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JPH1064938A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH1064938A
JPH1064938A JP8219987A JP21998796A JPH1064938A JP H1064938 A JPH1064938 A JP H1064938A JP 8219987 A JP8219987 A JP 8219987A JP 21998796 A JP21998796 A JP 21998796A JP H1064938 A JPH1064938 A JP H1064938A
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JP
Japan
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layer
insulating layer
bonding pad
semiconductor device
etching stopper
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JP8219987A
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English (en)
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JP3526376B2 (ja
Inventor
Bii Anando Emu
エム・ビー・アナンド
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to TW086111861A priority patent/TW337035B/zh
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Priority to KR1019970039531A priority patent/KR100276191B1/ko
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Priority to SG1997003001A priority patent/SG65674A1/en
Priority to CN97117718A priority patent/CN1096116C/zh
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダマシンプロセスによるデバイスのボンディ
ング不良をなくす。 【解決手段】 ボンディングパッド21は、格子状に形
成されている。パッシベ−ション層22の直下には、エ
ッチングストッパ層が配置されている。パッシベ−ショ
ン層22及びエッチングストッパ層には、ボンディング
パッド21上に開口23が設けられている。格子状のボ
ンディングパッド21の間には、絶縁層27が満たされ
ている。ボンディングワイヤは、格子状のボンディング
パッド21に結合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダマシンプロセス
又はデュアルダマシンプロセスによる多層配線構造を有
する半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】超大規模集積回路(ULSI)では、通
常、3つ以上のレベルに配線層が形成される多層配線構
造が採用される。
【0003】図22及び図23は、従来の配線プロセス
による半導体装置を示している。なお、図23は、図2
2のXXIII−XXIII線に沿う断面図である。
【0004】半導体基板11上には、フィ−ルド酸化層
12が形成されている。フィ−ルド酸化層12により取
り囲まれた素子領域には、ソ−ス・ドレイン領域13及
びゲ−ト電極14を有するMOSトランジスタが形成さ
れている。
【0005】半導体基板11上には、MOSトランジス
タを完全に覆うような絶縁層15が形成されている。絶
縁層15には、その表面からソ−ス・ドレイン領域13
まで達するコンタクトホ−ル16が形成されている。絶
縁層15上には、複数の配線17を有する第1レベルの
配線層が形成されている。複数の配線17の各々は、コ
ンタクトホ−ル16を経由してMOSトランジスタのソ
−ス・ドレイン領域13に接続されている。
【0006】絶縁層15上には、複数の配線17を完全
に覆うような絶縁層(interlayer dielectric )18が
形成されている。絶縁層18には、その表面から複数の
配線17まで達するコンタクトホ−ル19が形成されて
いる。絶縁層18上には、複数の配線20を有する第2
レベルの配線層が形成されている。複数の配線20の各
々は、コンタクトホ−ル19を経由して第1レベルの配
線層の配線17に接続されている。
【0007】また、絶縁層18上には、ボンディングパ
ッド21が形成されている。絶縁層18上には、配線層
20及びボンディングパッド21を完全に覆うような絶
縁層(passivation dielectric)22が形成されてい
る。絶縁層22には、ボンディングパッド21上に開口
23が形成されている。
【0008】従来の配線プロセスによる半導体装置で
は、第1レベルの配線層の複数の配線17、第2レベル
の配線層の複数の配線20及びボンディングパッド21
は、それぞれ写真蝕刻工程(PEP)、即ちレジストパ
タ−ンを形成し、このレジストパタ−ンをマスクにして
異方性エッチング(RIEなど)で金属層をエッチング
する工程により形成される。
【0009】しかし、ULSIでは、同じレベルにおけ
る配線同士の間隔は、非常に狭くなってきている。
【0010】このため、第一に、各配線層の配線17,
20を正確にパタ−ニングすることが困難になってきて
いる。その理由は、レジストパタ−ンを形成する露光装
置の解像度が微細な配線パタ−ンに追いつかない状態に
なっているためである。
【0011】第二に、同じレベルの配線の間の溝を絶縁
層により満たすことが困難で、その配線の間に空洞が形
成される。その理由は、絶縁層のステップカバレ−ジが
悪いためである。この空洞は、多層配線技術に悪影響を
