專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法、化學(xué)機械研磨裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有多層布線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，特別涉及防止焊盤電極的蝕刻的多層布線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
在使用多層布線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，為了將半導(dǎo)體元件之間相互電連接，以鋁為主要成分的布線已被廣泛使用。在這樣的多層布線中，通常在最上層的布線上形成焊盤電極，用鍵合布線等將該焊盤電極和外部端子電連接。
此外，最近，為了器件的高速、高性能，以降低布線延遲(降低布線電阻)和增加布線的允許電流密度為目的，可以使用以電阻低、可靠性高的銅為主要成分的布線。
圖36至圖42是在布線中使用銅的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
在該制造方法中，首先，如圖36(a)所示，在半導(dǎo)體襯底1上，形成元件隔離絕緣膜2、柵絕緣膜3、柵極4、雜質(zhì)擴散層5組成的MOS晶體管等半導(dǎo)體元件6。接著，在半導(dǎo)體元件6上用熱CVD法和等離子體CVD法來沉積底層絕緣膜51。底層絕緣膜51是由包含磷(P)和硼(B)等雜質(zhì)元素的氧化硅膜等組成的絕緣膜51a、作為布線溝加工時的蝕刻阻止層的氮化硅膜51b、用于形成布線溝的氧化硅膜等的絕緣膜51c組成的三層結(jié)構(gòu)。
接著，如圖36(b)所示，在底層絕緣膜51的規(guī)定部分上，使用照相制版、蝕刻技術(shù)來形成接觸孔52和第一布線溝53。此時，由于氮化硅膜51b相對于氧化硅膜51c有高的蝕刻選擇率，所以成為加工第一布線溝53時的阻止層。
接著，如圖36(c)所示，在整個表面上沉積阻擋金屬膜54a和鎢(W)膜54b，使得可填埋接觸孔52、第一布線溝53。作為阻擋金屬膜54a，為了獲得與半導(dǎo)體元件6的雜質(zhì)擴散區(qū)5的良好歐姆接觸，例如使用10～50nm的鈦(Ti)和50～100nm的氮化鈦(TiN)的層積膜。
接著，如圖37(d)所示，按使用過氧化氫水基的鋁研磨材料的CMP(化學(xué)機械研磨)法來除去接觸孔52和第一布線溝53部以外的鎢膜54b、阻止金屬膜54a，形成第一填埋金屬布線層54。第一填埋布線層54的膜厚為100～300nm左右。
接著，如圖37(e)所示，與圖36(b)一樣，在第一金屬布線層54上，沉積由氧化硅膜等的絕緣膜55a、氮化硅膜55b、氧化硅膜等的絕緣膜55c構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)的第一層間絕緣膜55。接著，使用照相制版、蝕刻技術(shù)，在第一層間絕緣膜55的規(guī)定部分上形成第一通孔56和第二布線溝57。
接著，如圖37(f)所示，在整個表面上沉積下敷膜58a和銅膜58b、58c，使得可填埋第一通孔56、第二布線溝57。下敷膜58a防止銅擴散到周圍的氧化硅膜等絕緣膜中。就下敷膜58a來說，通常使用鉭(Ta)膜、氮化鉭(TaN)膜、鉭和氮化鉭的層積膜(TaN/Ta)、氮化鈦(TiN)膜、鈦和氮化鈦的層積膜(TiN/Ti)等。
而且，在整個表面上沉積作為電鍍的下敷膜的銅箔膜58后，例如，通過使用以硫酸銅為主要成分的電鍍液的電解電鍍法，在整個表面上沉積銅電鍍膜58c。
接著，如圖38(g)所示，用CMP法除去第一通孔56和第二布線溝57部以外的銅膜58c、58b、下敷膜58a，形成第二填埋金屬布線層58。第二填埋布線層58的膜厚為100～300nm左右。
接著，如圖38(h)所示，在第二金屬布線層58上，沉積由作為銅擴散防止膜的氮化硅膜59a、氧化硅膜等的絕緣膜59b、氧化硅膜59c、氧化硅膜等的絕緣膜59d構(gòu)成的四層結(jié)構(gòu)的第二層間絕緣膜。接著，使用照相制版、蝕刻技術(shù)，在第二層間絕緣膜59的規(guī)定部分上形成第二通孔60和第三布線溝61。
同樣，在整個表面上沉積下敷膜62a和銅膜62b、62c，使得可填埋第二通孔60、第三布線溝61后，用CMP法來除去第二通孔60和第三布線溝61部以外的銅膜62c、62b、下敷膜62a，形成第三填埋金屬布線層62。
接著，如圖38(i)所示，按與圖38(h)相同的步驟，在第三金屬布線層62上，沉積由氮化硅膜63a、氧化硅膜等的絕緣膜63b、氮化硅膜63c、氧化硅膜等的絕緣膜63d構(gòu)成的四層結(jié)構(gòu)的第三層間絕緣膜63。接著，使用照相制版、蝕刻技術(shù)，在第三層間絕緣膜63的規(guī)定部分上形成第三通孔64和第四布線溝65，在整個表面上沉積下敷膜66a、銅膜66b、66c，使得可填埋第三通孔和第四布線溝。然后，用CMP法來除去不需要部分的銅膜66c、66b和下敷膜66a，形成第四填埋金屬布線層66。
再有，第四～第五金屬布線層作為長距離布線和電源線來使用，所以與下層的第一～第三金屬布線層相比是厚膜布線。
接著，如圖39(j)所示，與圖38(i)同樣，在第四金屬布線層66上，沉積由氮化硅膜67a、氧化硅膜等的絕緣膜67b、氮化硅膜67c、氧化硅膜等的絕緣膜67d構(gòu)成的四層結(jié)構(gòu)的第四層間絕緣膜67。接著，在第四層間絕緣膜67的規(guī)定部分中形成第四通孔68和第五布線溝69，在整個表面上沉積下敷膜70a、銅膜70b、70c，使得可填埋第四通孔和第四布線溝。然后，用CMP法來除去不需要部分的銅膜70c、70b和下敷膜70a，形成第五填埋金屬布線層70。
再有，通常在最上層還同時形成用于與外部端子連接的焊盤電極71?？紤]到引線鍵合步驟，在焊盤電極中通常使用1.0μm以上的厚膜金屬布線。
接著，如圖40(k)所示，在第五金屬布線層70上，在沉積作為銅擴散防止膜的致密的氮化硅膜72a后，以1.0μm左右沉積氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化硅膜或它們的層積結(jié)構(gòu)膜等的保護(hù)絕緣膜72b。
接著，在其上根據(jù)需要以5～10μm左右形成聚胺等緩沖涂敷膜73來作為第二保護(hù)絕緣膜，在焊盤電極71的規(guī)定部分設(shè)置開口部74。
接著，如圖41(1)所示，將半導(dǎo)體襯底1分割成各個芯片，通過引線框和安裝襯底上的樹脂或釬焊料(圖中未示出)來接合各芯片的里面，然后，在焊盤電極開口部74的露出的銅布線層的部分，用超聲波和熱壓接等方法來鍵合金和銅的引線75，在焊盤電極71和鍵合引線75的連接界面上，形成金屬間化合物層或相互擴散層76。
最后，用模型樹脂77來密封整體，制成圖42(m)所示的半導(dǎo)體器件。
但是，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，如圖43(a)所示，焊盤電極71由容易被氧化的銅形成。因此，如圖43(b)的放大圖所示，在焊盤電極71的表面74上，會容易形成膜厚為5～10nm左右的比較厚的氧化膜78。
如圖44(a)所示，在進(jìn)行引線鍵合的情況下，由于焊盤電極71表面的銅的氧化膜78厚，所以用超聲波或熱壓接等方法不能充分破壞氧化膜78。因此，如圖44(b)的放大圖所示，在鍵合引線75和焊盤電極71的界面上不能均勻地形成金屬間化合物76，難以獲得連接部分中的充分連接強度。特別是隨著半導(dǎo)體器件的高集成化，由于焊盤電極和引線直徑被微細(xì)化，所以存在更大的問題。
此外，即使將表面上形成的氧化膜比較薄的鋁用作焊盤電極的情況下，如果半導(dǎo)體器件被高集成化，焊盤電極等被微細(xì)化，則存在因氧化膜的形成造成的鍵合強度下降的問題。
對此，在特開平5-82581號公報中，披露了用不易被氧化的金屬來覆蓋鋁焊盤電極的表面，從而防止焊盤電極的表面氧化的內(nèi)容。但是，在高集成化的半導(dǎo)體器件的焊盤電極中，即使使用該結(jié)構(gòu)，也不能獲得充分的鍵合強度，在半導(dǎo)體器件的可靠性方面存在問題。
