專利名稱：連接結(jié)構(gòu)體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多晶硅(Poly-Si)膜與鋁類金屬絲的連接結(jié)構(gòu)體及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，采用半導(dǎo)體的微細加工技術(shù)形成機電零件的MEMS (微機電系 統(tǒng))技術(shù)備受關(guān)注，在機械領(lǐng)域、電子領(lǐng)域、通信領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域等各種領(lǐng)域 中，關(guān)于MEMS技術(shù)的開發(fā)日益活躍。
MEMS技術(shù)中通常用氫氟酸類藥液將硅蝕刻加工成所需形狀。此時，作 為獲得裝置外部與裝置內(nèi)部的輸入輸出信號之間的電導(dǎo)通的方法，由于無法使 用會被氫氟酸類藥液蝕刻的材料作為導(dǎo)通用零件的材料，因此，用氫氟酸類藥 液蝕刻后，為了能夠容易地與金或鋁金屬絲鍵合，采用用金或鋁來形成鍵合焊 盤的方法。
另外，根據(jù)日本專利特開2004 — 247522公報(稱為專利文獻l)，當在 鍵合焊盤中使用鋁時，若在鍵合焊盤表面具有凹凸形狀，則有助于提高鍵合金 屬絲等與焊盤接觸的部件的密合性。
但是，當用鍍敷或化學氣相沉積(CVD)形成鋁鍵合焊盤時，在該形成工 序中需有掩膜，且工序增加，成本大幅上升，隨之產(chǎn)生零件成本增加這一缺點。
作為其解決方法，可考慮不形成鋁鍵合焊盤，用不會被氫氟酸類藥液蝕刻 的多晶硅等來形成鍵合焊盤。但在這種情況下，由于多晶硅與上述專利文獻1 中所述的容易塑性變形的鋁不同，其具有難以塑性變形的性質(zhì)，因此如圖5所 示，若多晶硅膜鍵合焊盤l表面的凹凸大，則與鋁類金屬絲2連接時在連接部 會產(chǎn)生空隙3，從而無法確保足夠的連接面積，鍵合性能有可能下降。另外， 在圖5中，l是多晶硅膜鍵合焊盤，2是鋁類金屬絲，3是空隙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用于解決上述技術(shù)問題的發(fā)明，其目的在于提供即使對具有多晶 硅膜鍵合焊盤的連接結(jié)構(gòu)體進行了使用鋁類金屬絲的楔形鍵合也能穩(wěn)定地將 多晶硅膜鍵合焊盤與鋁類金屬絲進行金屬絲鍵合的連接結(jié)構(gòu)體及其制造方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)體的特征在于，在Si上形成Si02
膜，在所述Si02膜上形成BPSG膜或PSG膜，在所述BPSG膜或PSG膜 上形成SiN膜，在所述SiN膜上形成多晶硅膜，在所述多晶硅膜上連接鋁 類金屬絲。
本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)體的特征還在于，在上述結(jié)構(gòu)中，多晶硅膜表面的 平均粗糙度小于或等于BPSG膜或PSG膜表面的粗糙度。
本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)體的特征還在于，在上述結(jié)構(gòu)中，多晶硅膜表面的 粗糙度在22nm以下。
本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)體的特征還在于，在上述結(jié)構(gòu)中，多晶硅膜的厚度 在200nm以上。
另外，本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)體的制造方法的特征在于，包括在Si上形 成SiOj莫的工序、在上述Si02膜上形成BPSG膜或PSG膜的工序、在上 述BPSG膜或PSG膜上形成SiN膜的工序、在上述SiN膜上形成多晶硅膜 的工序和在上述多晶硅膜上連接鋁類金屬絲的工序。
