專利名稱:半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法,特別是涉及在銅配線上形成銅引線的技術(shù)。
背景技術(shù):
—邊參照附圖一邊說明現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置。 在圖5和圖6中,11例如是由硅基板構(gòu)成的半導(dǎo)體基板,12是在所述半導(dǎo)體基板 11上形成的層間絕緣膜,在該層間絕緣膜12內(nèi)形成有與器件元件連接的下層配線部13。
14是與所述下層配線部13連接的上層配線,把該上層配線14覆蓋地形成有絕緣 膜15。 且在所述絕緣膜15形成有用于使所述上層配線14的一部分露出的接觸孔16,在
包括該接觸孔16內(nèi)的絕緣膜15上經(jīng)由勢(shì)壘金屬膜17而形成有銅配線18。 在此如圖5所示,所述銅配線18是在所述絕緣膜15上形成所述勢(shì)壘金屬膜17,并
把抗蝕劑膜19作為掩模而利用鍍敷法在該勢(shì)壘金屬膜17上形成所述銅配線18。且把所述
抗蝕劑膜19作為掩模在所述銅配線18上形成鍍敷層20。所述鍍敷層20是Ni/Pd的層合膜。 且如圖6所示,把所述抗蝕劑膜19除去,經(jīng)由所述鍍敷層20在所述銅配線18上 形成金引線21。 作為該技術(shù)文獻(xiàn)例如能夠舉出以下的文獻(xiàn)。 非專利文獻(xiàn)2001年大阪國際專題研討會(huì)關(guān)于功率半導(dǎo)體器件和ICs的文件匯編 "芯片上引線框架提供集成功率總線和有源電路接合"第65-68頁(Proceedings of 2001 International Symposium on PowerSemiconductor Device & ICs OSAKA"Lead Frame On Chipoffers Integrated Power Bus and Bond over Active Circuit,, pp65_68)。
近年來,希望實(shí)現(xiàn)代替上述的金引線而使用低成本材料銅引線的半導(dǎo)體裝置。
但在上述半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)中,僅是把金引線置換成銅引線就不能夠解決在半導(dǎo)體
裝置的可靠性的問題。 S卩,在銅配線上形成銅引線時(shí),由于銅自身是比較硬的材料(銅比金硬三倍左 右),所以在引線接合時(shí)為了不發(fā)生接合不良就需要比金球時(shí)大的超聲波和負(fù)載。因此,在 發(fā)明者進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中判明即使消除了接合不良,也產(chǎn)生配線脫落和在銅引線下形成的絕 緣膜出現(xiàn)裂紋的不好情況。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種解決上述課題的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
本發(fā)明是鑒于上述課題而開發(fā)的,其主要特點(diǎn)如下。 即本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具備在半導(dǎo)體基板上形成的銅配線、把所述銅配線的表 面和側(cè)面覆蓋地形成的鍍敷層、經(jīng)由所述鍍敷層在所述銅配線上進(jìn)行引線接合的銅引線。
所述鍍敷層由Ni/Pd/Au的層合膜構(gòu)成。 在所述銅配線下形成有由Ti/Cu種子層的層合膜構(gòu)成的勢(shì)壘金屬膜。 本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法具備把在半導(dǎo)體基板上形成的抗蝕劑膜作為掩模
而在沒有形成該抗蝕劑膜的區(qū)域金線鍍敷形成銅配線的工序、把所述抗蝕劑膜除去后而把
所述銅配線的表面和側(cè)面覆蓋地形成銅配線的工序、經(jīng)由所述鍍敷層在所述銅配線上把銅
引線進(jìn)行引線接合的工序。
本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法具備在半導(dǎo)體基板上形成的勢(shì)壘金屬膜上形成抗
蝕劑膜的工序、把所述抗蝕劑膜作為掩模而在沒有形成該抗蝕劑膜的區(qū)域進(jìn)行鍍敷形成銅
配線的工序、在把所述抗蝕劑膜除去后把所述銅配線作為掩模來把沒有形成該銅配線區(qū)域
的所述勢(shì)壘金屬膜除去的工序、覆蓋所述銅配線的表面和側(cè)面地形成銅配線的工序、經(jīng)由
所述鍍敷層在所述銅配線上把銅引線進(jìn)行引線接合的工序。 形成所述鍍敷層的工序是把Ni/Pd/Au順次層合的工序。 如上述的本發(fā)明中,通過把銅配線的表面和側(cè)面由鍍敷層覆蓋而能夠抑止即使在 所述銅配線上把銅引線進(jìn)行了引線接合也產(chǎn)生配線脫落和在銅引線下形成的絕緣膜出現(xiàn) 裂紋的不好情況。
圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施例半導(dǎo)體裝置制造方法的剖視圖; 圖2是表示本發(fā)明一實(shí)施例半導(dǎo)體裝置制造方法的剖視圖; 圖3是表示本發(fā)明一實(shí)施例半導(dǎo)體裝置制造方法的剖視圖; 圖4(A) 、 (B)是表示本發(fā)明一實(shí)施例半導(dǎo)體裝置制造方法的剖視圖; 圖5是表示現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體裝置制造方法的剖視圖; 圖6是表示現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體裝置制造方法的剖視圖。 符號(hào)說明 l半導(dǎo)體基板5絕緣膜 7勢(shì)壘金屬膜8銅配線 9抗蝕劑膜 10鍍敷層22銅引線23挖去部(工久》)
具體實(shí)施例方式
下面, 一邊參照附圖一邊說明本發(fā)明的一實(shí)施例。 在圖1至圖3中,1例如是由硅基板構(gòu)成的半導(dǎo)體基板,2是在所述半導(dǎo)體基板1
上形成的層間絕緣膜,在該層間絕緣膜2內(nèi)形成有與器件元件連接的下層配線部3。器件元
件可以是BIT晶體管,也可以是MOS晶體管結(jié)構(gòu),能夠適用于任意的晶體管結(jié)構(gòu)。 4是與所述下層配線部3連接的上層配線,把該上層配線4覆蓋地形成有絕緣膜
5。所述下層配線部3和上層配線4例如是由A1合金等構(gòu)成的金屬膜結(jié)構(gòu)。所述絕緣膜5
的材質(zhì)例如可以是單層硅氧化膜,還可以是硅氧化膜與硅氮化膜層合的結(jié)構(gòu),也可以是其
他材質(zhì)的結(jié)構(gòu)。 且在所述絕緣膜5形成有用于使所述上層配線4的一部分露出的接觸孔6,在包括 該接觸孔6內(nèi)的絕緣膜5上經(jīng)由勢(shì)壘金屬膜7而形成有銅配線8。所述勢(shì)壘金屬膜7是把 Ti/Cu種子層分別濺射而形成。在此,所述Ti/Cu種子層各自的膜厚度例如是Ti膜是50Q
4埃、Cu種子層是3000埃。 如圖1所示,所述銅配線8是把所述勢(shì)壘金屬膜7上形成的抗蝕劑膜9作為掩模 并利用電鍍法而形成在該勢(shì)壘金屬膜7上。 接著如圖10所示,在把所述抗蝕劑膜9除去后把所述銅配線8作為掩模來除去所 述勢(shì)壘金屬膜7。本實(shí)施例中,由于把勢(shì)壘金屬膜7除去,所以首先使用過氧化氫溶液與硝 酸的混合液來除去Cu種子層,接著使用過氧化氫溶液與氨的混合液來除去Ti膜。
接著如圖3所示,在所述銅配線8的表面和側(cè)面(即銅配線8的所有露出面)形 成鍍敷層10。所述鍍敷層10例如具有把由Ni/Pd/Au構(gòu)成的膜利用非電解鍍敷法順次形成 而成的層合結(jié)構(gòu)。在此,所述Ni/Pd/Au各自的膜厚度例如是Ni膜是3 ii m、Pd膜是0. 2 y m、 Au膜是0. 02 ii m。 銅引線22經(jīng)由所述鍍敷層10并利用引線接合而被接合在銅配線8上,從而完成 半導(dǎo)體裝置。 在此,由于構(gòu)成鍍敷層10的Pd膜抗腐蝕強(qiáng),所以不需要在鍍敷層10上形成保護(hù) 膜。也可以在鍍敷層10形成保護(hù)膜,且通過作為絕緣膜5的材質(zhì)而適用耐濕性優(yōu)良的材質(zhì), 從而也能夠省略向鍍敷層10上形成保護(hù)膜。 在使用以上結(jié)構(gòu)的本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的實(shí)驗(yàn)中,即使把銅引線22在銅配線8上進(jìn) 行引線接合,也沒有看到發(fā)生配線脫落和在銅引線22下形成的絕緣膜5出現(xiàn)裂紋的不好情 況。 根據(jù)本發(fā)明結(jié)構(gòu),關(guān)于進(jìn)行引線接合后能夠抑制發(fā)生配線脫落和在銅引線22下 的絕緣膜5出現(xiàn)裂紋的不好情況的主要原因在現(xiàn)在還不能充分分析,但發(fā)明者作了如下考察。 S卩,考察到現(xiàn)有結(jié)構(gòu)由于僅在銅配線18的表面來構(gòu)成鍍敷層20,所以在銅引線 21下局部地產(chǎn)生機(jī)械破壞損傷,對(duì)此,本發(fā)明的結(jié)構(gòu)通過把銅配線7的側(cè)面用比銅硬的Ni 膜覆蓋,從而能夠把銅引線22的負(fù)載由銅配線7(接合焊盤部)下的面均勻承受(負(fù)載分 散),這樣不正是能夠抑制上述不好情況的產(chǎn)生嗎。 