JPH10261636A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
止層をエッチングして形成されるボンディングパッド部
について、このボンディングパッド部のボンディング材
料との密着性を向上する。 【解決手段】アルミ配線層1とハレーション防止層2と
の間に共晶層3が存在するため、ハレーション防止層2
のエッチングによりボンディングパッド部5を形成した
後に、(e)に示すように、ウエハをアルカリ性処理液
6に浸漬してボンディングパッド部5の共晶層3を除去
する。
Description
好適なボンディングパッド部を有する半導体装置の製造
方法に関する。
たはAl合金層の上部に金属シリサイドまたは金属ナイ
トライド層を有する積層構造である。Al層またはAl
合金層の上部に金属シリサイドまたは金属ナイトライド
層を備える理由は以下の通りである。
術を利用して配線を加工しようとする場合、マスクパタ
ーンの形成時に被加工膜の反射率が大きいと、ハレーシ
ョンと呼ばれるマスクパターンの欠陥を発生することが
ある。ハレーションの発生は配線の断線や細りを引き起
こし、半導体装置の性能や信頼性を低下させる。そこ
で、このハレーションを防止するために、配線の上面
に、低反射率の金属シリサイド層または金属ナイトライ
ド層をハレーション防止層として形成している。
び金属ナイトライド層は、ボンディング材料との密着性
が悪いことや高抵抗であること等により、その上に直接
ボンディング材料が接続できない。そのため、配線形成
後からボンディングまでの間に、フォトリソグラフィー
工程およびエッチング工程を行って、ハレーション防止
層として形成されている金属シリサイド層または金属ナ
イトライド層を部分的に除去することにより、ボンディ
ングパッド部を形成している。
うにして形成されたボンディングパット部に対するボン
ディングでは、必要とされるボンディングパワーが比較
的高く、ボンディングパット部とボンディング材料との
密着性の点において改善の余地があった。
着目してなされたものであり、前述のようにして形成さ
れたボンディングパット部のボンディング材料との密着
性を向上させることを課題とする。
を解決するために鋭意検討した結果、従来の方法でボン
ディングパッド部を形成した場合、ボンディングパッド
部の表面は、アルミニウムと金属(金属シリサイドまた
は金属ナイトライドに含まれる金属)との共晶になって
いることを見いだして本発明を完成させた。
示すように、A1層またはAl合金層からなるアルミ配
線層1を形成した後、図4(b)に示すように、アルミ
配線層1の上に、金属シリサイドまたは金属ナイトライ
ドからなるハレーション防止層2を形成するが、この時
点でアルミ配線層1とハレーション防止層2との間に共
晶層3が存在する。そのため、フォトリソグラフィ工程
によるフォトレジスト層4へのマスクパターン転写(図
4(c))とその後のエッチング工程によってハレーシ
ョン防止層2に形成されたボンディングパッド部5は、
図4(d)に示すように、共晶層3が表面に露出した状
態になる。
ン防止層2との境界にあるAl結晶の粒界に、ハレーシ
ョン防止層2に含まれる金属(例えばMo)が共存する
状態であり、このような共晶は、化学的に活性な状態に
あるAl表面に金属シリサイド(例えばモリブデンシリ
サイド)等をスパッタリングすることにより生じる。こ
の共晶は、元素分折機能付透過型電子顕微鏡(TEM−
EDX)やオージェ分析によって確認でき、ボンディン
グパッド表面から約2000Aの深さまで分布してい
る。そして、この共晶層4の表面は、AlおよびAl合
金からなるアルミ配線層の表面と比較して、ボンディン
グ材料との密着性が悪い。
にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミ
配線層を形成し、このアルミ配線層の上に金属シリサイ
ドまたは金属ナイトライドからなるハレーション防止層
を形成し、このハレーション防止層をエッチングしてボ
ンディングパット部を形成する半導体装置の製造方法に
おいて、ハレーション防止層をドライエッチングするこ
とによりボンディングパッド部を形成した後に、このボ
ンディングパッド部にアルカリ性処理液を作用させて、
当該ボンディングパッド部の共晶層を除去する共晶層除
去工程を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法を
提供する。
ン防止層との間の共晶層は、Al結晶の粒界にMo等が
共存する状態であり、この共晶層にアルカリ性処理液が
作用すると、下記の(1)式により、アルミニウムはア
ルカリ性処理液に溶解するため、アルミニウムの粒界に
存在するAl以外の金属もAlと一緒に除去される。
