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JP3271215B2 - パッド部及びその形成方法 - Google Patents

パッド部及びその形成方法

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JP3271215B2
JP3271215B2 JP24387293A JP24387293A JP3271215B2 JP 3271215 B2 JP3271215 B2 JP 3271215B2 JP 24387293 A JP24387293 A JP 24387293A JP 24387293 A JP24387293 A JP 24387293A JP 3271215 B2 JP3271215 B2 JP 3271215B2
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film
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義洋 尼崎
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Sony Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パッド部及びその形成
方法に関し、特には、半導体装置において基板上に形成
されるパッド部及びその形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置では、基板上に形成される配
線と外部端子との接続を図るために、上記基板上にパッ
ド部が形成されている。このパッド部は、上記配線を形
成する導電層と同じ導電層で形成されるものである。
【0003】一方、半導体装置の高速化及び高集積化に
伴い、デバイス構造の多層化と微細化とが進展してい
る。上記多層化の進展によって、各導電層は薄膜化する
傾向にある。このため、上記パッド部の構造も、例え
ば、ワイヤボンディング時の衝撃によって基板に加えら
れるダメージを防止するために、複数の導電層を積層し
た多層構造で形成される。
【0004】さらに、デバイス構造の微細化の進展によ
って、各導電層間の電気的な導通を図るための接続孔で
はアスペクト比が高くなる傾向にある。このため、上層
導電層の形成には、高アスペクト比の接続孔の埋め込み
特性に優れた高温スパッタ法を適用することが提案され
ている。この高温スパッタ法は、スパッタリングによる
導電層の成膜時に、成膜雰囲気の温度を400℃〜60
0℃に設定して成膜を行う方法である。
【0005】上記高温スパッタ法を用いて上層導電層を
成膜する場合の、パッド部の形成方法の一例を以下に説
明する。先ず、図4(1)に示すように、基板401の
表面に第1の層間絶縁膜402を成膜する。そして、第
1の層間絶縁膜402の上面に、アルミニウム系金属か
らなる下層導電層403を成膜し、この下層導電層40
3をパッド部の形状にエッチングする。その後、下層導
電層403を覆う状態に第1の層間絶縁膜402の上面
に第2の層間絶縁膜404を成膜する。そして、この第
2の層間絶縁膜404に下層導電層403に達する接続
孔405を形成する。
【0006】次に、図4(2)に示すように、接続孔4
05の内部を含む第2の層間絶縁膜404の上面に、高
温スパッタ法にてアルミニウム系金属からなる上層導電
層406を成膜する。そして、この上層導電層406を
パッド部の形状にエッチングし、基板401上に下層導
電層403と上層導電層406とを積層した構造のパッ
ド部4を形成する。
【0007】その後、例えば、上層導電層406を覆う
状態に上層絶縁膜407を成膜し、この上層絶縁膜40
7に上層導電層406に達する接続孔408を形成す
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
して形成されたパッド部には、以下のような課題があっ
た。すなわち、図4に示したように、アルミニウム系金
属からなる下層導電層403及び上層導電層406の表
面には、成膜時の配向性の問題から凹凸が形成される。
そして、高温スパッタ法によって成膜される上層導電層
406は、下層導電層403の配向性を引き継ぎ易い。
このため、パッド部4の表面になる上層導電層406の
表面では、下層導電層403の凹凸の度合いがさらに拡
大されて表面粗れが発生する。
【0009】そして、上記のように表面粗れが発生した
パッド部4では、表面反射率が低下するために、ワイヤ
ボンディング時のアライメント精度が低下し、ボンディ
ングの位置ずれが発生する。
【0010】そこで、本発明は上記の課題を解決するパ
ッド部及びその形成方法を提供することによって、半導
体装置の信頼性と歩留りの向上を図ることを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のパッド部は、基板上に成膜されたアルミニ
ウム系金属からなる下層導電層と、当該下層導電層上に
高温スパッタ法によって成膜されたアルミニウム系金属
からなる上層導電層とで構成されたパッド部である。こ
のパッド部において、上層導電層は、チタン層、窒化系
チタン層およびチタン層を下層から順次積層してなる
