JPH02238630A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概　要］ 多層配線を有する半導体集積回路に関し、多層配線の平
坦化をおこなうために層間（１層目のＡ１配線と２層目
のＡＩ配線の間）に使用するスピンオングラス（ＳＯＧ
）膜と他の絶縁膜との密着性の悪さが原因で発生するボ
ンディング用電極パッド剥がれを、少なくともボンディ
ング用電極パッド下にはＳＯＧ膜が存在しないようにし
た多層配線構造からなるボンディング用電極パッドを形
成することにより改善し、多層配線構造からなるボンデ
ィング用電極パッＩくによる段差が原因で発生するボン
ディング用電極パッド上のバンプ電極とインナーリード
との弱い密着強度によるインナーリード剥がれを、多層
配線構造からなるボンディング用電極パッド上に選択化
学気相成長導電膜を埋め込み段差を緩和することにより
改善し、バンプによる組立てを容易にし、高機能化に必
要とされる多ピン化を、又、高集積化に必要とされる多
層配線化を実現させた半導体集積回路の形成を可能とし
た半導体装置９ ［産業上の利用分野］ 本発明はＭＩＳ及びバイボーラ型半導体装置に係り、特
に多層配線構造を有する半導体装置において、バンプに
よる組立てを容易にし、高機能且つ高集積を実現させた
半導体集積回路の形成を可能ならしめる半導体装置に関
する９ ＬＳＩ、超ＬＳＩ等、極めて高集積化されるＭＩＳ及び
バイボーラ型半導体集積回路においては、配線の自由度
を増すために多層配線化は必須のものとなり、又、ゲー
トアレイ等に代表される高機能化を要求される半導体集
積回路においては、入力及び出力回路部が多数必要とさ
れることから、３００ピンを越える程の超多ピンパッケ
ージが使用されるようになりつつあり、従来のワイヤー
ボンディングでは組立てが不可能であるという問題が顕
著になってきている。そこで多層配線構造を有する半導
体集積回路において、良好な組立てを可能とするバンプ
楕造を形成できる手段が要望されている。

［従来の技術］ 第４図は従来の第１の半導体装置の模式側断面図である
。同図において、５１はｐ一型シリコン（Ｓｉ）基板，
５２はフィールド酸化膜、５３は燐珪酸ガラス（ＰＳＧ
）膜、５４は１層目のＡｔ配線、５５は第１の層間絶縁
膜（プラズマ酸化膜）、５Ｇはスピンオングラス（ＳＯ
Ｇ）膜、５７は第２の層間絶縁膜（プラズマＰＳＧ膜）
、５８は２層目の八１配線、５９はカバー保護膜（　Ｐ
ＳＧ膜＋プラズマ窒化膜）、６０はＴｉ膜、６１はＰｄ
膜、６２はＡＵバンプ電極、６３はインナーリードを示
している。この従来の第１の半導体装置においては、多
層配線構造からなるボンディング用電極パッドにおける
ＡＵバンプ電極を形成している。この場合は下地の多層
配線構造からなるボンディング用電極パッドによる段差
が大きいことから、卸バンプ電極表面の段差も大きく形
成され、インナーリードとの濡れ性が悪く、極めてボン
ディング強度が弱いため、インナーリードｆｌ＋ｌＪが
れを容易に生してしまう。