与えるものである。
【0012】図24及び図25は、デュアルダマシンプ
ロセスによる半導体装置を示している。なお、図25
は、図24のXXV−XXV線に沿う断面図である。
【0013】半導体基板11上には、フィ−ルド酸化層
12が形成されている。フィ−ルド酸化層12により取
り囲まれた素子領域には、ソ−ス・ドレイン領域13及
びゲ−ト電極14を有するMOSトランジスタが形成さ
れている。
【0014】半導体基板11上には、MOSトランジス
タを完全に覆うような絶縁層15,24が形成されてい
る。絶縁層15,24には、その表面からソ−ス・ドレ
イン領域13まで達するコンタクトホ−ル16aが形成
されている。
【0015】絶縁層24上には、絶縁層25が形成され
ている。絶縁層25には、第1レベルの配線層を形成す
るための複数の溝16bが形成されている。複数の溝1
6bの底部は、コンタクトホ−ル16aまで達してい
る。
【0016】コンタクトホ−ル16a及び溝16bの内
面には、バリアメタル17aが形成されている。また、
バリアメタル17a上には、コンタクトホ−ル16a及
び溝16bを完全に満たす金属(又は金属合金)17b
が形成されている。第1レベルの配線層となる複数の配
線は、バリアメタル17a及び金属17bから構成され
る。
【0017】また、絶縁層25と第1レベルの配線層の
表面は、一致し、かつ、平坦になっている。第1レベル
の配線層となる複数の配線の各々は、MOSトランジス
タのソ−ス・ドレイン領域13に接続されている。
【0018】絶縁層25上及び第1レベルの配線層上に
は、絶縁層(interlayer dielectric )18及び絶縁層
26が形成されている。絶縁層18,26には、その表
面から第1レベルの配線層まで達するコンタクトホ−ル
19aが形成されている。
【0019】絶縁層26上には、絶縁層27が形成され
ている。絶縁層27には、第2レベルの配線層を形成す
るための複数の溝19bが形成されている。複数の溝1
9bの底部は、コンタクトホ−ル19aまで達してい
る。
【0020】コンタクトホ−ル19a及び溝19bの内
面には、バリアメタル20aが形成されている。また、
バリアメタル20a上には、コンタクトホ−ル19a及
び溝19bを完全に満たす金属(又は金属合金)20b
が形成されている。第2レベルの配線層となる複数の配
線は、バリアメタル20a及び金属20bから構成され
る。
【0021】また、絶縁層27と第2レベルの配線層の
表面は、一致し、かつ、平坦になっている。第2レベル
の配線層となる複数の配線の各々は、第1レベルの配線
層に接続されている。
【0022】第2レベルの配線層を最上層をした場合、
第2レベルの配線層の一部は、ボンディングパッド21
を構成している。ボンディングパッド21は、第2レベ
ルの配線層と同様に、金属(又は金属合金)から構成さ
れている。
【0023】絶縁層27上、第2レベルの配線層上及び
ボンディングパッド21上には、絶縁層(passivation
dielectric)22が形成されている。絶縁層22には、
ボンディングパッド21上に開口23が形成されてい
る。
【0024】このようなデュアルダマシンプロセスによ
る半導体装置では、従来の配線プロセスのような露光時
の配線パタ−ンのぼけの問題や配線間の空洞の問題を解
決することが可能である。
【0025】しかし、デュアルダマシンプロセスやダマ
シンプロセスでは、CMP(化学的機械的研磨)技術が
用いられる。このCMP技術を用いてボンディングパッ
ド21を形成する場合、ボンディングパッド21の中央
部が過大にエッチングされ、ボンディングパッド21が
皿状になるいわゆるディッシング(dishing )が生じ
る。
【0026】図26は、ディッシングが生じる様子を示
したものである。
【0027】即ち、CMPは、機械的に金属層21´を
エッチングする他、化学的にも金属層21´をエッチン
グするものである。従って、深さに比べて十分に大きな
幅(通常、ボンディングパッドの大きさは100μm×
100μm程度である)を有する溝19bに金属(ボン
ディングパッド)21を残すような場合には、溝19b
の中央部の金属21は、主として化学的エッチングによ
り過大にエッチングされる。
【0028】このディッシングは、ワイヤボンディング
時において、ワイヤがボンディングパッド21に正確に
結合されないボンディング不良を起こすものであり、製
造歩留りの低下の原因となるものである。
【0029】図27及び図28は、ディッシングの問題
を解決するために発明されたデュアルダマシンプロセス
による半導体装置を示している。なお、図28は、図2
7のXXVIII−XXVIII線に沿う断面図であ
る。
【0030】半導体基板11上には、フィ−ルド酸化層
12が形成されている。フィ−ルド酸化層12により取
り囲まれた素子領域には、ソ−ス・ドレイン領域13及
びゲ−ト電極14を有するMOSトランジスタが形成さ
れている。
【0031】半導体基板11上には、MOSトランジス
タを完全に覆うような絶縁層15,24が形成されてい
る。絶縁層15,24には、その表面からソ−ス・ドレ
イン領域13まで達するコンタクトホ−ル16aが形成
されている。
【0032】絶縁層24上には、絶縁層25が形成され
ている。絶縁層25には、第1レベルの配線層を形成す
るための複数の溝16bが形成されている。複数の溝1
6bの底部は、コンタクトホ−ル16aまで達してい
る。
【0033】コンタクトホ−ル16a及び溝16bの内
面には、バリアメタル17aが形成されている。また、
バリアメタル17a上には、コンタクトホ−ル16a及
び溝16bを完全に満たす金属(又は金属合金)17b
が形成されている。第1レベルの配線層となる複数の配
線は、バリアメタル17a及び金属17bから構成され
る。
【0034】また、絶縁層25と第1レベルの配線層の
表面は、一致し、かつ、平坦になっている。第1レベル
の配線層となる複数の配線の各々は、MOSトランジス
タのソ−ス・ドレイン領域13に接続されている。
【0035】絶縁層25上及び第1レベルの配線層上に
は、絶縁層(interlayer dielectric )18及び絶縁層
26が形成されている。絶縁層18,26には、その表
面から第1レベルの配線層まで達するコンタクトホ−ル