例如考察到在形成上述鍍敷層10時(shí),在把勢(shì)壘金屬膜7除去時(shí)由于為了防止銅 配線8之間的短路而進(jìn)行了過腐蝕,所以如圖4(A)所示在銅配線8的下部形成有挖去部 23。但如圖4(B)所示,由于在包括挖去部23的銅配線8的表面和側(cè)面(即銅配線8的所 有露出面)形成有鍍敷層IO,所以引線接合對(duì)于機(jī)械負(fù)載也增加了耐性。對(duì)此,現(xiàn)有結(jié)構(gòu)也 與本發(fā)明同樣地在銅配線18的下部形成有挖去部,但該挖去部沒被鍍敷層20覆蓋,所以如 圖6所示僅在銅配線18的表面形成有鍍敷層20,因此,認(rèn)為引線接合對(duì)于機(jī)械負(fù)載的耐性 低。 而且作為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中銅引線21接合不良的主要原因考察到難道不是在圖6所示 的除去勢(shì)壘金屬膜17的工序中由于藥液而把鍍敷層20的表面污染的緣故嗎。即當(dāng)鍍敷層 20的表面有藥液引起的損傷和污染附著物時(shí),在進(jìn)行引線接合時(shí)在與鍍敷層20或銅引線 21之間就不能進(jìn)行充分的共晶反應(yīng),對(duì)接合特性有惡劣影響。對(duì)此,本發(fā)明如圖2所示,在 利用藥液把所述勢(shì)壘金屬膜7除去后,由于把銅配線8完全覆蓋地來形成鍍敷層10,所以鍍 敷層10不會(huì)被藥液污染,對(duì)接合特性沒有影響。 上述實(shí)施例是一例,絕緣膜5和鍍敷層10的材質(zhì)和膜厚度能夠任意變更。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體裝置,其特征在于,具備在半導(dǎo)體基板上形成的銅配線、把所述銅配線的表面和側(cè)面覆蓋地形成的鍍敷層、經(jīng)由所述鍍敷層在所述銅配線上進(jìn)行引線接合的銅引線。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置,其特征在于,所述鍍敷層由Ni/Pd/Au的層合膜構(gòu)成。
3. 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置,其特征在于,在所述銅配線下形成有 由Ti/Cu種子層的層合膜構(gòu)成的勢(shì)壘金屬膜。
4. 一種半導(dǎo)體裝置的制造方法,其特征在于,具備把在半導(dǎo)體基板上形成的抗蝕劑膜作為掩模而在沒有形成該抗蝕劑膜的區(qū)域鍍敷形 成銅配線的工序、在把所述抗蝕劑膜除去后把所述銅配線的表面和側(cè)面覆蓋地形成鍍敷層的工序、 經(jīng)由所述鍍敷層在所述銅配線上把銅引線進(jìn)行引線接合的工序。
5. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法,其特征在于,具備在半導(dǎo)體基板上形成的勢(shì)壘金屬膜上形成抗蝕劑膜的工序、 把所述抗蝕劑膜作為掩模而在沒有形成該抗蝕劑膜的區(qū)域進(jìn)行鍍敷形成銅配線的工序、在把所述抗蝕劑膜除去后把所述銅配線作為掩模來把沒有形成有該銅配線區(qū)域的所 述勢(shì)壘金屬膜除去的工序、把所述銅配線的表面和側(cè)面覆蓋地形成鍍敷層的工序、 經(jīng)由所述鍍敷層在所述銅配線上把銅引線進(jìn)行引線接合的工序。
6. 如權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法,其特征在于,形成所述鍍 敷層的工序是把Ni/Pd/Au順次層合的工序。
7. 如權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法,其特征在于,所述勢(shì)壘金 屬膜由Ti/Cu種子層的層合膜構(gòu)成。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置,其在銅配線上把銅引線進(jìn)行引線接合而構(gòu)成,抑制配線脫落和在銅引線下的絕緣膜出現(xiàn)裂紋的不好情況。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具備在半導(dǎo)體基板(1)上形成的銅配線(8)、把所述銅配線(8)的表面和側(cè)面覆蓋地形成的鍍敷層(10)、經(jīng)由所述鍍敷層(10)在所述銅配線(8)上進(jìn)行引線接合的銅引線(22)。
文檔編號(hào)H01L23/482GK101771013SQ20091026220
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者佐野芳明, 小內(nèi)聰, 石關(guān)浩史, 赤石實(shí) 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社;三洋半導(dǎo)體株式會(huì)社