜１２１８が形成される。プラグ／メッシュ部１２１７ａ内の開口部は小さい寸法を有するので、第２導電膜１２１８はアルミニウムよりタングステン膜で形成することが望ましい。これは、タングステン膜の方がアルミニウム膜に比べて、小さい開口部をボイドなしに完全に満たす特性が優れているからである。
【００７２】
平板部１２１７ｂ及びプラグ／メッシュ部１２１７ａが満たされた後に、第２導電膜１２１８は、部分的に前記金属層間絶縁膜からなる島１２１６ａより高く突出して島１２１６ａの上部面を覆うことができる。この場合において、第２導電膜１２１８は一つの単一構造体を形成する。
【００７３】
図１９の段階１１５０及び図２４によると、第２導電膜１２１８は平坦化される。望ましくは、第２導電膜１２１８の突出部は化学機械的研磨工程により除去される。この場合において、前記金属層間絶縁部、すなわち、前記金属層間絶縁膜からなる島１２１６ａは化学機械的研磨工程に対する研磨阻止膜の役割を果たす。したがって、前記金属層間絶縁部は露出されるが、第１導電膜１２１４は露出されない。
【００７４】
前記平坦化工程の後に、前記開口部内に埋め込まれた導電膜のみが残る。すなわち、前記化学機械的研磨工程は平板部１２１７ｂ内に平板１２１８ｂを残し、プラグ／メッシュ部１２１７ａ内にプラグ／メッシュ１２１８ａを残す。プラグ／メッシュ１２１８ａは一つの単一構造体であるメッシュ形態、または複数のプラグであり得る。
【００７５】
図２４から分かるように、第２導電膜１２１８は前記化学機械的研磨工程を実施する間、ディッシング現象により過度に研磨される。しかし、プラグ／メッシュ部１２１７ａ内の開口部の幅は非常に狭いので、プラグ／メッシュ部１２１７ａ内での第２導電膜は過度にリセスされない。これに加えて、本発明の重要な１つの特徴は、平板部１２１７ｂの面積も制限されるので、ディッシング現象にもかかわらず、平板１２１８ｂの過度なリセスを防止することができる。したがって、第１導電膜１２１４が露出されることを防止することができる。
【００７６】
図１９の段階１１６０及び図２５によると、前記化学機械的研磨工程が完了した基板上に第３導電膜を形成する。望ましくは、前記第３導電膜は金属膜で形成され、パターニングされて金属パッド１２２０を形成する。前記金属膜は、例えばアルミニウム膜、アルミニウム合金膜、タングステン膜、またはタングステンシリサイド膜などである。或いは、金属パッド１２２０は障壁金属膜、アルミニウム膜及び反射防止膜を順次に積層して形成することもできる。
【００７７】
金属パッド１２２０は第１導電膜１２１４と物理的に接触しないように形成される。これは本発明の一つの特徴であり、第１導電膜１２１４上のどのような位置においても、金属層間絶縁部１２１６ａまたは導電部１２１８ａ、１２１８ｂが平坦化工程により完全には除去されないからである。
【００７８】
金属パッド１２２０は、導電部１２１８ａ、１２１８ｂを通じて第１導電膜１２１４と電気的に接続される。
【００７９】
図１９の段階１１７０及び図２６によると、金属パッド１２２０が形成された基板上にパッシベーション膜１２２２を形成する。
【００８０】
図１９の段階１１８０及び図２７によると、パッシベーション１２２２内にボンディング開口部１２３０を形成する。望ましくは、平板１２１８ｂはボンディング開口部１２３０の中心に位置する。しかし、平板１２１８ｂはボンディング開口部１２３０の中心から外れることもできる。
【００８１】
後続工程として、前記素子に対する電気的なテストが実施され、前記素子のパッケージ工程が実施される。
【００８２】
図２８は、本発明の一実施形態により製造されたボンディングパッド１３００を示している。ボンディングパッド１３００は素子５００または図２７のパッドと同一であり得る。
【００８３】
図２８のボンディングパッド１３００は図６のようにＥＤＳプローブピン１４０によりテストされた状態を示している。矢印１４２方向に沿って移動するプローブピン１４０、すなわち、リードはスクラッチを誘発して上部膜１３２０のかけらを発生させうる。図示したように、このようなスクラッチが発生しても平板１３１８ｂのみが露出される。つまり、金属層間絶縁膜のどの部分も露出されない。
【００８４】
図２９は、図２８のようにスクラッチが発生した後におけるボンディングパッド１３００の平面写真を示している。このようなスクラッチにもかかわらず、ボンディングパッド１３００は図１０に示した写真より良い状態を示す。
【００８５】
図３０を参照すると、後続工程として、ボンディングパッド１３００上にバンプ１４６０を形成する。ボンディングパッド１３００は金属平板１３１８ｂと接触するので、強い接着力を有する。これによって、図９を参照して説明した従来技術における浮き上がりの問題点を顕著に減少させることができる。
【００８６】
図３１は、ボンディングパッド１３００の平面写真を示している。この写真からバンプ１４６０が浮き上がっていないことが分かる。
【００８７】
この分野の当業者であれば、ここで説明した本発明の適用例を様々な形態で具体化させることができる。様々な詳しい内容を本発明の理解のために説明した。しかし、既に、よく知られた内容については本発明の要旨が不明確になることを防止するために、具体的には記載していない。
【００８８】
添付した図面において、膜及び領域の厚さは明確性のために誇張されたものである。また、層、領域、部分または基板が異なる構成要素の“上”にあると言及される場合に、それは他の構成要素上に直接的に形成されることができるもの、またはそれらの間に第３の層が介されることもできるものである。
【００８９】
【発明の効果】