19aが形成されている。
【0036】絶縁層26上には、絶縁層27が形成され
ている。絶縁層27には、第2レベルの配線層を形成す
るための複数の溝19bが形成されている。複数の溝1
9bの底部は、コンタクトホ−ル19aまで達してい
る。
【0037】コンタクトホ−ル19a及び溝19bの内
面には、バリアメタル20aが形成されている。また、
バリアメタル20a上には、コンタクトホ−ル19a及
び溝19bを完全に満たす金属(又は金属合金)20b
が形成されている。第2レベルの配線層となる複数の配
線は、バリアメタル20a及び金属20bから構成され
る。
【0038】また、絶縁層27と第2レベルの配線層の
表面は、一致し、かつ、平坦になっている。第2レベル
の配線層となる複数の配線の各々は、第1レベルの配線
層に接続されている。
【0039】第2レベルの配線層を最上層をした場合、
第2レベルの配線層の一部は、ボンディングパッド21
を構成している。ボンディングパッド21は、第2レベ
ルの配線層と同様に、金属(又は金属合金)から構成さ
れている。
【0040】但し、CMP時におけるディッシングを防
止するため、ボンディングパッド21は、格子状に形成
されている。即ち、ボンディングパッド21には、行列
状に配置されるドット状の複数の穴が設けられている。
【0041】また、絶縁層27上及び第2レベルの配線
層上には、絶縁層(passivation dielectric)22が形
成されている。絶縁層22には、ボンディングパッド2
1上に開口23が形成されている。
【0042】このようなデュアルダマシンプロセスによ
る半導体装置では、ボンディングパッド21が格子状に
形成されている。従って、CMP技術を用いてボンディ
ングパッド21を形成する場合、ボンディングパッド2
1に、過大にエッチングされる部分が生じることがな
く、ディッシングを有効に防止できる。
【0043】次に、図27及び図28の半導体装置の製
造方法について説明する。
【0044】まず、図29に示すように、LOCOS法
により、シリコン基板11上にフィ−ルド酸化層12を
形成する。この後、フィ−ルド酸化層12により取り囲
まれた素子領域に、ソ−ス・ドレイン領域13及びゲ−
ト電極14を有するMOSトランジスタを形成する。
【0045】また、例えば、CVD法を用いて、シリコ
ン基板11上に、MOSトランジスタを完全に覆うよう
な1μm程度の絶縁層(BPSG(borophospho silica
te glass)など)15を形成する。絶縁層15の表面
は、CMPによって平坦化される。
【0046】次に、図30に示すように、例えばCVD
法により、絶縁層15上に、エッチングストッパ層24
及び絶縁層25が連続して形成される。絶縁層25は、
例えば、酸化シリコンから構成される。絶縁層25が酸
化シリコンから構成される場合、エッチングストッパ層
24は、RIE(反応性イオンエッチング)における酸
化シリコンに対するエッチング選択比が大きな材料、例
えば窒化シリコンから構成される。
【0047】エッチングストッパ層24の厚さは、50
nm程度に設定され、絶縁層25の厚さは、第1レベル
の配線層を構成する配線の厚さと同じ厚さ、例えば0.
6μm程度に形成される。
【0048】次に、図31に示すように、絶縁層25に
複数の溝16bを形成する。この複数の溝16bは、写
真蝕刻工程、即ち絶縁層25上へのレジストの塗布及び
当該レジストのパタ−ニング及び当該レジストをマスク
にしたRIEによる絶縁層25のエッチング及びレジス
トの剥離により形成される。エッチングストッパ層24
は、このRIEにおけるエッチングストッパとしての機
能を果たす。
【0049】なお、複数の溝16bのパタ−ンは、第1
レベルの配線層を構成する配線のパタ−ンと同じとなっ
ている。
【0050】次に、図32に示すように、絶縁層15,
24にコンタクトホ−ル16aを形成する。コンタクト
ホ−ル16aも、複数の溝16bの形成と同様に、写真
蝕刻工程により形成される。即ち、コンタクトホ−ル1
6aは、絶縁層25上及び溝16b内へのレジストの塗
布及び当該レジストのパタ−ニング及び当該レジストを
マスクにしたRIEによる絶縁層15,24のエッチン
グ及びレジストの剥離により形成される。
【0051】次に、図33に示すように、CVD法又は
PVD法により、絶縁層25上、コンタクトホ−ル16
aの内面及び溝16bの内面に、バリアメタル17aが
形成される。バリアメタル17aは、例えば、チタンと
窒化チタンの積層や、窒化チタンシリコンなどから構成
される。
【0052】次に、図34に示すように、CVD法又は
PVD法により、バリアメタル17a上に、コンタクト
ホ−ル16a及び溝16bを完全に満たす金属(又は金
属合金)17´が形成される。金属17´は、例えば、
アルミニウム、銅又はこれらの合金などから構成され
る。
【0053】金属17´の形成にPVD法を用いる場合
には、高温PVD法や、コンタクトホ−ル16a及び溝
16bを完全に満たすような温度処理を含むPVD法が
使用される。
【0054】次に、図35に示すように、CMP法によ
り、コンタクトホ−ル16a及び溝16bの外部に存在
するバリアメタル17a及び金属17bをエッチング
し、コンタクトホ−ル16a及び溝16bの内部のみに
バリアメタル17a及び金属17bを残存させる。
【0055】これにより、第1レベルの配線層が形成さ
れると共に、第1レベルの配線層と基板中の拡散層(ソ
−ス・ドレイン領域)を電気的に接続するコンタクトプ
ラグが形成される。
【0056】次に、図36に示すように、CVD法を用
いて、絶縁層25上及び第1レベルの配線層上に、厚さ
約1μmの絶縁層(酸化シリコンなど)18を形成す
る。また、例えばCVD法により、絶縁層18上に、エ
ッチングストッパ層26及び絶縁層27が連続して形成
される。絶縁層27は、例えば、酸化シリコンから構成
される。絶縁層27が酸化シリコンから構成される場
合、エッチングストッパ層26は、RIE(反応性イオ
ンエッチング)における酸化シリコンに対するエッチン
グ選択比が大きな材料、例えば窒化シリコンから構成さ
れる。
【0057】エッチングストッパ層26の厚さは、50
nm程度に設定され、絶縁層27の厚さは、第2レベル
の配線層を構成する配線の厚さと同じ厚さ、例えば0.
