JP2007049097A - Semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に係り、特に、下部配線と上部配線とからなる2層構造のボンディングパッドを備えた半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device provided with a two-layer bonding pad made up of a lower wiring and an upper wiring.
半導体装置は、外部接続端子としてのボンディングパッドを有しており、ボンディングパッドには、金等のワイヤが接続される。このような半導体装置をインターポーザ等の基板に接続する場合、ボンディングパッドは、ワイヤを介して、基板のパッドと電気的に接続される。このような、ボンディングパッドには、下部配線と上部配線とを有する2層構造のものがある(図11参照)。 The semiconductor device has a bonding pad as an external connection terminal, and a wire such as gold is connected to the bonding pad. When such a semiconductor device is connected to a substrate such as an interposer, the bonding pad is electrically connected to the pad of the substrate through a wire. Such a bonding pad has a two-layer structure having a lower wiring and an upper wiring (see FIG. 11).
図11は、ボンディングパッドを備えた従来の半導体装置の断面図である。図11において、Aは上部配線111のワイヤ108が接続される領域(以下、「ワイヤ接続領域A」とする)を示している。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device having a bonding pad. In FIG. 11, A indicates a region to which the
図11を参照して、従来の半導体装置100について説明する。
A
半導体装置100は、半導体基板101と、絶縁膜102,105と、ボンディングパッド103と、保護膜106とを有する。半導体基板101の上面101A側には、トランジスタ等の半導体素子(図示せず)が形成されている。絶縁膜102は、半導体基板101の上面101Aを覆うように設けられている。絶縁膜105は、絶縁膜105の一部が下部配線110の上面110Aと重なるように、絶縁膜102上に設けられている。絶縁膜105は、下部配線110の上面110Aの中央部を露出する開口部105Aを有する。
The
ボンディングパッド103は、下部配線110と、上部配線111とから構成されている。下部配線110は、絶縁膜102上に設けられている。上部配線111は、開口部105Aに露出された下部配線110上、及び絶縁膜105上に設けられている。上部配線111は、ワイヤ接続領域Aを有する。ワイヤ接続領域Aには、ワイヤ108の先端のボール部109が接続される。
The
保護膜106は、上部配線111及び絶縁膜105上に設けられており、上部配線111のワイヤ接続領域Aを露出する開口部106Aを有する(例えば、特許文献1参照。)。
図12は、ワイヤ接続領域の中心からずれてワイヤが接続された従来の半導体装置の断面図である。図12において、図11に示した半導体装置100と同一構成部分には同一符号を付す。また、図12において、Bは下部配線110上に設けられた絶縁膜105により形成される段差(以下、「段差部B」とする)を示している。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device in which wires are connected with a deviation from the center of the wire connection region. 12, the same components as those of the
図12に示すように、ワイヤボンディング装置の性能によっては、ワイヤ108のボール部109がワイヤ接続領域Aの中心からずれて、ボール部109がワイヤ接続領域Aと保護膜106との両方に接触する場合がある。このような場合でも、ボール部109とワイヤ接続領域Aとは電気的に接続されているため、ワイヤ108と半導体装置100との間の電気的な接続に関して問題はない。しかし、ボール部109が保護膜106と接触した際の衝撃が段差部B(特に、下部配線110の端部)に集中するため、ボンディングパッド103の下層に位置する絶縁膜102が破損してクラックCが発生してしまうという問題があった。
As shown in FIG. 12, depending on the performance of the wire bonding apparatus, the
また、クラックCが発生した場合には、半導体基板101に形成された半導体素子(図示せず)の性能に悪影響を及ぼしてしまうという問題があった。
Moreover, when the crack C generate | occur | produced, there existed a problem of having a bad influence on the performance of the semiconductor element (not shown) formed in the
そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ボンディングパッドの下層に設けられた絶縁膜の破損を防止することのできる半導体装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a semiconductor device capable of preventing damage to an insulating film provided in a lower layer of a bonding pad.