對于這些原因，發(fā)明人深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氧化核從覆蓋焊盤電極表面的金層和在其周圍設(shè)置的絕緣膜的界面侵入，尤其在焊盤電極表面的周邊部上形成氧化膜，在焊盤面積窄小的情況下，該氧化膜產(chǎn)生影響，使鍵合強度下降。
即，本發(fā)明的目的在于提供防止高集成化的半導(dǎo)體器件的焊盤電極的表面氧化、與外部端子的連接強度高的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，配有用于連接外部電極的焊盤電極和與該焊盤電極連接的多層布線結(jié)構(gòu)，其特征在于，該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底；絕緣層，設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底上；多層布線結(jié)構(gòu)，由被填埋在該絕緣層中的多層布線層和連接該多層布線之間的通孔組成；焊盤電極，與該多層布線結(jié)構(gòu)連接；和絕緣膜，覆蓋該焊盤電極，在該焊盤電極上有開口部分，并使該焊盤電極的表面露出；該絕緣膜的單面與貴金屬和從以該貴金屬為主要成分的金屬中選擇的一種貴金屬材料組成的金屬面連接。
這樣，通過絕緣膜的單面與貴金屬和從以該貴金屬為主要成分的金屬中選擇的一種貴金屬材料組成的金屬面連接，尤其可以防止作為高集成化半導(dǎo)體器件問題的絕緣膜的開口部周邊的焊盤電極的氧化。
由此，即使在高集成化的焊盤電極的面積減小的情況下，也可以獲得充分的連接強度。
其中，多層布線結(jié)構(gòu)由插在絕緣層之間配置多層的多層布線層和連接該多層布線層之間的通孔構(gòu)成。
此外，作為貴金屬材料，例如可使用金、銀、鉑、鈀、銠或以它們?yōu)橹饕煞值暮辖鸬取?br> 此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的特征在于，在所述開口部分內(nèi)露出的所述焊盤電極的表面上和該開口部分內(nèi)的絕緣膜上，連續(xù)形成所述貴金屬材料構(gòu)成的防氧化膜。
這樣，不僅焊盤電極的表面，而且還通過連接絕緣膜的側(cè)壁來形成防氧化膜，可以防止絕緣膜的開口周邊部的焊盤電極的氧化。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的特征在于，還包括外部連接電極，被填埋在所述開口部，使其上端比該絕緣膜的表面突出；該外部連接電極由所述貴金屬材料構(gòu)成。
這樣，通過用貴金屬材料構(gòu)成的外部連接電極來填埋開口部，可以防止絕緣膜的開口周邊部的焊盤電極的氧化。
此外，通過使用這樣的外部連接電極，不用將氧化膜形成在電極表面上就可以與外部電極連接。
也可以設(shè)有多個所述開口部，在各個該開口部中填埋所述外部連接電極。
通過用多個電極來形成外部連接電極，可以防止凹陷現(xiàn)象，可以使外部連接電極的上端部平整。
所述焊盤電極可以由從鋁和銅中選擇一種材料來構(gòu)成。在電阻等方面，這些材料是好材料。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的特征在于，所述焊盤電極由所述貴金屬材料構(gòu)成。
這樣，通過使用貴金屬材料構(gòu)成的焊盤電極，可以防止絕緣膜的開口部周邊的焊盤電極的氧化。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的特征在于，下層焊盤電極被連接在所述焊盤電極和所述多層布線層之間。
這樣，通過使焊盤電極形成雙層結(jié)構(gòu)，增大實際的焊盤電極的厚度，在引線鍵合時可以施加大的負(fù)荷，可以提高連接強度。
可以用比連接所述多層布線間的所述通孔截面積大的通孔來連接所述焊盤電極和所述下層焊盤電極。
這是由于增大焊盤電極部的機械強度的緣故。
所述多層布線結(jié)構(gòu)可以由從鋁和銅中選擇一種材料來形成。這是因為在電阻等方面它們是良好的材料。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法是在半導(dǎo)體襯底上形成多層布線結(jié)構(gòu)，并形成連接該多層布線結(jié)構(gòu)的焊盤電極，其特征在于，該方法包括形成連接該多層布線結(jié)構(gòu)的焊盤電極的步驟；形成可覆蓋該焊盤電極的絕緣膜的步驟；在該絕緣膜中形成開口部，使該焊盤電極的表面露出的步驟；和形成從貴金屬和以該貴金屬為主要成分的金屬中選擇的一種貴金屬材料組成的防氧化膜，以便覆蓋露出的該焊盤電極的表面和該開口部的側(cè)壁的步驟。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的特征在于，所述防氧化膜形成步驟包括在所述絕緣膜的整個表面上形成所述貴金屬材料構(gòu)成的金屬膜的步驟；和用CMP法除去該絕緣膜表面上的該金屬膜，在露出的該焊盤電極的表面和該開口部的側(cè)壁上殘留該金屬膜，作為所述防氧化膜的步驟。
通過使用CMP法，可以防止因抗蝕劑等原因造成的蝕刻不勻的發(fā)生。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的特征在于，所述防氧化膜形成步驟包括對所述開口部內(nèi)露出的所述焊盤電極的表面進(jìn)行濺射，使該焊盤電極材料再附著在該開口部的側(cè)壁上并形成再附著層的步驟；和在露出的該焊盤電極的表面和該再附著層上有選擇地形成所述貴金屬構(gòu)成的電鍍層，作為所述防氧化膜的步驟。
通過使用選擇電鍍法，可以防止因抗蝕劑等原因造成的蝕刻不勻的發(fā)生。
本發(fā)明的所述防氧化膜形成步驟包括在整個表面上沉積所述貴金屬材料構(gòu)成的金屬層的步驟；用CMP法除去該絕緣膜上的該金屬層，殘留該金屬層，使得可填埋該開口部，從而形成兼作所述防氧化膜的外部連接電極的步驟；和有選擇地蝕刻該絕緣膜，使該外部連接電極從該絕緣膜中突出的步驟。
通過使用CMP法，可以形成上端部的平整性上良好的外部連接電極。
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法，在半導(dǎo)體襯底上形成多層布線結(jié)構(gòu)，并形成連接該多層布線結(jié)構(gòu)的焊盤電極，其特征在于，該方法包括在該多層布線結(jié)構(gòu)上形成絕緣層的步驟；在該絕緣層上設(shè)置焊盤電極開口部，使該多層布線結(jié)構(gòu)露出的步驟；在整個表面上沉積由貴金屬和以該貴金屬為主要成分的金屬中選擇的一種貴金屬材料構(gòu)成的金屬層；用CMP法來除去該絕緣層上的該金屬層，殘留該金屬層，使得可填埋該焊盤電極開口部，并將該金屬層作為該焊盤電極的步驟。
通過使用CMP法，可以防止因抗蝕劑等原因造成的蝕刻不勻的發(fā)生。
此外，本發(fā)明涉及CMP裝置，用研磨布來研磨由從貴金屬和以該貴金屬為主要成分的金屬中選擇的一種貴金屬材料構(gòu)成的金屬層，其特征在于，該CMP裝置包括研磨部件，將該研磨布按壓在該金屬層上來研磨該金屬層；修整部件，使用可以蝕刻該金屬層的藥液來修整該研磨布；和調(diào)整部件，用純水來沖洗該藥液。
所述藥液最好從硝酸、過硫酸銨、鹽酸和雙氧水基中選擇的一種蝕刻液。
此外，本發(fā)明是一種CMP方法，研磨貴金屬和從以該貴金屬為主要成分的金屬中選擇一種貴金屬材料構(gòu)成的金屬層，其特征在于，該方法包括將該研磨布按壓在該金屬層上來研磨該金屬層的研磨步驟；使用能夠蝕刻該金屬層的藥液來修整該研磨布的修整步驟；以及用純水沖洗該藥液的調(diào)整步驟。