6μm程度に形成される。
【0058】次に、図37及び図38に示すように、絶
縁層25に複数の溝19b,19b´を形成する。この
複数の溝19b,19b´は、写真蝕刻工程、即ち絶縁
層27上へのレジストの塗布及び当該レジストのパタ−
ニング及び当該レジストをマスクにしたRIEによる絶
縁層27のエッチング及びレジストの剥離により形成さ
れる。エッチングストッパ層26は、このRIEにおけ
るエッチングストッパとしての機能を果たす。
【0059】なお、溝19bのパタ−ンは、第2レベル
の配線層を構成する配線のパタ−ンと同じとなってお
り、溝19b´のパタ−ンは、ボンディングパッド(格
子状)のパタ−ンと同じとなっている(第2レベルの配
線層が最上層の場合)。
【0060】また、絶縁層18,26にコンタクトホ−
ル19aを形成する。コンタクトホ−ル19aも、複数
の溝19b,19b´の形成と同様に、写真蝕刻工程に
より形成される。即ち、コンタクトホ−ル19aは、絶
縁層27上及び溝19b,19b´内へのレジストの塗
布及び当該レジストのパタ−ニング及び当該レジストを
マスクにしたRIEによる絶縁層18,26のエッチン
グ及びレジストの剥離により形成される。
【0061】次に、図39及び図40に示すように、C
VD法又はPVD法により、絶縁層27上、コンタクト
ホ−ル19aの内面及び溝19b,19b´の内面に、
バリアメタル20aが形成される。バリアメタル20a
は、例えば、チタンと窒化チタンの積層や、窒化チタン
シリコンなどから構成される。
【0062】また、CVD法又はPVD法により、バリ
アメタル20a上に、コンタクトホ−ル19a及び溝1
9b,19b´を完全に満たす金属(又は金属合金)2
0b,21が形成される。金属20b,21は、例え
ば、アルミニウム、銅又はこれらの合金などから構成さ
れる。
【0063】金属20b,21の形成にPVD法を用い
る場合には、高温PVD法や、コンタクトホ−ル19a
及び溝19b,19b´を完全に満たすような温度処理
を含むPVD法が使用される。
【0064】この後、CMP法により、コンタクトホ−
ル19a及び溝19b,19b´の外部に存在するバリ
アメタル20a及び金属20b,21をエッチングし、
コンタクトホ−ル19a及び溝19b,19b´の内部
のみにバリアメタル20a及び金属20b,21を残存
させる。
【0065】これにより、第2レベルの配線層及び格子
状のボンディングパッドが形成されると共に、第1レベ
ルの配線層と第2レベルの配線層を電気的に接続するコ
ンタクトプラグが形成される。
【0066】次に、図41に示すように、例えばCVD
法により、絶縁層27上、第2レベルの配線層上及びボ
ンディングパッド上にパッシベ−ション層22を形成す
る。このパッシベ−ション層22は、酸化シリコンなど
から構成される。
【0067】次に、図42及び図43に示すように、パ
ッシベ−ション層22に開口23が形成される。この開
口23は、格子状のボンディングパッド21上に位置
し、写真蝕刻工程により形成される。即ち、開口23
は、絶縁層22上へのレジストの塗布及び当該レジスト
のパタ−ニング及び当該レジストをマスクにしたRIE
による絶縁層22のエッチング及びレジストの剥離によ
り形成される。
【0068】この開口23を形成するためのRIEで
は、通常、絶縁層27も同時にエッチングされてしま
う。これは、絶縁層22と絶縁層27が同じ材料(例え
ば酸化シリコン)から構成されているためである。
【0069】上記デュアルダマシンプロセス又はダマシ
ンプロセスにおける半導体装置の特徴は、配線となる金
属自体はパタ−ン化されず、絶縁層がパタ−ン化されて
いる点にある。つまり、配線の間に絶縁層を満たすとい
うプロセスが存在しないため、配線間に空洞が形成され
ることもない。
【0070】また、配線に低抵抗の銅を使用する場合、
銅のパタ−ニングは非常に困難であることが知られてい
る。デュアルダマシンプロセス又はダマシンプロセスで
は、銅のパタ−ニングは行わず、絶縁層の溝内に銅を埋
め込むことにより配線を形成しているため、銅から構成
される配線を実現可能とする。
【0071】また、デュアルダマシンプロセスでは、配
線とコンタクトプラグを同時に形成することができるた
め、製造コストが低減できるという利点を有する。
【0072】
【発明が解決しようとする課題】上記デュアルダマシン
プロセスにおいて、ボンディングパッド21上に開口2
3を設ける際のRIEでは、絶縁層27も同時にエッチ
ングされてしまう。これは、上述のように、絶縁層22
と絶縁層27が同じ材料(例えば酸化シリコン)から構
成されているためである。
【0073】この場合、図44及び図45に示すよう
に、ワイヤボンディングを行うと、ワイヤ28が格子状
のボンディングパッド21を押し潰すため、ボンディン
グ不良を発生させることがある。これは、格子状のボン
ディングパッド21の間が空間になっており、ボンディ
ングパッド21に変形が生じ易くなっているためであ
る。
【0074】本発明は、上記欠点を解決すべくなされた
もので、その目的は、デュアルダマシンプロセス又はダ
マシンプロセスによる半導体装置において、ボンディン
グパッドを格子状にすると共に、格子状のボンディング
パッドの変形を防ぎ、ボンディング不良をなくして、信
頼性や製造歩留りの向上を図ることである。
【0075】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、表面が平坦な絶縁層の溝内
に満たされた導電体により構成されるボンディングパッ
ドと、前記絶縁層上に形成され、前記ボンディングパッ
ド上に開口を有するエッチングストッパ層と、前記エッ
チングストッパ層上に形成され、前記ボンディングパッ
ド上に開口を有するパッシベ−ション層とを備えてい
る。
【0076】前記絶縁層の溝は、格子状を有し、前記ボ