本発明の一観点によれば、半導体基板(11)上に設けられた第1の絶縁膜(12)と、前記第1の絶縁膜(12)上に設けられた下部配線(21)と、該下部配線(21)上に設けられた上部配線(22)とを有するボンディングパッド(13)と、前記第1の絶縁膜(12)上に設けられた第2の絶縁膜(15)とを備えた半導体装置(10)において、前記第2の絶縁膜(15)を前記下部配線(21)の上面(21A)と重ならないように配置したことを特徴とする半導体装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a first insulating film (12) provided on a semiconductor substrate (11), a lower wiring (21) provided on the first insulating film (12), A bonding pad (13) having an upper wiring (22) provided on the lower wiring (21) and a second insulating film (15) provided on the first insulating film (12). In the semiconductor device (10) provided, the semiconductor device is provided in which the second insulating film (15) is arranged so as not to overlap the upper surface (21A) of the lower wiring (21).
本発明によれば、第2の絶縁膜(15)を下部配線(21)の上面(21A)と重ならないように配置することにより、下部配線(21)の端部に第2の絶縁層(15)による段差が形成されないため、ボンディングパッド(13)にワイヤ(18)を接続した際の下部配線(21)の端部における衝撃が緩和される。これにより下部配線(21)の直下に設けられた第1の絶縁膜(12)の破損を防止することができる。 According to the present invention, the second insulating film (15) is disposed so as not to overlap the upper surface (21A) of the lower wiring (21), so that the second insulating layer (15) is formed on the end of the lower wiring (21). 15), the step at the end of the lower wiring (21) when the wire (18) is connected to the bonding pad (13) is mitigated. Thereby, damage to the first insulating film (12) provided immediately below the lower wiring (21) can be prevented.
本発明は、ボンディングパッドの直下に設けられた絶縁膜の破損を防止することができる。 The present invention can prevent damage to an insulating film provided immediately below a bonding pad.
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の断面図であり、図2は、図1に示した半導体装置の平面図である。図1において、Dは上部配線22のワイヤ18が接続される領域(以下、「ワイヤ接続領域D」とする)、Eは溝部23の幅(以下、「幅E」とする)、をそれぞれ示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device shown in FIG. In FIG. 1, D indicates a region (hereinafter referred to as “wire connection region D”) to which the
図1及び図2を参照して、本発明の実施の形態に係る半導体装置10について説明する。
A
半導体装置10は、半導体基板11と、絶縁膜12,15と、ボンディングパッド13と、保護膜17とを有する。半導体基板11には、例えば、Si基板やGaAs基板等を用いることができる。半導体基板11の上面11A側には、図示していないトランジスタ等の半導体素子が形成されている。
The
絶縁膜12(第1の絶縁膜)は、図示していない半導体素子を覆うように半導体基板11の上面11Aに設けられている。絶縁膜12としては、BPSG膜を用いることができる。BPSG膜は、例えば、常圧CVD法により形成することができる。
The insulating film 12 (first insulating film) is provided on the
絶縁膜15(第2の絶縁膜)は、絶縁膜12上に設けられている。絶縁膜15は、下部配線21の上面21Aと重ならないよう、下部配線21の側壁21Bから離間した位置に配置されている。
The insulating film 15 (second insulating film) is provided on the