圖1是本發(fā)明實施例1的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖2是本發(fā)明實施例1的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖3是本發(fā)明實施例1的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖4是本發(fā)明實施例1的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖5是本發(fā)明實施例1的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖6是本發(fā)明實施例1的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖7是本發(fā)明實施例1的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖8是本發(fā)明實施例1的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖9是本發(fā)明實施例2的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖10是本發(fā)明實施例3的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖11是本發(fā)明實施例3的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖12是本發(fā)明實施例3的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖13是本發(fā)明實施例4的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖14是本發(fā)明實施例4的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖15是本發(fā)明實施例4的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖16是本發(fā)明實施例4的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖17是本發(fā)明實施例4的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖18是本發(fā)明實施例5的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖19是本發(fā)明實施例5的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖20是本發(fā)明實施例5的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖21是本發(fā)明實施例5的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖22是本發(fā)明實施例5的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖23是本發(fā)明實施例6的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖24是本發(fā)明實施例6的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖25是本發(fā)明實施例6的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖26是本發(fā)明實施例6的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖27是本發(fā)明實施例6的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖28是本發(fā)明實施例6的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖29是本發(fā)明實施例7的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖30是本發(fā)明實施例7的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖31是現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖32是本發(fā)明實施例8的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖33是本發(fā)明實施例8的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖34是本發(fā)明實施例9的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖35是本發(fā)明實施例9的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖36是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖37是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖38是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖39是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖40是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖41是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖42是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。
圖43是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖44是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
實施例1圖1是本發(fā)明實施例1的半導(dǎo)體器件的剖面圖。圖2至圖8是該半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。圖中，與圖42(m)相同的符號表示相同或相當(dāng)之處。
下面說明圖1的半導(dǎo)體器件的制造方法。在該制造方法中，首先，如圖2(a)所示，在半導(dǎo)體襯底1上，形成元件隔離絕緣膜2、柵絕緣膜3、柵極4、雜質(zhì)擴散層5組成的MOS晶體管等半導(dǎo)體元件6。接著，在半導(dǎo)體元件6上的整個表面上沉積氧化硅膜、包含磷和硼等雜質(zhì)元素的氧化硅膜等組成的底層絕緣膜7。
接著，如圖2(b)所示，在半導(dǎo)體元件6上的底層絕緣膜7的規(guī)定部分上，使用照相制版、蝕刻技術(shù)來形成接觸孔8。接著，為了獲得與半導(dǎo)體元件6的雜質(zhì)擴散層區(qū)5的良好歐姆接觸，采用PVD法或CVD法來沉積例如由10～50nm的鈦和50～100nm的氮化鈦的層積膜構(gòu)成的TiN/Ti阻擋金屬膜9a。
接著，例如通過利用六氟化鎢(WF6)和氫的還原反應(yīng)來沉積鎢膜9b。鎢膜9b的膜厚一般為100～300nm左右。
再有，通過使鎢膜9b的沉積溫度達(dá)到375～450℃左右，臺階覆蓋(step-coverage)變得良好，即使長寬比大的接觸孔8，也可以容易地填埋。此外，就作為阻擋金屬使用的氮化鈦膜來說，通過鎢膜形成時的6氟化鎢，還具有防止硅襯底損傷的作用。
接著，利用照相制版、蝕刻技術(shù)，對阻擋金屬膜9a和鎢膜9b的層積結(jié)構(gòu)膜進(jìn)行構(gòu)圖，形成第1金屬布線層9。鎢膜構(gòu)成的布線9與鋁布線相比布線電阻增大3倍左右，但卻是簡單的不需要栓塞的布線形成步驟。因此，通常用于局部布線等布線長度比較短的情況。
接著，在第1金屬布線層9上沉積第1層間絕緣膜10。由于該第1層間絕緣膜10作為第2金屬布線的襯底，所以必須有充分的平整性。例如，在按利用高密度等離子體等的CVD法在整個表面上沉積厚膜的氧化硅膜后，通過按使用氫氧化鉀和氨水溶液基的硅石研磨材料的CMP法研磨表面來進(jìn)行平整化。通常，使用膜厚為0.5～1.5μm左右的層間絕緣膜。