ンディングパッドも、格子状を有している。前記絶縁層
及び前記パッシベ−ション層は、酸化シリコンから構成
され、前記エッチングストッパ層は、窒化シリコンから
構成されている。
【0077】本発明の半導体装置の製造方法は、表面が
平坦な絶縁層に溝を設け、前記溝内に導電体を満たすこ
とによりボンディングパッドを形成し、前記絶縁層上及
び前記ボンディングパッド上に、少くとも前記絶縁層を
構成する材料に対して選択的にエッチングできる材料か
ら構成されるエッチングストッパ層を形成し、前記エッ
チングストッパ層上に、少くとも前記エッチングストッ
パ層を構成する材料に対して選択的にエッチングできる
材料から構成されるパッシベ−ション層を形成し、前記
ボンディングパッド上に位置する前記パッシベ−ション
層のみを除去し、前記ボンディングパッド上に位置する
前記エッチングストッパ層のみを除去する、という一連
の工程を備えている。
【0078】前記ボンディングパッドは、前記絶縁層上
に前記溝を完全に満たすような導電体を形成した後に、
CMPにより前記導電体を研磨することにより形成され
る。前記前記パッシベ−ション層は、RIEによりエッ
チングされ、前記エッチングストッパ層は、RIE又は
CDEによりエッチングされる。
【0079】前記溝内に導電体を満たすことにより、前
記ボンディングパッドが形成されると共に最上層の配線
層も同時に形成される。
【0080】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の半導体装置及びその製造方法について詳細に説明す
る。
【0081】図1及び図2は、本発明の実施の形態に関
わるデュアルダマシンプロセスによる半導体装置を示し
ている。なお、図2は、図1のII−II線に沿う断面
図である。
【0082】半導体基板11上には、フィ−ルド酸化層
12が形成されている。フィ−ルド酸化層12により取
り囲まれた素子領域には、ソ−ス・ドレイン領域13及
びゲ−ト電極14を有するMOSトランジスタが形成さ
れている。
【0083】半導体基板11上には、MOSトランジス
タを完全に覆うような絶縁層15,24が形成されてい
る。絶縁層15,24には、その表面からソ−ス・ドレ
イン領域13まで達するコンタクトホ−ル16aが形成
されている。
【0084】絶縁層24上には、絶縁層25が形成され
ている。絶縁層25には、第1レベルの配線層を形成す
るための複数の溝16bが形成されている。複数の溝1
6bの底部は、コンタクトホ−ル16aまで達してい
る。
【0085】コンタクトホ−ル16a及び溝16bの内
面には、バリアメタル17aが形成されている。また、
バリアメタル17a上には、コンタクトホ−ル16a及
び溝16bを完全に満たす金属(又は金属合金)17b
が形成されている。第1レベルの配線層となる複数の配
線は、バリアメタル17a及び金属17bから構成され
る。
【0086】また、第1レベルの配線層とMOSトラン
ジスタのソ−ス・ドレイン領域13を接続するコンタク
トプラグも、バリアメタル17a及び金属17bから構
成される。また、絶縁層25と第1レベルの配線層の表
面は、一致し、かつ、平坦になっている。
【0087】絶縁層25上及び第1レベルの配線層上に
は、絶縁層(interlayer dielectric )18及び絶縁層
26が形成されている。絶縁層18,26には、その表
面から第1レベルの配線層まで達するコンタクトホ−ル
19aが形成されている。
【0088】絶縁層26上には、絶縁層27が形成され
ている。絶縁層27には、第2レベルの配線層を形成す
るための複数の溝19bが形成されている。複数の溝1
9bの底部は、コンタクトホ−ル19aまで達してい
る。
【0089】コンタクトホ−ル19a及び溝19bの内
面には、バリアメタル20aが形成されている。また、
バリアメタル20a上には、コンタクトホ−ル19a及
び溝19bを完全に満たす金属(又は金属合金)20b
が形成されている。第2レベルの配線層となる複数の配
線は、バリアメタル20a及び金属20bから構成され
る。
【0090】また、第1レベルの配線層と第2レベルの
配線層を接続するコンタクトプラグも、バリアメタル2
0a及び金属20bから構成される。また、絶縁層27
と第2レベルの配線層の表面は、一致し、かつ、平坦に
なっている。
【0091】第2レベルの配線層を最上層をした場合、
第2レベルの配線層の一部は、ボンディングパッド21
を構成している。ボンディングパッド21は、第2レベ
ルの配線層と同様に、金属(又は金属合金)から構成さ
れている。但し、CMP時におけるディッシングを防止
するため、ボンディングパッド21は、例えば、格子状
に形成されている。
【0092】また、絶縁層27上及び第2レベルの配線
層上には、エッチングストッパ層29が形成されてい
る。エッチングストッパ層29上には、パッシベ−ショ
ン層(passivation dielectric)22が形成されてい
る。
【0093】エッチングストッパ層29は、絶縁層27
及びパッシベ−ション層22を構成する材料に対して選
択的にエッチングできるような材料から構成される。例
えば、絶縁層27及びパッシベ−ション層22が酸化シ
リコンから構成されるような場合には、エッチングスト
ッパ層29は、窒化シリコンから構成される。エッチン
グストッパ層29は、約50nmの厚さで形成される。
【0094】ボンディングパッド21上において、パッ
シベ−ション層22及びエッチングストッパ層29に
は、開口23が形成されている。
【0095】このようなデュアルダマシンプロセスによ
る半導体装置では、ボンディングパッド21が格子状に
形成されている。従って、CMP技術を用いてボンディ
ングパッド21を形成する場合、ボンディングパッド2
1に、過大にエッチングされる部分が生じることがな