第５図は従来の第２の半導体装置の模式側断面図である
。同図において、５１〜５３．　５５〜６３は第４図と
同し物を示している。この従来の第２の半導体装置にお
いては、単層配線構造からなるボンディング用電極パッ
ドにおけるＡｕバンプ電極を形成している。この場合は
下地の単層配線構造からなるボンディング電極パッドに
よる段差は比較的小さいため、Ａｕバンプ電極表面の段
差も小さく、ＡＵバンプ電極とインナーリードとのボン
デイング強度は保証できる。しかし、単層配線構造から
なるボンディング用電極バット下には平坦化を得るため
使用するＳＯＧ膜が必ず残ってしまい、こんどはＳＯＧ
膜と他の絶縁膜との弱い密着性のため電極パッド剥がれ
を容易に生してしまう。いずれにしても従来横遺では良
好な組立てを可能とするバンプ構造を形成できないこと
になる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明が解決しようとする問題点は、従来例に示される
ように、高機能且つ高集積を実現させた半導体集積回路
を得るために必要とされる多層配線構造からなるボンデ
ィング用電極パッドにおけるバンプ電極の形成は、多層
配線構造からなるボンディング用電極パッド使用による
段差が原因でインナーリード剥がれを生じてしまうか、
又は単層配線構造からなるボンディング用電極パッド使
用によるＳＯＧ膜の弱い密着性が原因で電極パッド剥が
れを生じてしまうかのいずれかが発生し、良好な組立て
を可能とする多層配線構造からなるボンディング用電極
パッドにおけるバンプ構造を形成した半導体装置の実現
が困難であったことである。

［問題点を解決するための手段コ 上記問題点は、半導体基板上に形成された絶縁膜、該絶
縁膜上に形成された多層配線構造からなるボンディング
用電極パッド、該多層配線構造からなるボンディング用
電極パッドの上層電極パッド上に形成されたカバー保護
膜開孔部、該カバー保護膜開孔部に埋め込まれた導電膜
、該導電膜上に形成されたバリアメタル層を含んだバン
プ電極とを有してなる本発明による半導体装置によって
解決される。

［作　用］ 即ち本発明の半導体装置においては、多層配線構造から
なるホンディング用電極パッドを設け、次いで前記多層
配線構造からなるボンディング用電極パッド上に設けた
カバー保護膜の開孔部に選択化学気相成長導電膜を埋め
込み、次いで前記選択化学気相成長導電股上にバリアメ
タル層を含んだバンプ電極を設ける構造に形成している
。したがって、多層配線構造からなるボンディング用電
極パッドを形成することにより、配線の平坦化をおこな
うために層間（１層目のＡＩ配線と２層目のＡ１配線の
間）に使用するＳＯＧ膜を少なくともボンディング用電
極パッド下には残らないようにして、ＳＯＧ膜と他の絶
縁膜との密着性の悪さが原因で発生するボンディング用
電極パッド剥がれを防止する。又、多層配線構造からな
るボンディング用電極パッド上に設けたカバー保護膜の
開孔部に選択化学気相成長導電膜を埋め込み段差を緩和
することにより、多層配線構造からなるボンディング用
電極パッドの段差が原因で発生するボンディング用電極
パッド上のバンプ電極とインナーリードとの弱い密着強
度によるインナーリード剥がれを防止ずる。こうして良
好な組立てを可能とする多層配線構造からなるボンディ
ング用電極パッドにおけるバンプ構遣を形成した半導体
装置が実現できるため、高機能及び高集積を併せ持つ半
導体集積回路を得ることができるようになる９［実施例
］ 以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。

第１図は本発明の半導体装置における第１の実施例の模
式側断面図、第２図は本発明の半導体装置における第２
の実施例の模式側断面図、第３図（ａ）〜（ｅ）は本発
明の半導体装置における製造方法の一実施例の工程断面
図である。

全図を通し同一対象物は同一符号で示す。

第１図はｐ型シリコン（Ｓｉ）基板を用いた際の本発明
の半導体装置における第１の実施例を示す模式側断面図
である。１はｉｏ　　ｃｍ　　程度のｐ一型シリコン（
Ｓｉ）基板、２は６００　ｎｍ程度のフィールド酸化膜
、３は８００　ｎｍ程度の燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）膜、
４は０．５／Ａｍ程度の１層目のＡ１配線，５はＱ３ｓ
ｍ程度の第１の層間絶縁膜（プラズマ酸化膜）、６はス
ピンオングラス（ＳＯＧ）膜、７は０．４／Ｉｍ程度の
，第２の層間絶縁膜（プラズマＰＳＧ膜）、８は１Ｐｍ
程度の２層目のＡＩ配線，９はカバー保護膜（　０，５
，−　ｍ程度ノＰＳＧ膜＋０．３７ｚｍ程度のプラズマ
窒化膜）、１０は０．３ｐｍ程度のＴｉ膜、１１は０．
３ｌｎｌ程度のＰｄ膜、１２は２５４ｍ程度のＡｕバン
プ電極、１３はインナーリード、１４は０，８ｌＩｌｌ
程度の埋め込み導電膜（選択化学気相成長タングステン
膜）を示す。

