JP2007258527A - Semiconductor device - Google Patents

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敦也 牛田
Mikimasa Marui
幹将 圓井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of frequent generation of defective elements due to corrosion of a contact in a high temperature bias reliability test when a surface protection film of a chip is constituted of a low thermal-expansion polyimide resin alone in order to reduce a cost, since a first wiring metallic layer (high side part) of a high withstand voltage MOSFET and a contact part (low side part) between a second wiring metallic layer and a resistor are arranged closely in a high voltage level shift of an IC, for example. <P>SOLUTION: A third wiring metallic layer of the same potential (GND potential) as a low side is disposed between a high side and the low side. Consequently, even if corrosion is generated due to a high voltage applied, it is possible to shield corrosion from advancing in the third wiring metallic layer of a dummy pattern. In other words, even if a surface protection film is formed of only a low thermal-expansion polyimide resin of a low cost, it is possible to prevent corrosion from attaining a contact in a high temperature bias reliability test, thus avoiding generation of a defective element. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置に係り、特に高温高湿逆バイアス信頼性試験における素子の不良を改善する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device that improves an element defect in a high temperature and high humidity reverse bias reliability test.

信頼性試験の1つである高温バイアス試験は、高温の電気炉の中で行われ、所定の試験時間(例えば1000時間)が経過した後、電気的測定でデバイス動作を調べることで評価する(例えば特許文献1参照)。
特開平6−51017号公報
A high-temperature bias test, which is one of reliability tests, is performed in a high-temperature electric furnace, and evaluation is performed by examining device operation by electrical measurement after a predetermined test time (for example, 1000 hours) has elapsed ( For example, see Patent Document 1).
JP-A-6-51017

高耐圧ICの高温高湿逆バイアス試験は、パッケージからのストレスを回避し、信頼性を向上する必要がある。このため、半導体基板の表面保護膜としてポリイミドを主成分とした低熱膨張型樹脂(例えばP.I.X(登録商標):以下低熱膨張型ポリイミド樹脂)が採用されている。低熱膨張型ポリイミド樹脂とは、熱膨張係数が3×10−5−1〜5×10-5−1程度であり、例えばシリコン半導体基板の熱膨張係数(3×10―6・℃−1)との熱膨張係数差が比較的小さいため、ウエハの反りを抑制する表面保護膜材料として普及している。 The high-temperature, high-humidity reverse bias test for a high voltage IC needs to avoid stress from the package and improve reliability. For this reason, a low thermal expansion resin (for example, PIX (registered trademark): hereinafter, low thermal expansion polyimide resin) containing polyimide as a main component is employed as a surface protective film of a semiconductor substrate. The low thermal expansion type polyimide resin has a thermal expansion coefficient of about 3 × 10 −5 ° C. −1 to 5 × 10 −5 ° C. −1 . For example, the thermal expansion coefficient of a silicon semiconductor substrate (3 × 10 −6 · ° C. − Since the difference in thermal expansion coefficient from 1 ) is relatively small, it is widely used as a surface protective film material that suppresses warpage of the wafer.

低熱膨張型ポリイミド樹脂は一般に吸水性が高いため、表面保護膜として窒化膜と低熱膨張型ポリイミド樹脂の2層構造にする場合ある。しかし、表面保護膜に窒化膜を採用する場合、例えば7000Å程度の厚みに形成する必要があり、コストがかかる。また窒化膜では応力による特性の変動があり、高温高湿逆バイアス試験での不良が増加する。そこで、低熱膨張型ポリイミド樹脂の膜厚を厚くし、低熱膨張型ポリイミド樹脂のみで表面保護膜とする技術も知られている。   Since the low thermal expansion polyimide resin generally has high water absorption, there are cases where a two-layer structure of a nitride film and a low thermal expansion polyimide resin is used as a surface protective film. However, when a nitride film is used as the surface protective film, it is necessary to form it with a thickness of, for example, about 7000 mm, which is expensive. In addition, there is a variation in characteristics due to stress in the nitride film, and defects in the high temperature and high humidity reverse bias test increase. Therefore, a technique is known in which the film thickness of the low thermal expansion type polyimide resin is increased and the surface protective film is formed using only the low thermal expansion type polyimide resin.