再有，也可以使用將CVD法沉積的氧化硅膜和SOG(Spin On Glass玻璃上旋轉(zhuǎn))等涂敷絕緣膜的平整化方式進(jìn)行組合的層間絕緣膜形成法。
接著，如圖2(c)所示，在第1層間絕緣膜10的規(guī)定部分中，使用照相制版、蝕刻技術(shù)來形成第1通孔11。接著，為了獲得與第1鎢布線層9的良好歐姆接觸，例如與形成阻擋金屬一樣，用PVD法或CVD法來沉積膜厚10～50nm的鈦和膜厚50～100nm的氮化鈦的層積膜組成的第1通孔塞(via plug)下敷膜12a。接著，通過CVD法來沉積具有良好臺階覆蓋的鎢膜12b。接著，使用過氧化氫水基的鋁研磨材料按CMP法來研磨表面的鎢膜12b和通孔塞下敷膜12a。由此，僅在通孔11部分上殘留金屬膜，形成第1通孔塞12。
接著，如圖3(d)所示，使用PVD法，沉積50～100nm的作為布線下敷膜13a的鈦膜或氮化鈦膜、或它們的層積膜。接著，按PVD法沉積Al-Cu、Al-Si-Cu或Al-Cu-Ti等鋁合金膜13b、作為布線上敷膜(防反射膜)13c的氮化鈦膜。根據(jù)用途，鋁合金膜13b的膜厚為300～500nm左右。
接著，使用照相制版、蝕刻技術(shù)，通過對這些層積結(jié)構(gòu)膜進(jìn)行構(gòu)圖，形成第2金屬布線層13的鋁合金布線層。接著，在第2金屬布線層13上，按照與第l層間絕緣膜10相同的方法來沉積第2層間絕緣膜14。
如圖3(e)所示，在第2層間絕緣膜14的規(guī)定部分上開孔第2通孔15，形成第2通孔塞16。而且，形成布線下敷膜17a、鋁合金層17b、布線上敷膜(防反射膜)17c組成的第3金屬布線層17，在其上形成第3層間絕緣膜18。
接著，如圖4(f)所示，在第3層間絕緣膜18的規(guī)定部分上開孔第3通孔19，形成第3通孔塞20。而且，形成布線下敷膜2la、鋁合金層2lb、布線上敷膜(防反射膜)21c組成的第4金屬布線層21，在其上形成第4層間絕緣膜22。
再有，第4～第5金屬布線層被作為長距離布線和電源線使用，為了降低布線的延遲和增加布線的允許電流，以與下層的第1～第3金屬布線層相比，成為膜厚厚的布線。
接著，如圖4(g)所示，在第4層間絕緣膜22的規(guī)定部分上開孔第4通孔23，形成第4通孔塞。而且，形成布線下敷膜25a、鋁合金膜25b、布線上敷膜(防反射膜)25c組成的第5金屬布線層25。
再有，一般在形成最上層的金屬布線層的同時，還形成與外部端子連接的焊盤電極26?？紤]到引線鍵合步驟，通常形成膜厚在1.0μm以上的厚膜金屬布線層25。
接著，如圖5(h)所示，在第5金屬布線層25上，用CVD法沉積膜厚1.0μm左右的氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、或它們的層積結(jié)構(gòu)等的保護(hù)絕緣膜27。而且，根據(jù)需要，在其上沉積膜厚5～10μm左右的聚胺等的緩沖涂敷膜28作為第2保護(hù)絕緣膜。接著，形成用于將焊盤電極26與外部電極(圖中未示出)連接的開口部29。
接著，如圖6(i)所示，在通過氬離子進(jìn)行濺射蝕刻等來除去開口部29內(nèi)露出的焊盤電極26表面的以Al2O3為主要成分的鈍態(tài)膜后，例如在真空中連續(xù)進(jìn)行使用PVD法對整個表面沉積膜厚10～100nn左右的鉑膜100a。
接著，如圖7(j)所示，按使用過氧化氫水基的鋁研磨材料的CMP法來除去不需要的鉑膜100a，在開口部29露出的焊盤電極26的表面和側(cè)壁中，殘留鉑膜100作為防氧化膜。
接著，如圖8(k)所示，將半導(dǎo)體襯底1分割成各個芯片，通過引線框和安裝襯底(圖中未示出)上的樹脂或釬焊料來接合各芯片的里面。然后，在用防氧化層100覆蓋的焊盤電極26上，按照超聲波和熱壓接等方法，對金和鋁的引線30進(jìn)行鍵合，在焊盤電極26和鍵合引線30的界面上，形成焊盤電極材料、鍵合引線材料、防氧化層100的構(gòu)成元素組成的金屬間化合物層101。
最后，用模型樹脂102來密封整體，制成圖1所示的本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件。
再有，在本實施例中，作為防氧化層100，說明了使用鉑膜的情況，但代替鉑膜，也可以使用焊盤電極26表面不易氧化，并且與作為鍵合引線材料的金、鋁、銅等相互擴散和金屬間化合物的形成容易的其它膜。例如，可以使用金、銀、鈀、銠等其它貴金屬、或以這些貴金屬為主要成分的膜。
于是，在本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體器件中，焊盤電極26的表面被鉑構(gòu)成的防氧化層100覆蓋，所以在表面上幾乎不形成Al2O3等氧化膜(鈍態(tài)膜)。
此外，防氧化層100不僅形成在開口部29露出的焊盤電極26的表面，而且還連續(xù)地形成在開口部29的側(cè)壁部，所以還可以防止氧化核從開口部29的邊緣到達(dá)防氧化膜100下部的焊盤電極26，使焊盤電極26的端部表面被氧化。
其結(jié)果，在引線鍵合步驟中，可以再現(xiàn)性良好地形成將鋁等焊盤電極26材料、金等鍵合引線30材料、鉑等防氧化層100材料均勻化合的金屬間化合物。
因此，隨著半導(dǎo)體器件的高集成化，即使焊盤電極26和鍵合引線30的直徑減小，也可以獲得充分的接合強度，提高連接部的穩(wěn)定性、可靠性。
此外，在引線鍵合后，用防氧化層100來覆蓋焊盤電極26露出的表面部分和開口部側(cè)壁，不露出容易被蝕刻的鋁膜，使開口部邊緣也被充分保護(hù)。因此，例如即使在通過模型樹脂102水分可侵入的情況下，也不造成焊盤電極26露出表面的蝕刻，可以獲得耐濕性高的半導(dǎo)體器件。
實施例2本實施例的半導(dǎo)體器件是通過銅布線來形成焊盤電極的情況，在焊盤電極的開口部中設(shè)有以貴金屬為主要成分的防氧化層。
圖9是本發(fā)明實施例2的半導(dǎo)體器件的剖面圖。圖中與圖42(m)相同的符號表示相同或相當(dāng)之處，此外，100表示以貴金屬為主要成分的防氧化膜。
本實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法，首先用圖36(a)至圖40(k)所示的現(xiàn)有制造方法來形成填埋布線。然后，通過在保護(hù)絕緣膜71和緩沖涂敷膜73中設(shè)置開口部74，使銅布線形成的焊盤電極71的表面的1部露出。
接著，與上述實施例1同樣，使用PVD法，在開口部74露出的焊盤電極71的表面和保護(hù)絕緣膜72及緩沖涂敷膜73的側(cè)壁上，例如按10～100nm左右的膜厚來形成以貴金屬為主要成分的防氧化層100。其中，鉑膜被用于防氧化膜100。
在本實施例的半導(dǎo)體器件中，由于用鉑膜構(gòu)成的防氧化膜100來覆蓋焊盤電極71的表面，所以即使在將比鋁容易氧化的銅用作布線材料和焊盤電極材料的情況下，也可以防止焊盤電極71的氧化。
此外，防氧化層100不僅形成在開口部74露出的焊盤電極71的表面，而且還連續(xù)地形成在開口部74的側(cè)壁部，所以還可以防止氧化核從開口部74的邊緣到達(dá)防氧化膜100下部的焊盤電極71，使焊盤電極71的端部表面被氧化。
其結(jié)果，隨著半導(dǎo)體器件的高集成化，即使焊盤電極71和鍵合引線75的直徑減小，也可以獲得充分的接合強度，提高連接部的穩(wěn)定性、可靠性。
實施例3在上述實施例2中，作為設(shè)置防氧化層100的方法，說明了在整個表面上沉積鉑膜后，使用CMP法，除去緩沖涂敷膜28上的不需要的鉑膜，形成防氧化膜100，但例如也可以使用無電解電鍍法等其它方法來形成防氧化層100。
在本實施例中，說明用無電解電鍍法來形成防氧化膜100的方法。
圖10是本實施例3的半導(dǎo)體器件的剖面圖，圖11、圖12是該半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。圖中與圖42(m)相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)闹帯?br> 在本實施例的制造方法中，首先，用圖36(a)至圖40(k)的現(xiàn)有制造方法來形成填埋布線。然后，通過在保護(hù)絕緣膜72和緩沖涂敷膜73上設(shè)置開口部74，使焊盤電極71的表面的1部露出。