同図において、ｐ一型シリコン（Ｓｉ）基板１上のフィ
ールド酸化膜２及び燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）膜３上に多
層配線楕遣からなるボンディング用電極パッド（４．８
）が設けられ、前記多層配線構造からなるボンディング
用電極パッド（４，８）上に設けられたカバー保護膜（
　ＰＳＧ膜＋プラズマ窒化膜）９の開孔部を導電膜く選
択化学気相成長タングステン膜）１４で埋め込み、前記
導電膜（選択化学気相成長タングステン膜）１４上にバ
リアメタル層（Ｔｉ膜１０，　Ｐｄ膜１１）を含んだＡ
ｕバンプ電極１２を設け、インナーリード１３をボンデ
ィングする構造に形成されている。したがって、導電膜
（選択化学気相成長タングステン膜〉１４の埋め込みに
より多層配線構造からなるボンディング用電極パッド（
４．８）の段差を緩和することができ、インナーリード
剥がれが防止される。又、多層配線構造からなるボンデ
ィング用電極パッド（４．８）を形成することによりボ
ンディング用電極パッド下からＳＯＧ膜を除去すること
ができ、ボンディング用電極パッド剥がれも防止される
。すなはち、良好な組立てを可能とする多層配線構造か
らなるボンディング用電極パッドにおけるバンプ構造を
形成した半導体装置が実現できる。

第２図は本発明の半導体装置における第２の実施例の模
式側断面図を示している。１〜１４は第１図と同し物を
、１５は１４と同種の導電Ｍ（選択化学気相成長タング
ステン膜）を示している。

同図においては、多層配線構造からなるボンディング用
電極パッド（４．８）を形成している１層目のＡ１配線
４と２層目のＡＩ配線８との間に導電膜く選択化学気相
成長タングステン膜）１５を埋め込んでおり、多層配線
構造からなるボンディング用電極パッＦ（４．８）の段
差をより平坦１ヒできるため、さらに良好な組立てを可
能とする多層配線構造からなるボンディング用電極パッ
ドにおけるバンプ構遣を形成した半導体装置が実現でき
る次いで本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施例
について第３図（ａ）〜（ｅ）及び第１図を参照して説
明する。

第３図（ａ） 通常の技法を適用することにより、ｐ型シリコン（Ｓｉ
）基板１にフィールド酸化膜２、燐珪酸ガラス（ＰＳＧ
）膜３、１層目のＡ１層を順次成長させる。

次いで通常のフォトリソグラフィー技術を利用し１層目
のＡ１配線４をパターニング形成する。

第３図（ｂ） 次いで第１−の層間絶縁膜（プラズマ酸化Ｍ）　５、ス
ピンオングラス（ＳＯＧ）膜６、第２の層間絶縁膜（プ
ラズマＰＳＧ膜）７を順次成長させる。

次いで通常のフォトリソグラフィー技術を利用し、第２
の層間絶縁膜くプラズマＰＳＧ膜）７、スピンオングラ
ス（ＳＯＧ）Ｊ摸６、第１の層間絶縁膜（プラズマ酸化
膜》５を順次エッチングし、１層目のＡ１配線４上に開
孔を形成する。次いで２層目のＡ１層を成長ずる。次い
で通常のフォトリソグラフィー技術を利用し、２層目の
Ａ１配線８をパターニング形成し、多層配線構造からな
るボンディング用電極パッドを形成する。

第３図（Ｃ） 次いでカバー保護膜つとなるＰＳＧ膜及びプラズマ窒化
膜を形成する９次いで通常のフォトリソグラフィー技術
を利用し、プラズマ窒化膜及びＰＳＧ膜をエッチングし
、２層目のＡ１配線８上にカバー保護膜９の開孔を形成
する。