く、ディッシングを有効に防止できる。
【0096】また、格子状のボンディングパッド21の
間には、絶縁層27が完全に満たされている。このた
め、ワイヤボンディングにおけるワイヤの圧着時に、ボ
ンディングパッド21が押し潰されたり又は変形したり
することがない。従って、ボンディング不良の発生を抑
えることができ、信頼性や製造歩留りの向上に貢献する
ことができる。
【0097】また、パッシベ−ション層22の直下に
は、パッシベ−ション層22及び絶縁層27を構成する
材料に対して選択的にエッチングできる材料から構成さ
れるエッチングストッパ層29が配置されている。従っ
て、パッシベ−ション層22に開口23を設ける際に、
格子状のボンディングパッド21の間の絶縁層27がエ
ッチングされることもない。
【0098】次に、図1及び図2の半導体装置の製造方
法について説明する。
【0099】まず、図3に示すように、LOCOS法に
より、シリコン基板11上にフィ−ルド酸化層12を形
成する。この後、フィ−ルド酸化層12により取り囲ま
れた素子領域に、ソ−ス・ドレイン領域13及びゲ−ト
電極14を有するMOSトランジスタを形成する。
【0100】また、例えば、CVD法を用いて、シリコ
ン基板11上に、MOSトランジスタを完全に覆うよう
な1μm程度の絶縁層(BPSG(borophospho silica
te glass)など)15を形成する。絶縁層15の表面
は、CMPによって平坦化される。
【0101】次に、図4に示すように、例えばCVD法
により、絶縁層15上に、エッチングストッパ層24及
び絶縁層25が連続して形成される。絶縁層25は、例
えば、酸化シリコンから構成される。絶縁層25が酸化
シリコンから構成される場合、エッチングストッパ層2
4は、RIE(反応性イオンエッチング)における酸化
シリコンに対するエッチング選択比が大きな材料、例え
ば窒化シリコンから構成される。
【0102】エッチングストッパ層24の厚さは、50
nm程度に設定され、絶縁層25の厚さは、第1レベル
の配線層を構成する配線の厚さと同じ厚さ、例えば0.
6μm程度に形成される。
【0103】次に、図5に示すように、絶縁層25に複
数の溝16bを形成する。この複数の溝16bは、写真
蝕刻工程、即ち絶縁層25上へのレジストの塗布及び当
該レジストのパタ−ニング及び当該レジストをマスクに
したRIEによる絶縁層25のエッチング及びレジスト
の剥離により形成される。エッチングストッパ層24
は、このRIEにおけるエッチングストッパとしての機
能を果たす。
【0104】なお、複数の溝16bのパタ−ンは、第1
レベルの配線層を構成する配線のパタ−ンと同じとなっ
ている。
【0105】次に、図6に示すように、絶縁層15,2
4にコンタクトホ−ル16aを形成する。コンタクトホ
−ル16aも、複数の溝16bの形成と同様に、写真蝕
刻工程により形成される。即ち、コンタクトホ−ル16
aは、絶縁層25上及び溝16b内へのレジストの塗布
及び当該レジストのパタ−ニング及び当該レジストをマ
スクにしたRIEによる絶縁層15,24のエッチング
及びレジストの剥離により形成される。
【0106】次に、図7に示すように、CVD法又はP
VD法により、絶縁層25上、コンタクトホ−ル16a
の内面及び溝16bの内面に、バリアメタル17aが形
成される。バリアメタル17aは、例えば、チタンと窒
化チタンの積層や、窒化チタンシリコンなどから構成さ
れる。
【0107】次に、図8に示すように、CVD法又はP
VD法により、バリアメタル17a上に、コンタクトホ
−ル16a及び溝16bを完全に満たす金属(又は金属
合金)17´が形成される。金属17´は、例えば、ア
ルミニウム、銅又はこれらの合金などから構成される。
【0108】金属17´の形成にPVD法を用いる場合
には、高温PVD法や、コンタクトホ−ル16a及び溝
16bを完全に満たすような温度処理を含むPVD法が
使用される。
【0109】次に、図9に示すように、CMP法によ
り、コンタクトホ−ル16a及び溝16bの外部に存在
するバリアメタル17a及び金属17bをエッチング
し、コンタクトホ−ル16a及び溝16bの内部のみに
バリアメタル17a及び金属17bを残存させる。
【0110】これにより、第1レベルの配線層が形成さ
れると共に、第1レベルの配線層と基板中の拡散層(ソ
−ス・ドレイン領域)を電気的に接続するコンタクトプ
ラグが形成される。
【0111】次に、図10に示すように、CVD法を用
いて、絶縁層25上及び第1レベルの配線層上に、厚さ
約1μmの絶縁層(酸化シリコンなど)18を形成す
る。また、例えばCVD法により、絶縁層18上に、エ
ッチングストッパ層26及び絶縁層27が連続して形成
される。絶縁層27は、例えば、酸化シリコンから構成
される。絶縁層27が酸化シリコンから構成される場
合、エッチングストッパ層26は、RIE(反応性イオ
ンエッチング)における酸化シリコンに対するエッチン
グ選択比が大きな材料、例えば窒化シリコンから構成さ
れる。
【0112】エッチングストッパ層26の厚さは、50
nm程度に設定され、絶縁層27の厚さは、第2レベル
の配線層を構成する配線の厚さと同じ厚さに形成され
る。
【0113】次に、図11及び図12に示すように、絶
縁層25に複数の溝19b,19b´を形成する。この
複数の溝19b,19b´は、写真蝕刻工程、即ち絶縁
層27上へのレジストの塗布及び当該レジストのパタ−
ニング及び当該レジストをマスクにしたRIEによる絶
縁層27のエッチング及びレジストの剥離により形成さ
れる。エッチングストッパ層26は、このRIEにおけ
るエッチングストッパとしての機能を果たす。
【0114】なお、溝19bのパタ−ンは、第2レベル
の配線層を構成する配線のパタ−ンと同じとなってお
り、溝19b´のパタ−ンは、ボンディングパッド(格