接著，為了除去由銅形成的焊盤電極71的表面氧化膜等非導(dǎo)體膜，對整個表面進(jìn)行濺射蝕刻處理。
濺射蝕刻通常在使用Ar氣體、壓力為1～3mTorr左右的條件下進(jìn)行短時間(例如，銅的焊盤電極表面的蝕刻量為5～10nm左右)。對此，在本實施例中，將Ar氣體的壓力提高到10～50mTorr左右，而蝕刻量增加到30～100nm左右。其結(jié)果，通過濺射產(chǎn)生再附著現(xiàn)象，在開口部74的側(cè)壁上可以形成再附著的金屬層71’。
接著，通過無電解電鍍法，在開口部74露出的焊盤電極71的表面和開口部74的側(cè)壁上形成的金屬層71’上，有選擇地形成10～100nm左右的金等貴金屬膜，成為防氧化層100。
接著，將半導(dǎo)體襯底1分割成各個芯片，通過引線框和安裝襯底(圖中未示出)上的樹脂或釬焊料來接合各芯片的里面。接著，在被開口部74內(nèi)的防氧化層100覆蓋的焊盤電極71上，對引線75進(jìn)行鍵合。
最后，用模型樹脂102來密封整體，制成圖10所示的本實施例的半導(dǎo)體器件。
再有，在本實施例中，使用無電解電鍍法來形成金膜，但也可以使用選擇CVD法。
這樣，在本實施例的制造方法中，通過使用無電解電鍍法，在開口部露出的焊盤電極71的表面和開口部74的側(cè)壁部上可以連續(xù)地形成防氧化膜100。
其結(jié)果，隨著半導(dǎo)體器件的高集成化，即使焊盤電極和鍵合引線直徑變小，也可以獲得充分的連接強度，提高連接部的穩(wěn)定性、可靠性。
再有，如上所述，通過將使用濺射蝕刻的再附著現(xiàn)象和無電解電鍍法或選擇CVD法進(jìn)行組合，即使在鋁等其它材料構(gòu)成的焊盤電極上，也可以有選擇地形成防氧化層100。
實施例4圖13是本發(fā)明實施例4的半導(dǎo)體器件的剖面圖。此外，圖14至圖17是該半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。圖中，與圖42(m)相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 在本實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法中，首先，使用圖36(a)至圖38(i)所示的現(xiàn)有制造步驟來制作圖14(a)所示的多層布線結(jié)構(gòu)。
接著，如圖14(b)所示，在第4金屬布線層66上，沉積氮化硅膜201a、氧化硅膜201b、氮化硅膜201c、氧化硅膜等絕緣膜201d組成的4層結(jié)構(gòu)的第4層間絕緣膜201。接著，使用照相制版、蝕刻技術(shù)，在第4層間絕緣膜67的規(guī)定部分形成第4通孔202和第5布線溝203。
接著，如圖15(c)所示，在整個表面上沉積下敷膜204a和金膜204b、204c，使得可填埋第4通孔202、第5布線溝203。
具體地說，首先，用使用PVD法或CVD法來沉積下敷膜204a。下敷膜204a起到提高金布線層和作為襯底的第4層間絕緣膜之間的粘結(jié)性的作用。此外，與使用銅布線的情況一樣，金具有防止擴散到氧化硅膜等絕緣膜中的作用。下敷膜204a可由鉭膜、氮化鉭膜、鉭和氮化鉭的層積膜、氮化鈦膜、鈦和氮化鈦的層積膜、鈦鎢膜、或鉻膜等形成，膜厚為50～100nm左右。
接著，使用PVD法或CVD法，在整個表面上沉積金箔膜204b作為電鍍使用的下敷膜。
接著，例如，通過使用以氰為主要成分的電鍍液的電解電鍍法在整個表面上沉積膜厚2μm左右的金膜204c。
接著，如圖15(d)所示，按使用過氧化氫水基的鋁研磨材料的CMP法，除去除了第4通孔202和第5布線溝203部以外的金膜204c、204b、下敷膜204a，形成第5填埋金屬布線層204。
再有，在形成該金布線層的同時，還形成用于與外部端子連接的焊盤電極205。金布線的膜厚根據(jù)用途為1.0μm左右。在必須下降布線電阻的情況下，還可以加厚膜厚。
其中，在以往以金等貴金屬作為布線和焊盤電極來使用的情況下，這種布線和焊盤電極使用照相制版技術(shù)和蝕刻方法來形成，或用選擇法和選擇CVD法來形成。但是，在構(gòu)圖步驟中，在表面上會形成氧化膜等變質(zhì)層，存在不能獲得平整的表面的問題。
在本實施例中，用不易造成氧化的金材料來形成焊盤電極205本體，所以在焊盤電極的表面上幾乎不形成氧化膜(鈍態(tài)膜)。
接著，如圖16(e)所示，在第5金屬布線層204上，為了提高與上層的保護(hù)絕緣膜的粘結(jié)性和防止金的擴散，沉積致密的氮化硅膜206a。接著，沉積膜厚1.0μm左右的氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、或它們的層積結(jié)構(gòu)膜等變化絕緣膜206b。
而且，根據(jù)需要，按5～10μm左右的膜厚來形成聚胺等緩沖涂敷膜207，作為第2保護(hù)絕緣膜。接著，形成開口部208，為了與外部端子(圖中未示出)連接，使焊盤電極205露出。
接著，如圖17(f)所示，將半導(dǎo)體襯底1分割成各個芯片，通過引線框和安裝襯底(圖中未示出)上的樹脂或釬焊料來接合各芯片的里面，然后，在開口部208露出的焊盤電極205上將引線209進(jìn)行鍵合。由此，在焊盤電極205和鍵合引線209的連接界面上形成相互擴散層或金屬間化合物層210。
最后，用模型樹脂211來密封整體，制成圖13所示的本實施例的半導(dǎo)體器件。
再有，在本實施例中，說明了用金來形成焊盤電極205的情況，但也可以使用例如銀、鉑、鈀、或銠等貴金屬、或以這些貴金屬為主要成分的材料。
再有，金和銀是比銅的電阻低的低電阻材料，所以在布線延遲的降低方面也有效。
如以上那樣，在本實施例的半導(dǎo)體器件中，由于用不易造成氧化的金材料來形成焊盤電極205本身，所以在焊盤電極的表面上幾乎不形成氧化膜(鈍態(tài)膜)。此外，形成使用CMP法的填埋布線結(jié)構(gòu)，所以在構(gòu)圖步驟中不形成變質(zhì)層，并且可以獲得平整性高的焊盤電極。
由此，在引線鍵合步驟中，可以均勻并且再現(xiàn)性良好地形成焊盤電極材料和引線材料的相互擴散層210。
隨著半導(dǎo)體器件的高集成化，即使焊盤電極和鍵合引線直徑變小，也可以獲得充分的連接強度，可以獲得可靠性高的半導(dǎo)體器件。
實施例5圖18是本發(fā)明實施例5的半導(dǎo)體器件的剖面圖。此外，圖19至圖22是該半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。圖中，與圖42(m)相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 在本實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法中，首先，使用圖36(a)至圖38(h)所示的現(xiàn)有制造步驟來制作圖19(a)所示的多層布線結(jié)構(gòu)。
接著，如圖19(b)所示，在第3金屬布線層62上，沉積氮化硅膜301a、氧化硅膜301b、氮化硅膜301c、氧化硅膜等絕緣膜301d組成的4層結(jié)構(gòu)的第3層間絕緣膜301。接著，使用照相制版、蝕刻技術(shù)，在第3層間絕緣膜301的規(guī)定部分形成第3通孔302和第4布線溝303。此時，還同時形成用于形成第1焊盤電極的布線溝303’。
接著，在整個表面上沉積下敷膜304a和銅膜304b、304c，使得可填埋第3通孔302、第4布線溝303、以及第1焊盤電極的布線溝303’。與通常的銅布線形成一樣，下敷膜304a有50～100nm左右的膜厚，可使用鉭膜、氮化鉭膜、鉭和氮化鉭的層積膜、鈦膜、氮化鈦膜、或鈦和氮化鈦的層積膜。
接著，在整個表面上沉積作為電鍍使用的下敷膜的銅箔層304b，通過電鍍法按2μm左右的膜厚來沉積鍍銅膜304。接著，按使用基于雙氧水基的鋁研磨材料的CMP法，除去除了第3通孔302、第4布線溝303、及第1焊盤電極的布線溝303’部分以外的銅膜304c、304b、下敷膜304a，形成第4填埋金屬布線層304、第1焊盤電極305。銅布線的膜厚按照用途為1.0μm左右。