このように、絶縁膜15を下部配線21の上面21Aと重ならないよう、下部配線21の側壁21Bから離間した位置に配置することにより、下部配線21の端部(側壁21B付近)に絶縁層15による段差がなくなるため、ボンディングパッド13にワイヤ18を接続した際の下部配線21の側壁21B付近における衝撃が緩和される。これにより下部配線21の直下に設けられた絶縁膜12が破損することを防止できる。
In this way, the
絶縁膜15としては、例えば、SiO2膜、SOG(Spin On Glass)膜、或いはSiO2膜とSOG膜との積層膜を用いることができる。この場合、SiO2膜は、例えば、CVD法により形成することができる。
As the
絶縁膜15と下部配線21との間には、絶縁膜15の側壁15A、下部配線21の側壁21B、及び絶縁膜12の上面により溝部23が形成されている。この溝部23の幅Eは、溝部23に上部配線22となる導電金属を埋め込むことが可能な大きさであればよい。
A
ボンディングパッド13は、2層構造とされており、下部配線21と、上部配線22とを有する。下部配線21は、絶縁膜15から離間した絶縁膜12上に設けられている。上部配線22は、下部配線21上から絶縁膜15上に亘って設けられており、溝部23を充填している。上部配線22は、下部配線21の上面21Aを覆っており、上部配線22の側壁22Bは、下部配線21の側壁21Bよりも外側に配置されている。上部配線22は、ワイヤ18のボール部19が接続されるワイヤ接続領域Dを有する。ワイヤ接続領域Dの面積は、下部配線21の上面21Aの面積よりも大きくなるように設定されている。
The
このように、上部配線22を下部配線21の上面21Aを覆うように設け、上部配線22の側壁22Bを下部配線21の側壁21Bよりも外側に配置して、ワイヤ接続領域Dの面積を大きくすることにより、ワイヤ18のボール部19全体と上部配線22とが接触する確率が高くなるため、ワイヤ18とボンディングパッド13との間の接続信頼性を向上させることができる。
As described above, the
なお、下部配線21及び上部配線22の材料としては、導電金属を用いることができ、導電金属としては、例えば、AlやAl合金を用いることができる。
In addition, as a material of the
保護膜17は、上部配線22の端部を覆うよう絶縁膜15上に設けられている。保護膜17は、上部配線22のワイヤ接続領域Dを露出する開口部24を有する。保護膜17としては、例えば、SiN膜を用いることができる。SiN膜は、例えば、プラズマCVD法により形成することができる。
The
本実施の形態の半導体装置によれば、絶縁膜15を下部配線21の側壁21Bから離間した絶縁膜12上に配置することにより、下部配線21の端部(側壁21B付近)に絶縁層15による段差がなくなるため、ボンディングパッド13にワイヤ18が接続された際の衝撃が緩和されるので、下部配線21の直下に設けられた絶縁膜12が破損することを防止できる。
According to the semiconductor device of the present embodiment, the insulating
また、上部配線22を下部配線21の上面21Aを覆うように設け、上部配線22の側壁22Bを下部配線21の側壁21Bよりも外側に配置することにより、ワイヤ接続領域Dの面積を大きくして、ワイヤ18とボンディングパッド13との間の接続信頼性を向上させることができる。
Further, the
図3〜図9は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図であり、図10は、図6に示した構造体の平面図である。なお、図3〜図10において、先に説明した半導体装置10と同一構成部分には同一符号を付す。
3 to 9 are views showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a plan view of the structure shown in FIG. 3 to 10, the same components as those of the
次に、図3〜図10を参照して、本発明の実施の形態に係る半導体装置10の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
始めに、図3に示すように、半導体素子(図示せず)が形成された半導体基板11の上面11Aに、絶縁層12と、下部配線21とを順次形成する。具体的には、例えば、半導体素子(図示せず)が形成されたシリコンからなる半導体基板11上に、常圧CVD法によりBPSG膜を成膜して絶縁層12を形成する。次いで、スパッタ法により、BPSG膜上にAl膜を成膜し、次いで、Al膜上に下部配線21の形状にパターニングしたレジスト層を形成し、その後、レジスト層をマスクとするドライエッチング法によりAl膜をエッチングすることで下部配線21を形成する。レジスト層は、下部配線21を形成後に除去する。
First, as shown in FIG. 3, the insulating
次いで、図4に示すように、図3に示した構造体の上面を覆うように絶縁膜15を形成し、続いて、絶縁膜15上に開口部31Aを有したレジスト層31を形成する。開口部31Aは、下部配線21が形成された領域と、溝部23(図1参照)が形成される領域とを露出する開口部である。
Next, as shown in FIG. 4, the insulating