子状)のパタ−ンと同じとなっている(第2レベルの配
線層が最上層の場合)。
【0115】次に、図13及び図14に示すように、絶
縁層18,26にコンタクトホ−ル19aを形成する。
コンタクトホ−ル19aも、複数の溝19b,19b´
の形成と同様に、写真蝕刻工程により形成される。即
ち、コンタクトホ−ル19aは、絶縁層27上及び溝1
9b,19b´内へのレジストの塗布及び当該レジスト
のパタ−ニング及び当該レジストをマスクにしたRIE
による絶縁層18,26のエッチング及びレジストの剥
離により形成される。
【0116】この後、CVD法又はPVD法により、絶
縁層27上、コンタクトホ−ル19aの内面及び溝19
b,19b´の内面に、バリアメタル20aが形成され
る。バリアメタル20aは、例えば、チタンと窒化チタ
ンの積層や、窒化チタンシリコンなどから構成される。
【0117】また、CVD法又はPVD法により、バリ
アメタル20a上に、コンタクトホ−ル19a及び溝1
9b,19b´を完全に満たす金属(又は金属合金)2
0b,21が形成される。金属20b,21は、例え
ば、アルミニウム、銅又はこれらの合金などから構成さ
れる。
【0118】金属20b,21の形成にPVD法を用い
る場合には、高温PVD法や、コンタクトホ−ル19a
及び溝19b,19b´を完全に満たすような温度処理
を含むPVD法が使用される。
【0119】この後、CMP法により、コンタクトホ−
ル19a及び溝19b,19b´の外部に存在するバリ
アメタル20a及び金属20b,21をエッチングし、
コンタクトホ−ル19a及び溝19b,19b´の内部
のみにバリアメタル20a及び金属20b,21を残存
させる。
【0120】これにより、第2レベルの配線層及び格子
状のボンディングパッドが形成されると共に、第1レベ
ルの配線層と第2レベルの配線層を電気的に接続するコ
ンタクトプラグが形成される。
【0121】次に、図15に示すように、例えばCVD
法により、絶縁層27上、第2レベルの配線層上及びボ
ンディングパッド上に、エッチングストッパ層29及び
パッシベ−ション層22が連続して形成される。
【0122】パッシベ−ション層22は、例えば、酸化
シリコンから構成される。パッシベ−ション層22が酸
化シリコンから構成される場合、エッチングストッパ層
29は、RIE(反応性イオンエッチング)における酸
化シリコンに対するエッチング選択比が大きな材料、例
えば窒化シリコンから構成される。エッチングストッパ
層29の厚さは、50nm程度に設定される。
【0123】次に、図16及び図17に示すように、パ
ッシベ−ション層22に開口23が形成される。この開
口23は、格子状のボンディングパッド21上に位置
し、写真蝕刻工程により形成される。即ち、開口23
は、絶縁層22上へのレジストの塗布及び当該レジスト
のパタ−ニング及び当該レジストをマスクにしたRIE
による絶縁層22のエッチング及びレジストの剥離によ
り形成される。
【0124】この開口23を形成するためのRIEで
は、エッチングストッパ層29が存在するため、絶縁層
27は、エッチングされることがない。
【0125】次に、図18及び図19に示すように、パ
ッシベ−ション層22の開口23の底部に存在するエッ
チングストッパ層29のみを除去する。エッチングスト
ッパ層29の除去は、RIEなどの異方性エッチングに
より行うことができる他、CDE(ケミカルドライエッ
チング)などの等方性エッチングによって行うこともで
きる。
【0126】以上の工程により、上述の図1及び図2の
半導体装置が完成する。
【0127】上記製造方法の特徴は、パッシベ−ション
層22の直下にエッチングストッパ層29を設けている
点にある。このため、ボンディングパッド21上に開口
23を設けるためのRIEにおいて、格子状のボンディ
ングパッド21の間の絶縁層27がエッチングされるこ
ともない。
【0128】つまり、図20及び図21に示すように、
格子状のボンディングパッド21の間には絶縁層27が
満たされた状態であり、この後、ワイヤボンディングを
行っても、ワイヤ28が格子状のボンディングパッド2
1を押し潰したり又は変形させたりすることがない。
【0129】従って、ボンディング不良が発生すること
もなく、信頼性及び製造歩留りの向上を図ることができ
る。
【0130】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の半導体
装置及びその製造方法によれば、次のような効果を奏す
る。
【0131】パッシベ−ション層の直下には、エッチン
グストッパ層が設けられている。このため、ボンディン
グパッド上に開口を設ける際のRIEでは、格子状のボ
ンディングパッドの間の絶縁層がエッチングされない。
即ち、格子状のボンディングパッドの間には絶縁層が満
たされている。よって、この後、ワイヤボンディングを
行っても、ワイヤが格子状のボンディングパッドを押し
潰したり又は変形させたりすることがないため、ボンデ
ィング不良が発生することもなく、信頼性及び製造歩留
りの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に関わる半導体装置を示す
平面図。
【図2】図1のII−II線に沿う断面図。
【図3】本発明の実施の形態に関わる製造方法の一工程
を示す断面図。
【図4】本発明の実施の形態に関わる製造方法の一工程
を示す断面図。
【図5】本発明の実施の形態に関わる製造方法の一工程
を示す断面図。
【図6】本発明の実施の形態に関わる製造方法の一工程
を示す断面図。
【図7】本発明の実施の形態に関わる製造方法の一工程
を示す断面図。
【図8】本発明の実施の形態に関わる製造方法の一工程
を示す断面図。
【図9】本発明の実施の形態に関わる製造方法の一工程
を示す断面図。
【図10】本発明の実施の形態に関わる製造方法の一工