前述のように本発明によると、金属層間絶縁膜を有する中間層内に平板部を形成するための化学機械的研磨工程を実施する間に前記平板部に与えられるディッシング現象を減少させることができる。これによって、前記平板部の下の第１導電膜からなる金属パッドが露出することを防止することができる。その結果、前記平板部上の第３導電膜パッドにプローブピンが接触してスクラッチが発生しても、前記第１導電膜パッド及び前記金属層間絶縁膜が露出しない。したがって、後続のバンプ形成工程または金属ワイヤ形成工程の後に、バンプまたは金属ワイヤが浮くことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のボンディングパッドを示す平面図である。
【図２】図３に示したボンディングパッドの断面図である。
【図３】他の従来技術のボンディングパッドを示す断面図である。
【図４】図１のボンディングパッドについての第１の例を示す平面図である。
【図５】図１のボンディングパッドについての第２の例を示す平面図である。
【図６】図３のボンディングパッドを有する素子のテスト進行時に発生するスクラッチを示す断面図である。
【図７】図６のスクラッチを示す実際の平面写真を示す図である。
【図８】図６のスクラッチを有するボンディングパッド上にパッケージのためのバンプを蒸着する形態を示す断面図である。
【図９】図８のバンプが落ちた状態を示す断面図である。
【図１０】図９に対する実際の平面写真を示すである。
【図１１】他の従来技術のボンディングパッドを示す断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態により製造されたボンディングパッドを示す断面図である。
【図１３】図１２に示したハイブリッド形態の中間層を説明するための平面図である。
【図１４】図１３の平板部及びプラグ／メッシュ部の間で導電部が占める量の差を示すグラフである。
【図１５】本発明による図１３の中間層を具体化した参考形態を示す平面図である。
【図１６】本発明による図１３の中間層を具体化した実施形態を示す平面図である。
【図１７】本発明による図１３の中間層を具体化した参考形態を示す平面図である。
【図１８】本発明による図１３の中間層を具体化した実施形態を示す平面図である。
【図１９】本発明の一実施形態による製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２０】図１９のフローチャートにより製造されるボンディングパッドを各段階別に示す断面図である。
【図２１】図１９のフローチャートにより製造されるボンディングパッドを各段階別に示す断面図である。
【図２２】図１１のフローチャートにより製造されるボンディングパッドを各段階別に示す断面図である。
【図２３】図１１のフローチャートにより製造されるボンディングパッドを各段階別に示す断面図である。
【図２４】図１１のフローチャートにより製造されるボンディングパッドを各段階別に示す断面図である。
【図２５】図１１のフローチャートにより製造されるボンディングパッドを各段階別に示す断面図である。
【図２６】図１１のフローチャートにより製造されるボンディングパッドを各段階別に示す断面図である。
【図２７】図１１のフローチャートにより製造されるボンディングパッドを各段階別に示す断面図である。
【図２８】図１２または図２７に示したボンディングパッドを有する半導体素子をテストする間に発生するスクラッチを示す断面図である。
【図２９】図２８に対する実際の平面写真を示す図である。
【図３０】図２８に示したスクラッチを有するボンディングパッドにボンディング段階を適用する断面図である。
【図３１】図３０に対する実際の平面写真を示す図である。
【図１】
0004297682.tif 000002
【図２】
0004297682.tif 000003
【図３】
0004297682.tif 000004
【図４】
0004297682.tif 000005
【図５】
0004297682.tif 000006
【図６】
0004297682.tif 000007
【図７】
0004297682.tif 000008
【図８】
0004297682.tif 000009
【図９】
0004297682.tif 000010
【図１０】
0004297682.tif 000011
【図１１】
0004297682.tif 000012
【図１２】
0004297682.tif 000013
【図１３】
0004297682.tif 000014
【図１４】
0004297682.tif 000015
【図１５】
0004297682.tif 000016
【図１６】
0004297682.tif 000017
【図１７】
0004297682.tif 000018
【図１８】
0004297682.tif 000019
【図１９】
0004297682.tif 000020
【図２０】
0004297682.tif 000021
【図２１】
0004297682.tif 000022
【図２２】
0004297682.tif 000023
【図２３】
0004297682.tif 000024
【図２４】
0004297682.tif 000025
【図２５】
0004297682.tif 000026
【図２６】
0004297682.tif 000027
【図２７】
0004297682.tif 000028
【図２８】
0004297682.tif 000029
【図２９】
0004297682.tif 000030
【図３０】
0004297682.tif 000031
【図３１】
0004297682.tif 000032