向性改善膜を介して前記下層導電層上に積層されてい
る。
【0012】さらに、上記構造のパッド部の形成方法
は、先ず、第1の工程で基板上に下層導電層を成膜す
る。次いで、第2の工程で下層導電層上に、チタン層、
窒化系チタン層およびチタン層を下層から順次積層して
配向性改善膜を形成する。そして、第3の工程でこの配
向性改善膜上に高温スパッタ法によって上層導電層を成
膜する。
【0013】
【作用】上記パッド部では、下層導電膜と上層導電膜と
の間に窒化系チタン層を含む配向性改善膜を設けたこと
で、下層導電層の配向性がこの配向性改善膜によって分
断される。このため、下層導電層の面粗れに起因して、
高温スパッタ法によって成膜された上層導電膜の表面に
粗れが生じることが防止される。そして特に、この配向
性改善膜を、チタン層、窒化系チタン層およびチタン層
の3層構造とし、窒化系チタン層をチタン層で挟んだ構
成としたことにより、上層のチタン層によって上層導電
層成膜時のヌレ性を改善することができ、また下層のチ
タン層によって下層導電層との密着性を改善することが
できるため、上層導電層の表面粗れを防止する効果をさ
らに高めることができる。
【0014】さらに、上記パッド部の形成方法では、
層導電層上に窒化系チタン層を含む配向性改善膜を形成
し、この上部に上層導電層を成膜することで、下層導電
層の配向性がこの配向性改善膜によって分断され、上層
導電層の下地の配向性が改善される。そして、高温スパ
ッタ法によって成膜される上層導電層は、配向性改善膜
の配向性を引き継いで成膜されるため、形成されるパッ
ド部の表面は配向性が改善されて表面粗れが防止され
る。特に、チタン層、窒化系チタン層およびチタン層を
順次積層して配向性改善膜を形成することで、下層のチ
タン層によって配向性改善膜の密着性が改善され、また
上層のチタン層によって上層導電層成膜時のヌレ性を改
善されて、上層導電層の表面粗れを防止する効果をさら
に高めることができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明のパッド部及びその形成方法の
実施例を図面に基づいて説明する。先ず、図1に示すよ
うに、実施例のパッド部1は、基板11上に第1の層間
絶縁膜12を介して成膜された下層導電層13と、この
下層導電層13に接続する状態で形成された配向性改善
膜16と、この配向性改善膜16上に成膜された上層導
電層17とで構成されている。上記配向性改善膜16と
上層導電層17とは、下層導電層13上の層間絶縁膜1
4に形成された接続孔15の内部を埋め込む状態で形成
されている。
【0016】上記下層導電層13は、例えば、1%のシ
リコンを含有するアルミニウム系金属を500nmの膜
厚で成膜してなる層であり、エッチングによってパッド
部1の形状にパターニングされている。
【0017】上記配向性改善膜16は、下層導電層13
の配向性を分断して上層導電層17の配向性を改善する
ための膜であり、例えば、窒化チタンまたは酸化窒化チ
タンのような窒化系チタンを100nmの膜厚で成膜し
てなる層である。この配向性改善膜16は、エッチング
によってパッド部1の形状にパターニングされている。
さらに、この配向性改善膜16の上面と下面とには、こ
こでは図示しないチタン層が30nmの膜厚で成膜され
ている。このチタン層は下層導電層13と配向性改善膜
16との密着性を改善すると共に、上層導電層17の成
膜時のヌレ性を改善する。
【0018】上層導電層17は、高温スパッタ法によっ
て成膜されたアルミニウム系金属からなる層である。そ
して、例えば上記下層導電層13と同様に、1%のシリ
コンを含有するアルミニウム系金属を700nmの膜厚
で成膜してなると共に、エッチングによってパッド部1
の形状にパターニングされている。
【0019】上記構造のパッド部1では、下層導電層1
3の上面に配向性改善膜16を介して上層導電層17が
積層されている。このため、下層導電層13と上層導電
層17との配向性がこの配向性改善膜16によって分断
された状態になっている。したがって、下層導電層13
の配向性が上層導電層17に引き継がれることによる上
層導電層の表面粗れが防止される。
【0020】次に、上記パッド部の形成方法を説明す
る。先ず、図2(1)に示すように、基板11の表面に
第1の層間絶縁膜12を成膜する。
【0021】そして、第1の層間絶縁膜12の上面にア
ルミニウム系金属からなる下層導電層13を成膜し、こ
の下層導電層13をエッチングして形成しようとするパ
ッド部の形状にパターニングする。次いで、下層導電層
13を覆う状態に、第1の層間絶縁膜12の上面に第2
の層間絶縁膜14を成膜する。そして、この第2の層間
絶縁膜14に下層導電層13に達する接続孔15を形成
する。
【0022】次に、図2(2)に示すように、接続孔1
5の内壁を含む第2の層間絶縁膜14の上面に、窒化系
チタンからなる配向性改善膜16を形成する。そして、
配向性改善膜16の上面と下面とには、ここでは図示し
ないチタン層を成膜する。
【0023】上記配向性改善膜16及びチタン層とは、
例えば、以下のようにして形成する。先ず、接続孔15
の内部を含む第2の層間絶縁膜14上に、スパッタ法に
よって上記のチタン層(図示せず)を成膜する。この時