層が露出するため、ボンディング材料との密着性が向上
する。
ドライエッチング工程の後にアニール工程を行うことが
一般的であり、前記共晶層は、このアニール工程によっ
て200℃〜450℃に加熱され成長およぴ拡散する。
そのため、ハレーション防止層をドライエッチングした
後にアニール工程を行う場合には、前記共晶層除去工程
を前記アニール工程の前に行うことが好ましい。
で行うと、pn接合部の光起電力効果により、A1とア
ルカリ性処理液との反応が加速され、ボンディングパッ
ド部が変色したり腐食したりすることがある。すなわ
ち、pn接合部に光が吸収されると、基礎励起によって
電子と正孔が生成する。そして、電子と正孔はそれぞれ
エネルギーの低い側へ流れようとするため、図2に示す
ように、n型領域には電子eがP型領域には正孔hが蓄
積される。
示すように、p型側が正、n型側が負である電池が形成
される。そして、陽極となるp型領域にAlが接続され
ると、下記の(2)式で表される電気分解反応が生じ、
ボンディングパッド部の表面のAlがアルカリ性処理液
6中に溶解するため、変色や腐食を生じる。
るため、前記共晶層除去工程を、波長1100nm以下
の光が入らない環境下で行うことにより、理論的には光
起電力を0にして、前記電気分解反応が生じないように
することができるため、ボンディングパッド部の変色や
腐食が防止できる。
が入らない環境で人間が作業することは実用上困難であ
るため、前記共晶層除去工程を暗室の環境下で行うこと
により、pn接合部に吸収される光量を低減して、前記
電気分解反応を抑制することができる。これにより、ボ
ンディングパッド部の変色や腐食が抑制できる。ここ
で、暗室の環境下とは、例えば通常の写真現像用の暗室
内を示し、このような暗室内で処理を行うか、またはア
ルカリ性処理液を作用させる装置内を前記暗室と同じ環
境となるようにして、前記共晶層除去工程を行う。
としては、例えば、テトラメチルアンモニウムハイドラ
イド(TMAH)水溶液、アンモニア水、またはモノメ
チルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン等の
ようなモノアルキルアミンの水溶液、またはトリメチル
アミン、ジメチルモノメチルアミン、モノメチルジメチ
ルアミン、トリエチルアミン、メチルエチルブチルアミ
ン等のようなトリアルキルアミンの水溶液、または水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム等のようなアルカリ金属
の水酸化物の水溶液、もしくはこれらの混合物が挙げら
れ、これらの水溶液および混合物に有機溶媒が混合され
ているものであってもよい。
夜、アンモニア水、モノアルキルアミンの水溶液、また
はトリアルキルアミンの水溶液であり、最も好ましいも
のはTMAH溶液またはアンモニア水である。
て、具体的な実施例を用いて説明する。 [実施例1]図1に示すように、(a)ウエハ上にアル
ミ配線層1として、Al−0.5%Cu−1.0%Si
合金層を形成し、(b)その上にハレーション防止層2
としてモリブデンシリサイド層を形成した。このサンプ
ルをTEM−EDXにかけて両層の界面部分を観察した
ところ、A1とMoとの共晶層3が存在していた。
スト層4にマスクパターンを転写するフォトリソグラフ
ィ工程、およびフォトレジスト層4をマスクとしたドラ
イエッチング工程を行うことによって、(d)ハレーシ
ョン防止層2にボンディングパッド部5を形成した。
で、アルカリ性処理液として用意した2.4体積%TM
AH水溶液6中に、10秒間、30秒間、60秒間浸漬
した後水洗する共晶層除去工程を行った。この共晶層除
去工程によって、ボンディングパッド部5にアルカリ性
処理液が浸透し、共晶層3のAlとその粒界に存在する
Mo等がアルカリ性処理液に溶解する。これにより、
(f)ボンディングパッド部5の共晶層3が除去され
て、アルミ配線層1のAlがボンディングパッド部5の
表面に露出した状態になる。
ディングを実施したところ、全数1000個がボンディ
ングされるのに必要なボンディングパワー(相対値)
は、浸漬時間が10秒間のもので25、30秒間のもの
で20、60秒間のもので15であった。なお、前述の
共晶層除去工程を行わない場合には、ボンディングパワ
ーを30以上に上げないと全数1000個のボンディン
グがなされなかった。
グが可能であることはボンディングパッド部の表面状態
が良好である(ボンディング材料との密着性が高い)こ
とを意味し、2.4体積%TMAH水溶液に10秒間以
上浸漬することにより、共晶層除去工程の効果が発揮さ
れていることが分かる。 [実施例2](e)の共晶層除去工程において、アルカ
リ性処理液として2.4%TMAH水溶液に代えて0.