ところが、低熱膨張型ポリイミド樹脂の厚膜化にも限界がある。すなわち、膜厚が厚すぎると開口部を作るエッチング時間が増える、パッドとメタルのオーバーラップが増えて小型化できない、コストアップというデメリットがある。つまり、20000Å程度の膜厚までが限界であるが、低熱膨張型ポリイミド樹脂のみを表面保護膜とした場合、上記の厚みを確保しても水分の浸入は完全に防げない。   However, there is a limit to increasing the thickness of the low thermal expansion polyimide resin. That is, if the film thickness is too thick, there are disadvantages in that the etching time for creating the opening increases, the pad and metal overlap increase, and the size cannot be reduced, and the cost increases. In other words, the film thickness is limited to about 20000 mm, but when only the low thermal expansion polyimide resin is used as the surface protective film, the penetration of moisture cannot be completely prevented even if the above thickness is secured.

このため、高温高湿逆バイアス信頼性試験時の高電位の印加と水分により特定の領域において腐食しやすく、正常な動作が行えない不良素子が多発する問題があった。   For this reason, there is a problem in that defective elements that are likely to be corroded in a specific region due to application of a high potential and moisture during a high-temperature, high-humidity reverse bias reliability test and fail to operate normally occur frequently.

本発明は上述した諸々の事情に鑑み成されたもので、第1に、半導体基板に設けたトランジスタと、該トランジスタに接続し、高電位が印加される第1配線金属層と、前記トランジスタに接続し、低電位が印加される第2配線金属層と、前記半導体基板に設けられた他の導電体と、前記第2配線金属層と前記他の導電体とのコンタクト部と、前記コンタクト部と前記第1配線金属層間に配置され、前記第2配線金属層に接続する第3配線金属層と、前記半導体基板の表面を被覆するポリイミドを主成分とする低熱膨張型樹脂層と、を具備することにより解決するものである。   The present invention has been made in view of the various circumstances described above. First, a transistor provided on a semiconductor substrate, a first wiring metal layer connected to the transistor, to which a high potential is applied, and the transistor are provided. A second wiring metal layer to which a low potential is applied; another conductor provided on the semiconductor substrate; a contact portion between the second wiring metal layer and the other conductor; and the contact portion And a third wiring metal layer disposed between the first wiring metal layers and connected to the second wiring metal layer, and a low thermal expansion resin layer mainly composed of polyimide covering the surface of the semiconductor substrate. To solve this problem.

第1に、高電位となる第1配線金属層と、低電位となる第2配線金属層と他の導電体とのコンタクト部との間に、第2配線金属層に接続する第3配線金属層を設ける。高電界の印加と水分による腐食は、第3配線金属層で遮断できコンタクト部に達することを防止できる。   First, a third wiring metal connected to the second wiring metal layer between a first wiring metal layer that is at a high potential and a contact portion between the second wiring metal layer that is at a low potential and another conductor. Provide a layer. Application of a high electric field and corrosion due to moisture can be blocked by the third wiring metal layer and can be prevented from reaching the contact portion.

第2に、コンタクト部における腐食を防止できるので、表面保護膜として低熱膨張型ポリイミド樹脂のみを採用でき、窒化膜が不要となるのでコストの高騰を抑制できる。   Second, since corrosion at the contact portion can be prevented, only a low thermal expansion polyimide resin can be employed as the surface protective film, and a nitride film is not required, so that an increase in cost can be suppressed.

第3に、第3配線金属層は、低電位が印加される第2配線金属層と接続する。つまり、第2配線金属層のパターンを変更して第3配線金属層を設けることができるので、容易に高温バイアス信頼性試験に対する耐性の高い素子を提供できる。   Third, the third wiring metal layer is connected to the second wiring metal layer to which a low potential is applied. That is, since the third wiring metal layer can be provided by changing the pattern of the second wiring metal layer, it is possible to easily provide an element having high resistance to the high temperature bias reliability test.

具体的には、コンタクト部の腐食により従来では168時間(温度85℃、湿度85%)の高温バイアス信頼性試験において、30個中15個の不良素子が発生していた。しかし、本実施形態では腐食がコンタクト部に達することはなく、1000時間(温度85℃、湿度85%)の試験であっても全く不良素子が発生することはなかった。   Specifically, 15 defective elements were generated in 30 pieces in the conventional high temperature bias reliability test for 168 hours (temperature 85 ° C., humidity 85%) due to corrosion of the contact portion. However, in this embodiment, the corrosion does not reach the contact portion, and no defective element was generated even in the test for 1000 hours (temperature 85 ° C., humidity 85%).