接著，如圖20(c)所示，在第4金屬布線層304上，沉積氮化硅膜306a、氧化硅膜306b、氮化硅膜306c、氧化硅膜等絕緣膜306d組成的4層結(jié)構(gòu)的第4層間絕緣膜306。接著，使用照相制版、蝕刻技術(shù)，在第4層間絕緣膜306的規(guī)定部分形成第4通孔307和第5布線溝308。此時，在第1焊盤電極305上還形成大面積的通孔307’，而且，在第1焊盤電極上形成第2焊盤電極使用的布線溝308’。
接著，在整個表面上沉積下敷膜309a金膜309b、309c，使得可填埋第4通孔308、第5布線溝308、第1焊盤電極上的大面積的通孔307’、第2焊盤電極使用的布線溝308’。用PVD法或CVD法按50～100nm左右的膜厚來沉積下敷膜309a。作為下敷膜309a，可使用鉭膜、氮化鉭膜、鉭和氮化鉭的層積膜、鈦膜、氮化鈦膜、鈦和氮化鈦的層積膜、鈦鎢膜、鉻膜等。此外，金膜309b、309c作為電鍍使用的下敷膜，在沉積金箔層309b后，用以胺溶液為主要成分的電鍍通過電鍍法以2μm左右的膜厚來沉積鍍金膜309c。
接著，按使用基于雙氧水基的鋁研磨材料的CMP法，除去除了第4通孔307、第5布線溝308、第1焊盤電極上的大面積的通孔307’、第2焊盤電極使用的布線溝308’部分以外的金膜309c、309b、下敷膜309a，形成第5填埋金屬布線層309和第2焊盤電極310。金布線的膜厚按照用途為1.0μm左右。再有，在必須降低布線電阻的情況下，即使膜厚增厚也沒關(guān)系。
這樣，如果形成填埋金等貴金屬膜的布線結(jié)構(gòu)，則在表面上不會形成氧化膜等變質(zhì)膜，并且可以獲得平整性優(yōu)良的焊盤電極。
接著，如圖21(d)所示，在第5金屬布線層309上，沉積作為提高與上層保護(hù)絕緣膜的粘結(jié)性和防止金擴散層的致密的氮化硅膜311a。接著，按1.0μm左右的膜厚來沉積氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、或它們的層積結(jié)構(gòu)膜等的保護(hù)絕緣膜311b。而且，根據(jù)需要，將聚酰亞胺等緩沖涂敷膜312作為第2保護(hù)絕緣膜，按5～10μm左右的膜厚來形成。
接著，為了與外部端子(圖中未示出)連接，設(shè)有開口部313，使第2焊盤電極的規(guī)定部分露出。
接著，如圖22(e)所示，將半導(dǎo)體襯底1分割成各個芯片，將這些芯片的內(nèi)表面通過樹脂或軟釬料等粘結(jié)在引線框和安裝襯底(圖中未示出)上。接著，在第2焊盤電極開口部313露出的金布線層的部分中，對線314進(jìn)行粘合，在第2焊盤電極310和粘合線314的界面上形成相互擴散層和金屬間化合物層315。
最后，通過對整體用模塑樹脂316來進(jìn)行密封，完成圖18所示的半導(dǎo)體器件。
再有，在本實施例中，說明了用金布線來形成第2焊盤電極的情況，但例如也可以使用銀、鉑、鈀、銠等其它貴金屬，或以這些貴金屬的合金為主要成分的材料。
再有，由于金和銀是比銅的電阻低的材料，所以在布線延遲的降低上更有效。
此外，在本實施例的多層布線結(jié)構(gòu)中，僅最上層為金布線，而形成使下層與用銅布線形成的焊盤電極重疊的結(jié)構(gòu)，但下層的焊盤電極也可以用鋁布線等其它金屬布線來形成。而且，不僅最上層，即使下層布線也可以使用金布線，形成使金布線形成的焊盤電極之間重疊的結(jié)構(gòu)。
而且，在本實施例中，說明了將焊盤電極重疊兩個的情況，但根據(jù)需要，也可以重疊3個以上。
如以上那樣，在本實施例的半導(dǎo)體器件中，通過大面積的通孔307’將第1焊盤電極305和第2焊盤電極310作為重疊結(jié)構(gòu)的焊盤電極，可以確實加厚焊盤電極的膜厚。其結(jié)果，由于進(jìn)一步提高連接強度，所以在粘合步驟中，即使加大超聲波的功率和壓接負(fù)載，也可以防止對襯底的層間絕緣膜301的機械損傷(裂紋)和焊盤電極和襯底的層間絕緣膜之間產(chǎn)生的剝落。
而且，通過用以金等貴金屬為主要成分的布線來形成至少最上層的第2焊盤電極，成為在表面上不易形成的氧化膜等非作用態(tài)膜的焊盤電極結(jié)構(gòu)，提高連接強度。
此外，由于使用CMP法來形成埋入布線，所以不象以往那樣用構(gòu)圖步驟來形成變質(zhì)層，可以獲得表面平整性高的焊盤電極。因此，可以均勻并且再現(xiàn)性良好地形成焊盤電極材料和金引線的相互擴散層210。
實施例6圖23是本發(fā)明實施例6的半導(dǎo)體器件的剖面圖。圖24至圖27是該半導(dǎo)體器件的制造步驟圖。圖中，與圖42(m)相同的符號表示同一或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 在本實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法中，首先，使用從圖36(a)至圖40(k)的現(xiàn)有的制造步驟來制作圖24(a)所示的多層布線結(jié)構(gòu)。
接著，如圖25(b)所示，通過PVD法或CVD法，在整個表面上沉積下敷膜401a和金膜401b、401c，使得埋入焊盤電極開口部74。其中，作為下敷膜401a，使用鉭膜、氮化鉭膜、鉭和氮化鉭的層積膜、氮化鈦膜、鈦和氮化鈦的層積膜、鈦鎢膜、或鉻膜等。膜厚為50～100μm左右。在沉積作為電鍍使用的下敷膜的金箔層401b后，通過使用以氰基溶液為主要成分的電鍍液的電鍍法，將金膜按5～20μm左右的膜厚來沉積。
接著，如圖26(c)所示，按使用基于雙氧水基的鋁研磨材料的CMP法來除去焊盤電極開口部74以外的金膜401c、401b、下敷膜401a，形成外部連接電極401。
以往，組合照相制版技術(shù)、電鍍技術(shù)、蝕刻技術(shù)等來形成焊盤電極那樣的外部連接電極，所以在外部連接電極表面上形成變質(zhì)層或有機物污染層，并且凸緣的高度產(chǎn)生離散。因此，存在電極表面的平整性差等問題。
對此，在本實施例的方法中，不會在表面上形成變質(zhì)層或有機污染層，并且電極高度的控制性或平整性也良好。
接著，如圖27(d)所示，例如，對整個表面進(jìn)行氧等離子體處理，蝕刻緩沖涂敷膜73，使外部連接電極401形成比緩沖涂敷膜73的表面突出0.1～1.0μm左右。
作為外表面的保護(hù)絕緣膜，在未形成緩沖涂敷膜73的情況下，即，在氧化硅膜或氮化硅膜等無機膜的情況下，也可以用氟碳系的蝕刻氣體來進(jìn)行反向蝕刻處理。
在以上那樣的方法中，對焊盤電極的開口部74可以自匹配地形成外部連接電極401。特別在外表面的保護(hù)絕緣膜的除去步驟中，不需要照相制版步驟，在表面上不形成變質(zhì)層或有機物污染層。此外，從半導(dǎo)體襯底的主表面突出的外部連接電極401的高度控制性良好，電極表面的平整性也良好。
因此，通過采用該方法，可以用低成本來形成外部連接的穩(wěn)定性和可靠性高的半導(dǎo)體器件。
再有，在本實施例中，說明了用金來形成外部連接電極401的情況，但不用說，也可以使用銀、鉑、鈀、銠等其它貴金屬，或以這些貴金屬的合金為主要成分的材料。
本實施例的半導(dǎo)體器件例如使用將導(dǎo)電性顆粒分散在樹脂中的異向?qū)щ娦詷渲⒕€狀的導(dǎo)電性物質(zhì)配置在垂直方向上的異向?qū)щ娦阅さ冗B接到安裝襯底。
圖28表示本實施例的半導(dǎo)體器件的安裝例。
如圖28(a)及其放大圖的圖28(b)所示，分割成各個芯片1’的半導(dǎo)體器件被安裝在安裝襯底402上。
即，在安裝襯底402中，形成銅等金屬布線403、陶瓷等保護(hù)絕緣膜404、用于半導(dǎo)體芯片1’連接的金等金屬電極405，在該安裝襯底402上，半導(dǎo)體芯片1’被面朝下連接。
安裝襯底402上的連接電極405由金等貴金屬來形成，另一方面，半導(dǎo)體芯片1’側(cè)的外部連接電極也用金等貴金屬來形成，所以在電極表面上不會形成氧化膜等。因此，如果在這些電極之間填充壓接分散導(dǎo)電性顆粒407的異向?qū)щ娦詷渲?06，則可以容易地使兩電極之間進(jìn)行連接。
以往，在這樣的用途中，在焊盤電極上形成金屬凸緣電極。例如，在使用電鍍法的情況下，為了僅在必要部分形成電鍍膜而需要照相制版步驟，不能防止在電極表面上可能形成變質(zhì)層或有機污染層。
此外，還存在難以使凸緣高度的控制性和電極表面的平整性良好的問題。