の成膜条件は、例えば、スパッタリングガスにアルゴン
ガスを用いる。そして、アルゴンガスの流量を100s
ccm、成膜雰囲気の圧力を0.4Pa、スパッタリン
グ出力を4kW、及び成膜温度を150℃に設定する。
【0024】次に、上記チタン層の上面に、スパッタ法
によって窒化チタンからなる配向性改善膜16を形成す
る。この時の形成条件は、例えば、スパッタリングガス
にアルゴンガスと窒素ガスとを用いる。そして、アルゴ
ンガスの流量を30sccm、窒素ガスの流量を70s
ccm、成膜雰囲気の圧力を0.4Pa、スパッタリン
グ出力を5kW、及び成膜温度を150℃に設定する。
【0025】その後、上記配向性改善膜16の上面に、
上記と同様のチタン層(図示せず)を上記と同様の成膜
条件にて成膜する。
【0026】そして、図2(3)に示すように、上面に
チタン層を成膜した配向性改善膜16の上面に、高温ス
パッタ法によって上層導電層17を成膜する。成膜条件
は、例えば、スパッタリングガスにアルゴンガスを用い
る。そして、アルゴンガスの流量を100sccm、成
膜雰囲気の圧力を0.4Pa、スパッタリング出力を1
0kW、及び成膜温度を500℃に設定する。
【0027】その後、エッチングによって配向性改善膜
16とこの上層導電層17とのパターニングを行い、パ
ッド部1を形成する。
【0028】上記のようにしてパッド部1を形成した
後、例えば、図3に示すように、パッド部1を覆う状態
に、第2の層間絶縁膜14の上面に上層絶縁膜18を成
膜する。そして、この上層絶縁膜18にパッド部1の表
面に達する接続孔19を形成する。
【0029】上記パッド部の形成方法では、下層導電層
の上面に窒化系チタンからなる配向性改善膜を形成する
ことによって、下層導電層の配向性が分断されると共に
上層配線層の下地の配向性が改善される。そして、高温
スパッタ法によって成膜される上層導電層は、配向性改
善膜の配向性を引き継いで成膜されるため、形成される
パッド部の表面は配向性が改善されて表面粗れが防止さ
れる。
【0030】上記実施例においては、上層導電層と下層
導電層との2層の積層構造でパッド部を形成する場合を
例にとって説明した。しかし本発明は、上記実施例に引
き続いて3層以上の導電層を高温スパッタ法によって成
膜するような積層構造のパッド部を形成する場合にも適
用することが可能である。
【0031】さらに上記実施例では、第2の層間絶縁膜
に接続孔を形成した後に、配向性改善膜を形成する方法
を説明した。しかし本発明は、上記の手順に限らず、下
層導電層の上面に配向性改善膜を形成した後に、第2の
層間絶縁膜を成膜する手順でも良い。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のパッド部
の構造およびその製造方法によれば、窒化系チタン層を
含む配向性改善膜によって下層導電層の配向性を分断し
て、この配向性改善膜上に高温スパッタ法によって成膜
される上層導電膜の表面粗れを防止する場合に、窒化チ
タン層の上層のチタン層によって上層導電層成膜時のヌ
レ性を改善し、また窒化チタン層の下層のチタン層によ
って下層導電層との密着性を改善することで、上層導電
膜の表面粗れを防止する効果をさらに高めることが可能
になる。したがって、パッド部のアライメントの精度を
向上させることが可能になり、ワイヤボンディングの位
置ずれを防止することができ、半導体装置の歩留まりと
信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のパッド部の断面模式図である。
【図2】実施例を説明する断面模式図である。
【図3】実施例を説明する断面模式図である。
【図4】従来例を説明する断面模式図である。
【符号の説明】
1 パッド部 11 基板 13 下層導電層 16 配向性改善膜 17 上層導電層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−153544(JP,A) 特開 平5−3254(JP,A) 特開 平2−35753(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に成膜されたアルミニウム系金属
    からなる下層導電層と、当該下層導電層上に高温スパッ
    タ法によって成膜されたアルミニウム系金属からなる上
    層導電層とで構成されたパッド部において、 前記上層導電層は、チタン層、窒化系チタン層およびチ
    タン層を下層から順次積層してなる配向性改善膜を介し
    て前記下層導電層上に積層されていることを特徴とする
    パッド部。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のパッド部の形成方法であ
    って、 基板の上面に下層導電層を成膜する第1の工程と、 前記下層導電層上に、チタン層、窒化系チタン層および
    チタン層を下層から順次積層して配向性改善膜を形成す
    る第2の工程と、 前記配向性改善膜上に高温スパッタ法によって上層導電
    層を成膜する第3の工程とを行うことを特徴とするパッ
    ド部の形成方法。
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