以下に図1から図4を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

本実施形態の半導体装置は、半導体基板1と、トランジスタ2と、第1配線金属層3と、第2配線金属層4と、第3配線金属層5と、コンタクト部6と、他の導電体7と、低熱膨張型ポリイミド樹脂層8と、から構成される。   The semiconductor device of this embodiment includes a semiconductor substrate 1, a transistor 2, a first wiring metal layer 3, a second wiring metal layer 4, a third wiring metal layer 5, a contact portion 6, and other conductors. 7 and a low thermal expansion polyimide resin layer 8.

図1は、本実施形態の半導体素子の概略を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an outline of the semiconductor element of this embodiment.

半導体基板は、例えばシリコン半導体基板1であり、その表面にトランジスタ2等の能動素子が設けられる。トランジスタは、例えば高耐圧(100V〜600V程度)のMOSFET2等である。第1配線金属層3は、MOSFET2に接続し、高電位が印加される配線または電極パッドである。第2配線金属層4はMOSFET2に接続し低電位が印加される配線または電極パッドである。他の導電体7は、MOSFET2と同一の半導体基板1上に集積化された抵抗、配線、または他の能動素子や受動素子である。第2配線金属層4と、他の導電体7はコンタクト部6により電気的に接続する。第3配線金属層5は、第2配線金属層4と接続し、コンタクト部6と第1配線金属層3間に配置される。半導体基板1表面の、第1配線金属層3、第2配線金属層4、第3配線金属層4上は、ポリイミドを主成分とした低熱膨張型樹脂層(低熱膨張型ポリイミド樹脂層)8による表面保護膜により被覆される。   The semiconductor substrate is, for example, a silicon semiconductor substrate 1, and an active element such as a transistor 2 is provided on the surface thereof. The transistor is, for example, a MOSFET 2 having a high breakdown voltage (about 100 V to 600 V). The first wiring metal layer 3 is connected to the MOSFET 2 and is a wiring or an electrode pad to which a high potential is applied. The second wiring metal layer 4 is a wiring or electrode pad that is connected to the MOSFET 2 and to which a low potential is applied. The other conductor 7 is a resistor, wiring, or other active element or passive element integrated on the same semiconductor substrate 1 as the MOSFET 2. The second wiring metal layer 4 and the other conductor 7 are electrically connected by the contact portion 6. The third wiring metal layer 5 is connected to the second wiring metal layer 4 and is disposed between the contact portion 6 and the first wiring metal layer 3. The first wiring metal layer 3, the second wiring metal layer 4, and the third wiring metal layer 4 on the surface of the semiconductor substrate 1 are formed of a low thermal expansion resin layer (low thermal expansion polyimide resin layer) 8 mainly composed of polyimide. Covered with a surface protective film

以下本実施形態では、半導体装置の一例として、高耐圧MOSFET2と抵抗等を1つのシリコン半導体基板1に集積化した集積回路(以下高耐圧IC)を例に説明する。   Hereinafter, in the present embodiment, as an example of a semiconductor device, an integrated circuit (hereinafter referred to as a high voltage IC) in which a high voltage MOSFET 2 and a resistor are integrated on one silicon semiconductor substrate 1 will be described as an example.

図2および図3は、高耐圧ICの一部を示す拡大図である。図2(A)はトランジスタおよび他の導電体と第1配線金属層3、第2配線金属層4、第3配線金属層5を重畳させた平面図であり、図2(B)は、第1配線金属層3、第2配線金属層4、第3配線金属層5のみの平面パターン図であり、図3は、図2(A)のa−a線断面図である。   2 and 3 are enlarged views showing a part of the high voltage IC. FIG. 2A is a plan view in which a transistor and another conductor are superimposed on the first wiring metal layer 3, the second wiring metal layer 4, and the third wiring metal layer 5, and FIG. FIG. 3 is a plan pattern diagram of only one wiring metal layer 3, second wiring metal layer 4, and third wiring metal layer 5, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line aa in FIG.