因此，不得不采用增大壓接負(fù)載、提高壓接溫度、增大電極面積等方法來提高壓接強度。
對此，根據(jù)本實施例的方法，可以對開口部74自匹配地形成外部連接電極401，不需要照相制版步驟。因此，可以消減步驟，并可以用低成本來小外部連接電極。
此外，外部連接電極401的高度控制性良好，電極面的平整性優(yōu)良。因此，即使用更低的負(fù)載、低溫來連接，也可以得到充分的連接強度。
此外，在電極尺寸的小型化上也有效。
如以上那樣，在本實施例的半導(dǎo)體器件中，可以對所有外部連接電極401施加均勻的壓接力，連接強度高，可以用低成本來形成穩(wěn)定性高的半導(dǎo)體器件。
實施例7在實施例6中，說明了在焊盤電極上形成大面積的外部連接電極的情況，但在本實施例中，在焊盤電極上設(shè)有多個小面積的開口部，形成分割成多個的外部連接電極。
圖29是本實施例的半導(dǎo)體器件的剖面圖。圖中，與圖42相同的符號表示同一或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 圖29的本實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法，除了在焊盤電極71上設(shè)有分割成多個開口部501以外，與實施例6的半導(dǎo)體器件的制造方法相同。因焊盤電極71的尺寸例如為100μm左右的四方形，所以這樣的多個開口部501形成5～10μm左右的正方形或直徑為5～10μm左右的圓形。
在除去按CMP法填埋的貴金屬膜時，為了完全除去表面的貴金屬殘渣，必須增長研磨時間。
在這樣的步驟中，在實施例6的情況下，如圖30(a)所示，因研磨布的松弛而存在發(fā)生過度消除大面積的外部連接電極504的現(xiàn)象(凹陷)的情況。如果變?yōu)閳D30(a)那樣的形狀，則在使用異向?qū)щ娦詷渲葋磉M(jìn)行安裝襯底上的連接電極壓接的情況下，由于電極間未被充分壓接，所以有連接的穩(wěn)定性差的情況。
對此，在圖30(b)所示的本實施例的結(jié)構(gòu)中，由于將焊盤電極的開口部分割成小面積的多個開口部501，所以通過使用CMP法的研磨，難以發(fā)生凹陷現(xiàn)象。因此，外部連接電極502的高度變得一定，表面也變平。因此，即使在壓接負(fù)載變小的情況下，也可以提高與安裝襯底的連接電極面的連接穩(wěn)定性。
實施例8為了制造實施例1～7那樣的半導(dǎo)體集成電路器件，金那樣的貴金屬膜的CMP技術(shù)很重要。
在鎢和銅等的金屬膜的CMP中，例如使用添加雙氧水基等氧化劑的鋁研磨劑。由此，一邊生成機械上有易碎(即容易研磨)性質(zhì)的鎢和銅等的金屬氧化物，一邊研磨金屬膜。
與此相對，在對金等貴金屬或以貴金屬為主要成分的材料進(jìn)行CMP的情況下，因貴金屬難以成為氧化物等的中間生成物，被研磨的貴金屬物質(zhì)沒有水溶性等理由，所以在研磨布上容易殘存被研磨材料的貴金屬成分。因此，存在研磨速度不穩(wěn)定，產(chǎn)生研磨不均勻的問題。
圖31(a)、(b)是使用現(xiàn)有研磨裝置的制造步驟圖。
研磨裝置1包括研磨臺602，固定作為被研磨物的半導(dǎo)體襯底1，施加研磨上必要的負(fù)載601；和平臺(臺板)604，粘付發(fā)泡聚氨酯等材料構(gòu)成的研磨布603。一邊供給研磨材料605，一邊按10～100rmp左右的轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)研磨臺602和平臺604，進(jìn)行研磨。
研磨結(jié)束后，流動純水606，在清洗研磨布603的表面后，進(jìn)行下次半導(dǎo)體襯底1的研磨。
其中，如果增加研磨的半導(dǎo)體襯底1的片數(shù)，則研磨布603的表面疲弊，導(dǎo)致研磨速度的變化和研磨均勻性的下降。因此，如圖31(b)所示，一邊使水606流動，一邊用稱為修整器608的砂輪磨削研磨布的疲弊表面，進(jìn)行所謂產(chǎn)生新研磨布表面609的修整作業(yè)(調(diào)整)。
再有，作為修整器的砂輪，通常使用將金剛石顆粒進(jìn)行電鍍鎳的砂輪。
如以上那樣，在現(xiàn)有的CMP方法中，通過交替進(jìn)行研磨步驟和修整步驟，來實現(xiàn)研磨特性的穩(wěn)定。
但是，如上述實施例1～7那樣，在研磨貴金屬膜的情況下，由于被研磨的貴金屬物質(zhì)沒有水溶性，所以在研磨布表面上可能殘留貴金屬成分。因此，即使進(jìn)行修整，也難以除去貴金屬成分610。
本實施例涉及即使在研磨貴金屬膜的情況下也具有穩(wěn)定的研磨特性的CMP方法。
圖32、圖33表示使用本實施例的研磨裝置的制造步驟。圖中，與圖31相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 在本實施例的CMP方法中，首先，如圖32(a)所示，按與現(xiàn)有的CMP方法相同的方法來進(jìn)行貴金屬膜的研磨。
接著，如圖32(b)所示，在研磨結(jié)束后，在用純水606清洗研磨布603的表面后，使藥液611流動來對研磨布表面進(jìn)行清洗處理。
例如，在進(jìn)行金的CMP的情況下，使硝酸和鹽酸的混合水溶液(5～20％左右)流動來清洗研磨布603的表面。由此，可以除去在研磨布表面上殘留的大部分金610。
作為使用藥液611的清洗方法，例如，可使用(1)從噴嘴滴下藥液611，利用平臺旋轉(zhuǎn)的離心力來擴散的方法；(2)以便使噴嘴本身進(jìn)行掃描，一邊將藥液滴到研磨布整個表面的方法；(3)為了提高清洗性，將藥液611形成射流噴出的方法；或它們的組合方法。
在用藥液611處理后，流動純水606來清洗研磨布603表面的藥液成分，進(jìn)行下次的半導(dǎo)體襯底1的研磨。
其中，如果研磨多個半導(dǎo)體襯底1，則研磨布603的表面疲弊，研磨布表面的貴金屬成分612被積蓄。因此，必須進(jìn)行定期的修整。
如圖33(c)所示，例如在金的CMP情況下，一邊流動作為藥液611的硝酸和鹽酸的混合水溶液(5～20％左右)，一邊進(jìn)行修整。由此，一邊消除研磨布的疲弊表面607，一邊除去研磨布表面上積蓄的貴金屬成分612，使新的研磨布表面609露出。
但是，現(xiàn)有的修整砂輪將金剛石顆粒電鍍鎳，所以耐藥品性不充分。因此，在本實施例的修整中，必須使用耐藥品性高的陶瓷制的砂輪。
在使用修整砂輪的修整后，一邊流動純水606一邊進(jìn)行修整，清洗研磨布表面的藥液成分。
這樣，通過使用本實施例的CMP法，即使在對金那樣的貴金屬膜進(jìn)行CMP的情況下，也可以防止因研磨布表面的貴金屬成分的殘留引起的研磨特性的惡化，進(jìn)行穩(wěn)定的研磨。
再有，在上述實施例中，說明了在研磨之后立即進(jìn)行用于除去貴金屬成分的藥液處理，此外，說明了在定期的修整時一邊流動藥液一邊進(jìn)行處理的情況，但也可以僅在每次研磨處理中或定期地進(jìn)行后者的處理。
此外，作為藥液，也可以使用鋁化鉀和過硫酸胺的混合水溶液、鹽酸和雙氧水基的混合水溶液等。
此外，上述CMP法也適用于金以外的鉑、銀、鈀、銠等貴金屬，它們的合金或以它們?yōu)橹饕煞值慕饘俨牧系腃MP。
而且，在現(xiàn)有進(jìn)行的鎢和銅的CMP中，通過使用本實施例的藥液，可以獲得同樣的效果。
實施例9
圖34是本實施例的CMP裝置的示意圖。
在圖34所示的CMP裝置中，首先，旋轉(zhuǎn)的一對轉(zhuǎn)子701、702組成的輪帶式的研磨布703按一定速度在一定方向上高速移動。被研磨的半導(dǎo)體襯底1被固定在高速旋轉(zhuǎn)、掃描的研磨臺704上，施加充分的負(fù)荷，并且一邊從研磨劑供給噴嘴705流出研磨劑705’，一邊被研磨。
例如，在進(jìn)行金的CMP的情況下，由于在上述研磨布703上研磨的金成分容易殘存，所以從藥液供給噴嘴706流出作為藥液706’的硝酸和鹽酸的混合水溶液，來除去研磨布703表面的金成分。
在研磨半導(dǎo)體襯底1后，使用陶瓷制砂輪等構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)掃描的第一修整器707，一邊從藥液供給噴嘴708流出作為藥液708’的硝酸和鹽酸混合水溶液，一邊進(jìn)行研磨布的修整。