若采用本發(fā)明提供的連接結(jié)構(gòu)體及其制造方法，則由于不需要在作為 鍵合焊盤的多晶硅膜上形成鋁或金的工序，因此與以往相比，不僅能縮短 制造時間，還能削減成本，能用廉價的制造工序制造多晶硅膜與鋁類金屬 絲的連接結(jié)構(gòu)體。根據(jù)本發(fā)明，由于能減小多晶硅膜的表面平均粗糙度， 因此，存在于鋁類金屬絲與多晶硅膜之間的連接面上的空隙變小，連接面 積增加，能提高金屬絲鍵合性。


圖1是本發(fā)明實施例所涉及的連接結(jié)構(gòu)體的剖視圖。
圖2是該連接結(jié)構(gòu)體的多晶硅膜鍵合焊盤的表面部放大圖。圖3是該連接結(jié)構(gòu)體的多晶硅膜鍵合焊盤與鋁類金屬絲的連接部的放大圖。
圖4是表示多晶硅膜與鋁類金屬絲的金屬絲拉伸試驗結(jié)果的圖。 圖5是現(xiàn)有連接結(jié)構(gòu)體的剖視圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明實施例所涉及的連接結(jié)構(gòu)體及其制造方法進 行說明。
圖1和圖2是表示本發(fā)明實施例所涉及的連接結(jié)構(gòu)體的剖視圖以及多
晶硅膜鍵合焊盤表面的放大圖。
如圖1所示，本發(fā)明實施例所涉及的連接結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)為在Si4上
形成Si02膜5，在Si02膜5上形成BPSG (硼磷硅玻璃)膜6，在BPSG 膜上形成SiN膜7，在SiN膜7上形成多晶硅膜鍵合焊盤1，在多晶硅膜鍵 合焊盤1上連接鋁類金屬絲2。另外，圖2中的8表示焊盤表面平均粗糙度。 該連接結(jié)構(gòu)體按以下方法制造。
在1000 120(TC的氧氛圍氣中，在Si4上形成Si02膜5，采用常壓CVD 法，使該Si02膜5在含有SiH4、 02、 PH3和B2H6氣體的氛圍氣中在350 45(TC下反應(yīng)，從而在Si02膜5上形成BPSG膜6。然后，在850 950。C下 進行熱處理，通過減壓CVD，在含有SiH2Cl2和NH3氣體的氛圍氣中在700 800。C下反應(yīng)，從而在BPSG膜6上形成SiN膜7，采用減壓CVD法，在 含有SiH4氣體的氛圍氣中在600 70(TC下反應(yīng)，從而在SiN膜7上形成多 晶硅膜鍵合焊盤1。此時，多晶硅膜鍵合焊盤1的焊盤表面粗糙度8 (參照 圖2)小于或等于BPSG膜6的表面粗糙度。如上所述，通過控制BPSG膜 6的表面粗糙度，即可抑制并減少多晶硅膜鍵合焊盤1的焊盤表面平均粗糙 度8。
圖3是圖1的多晶硅膜鍵合焊盤1與鋁類金屬絲2的連接部的放大圖。 在多晶硅膜鍵合焊盤1上連接鋁類金屬絲2時，多晶硅膜鍵合焊盤1的表 面狀態(tài)對鋁類金屬絲2的塑性變形具有決定性影響。即，若多晶硅膜鍵合焊盤1的表面粗糙，則即使鋁類金屬絲2發(fā)生變形，連接面上空隙3也很 大，無法獲得充分的連接強度，但通過減小多晶硅膜鍵合焊盤1的焊盤表
面平均粗糙度8，則在多晶硅膜鍵合焊盤1上連接鋁類金屬絲2時，連接面 上的空隙3變小，多晶硅膜鍵合焊盤1與鋁類金屬絲2的連接面積增加， 因而能防止金屬絲鍵合性下降。
圖4是表示將多晶硅膜鍵合焊盤1與鋁類金屬絲2進行金屬絲鍵合后 進行拉伸試驗(pull test)時的拉伸強度與多晶硅膜鍵合焊盤1的焊盤表面 平均粗糙度8之間關(guān)系的圖。對多晶硅膜鍵合焊盤1與鋁類金屬絲2的連 接結(jié)構(gòu)體進行金屬絲拉伸試驗，由圖4所示的實驗結(jié)果可知，若多晶硅膜 鍵合焊盤1的焊盤表面平均粗糙度8大于22nm，則在多晶硅膜鍵合焊盤1 與鋁類金屬絲2的連接部界面出現(xiàn)斷裂，可見拉伸強度下降的現(xiàn)象，但若 多晶硅膜鍵合焊盤1的焊盤表面平均粗糙度8在22nm以下，則在鋁類金屬 絲2中出現(xiàn)斷裂，可獲得穩(wěn)定的拉伸強度。根據(jù)拉伸試驗的結(jié)果，還可確 認通過減小多晶硅膜鍵合焊盤1的焊盤表面粗糙度8，能使多晶硅膜鍵合焊 盤1與鋁類金屬絲2具有穩(wěn)定的鍵合性。
