半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

提供一种半导体装置，能够防止设置在半导体基板上的防反射膜的分解反应以及布线层的腐蚀等，从而能够提高可靠性。具备布线层(11)、设置在布线层(11)上的氮化钛层(21)、设置在氮化钛层(21)上的氮氧化钛层(22)、设置在氮氧化钛层(22)上的氧化钛层(23)、以及设置在氧化钛层(23)上的表面保护膜(31、32)，设置有贯通氮化钛层(21)、氮氧化钛层(22)、氧化钛层(23)以及表面保护膜(31、32)来使布线层(11)的一部分露出的开口部(11b)，布线层(11)的露出的一部分构成焊盘(11a)。分构成焊盘(11a)。分构成焊盘(11a)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种半导体装置及其制造方法。

技术介绍

[0002]已知在半导体集成电路(IC)等半导体装置中，在设置在半导体基板上的由铝(Al)等形成的布线层上形成由氮化钛(TiN)膜等形成的防反射膜，由此减少在形成用于将布线层形成图案的抗蚀剂图案时的来自基底的光的反射(光晕)(参照专利文献1
‑
5)。
[0003]在专利文献1
‑
4中，公开了在布线层上形成单层的TiN膜来作为防反射膜。专利文献5公开了在布线层上形成下层的钛(Ti)膜与上层的TiN膜的层叠构造，该TiN膜的成分比连续地变化。专利文献6公开了将布线层下的势垒金属膜形成为由被Ti膜夹在中间的TiN膜形成的三层构造，但是没有关于布线层上的防反射膜的公开。
[0004]在专利文献1
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5所记载的防反射膜上形成有表面保护膜。并且形成贯通表面保护膜和防反射膜的开口部，并将布线层的在开口部露出的一部分作为用于与接合线连接的焊盘。在开口部的侧壁，作为防反射膜的TiN层的端部露出。在高温高湿偏压(THB)环境下，当TiN层的端部在开口部的侧壁露出时，TiN与水分发生反应，成为氧化钛(TiO)而体积膨胀。其结果被指出，在表面保护膜形成裂缝或膜中的空洞，招致焊盘周边部的腐蚀等不良状况。
[0005]因此，在专利文献2
‑
4中公开了：通过与焊盘开口用的蚀刻工序不同的蚀刻工序来使TiN层的端部后退到比开口部靠后，并用表面保护膜覆盖TiN层的端部，以使TiN层在焊盘开口部的侧壁不露出。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开平3
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292757号公报
[0009]专利文献2：日本特开平2
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205323号公报
[0010]专利文献3：日本专利第5443827号说明书
[0011]专利文献4：日本专利第5702844号说明书
[0012]专利文献5：日本专利第3460417号说明书
[0013]专利文献6：日本专利第5702844号说明书