高耐圧ICは、例えば高圧レベルシフト部10を有するハイサイド・ドライバーであり、図は、高圧レベルシフト部10の拡大図である。   The high voltage IC is, for example, a high side driver having a high voltage level shift unit 10, and the figure is an enlarged view of the high voltage level shift unit 10.

高耐圧ICでは、シールド用のポリシリコン30の内側に所望の素子が集積化され、その外側に高耐圧MOSFET2等により高圧レベルシフト部10が設けられる。   In the high voltage IC, desired elements are integrated inside the shielding polysilicon 30, and the high voltage level shift unit 10 is provided outside the high voltage MOSFET 2 and the like.

詳細な図示は省略するが、MOSFET2は、半導体基板1にp型不純物およびn型不純物を注入・拡散するなどしてドレイン領域、ソース領域を設けて素子領域を構成し、更にポリシリコンなどによるゲート電極を設ける。半導体基板1表面に設けた金属層を所望の形状にパターンニングし、ドレイン領域には第1配線金属層3からなるドレイン電極をコンタクトさせ、ソース領域には第2配線金属層4からなるソース電極をコンタクトさせる。尚、MOSFET2の場合第1配線金属層3および第2配線金属層2は同一配線金属層のパターンニングにより同時に形成されるが、本実施形態ではこれに限らない。すなわち、第1配線金属層3と第2配線金属層4は異なる金属層により別工程にて形成されたものであってもよい。   Although not shown in detail, the MOSFET 2 forms a device region by providing a drain region and a source region by implanting and diffusing a p-type impurity and an n-type impurity in the semiconductor substrate 1, and a gate made of polysilicon or the like. An electrode is provided. The metal layer provided on the surface of the semiconductor substrate 1 is patterned into a desired shape, the drain electrode made of the first wiring metal layer 3 is brought into contact with the drain region, and the source electrode made of the second wiring metal layer 4 is brought into contact with the source region. Contact. In the case of the MOSFET 2, the first wiring metal layer 3 and the second wiring metal layer 2 are simultaneously formed by patterning the same wiring metal layer. However, the present embodiment is not limited to this. That is, the first wiring metal layer 3 and the second wiring metal layer 4 may be formed of different metal layers in different processes.

MOSFET2の第1配線金属層(ドレイン電極)3には、例えば300Vの高電圧が印加される。一方、MOSFET2の第2配線金属層(ソース電極)4は、コンタクト部6において他の導電体(ここでは抵抗)7に接続し、抵抗7の他端は接地(GND)電位となる。図示は省略するが抵抗7はその上方に設けられた絶縁膜を介して第1配線金属層3と交差する。   For example, a high voltage of 300 V is applied to the first wiring metal layer (drain electrode) 3 of the MOSFET 2. On the other hand, the second wiring metal layer (source electrode) 4 of the MOSFET 2 is connected to another conductor (here, a resistor) 7 in the contact portion 6, and the other end of the resistor 7 becomes a ground (GND) potential. Although not shown, the resistor 7 intersects the first wiring metal layer 3 through an insulating film provided thereabove.

つまり、図2の如き高圧レベルシフト部では、ハイサイド部H(第1配線金属層3)と、ローサイド部L(コンタクト部6)とが、例えば100μm程度の距離で近接して配置される。そして本実施形態では、ハイサイド部Hとなる第1配線金属層3とローサイド部Lとなるコンタクト部6との間に、第3配線金属層5を配置する。第3配線金属層5は第2配線金属層4に接続する。ここでは、第2配線金属層4と同一の金属層を図2(B)の如くパターンニングし、第3配線金属層5を設けている。   That is, in the high voltage level shift part as shown in FIG. 2, the high side part H (first wiring metal layer 3) and the low side part L (contact part 6) are arranged close to each other at a distance of about 100 μm, for example. In the present embodiment, the third wiring metal layer 5 is disposed between the first wiring metal layer 3 that becomes the high side portion H and the contact portion 6 that becomes the low side portion L. The third wiring metal layer 5 is connected to the second wiring metal layer 4. Here, the same metal layer as the second wiring metal layer 4 is patterned as shown in FIG. 2B, and the third wiring metal layer 5 is provided.