當用常壓CVD形成上述BPSG膜6時，通過使B濃度為lwt^以上、 P濃度為5.9wt^以上，進行850 950。C的熱處理來控制BPSG膜6的表面 粗糙度，從而可以使上述多晶硅膜鍵合焊盤1的焊盤表面平均表面粗糙度8 在22nm以下，因而能使多晶硅膜鍵合焊盤1與鋁類金屬絲2具有穩(wěn)定的金 屬絲鍵合性。
另外，通過使多晶硅膜鍵合焊盤1的膜厚在200nm以上，可防止在金 屬絲鍵合時因多晶硅膜鍵合焊盤1上施加的壓力引發(fā)的多晶硅膜的脆性斷 裂，可在不發(fā)生多晶硅膜鍵合焊盤1的膜剝離的前提下實現(xiàn)穩(wěn)定的金屬絲 鍵合。
而且，若采用上述結(jié)構(gòu)，則不需要在多晶硅膜鍵合焊盤1上形成鋁或 金的工序，因此與以往相比，不僅能縮短制造時間，還能削減成本，因而 用廉價的制造工序即可提供能穩(wěn)定地將多晶硅膜鍵合焊盤1與鋁類金屬絲 2進行金屬絲鍵合的連接結(jié)構(gòu)體。另外，上述BPSG膜6也可以是PSG膜等層間絕緣膜。
權(quán)利要求
1. 連接結(jié)構(gòu)體，其特征在于，在Si(4)上形成SiO2膜(5)，在所述SiO2膜(5)上形成BPSG膜(6)或PSG膜，在所述BPSG膜(6)或PSG膜上形成SiN膜(7)，在所述SiN膜(7)上形成多晶硅膜(1)，在所述多晶硅膜(1)上連接鋁類金屬絲(2)。
2. 如權(quán)利要求1所述的連接結(jié)構(gòu)體，其特征在于，多晶硅膜(1)的 表面平均粗糙度小于或等于BPSG膜(6)的表面粗糙度或PSG膜的表面粗 糙度。
3. 如權(quán)利要求1所述的連接結(jié)構(gòu)體，其特征在于，多晶硅膜(1)的 表面粗糙度在22nm以下。
4. 如權(quán)利要求1所述的連接結(jié)構(gòu)體，其特征在于，多晶硅膜(1)的 厚度在200nm以上。
5. 連接結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，包括在Si (4)上形成Si02 膜(5)的工序、在所述Si02膜(5)上形成BPSG膜(6)或PSG膜的工 序、在所述BPSG膜(6)或PSG膜上形成SiN膜(7)的工序、在所述SiN 膜(7)上形成多晶硅膜(1)的工序和在所述多晶硅膜(1)上連接鋁類金 屬絲(2)的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供能將多晶硅膜鍵合焊盤與鋁類金屬絲穩(wěn)定地進行金屬絲鍵合的連接結(jié)構(gòu)體和制造方法。本發(fā)明提供的連接結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)為在Si(4)上形成SiO₂膜(5)，在SiO₂膜(5)上形成BPSG膜(6)，在BPSG膜(6)上形成SiN膜(7)，在SiN膜(7)上形成多晶硅膜鍵合焊盤(1)，在多晶硅膜鍵合焊盤(1)上連接鋁類金屬絲(2)。多晶硅膜鍵合焊盤(1)的表面平均粗糙度在22nm以下，由于能減小多晶硅膜鍵合焊盤(1)的焊盤表面平均粗糙度(8)，因此，存在于鋁類金屬絲(2)與多晶硅膜鍵合焊盤(1)的連接面上的空隙變小，連接面積增加，能提高金屬絲鍵合性。
文檔編號H01L23/488GK101419955SQ20081012508
公開日2009年4月29日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月25日
發(fā)明者水谷篤人 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社