0lmol/lアンモニア水を用いた以外は、前記実施
例1と同様にして、ボンディングパッド部5の形成と金
のワイヤーボンディングを行った。
されるのに必要なボンディングパワー(相対値)は、浸
漬時間が10秒間のもので27、30秒間のもので2
3、60秒間のもので18であった。 [実施例3]ハレーション防止層2のエッチング後であ
って(e)の共晶層除去工程を行う前に、420℃での
水素アニールを行った以外は、前記実施例1と同様にし
て、ボンディングパッド部5の形成と金のワイヤーボン
ディングを行った。
されるのに必要なボンディングパワー(相対値)は、浸
漬時間が10秒間のもので27、30秒間のもので2
3、60秒間のもので18であった。 [実施例4](e)の共晶層除去工程を行った後に、4
20℃での水素アニールを行った以外は、前記実施例1
と同様にして、ボンディングパッド部5の形成と金のワ
イヤーボンディングを行った。
されるのに必要なボンディングパワー(相対値)は、浸
漬時間が10秒間のもので25、30秒間のもので2
0、60秒間のもので15であった。
リ性処理液に浸漬する共晶層除去工程により、ボンディ
ングパッド部とボンディング材料との密着性は向上す
る。そして、この効果は、例えば2.4%TMAH水溶
液および0.0lmol/lアンモニア水へ10秒間以
上浸漬することで容易に得られる。
り、水素アニール工程を行う場合には、共晶層除去工程
を水素アニール工程の前に行った方が、ボンディングパ
ッド部とボンディング材料との密着性向上の効果が高い
ことが分かる。
を暗室で行ったため、ボンディングパッド部の表面に変
色や腐食は生じなかった。なお、本発明の方法は、共晶
層除去工程を暗室で行うことに限定されず、通常の明る
さの室内で行ってもよいが、暗室で行った方がボンディ
ングパッド部の表面に変色や腐食が生じ難いため好まし
い。また、この共晶層除去工程は、波長1100nm以
下の光が入らない環境下で行うと、理論的にボンディン
グパッド部の表面に変色や腐食が生じないためさらに好
ましい。
を、アルカリ性処理液中に所定時間浸漬させた後に水洗
することで行っているが、アルカリ処理液をボンディン
グパッド部5の上にスピンコートした後に水洗すること
で行っても良い。
止層2をモリブデンシリサイトで形成しているが、ハレ
ーション防止層2はこれに限定されず、金属ナイトライ
ドである窒化チタン素や、その他のハレーション防止層
2としての効果がある金属シリサイトおよび金属ナイト
ライドであっても、前記と同様の効果が得られる。
れば、共晶層除去工程を行うことにより、ボンディング
パッド部の表面とボンディング材料との密着性が向上す
るため、ボンディングパワーを低く抑えることができ
る。
ル工程によって成長およぴ拡散する前に除去されるた
め、共晶層除去工程による共晶層の除去が容易に行われ
る。特に、請求項3によれば、共晶層除去工程によりボ
ンディングパッド部に変色や腐食が全く生じないように
することができる。
によりボンディングパッド部に変色や腐食を生じ難くす
ることができる。
形成する本発明の方法の一例を示す工程図であり、
(a)はアルミ配線層の形成工程後のウエハを、(b)
はハレーション防止層形成工程後のウエハを、(c)は
フォトリソグラフィ工程後のウエハを、(d)はエッチ
ング工程後のウエハを、(e)は共晶層除去工程を、
(f)は共晶層除去工程後のウエハを、それぞれ示して
いる。
効果を示す説明図である。
である。
形成する従来の方法を示す工程図であり、(a)はアル
ミ配線層の形成工程後のウエハを、(b)はハレーショ
ン防止層形成工程後のウエハを、(c)はフォトリソグ
ラフィ工程後のウエハを、(d)はエッチング工程後の
ウエハをそれぞれ示している。
Claims (4)
- 【請求項1】 ウエハ上にアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金からなるアルミ配線層を形成し、このアルミ配
線層の上に金属シリサイドまたは金属ナイトライドから
なるハレーション防止層を形成し、このハレーション防
止層をエッチングしてボンディングパット部を形成する
半導体装置の製造方法において、 ハレーション防止層をドライエッチングすることにより
ボンディングパッド部を形成した後に、このボンディン
グパッド部にアルカリ性処理液を作用させて、当該ボン
ディングパッド部の共晶層を除去する共晶層除去工程を
行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 ハレーション防止層をドライエッチング
した後にアニール工程を行う請求項1記載の半導体装置
の製造方法において、前記共晶層除去工程は前記アニー
ル工程の前に行うことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項3】 前記共晶層除去工程は、波長1100n
m以下の光が入らない環境下で行うことを特徴とする請
求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記共晶層除去工程は暗室の環境下で行
うことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JPH10261636A true JPH10261636A (ja) | 1998-09-29 |
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1997
- 1997-03-18 JP JP06450597A patent/JP3485752B2/ja not_active Expired - Fee Related
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