第３図（ｄ） 次いで２層目のＡ１配線８上のカバー保護膜９の開孔部
に導電膜（選択化学気相成長タングステン膜）１４を埋
め込む。

第３図（ｅ） 次いでバリアメタル層兼バンプ電極形成用の電極となる
Ｔｉ膜１０及びＰｄ膜１１を成長ずる。次いで通常のフ
ォトリソグラフィー技術を利用し、バンプ電極形成領域
のレジストを除去する９次いでメッキをおこないレジス
ト除去部にＡｕバンプ電極１２を形成する９次いで残さ
れたレジストを除去する。

次いでＡｕバンプ電極１２をマスク層として、不要なＰ
ｄ膜１１及ひゴｉ膜１０をエッチング除去する９第１図 次いでＡｕバンプ電極１２にインナーリード１３をボン
ディングし完成する。

以上実施例に示したように、本発明の半導体装置によれ
は、導電膜（選択化学気相成長タングステン膜）の埋め
込みにより多層配線横遣からなるボンディング用電極パ
ッドの段差を緩和することができ、インナーリード剥が
れが防止され、又、多層配線構造からなるボンディング
用電極パッドを形成することによりボンディング用電極
パッド下からＳＯＧ膜を除去することができ、ボンディ
ング用電極パッド剥がれも防止されるので、良好な組立
てを可能とする多層配線構造からなるボンディング用電
極パッドにおけるバンプ構造を形成した半導体装置が実
現できる。

なお上記実施例においては、カバー保護膜としてＰＳＧ
膜とプラズマ窒化膜の２層構造を使用しているが、さら
に２，ｕｍ程度のポリイミド膜を加えた３層構造からな
るカバー保護膜を使用する場合は、多層配線構造におけ
る段差よりカバー保護膜の段差のほうが大きくなり、本
発明はさらに有効である。

又、上記実施例においては、選択化学気相成長導電膜に
よる埋め込みをおこなったが、エッチバック法や他の技
術によって埋め込みをおこなっても本発明は有効である
９ ［発明の効果コ 以上説明のように本発明によれば、ＭＩＳ及びバイボー
ラ型半導体装置において、インナーリード剥がれ及びボ
ンディング用電極パッド剥がれを防止した良好な組立て
を可能とする多層配線楕造からなるボンディンク用電極
バットにおけるバンプ構造を形成した半導体装置が実現
できるので、極めて高機能且つ高集積を併せ持つ半導体
集積回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体装置における第１の実施例の模
式側断面図、 第２図は本発明の半導体装置における第２の実施例の模
式側断面図、 第３図（ａ）〜（ｅ）は本発明の半導体装置における製
造方法の一実施例の工程断面図、 第４図は従来の第１，の半導体装置の模式側断面図、 第５図は従来の第２の半導体装置の模式側断面図である
。 図において、 １はｐ一型シリコン（Ｓ１）基板、 ２はフィールド酸化膜、 ３は燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）　Ｍ、 ４は１層目のＡＩ配線７ ５は第１の層間絶縁膜（プラズマ酸化膜）、６はスピン
オングラス（ＳＯＧ）膜、 ７は第２の層間絶縁膜（プラズマＰＳＧ膜）、８は２層
目のＡ１配線， ９はカバー保護膜（　ＰＳＧ膜＋プラズマ窒化膜）１０
は１１膜、 １１はＰｄ膜、 １２は八〇バンプ電掻、 １３はインナーリード、 １４、１５は埋め込み導電膜（選択化学気相成長タング
ステン膜）を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に形成された絶縁膜、該絶縁膜上に
   形成された多層配線構造からなるボンディング用電極パ
   ッド、該多層配線構造からなるボンディング用電極パッ
   ドの上層電極パッド上に形成されたカバー保護膜開孔部
   、該カバー保護膜開孔部に埋め込まれた導電膜、該導電
   膜上に形成されたバリアメタル層を含んだバンプ電極と
   を有してなることを特徴とする半導体装置。
2. （２）前記多層配線構造からなるボンディング用電極パ
   ッドが、多層配線間にも前記導電膜が埋め込まれたもの
   からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   半導体装置。