程を示す断面図。
【図11】本発明の実施の形態に関わる製造方法の一工
程を示す平面図。
【図12】図11のXII−XII線に沿う断面図。
【図13】本発明の実施の形態に関わる製造方法の一工
程を示す平面図。
【図14】図13のXIV−XIV線に沿う断面図。
【図15】本発明の実施の形態に関わる製造方法の一工
程を示す断面図。
【図16】本発明の実施の形態に関わる製造方法の一工
程を示す平面図。
【図17】図16のXVII−XVII線に沿う断面
図。
【図18】本発明の実施の形態に関わる製造方法の一工
程を示す平面図。
【図19】図18のXIX−XIX線に沿う断面図。
【図20】図1の半導体装置においてワイヤボンディン
グを行った状態を示す平面図。
【図21】図20のXXI−XXI線に沿う断面図。
【図22】従来の半導体装置を示す平面図。
【図23】図22のXXIII−XXIII線に沿う断
面図。
【図24】従来の半導体装置を示す平面図。
【図25】図24のXXV−XXV線に沿う断面図。
【図26】従来のダマシンプロセスにおけるディッシン
グ現象を示す図。
【図27】従来の半導体装置を示す平面図。
【図28】図27のXXVIII−XXVIII線に沿
う断面図。
【図29】従来の製造方法の一工程を示す断面図。
【図30】従来の製造方法の一工程を示す断面図。
【図31】従来の製造方法の一工程を示す断面図。
【図32】従来の製造方法の一工程を示す断面図。
【図33】従来の製造方法の一工程を示す断面図。
【図34】従来の製造方法の一工程を示す断面図。
【図35】従来の製造方法の一工程を示す断面図。
【図36】従来の製造方法の一工程を示す断面図。
【図37】従来の製造方法の一工程を示す平面図。
【図38】図37のXXXVIII−XXXVIII線
に沿う断面図。
【図39】従来の製造方法の一工程を示す平面図。
【図40】図39のXL−XL線に沿う断面図。
【図41】従来の製造方法の一工程を示す断面図。
【図42】従来の製造方法の一工程を示す平面図。
【図43】図42のXLIII−XLIII線に沿う断
面図。
【図44】図27の装置においてワイヤボンディングを
行った状態を示す平面図。
【図45】図44のXLV−XLV線に沿う断面図。
【符号の説明】
11 :シリコン基板、 12 :フィ−ルド絶縁層、 13 :ソ−ス・ドレイン領
域、 14 :ゲ−ト電極、 15,18,25,27 :絶縁層、 16,16a,19,19a :コンタクトホ−ル、 16b,19b :配線溝、 17a,20a :バリアメタル、 17b,20b :金属、 17,20 :配線、 21 :ボンディングパッド
(金属)、 22 :パッシベ−ション層、 23 :開口、 24,26,29 :エッチングストッパ
層。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面が平坦な絶縁層の溝内に満たされた
    導電体によりボンディングパッドが構成される半導体装
    置において、 前記絶縁層上に形成され、前記ボンディングパッド上に
    開口を有するエッチングストッパ層と、前記エッチング
    ストッパ層上に形成され、前記ボンディングパッド上に
    開口を有するパッシベ−ション層とを具備することを特
    徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記絶縁層の溝は、格子状を有し、前記ボンディングパ
    ッドも、格子状を有していることを特徴とする半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体装置において、 前記絶縁層及び前記パッシベ−ション層は、酸化シリコ
    ンから構成され、前記エッチングストッパ層は、窒化シ
    リコンから構成されていることを特徴とする半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 表面が平坦な絶縁層に溝を設け、前記溝
    内に導電体を満たすことによりボンディングパッドを形
    成する半導体装置の製造方法において、 前記絶縁層上及び前記ボンディングパッド上に、少くと
    も前記絶縁層を構成する材料に対して選択的にエッチン
    グできる材料から構成されるエッチングストッパ層を形
    成する工程と、 前記エッチングストッパ層上に、少くとも前記エッチン
    グストッパ層を構成する材料に対して選択的にエッチン
    グできる材料から構成されるパッシベ−ション層を形成
    する工程と、 前記ボンディングパッド上に位置する前記パッシベ−シ
    ョン層のみを除去する工程と、 前記ボンディングパッド上に位置する前記エッチングス
    トッパ層のみを除去する工程とを具備することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記ボンディングパッドは、前記絶縁層上に前記溝を完
    全に満たすような導電体を形成する工程と、CMPによ
    り前記導電体を研磨する工程とにより形成されることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記前記パッシベ−ション層は、RIEによりエッチン
    グされ、前記エッチングストッパ層は、RIE又はCD
    Eによりエッチングされることを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記溝内に導電体を満たすことにより、前記ボンディン
    グパッドを形成すると共に最上層の配線層を形成するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
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