而且，使用比第一修整器707更微細(xì)的顆粒的砂輪構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)、掃描的第二修整器709，一邊從純水噴嘴710流出純水710’一邊輕輕地進(jìn)行修整，除去研磨布703表面的藥液成分。
通過連續(xù)進(jìn)行這樣的研磨步驟和修整步驟，可以防止研磨的材料殘存在研磨布703的表面上。因此，可以實現(xiàn)研磨特性的穩(wěn)定。
再有，在本實施例中，說明了與研磨作業(yè)同時進(jìn)行除去藥液造成的殘存物的步驟(藥液處理和藥液修整)，但也可以分別進(jìn)行研磨步驟和藥液造成的殘存物處理步驟。
此外，也可以僅使用一個修整器來進(jìn)行藥液造成的殘存物處理步驟。即，首先使用一個修整器來進(jìn)行藥液的修整，然后使用同一修整器進(jìn)行純水的修整。
圖35是本實施例的另一CMP裝置的示意圖。
在圖35所示的CMP裝置中，粘付在旋轉(zhuǎn)的研磨臺801上的研磨布802按一定的轉(zhuǎn)數(shù)移動。被研磨的半導(dǎo)體襯底1被固定在也同樣高速旋轉(zhuǎn)、掃描的研磨臺803上，施加充分的負(fù)荷，并且一邊從研磨劑供給噴嘴804流出研磨劑一邊被研磨。
在研磨半導(dǎo)體襯底1后，使用陶瓷制砂輪等構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)、掃描的第一修整器805，一邊從藥液供給噴嘴806流出藥液806’，一邊由研磨布802進(jìn)行修整。
而且，使用比第一修整器805更微細(xì)的顆粒的砂輪構(gòu)成的同樣旋轉(zhuǎn)、掃描的第二修整器807，一邊從純水噴嘴808流出純水808’一邊輕輕地進(jìn)行修整，除去研磨布802表面的藥液成分。
由此，可以防止對研磨布802表面的研磨成分的殘留，可以實現(xiàn)研磨特性的穩(wěn)定。
從以上說明可知，在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，可以防止焊盤電極表面的氧化，增大與外部端子的連接強度，可以獲得可靠性高的半導(dǎo)體器件。
即使將高集成化的焊盤電極微細(xì)化的半導(dǎo)體器件，也可以獲得充分的連接強度。
此外，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，可以制造平整性良好的焊盤電極和外部連接端子。
此外，本發(fā)明的CMP方法通過使用CMP裝置可以高效率地研磨貴金屬材料。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體器件，配有用于連接外部電極的焊盤電極和與該焊盤電極連接的多層布線結(jié)構(gòu)，其特征在于，該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底；絕緣層，設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底上；多層布線結(jié)構(gòu)，由被填埋在該絕緣層中的多層布線層和連接該多層布線之間的通孔組成；焊盤電極，與該多層布線結(jié)構(gòu)連接；和絕緣膜，覆蓋該焊盤電極，在該焊盤電極上有開口部分，并使該焊盤電極的表面露出；該絕緣膜的單面與貴金屬和從以該貴金屬為主要成分的金屬中選擇的一種貴金屬材料組成的金屬面連接。
2．如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在所述開口部分內(nèi)露出的所述焊盤電極的表面上和該開口部分內(nèi)的絕緣膜上，連續(xù)形成所述貴金屬材料構(gòu)成的防氧化膜。
3．如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括外部連接電極，被填埋在所述開口部，使其上端比該絕緣膜的表面突出；該外部連接電極由所述貴金屬材料構(gòu)成。
4．如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，設(shè)有多個所述開口部，在各個該開口部中填埋所述外部連接電極。
5．如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述焊盤電極由從鋁和銅中選擇一種材料來構(gòu)成。
6．如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，所述焊盤電極由所述貴金屬材料構(gòu)成。
7．如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，下層焊盤電極被連接在所述焊盤電極和所述多層布線層之間。
8．如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，用比連接所述多層布線間的所述通孔截面積大的通孔來連接所述焊盤電極和所述下層焊盤電極。
9．如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，所述多層布線結(jié)構(gòu)由從鋁和銅中選擇一種材料來形成。
10．一種半導(dǎo)體器件的制造方法，在半導(dǎo)體襯底上形成多層布線結(jié)構(gòu)，并形成連接該多層布線結(jié)構(gòu)的焊盤電極，其特征在于，該方法包括形成連接該多層布線結(jié)構(gòu)的焊盤電極的步驟；形成可覆蓋該焊盤電極的絕緣膜的步驟；在該絕緣膜中形成開口部，使該焊盤電極的表面露出的步驟；和形成從貴金屬和以該貴金屬為主要成分的金屬中選擇的一種貴金屬材料組成的防氧化膜，以便覆蓋露出的該焊盤電極的表面和該開口部的側(cè)壁的步驟。
11．如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述防氧化膜形成步驟包括在所述絕緣膜的整個表面上形成所述貴金屬材料構(gòu)成的金屬膜的步驟；和用CMP法除去該絕緣膜表面上的該金屬膜，在露出的該焊盤電極的表面和該開口部的側(cè)壁上殘留該金屬膜，作為所述防氧化膜的步驟。
12．如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述防氧化膜形成步驟包括對所述開口部內(nèi)露出的所述焊盤電極的表面進(jìn)行濺射，使該焊盤電極材料再附著在該開口部的側(cè)壁上并形成再附著層的步驟；和在露出的該焊盤電極的表面和該再附著層上有選擇地形成所述貴金屬構(gòu)成的電鍍層，作為所述防氧化膜的步驟。
13．如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述防氧化膜形成步驟包括在整個表面上沉積所述貴金屬材料構(gòu)成的金屬層的步驟；用CMP法除去該絕緣膜上的該金屬層，殘留該金屬層，使得可填埋該開口部，從而形成兼作所述防氧化膜的外部連接電極的步驟；和有選擇地蝕刻該絕緣膜，使該外部連接電極從該絕緣膜中突出的步驟。
14．一種CMP裝置，用研磨布來研磨由從貴金屬和以該貴金屬為主要成分的金屬中選擇的一種貴金屬材料構(gòu)成的金屬層，其特征在于，該CMP裝置包括研磨部件，將該研磨布按壓在該金屬層上來研磨該金屬層；修整部件，使用可以蝕刻該金屬層的藥液來修整該研磨布；和調(diào)整部件，用純水來沖洗該藥液。
15．如權(quán)利要求14所述的CMP裝置，其特征在于，所述藥液包括從硝酸、過硫酸銨、鹽酸和雙氧水基中選擇的一種蝕刻液。
全文摘要
提供防止高集成化的半導(dǎo)體器件的焊盤電極的表面氧化,與外部端子的連接強度高的半導(dǎo)體器件。一種半導(dǎo)體器件,配有用于連接外部電極的焊盤電極和與該焊盤電極連接的多層布線結(jié)構(gòu),覆蓋該焊盤電極、在該焊盤電極上有開口部并使該焊盤電極的表面露出的絕緣膜的單面與貴金屬和從以該貴金屬為主要成分的金屬中選擇的一種貴金屬材料組成的金屬面連接。
文檔編號H01L21/3205GK1307363SQ0111084
公開日2001年8月8日 申請日期2001年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月12日
發(fā)明者原田繁, 高田佳史, 泉谷淳子 申請人:三菱電機株式會社