絶縁膜15としては、例えば、SiO2膜と、SOG(Spin On Glass)膜と、SiO2膜とが順次積層された積層膜を用いることができる。この場合、絶縁膜15は、例えば、CVD法によりSiO2膜を成膜し、続いて、塗布法によりSOG(Spin On Glass)膜を成膜し、その後、CVD法によりSiO2膜を成膜することで形成する。
As the insulating
次いで、図5に示すように、ドライエッチング法により、開口部31Aに露出された絶縁膜15をエッチングする。これにより、下部配線21を露出すると共に、絶縁膜15の側壁15A、下部配線21の側壁21B、及び絶縁膜12の上面からなる溝部23を形成する。溝部23の幅Eは、溝部23に上部配線22となる導電金属を充填可能な大きさであればよい。
Next, as shown in FIG. 5, the insulating
次いで、図6に示すように、レジスト層31をレジスト剥離液により除去する。なお、溝部23は、図10に示すように、下部配線21の側壁21Bを囲むように形成する。
Next, as shown in FIG. 6, the resist
次いで、図7に示すように、図6に示した構造体上に上部配線22を形成する。具体的には、例えば、図6に示した構造体上に、スパッタ法によりAl膜を成膜し、次いで、Al膜上に上部配線22の形状にパターニングしたレジスト層を形成し、その後、レジスト層をマスクとするドライエッチング法によりAl膜をエッチングすることで上部配線22を形成する。これにより、下部配線21と上部配線22とよりなる2層構造のボンディングパッド13が形成される。レジスト層は、上部配線22を形成後に除去する。
Next, as shown in FIG. 7, the
次いで、図8に示すように、図7に示した構造体上を覆うように保護膜17を形成し、続いて、保護膜17上に開口部33Aを有したレジスト層33を形成する。開口部33Aは、上部配線22のワイヤ接続領域D上に位置する保護膜17を露出する。
Next, as shown in FIG. 8, a
次いで、図9に示すように、レジスト層33をマスクとするドライエッチング法により、開口部33Aに露出された保護膜17を除去して、保護膜17に上部配線22のワイヤ接続領域Dを露出する開口部24を形成する。レジスト層33は、開口部24を形成後に除去する。これにより、半導体装置10が製造される。
Next, as shown in FIG. 9, the
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and within the scope of the present invention described in the claims, Various modifications and changes are possible.
なお、本実施の形態の半導体装置10では、ボンディングパッドとして、下部配線21と上部配線22とよりなる2層構造のボンディングパッド13を例に挙げて説明したが、本発明は、2層以上の配線から構成されるボンディングパッドを備えた半導体装置に対しても適用可能である。
In the
本発明は、ボンディングパッドの直下に設けられた絶縁膜の破損を防止することのできる半導体装置に適用できる。 The present invention can be applied to a semiconductor device capable of preventing damage to an insulating film provided immediately below a bonding pad.
10 半導体装置
11 半導体基板
11A,21A 上面
12,15 絶縁膜
13 ボンディングパッド
15A,21B,22B 側壁
17 保護膜
18 ワイヤ
19 ボール部
21 下部配線
22 上部配線
23 溝部
24,31A,33A 開口部
31,33 レジスト層
D ワイヤ接続領域
E 幅
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1の絶縁膜上に設けられた下部配線と、該下部配線上に設けられた上部配線とを有するボンディングパッドと、
前記第1の絶縁膜上に設けられた第2の絶縁膜とを備えた半導体装置において、
前記第2の絶縁膜を前記下部配線の上面と重ならないように配置したことを特徴とする半導体装置。 A first insulating film provided on the semiconductor substrate;
A bonding pad having a lower wiring provided on the first insulating film and an upper wiring provided on the lower wiring;
In a semiconductor device comprising a second insulating film provided on the first insulating film,
A semiconductor device, wherein the second insulating film is disposed so as not to overlap an upper surface of the lower wiring.
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