技术实现思路

[0014]专利技术要解决的问题
[0015]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能够防止设置在半导体基板上的防反射膜的分解反应、布线层的腐蚀等从而能够提高可靠性的半导体装置及其制造方法。
[0016]用于解决问题的方案
[0017]本专利技术的一个方式是一种半导体装置，其宗旨在于，具备：(a)布线层；(b)设置在布线层上的氮化钛层；(c)设置在氮化钛层上的氮氧化钛层；(d)设置在氮氧化钛层上的氧化钛层；以及(e)设置在氧化钛层上的表面保护膜，设置有贯通氮化钛层、氮氧化钛层、氧化
钛层以及表面保护膜来使布线层的一部分露出的开口部，布线层的露出的一部分构成焊盘。
[0018]本专利技术的其它方式是一种半导体装置的制造方法，其宗旨在于，包括以下工序：(a)在半导体基板上沉积布线形成用金属膜；(b)在布线形成用金属膜上沉积氮化钛层；(c)在氮化钛层上沉积钛层；(d)在钛层上形成抗蚀剂图案；(e)将抗蚀剂图案用作蚀刻掩模来将布线形成用金属膜形成图案，由此形成布线层；(f)将钛层的上表面氧化，来形成氧化钛层；(g)使氧和氮在钛层中扩散，来在氮化钛层与氧化钛层之间形成氮氧化钛层；(h)在氧化钛层上形成表面保护膜；以及(i)选择性地去除表面保护膜、氧化钛层、氮氧化钛层以及氮化钛层各自的一部分，由此使布线层的一部分露出来形成焊盘。
[0019]专利技术的效果
[0020]根据本专利技术，能够提供一种能够防止设置在半导体基板上的防反射膜的分解反应以及布线层的腐蚀等从而能够提高可靠性的半导体装置及其制造方法。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的第一实施方式所涉及的半导体装置的等效电路图。
[0022]图2是本专利技术的第一实施方式所涉及的半导体装置的概要俯视图。
[0023]图3是图2的A
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A截面的截面图。
[0024]图4A是本专利技术的第一实施方式所涉及的半导体装置的工序截面图。
[0025]图4B是本专利技术的第一实施方式所涉及的半导体装置的继图4A之后的工序截面图。
[0026]图4C是本专利技术的第一实施方式所涉及的半导体装置的继图4B之后的工序截面图。
[0027]图5A是本专利技术的第一实施方式所涉及的半导体装置的继图4C之后的工序截面图。
[0028]图5B是本专利技术的第一实施方式所涉及的半导体装置的继图5A之后的工序截面图。
[0029]图5C是本专利技术的第一实施方式所涉及的半导体装置的继图5B之后的工序截面图。
[0030]图6是本专利技术的第一实施方式的比较例所涉及的半导体装置的主要部分截面图。
[0031]图7是本专利技术的第一实施方式的比较例所涉及的半导体装置的概要俯视图。
[0032]图8的(a)是Ti膜厚为35nm的情况下的扫描透射电子显微镜(STEM)的谱线轮廓，图8的(b)是图8的(a)的情况下的STEM图像。
[0033]图9的(a)是Ti膜厚为15nm的情况下的STEM的谱线轮廓，图9的(b)是图9的(a)的情况下的STEM图像。
[0034]图10的(a)是Ti膜厚为5nm的情况下的STEM的谱线轮廓，图10的(b)是图10的(a)的情况下的STEM图像。
[0035]图11是本专利技术的第一实施方式所涉及的半导体装置的主要部分截面图。
[0036]图12是本专利技术的第二实施方式的比较例所涉及的半导体装置的主要部分俯视图。
[0037]图13是图12的A
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A截面和B
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B截面的截面图。
[0038]图14是本专利技术的第二实施方式所涉及的半导体装置的主要部分俯视图。
[0039]图15是图13的A
‑
A截面和B
‑
B截面的截面图。
[0040]图16A是本专利技术的第二实施方式所涉及的半导体装置的工序截面图。
[0041]图16B是本专利技术的第二实施方式所涉及的半导体装置的继图16A之后的工序截面图。
[0042]图16C是本专利技术的第二实施方式所涉及的半导体装置的继图16B之后的工序截面图。
[0043]图17是焊盘远离区域处的防反射膜为TiN层和Ti层的情况下的STEM的谱线轮廓。
[0044]图18是焊盘远离区域处的防反射膜为单层的TiN层的情况下的STEM的谱线轮廓。
具体实施方式
[0045]下面，参照附图来说明本专利技术的第一实施方式和第二实施方式。在附图的记载中，对相同或类似的部分标注相同或类似的标记，并省略重复的说明。但是，附图是示意性的，厚度与平面尺寸之间的关系、各层的厚度的比率等有时与实际情况不同。另外，在附图彼此之间也可能包括尺寸的关系、比率不同的部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其特征在于，具备：布线层；设置在所述布线层上的氮化钛层；设置在所述氮化钛层上的氮氧化钛层；设置在所述氮氧化钛层上的氧化钛层；以及设置在所述氧化钛层上的表面保护膜。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述布线层由铝或铝合金形成。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，所述表面保护膜具有：设置在所述氧化钛层上的氧化硅膜；以及设置在所述氧化硅膜上的氮化硅膜。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述氮氧化钛层与所述氧化钛层的合计膜厚为30nm以上。5.根据权利要求1～4中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述焊盘是高电压基准电路中的高电位侧焊盘。6.根据权利要求1～5中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，设置有贯通所述氮化钛层、所述氮氧化钛层、所述氧化钛层以及所述表面保护膜来使所述布线层的一部分露出的开口部，所述布线层的露出的一部分构成焊盘。7.根据权利要求1～5中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，在所述焊盘的周边区域选择性地设置有由所述氮化钛层、所述氮氧化钛层以及所述氧化钛层构成的三层构造，在与所述周边区域相比远离所述焊盘的区域选择性地设置有由所述氮化钛层和高浓度氧化钛层构成的二层构造。8.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，由所述氮化钛层、所述氮氧化钛层以及所述氧化钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：山路将晴，狩野太一，澄田仁志，伊藤秀昭，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：