図3の如く、コンタクト部6では基板1上に絶縁膜20を介してポリシリコンを所望の形状にパターンニングして抵抗7を配置し、抵抗7を被覆する絶縁膜20にコンタクトホールCHを設けて、第2配線金属層4と抵抗7をコンタクトさせる。   As shown in FIG. 3, in the contact portion 6, polysilicon is patterned into a desired shape through the insulating film 20 on the substrate 1 and a resistor 7 is arranged, and a contact hole CH is provided in the insulating film 20 covering the resistor 7. Then, the second wiring metal layer 4 and the resistor 7 are brought into contact.

また、既述の如く第3配線金属層5は、第2配線金属層4と接続しており、すなわち第3配線金属層5はローサイド部Lと等電位となる。   Further, as described above, the third wiring metal layer 5 is connected to the second wiring metal layer 4, that is, the third wiring metal layer 5 is equipotential with the low side portion L.

このような高圧レベルシフト部では、高温バイアス信頼性試験において、ハイサイド部Hとローサイド部Lの間に高電圧が印加される。そして、表面保護膜に窒化膜を設けず低熱膨張性型樹脂層のみを採用した場合、その膜厚を厚くしても水分の滲入に対して完全ではなく、高電位差と水分による腐食が発生する。   In such a high voltage level shift part, a high voltage is applied between the high side part H and the low side part L in the high temperature bias reliability test. And when the surface protective film is not provided with a nitride film and only a low thermal expansion type resin layer is used, even if the film thickness is increased, moisture penetration is not complete, and high potential difference and corrosion due to moisture occur. .

従来では、この腐食がコンタクト部6に到達することにより素子の不良が多発していたが、本実施形態では第3配線金属層5によりこれを防止できる。   Conventionally, the corrosion frequently reaches the contact portion 6, resulting in frequent element failures, but in the present embodiment, this can be prevented by the third wiring metal layer 5.

図4は、高温バイアス信頼性試験における故障モードについて説明する。図4(A)は本実施形態の等価回路図である。また図4(B)は従来の構造における腐食の様子を説明する平面図である。尚、本実施形態と同一の構成要素は同一符号で示した。   FIG. 4 illustrates failure modes in the high temperature bias reliability test. FIG. 4A is an equivalent circuit diagram of this embodiment. FIG. 4B is a plan view for explaining the state of corrosion in the conventional structure. In addition, the same component as this embodiment was shown with the same code | symbol.

図4(A)の如く、MOSFET2のドレインは(CMOS)インバータ回路32に接続する。(CMOS)インバータ回路32は、電源のVH端子およびGNDラインのHFG端子に接続する。   As shown in FIG. 4A, the drain of the MOSFET 2 is connected to a (CMOS) inverter circuit 32. The (CMOS) inverter circuit 32 is connected to the VH terminal of the power supply and the HFG terminal of the GND line.

ドレインはレベルシフト抵抗33を介してハイサイド部Hの電源ラインであるVH端子に接続し、インバータ回路32は、ハイサイド部HのGNDラインであるHFG端子に接続する。MOSFET2のソースは抵抗7の一端に接続し、抵抗7の他端は接地される。   The drain is connected to the VH terminal which is the power line of the high side portion H via the level shift resistor 33, and the inverter circuit 32 is connected to the HFG terminal which is the GND line of the high side portion H. The source of the MOSFET 2 is connected to one end of the resistor 7 and the other end of the resistor 7 is grounded.

この回路において、HFG端子−GND間に300Vを印加すると、MOSFET2のドレインには300Vが印加される。このときMOSFET2はオフ状態であるため、MOSFET2のソースの電位はGND電位となり、抵抗7の両端は共にGND電位となる。   In this circuit, when 300 V is applied between the HFG terminal and GND, 300 V is applied to the drain of the MOSFET 2. At this time, since the MOSFET 2 is in an off state, the source potential of the MOSFET 2 becomes the GND potential, and both ends of the resistor 7 become the GND potential.

図4(B)の如く第1配線金属層3は、例えば図3のように絶縁膜(ここでは不図示)を介して抵抗7と交差して延在しており、HFG端子−GND間に300Vを印加すると、MOSFET2のドレイン電極である第1配線金属層3と、抵抗7の両端の間にそれぞれ300Vの電圧が印加されることになる(図4(B)矢印参照))。   As shown in FIG. 4B, the first wiring metal layer 3 extends across the resistor 7 via an insulating film (not shown here) as shown in FIG. 3, for example, and is connected between the HFG terminal and GND. When 300 V is applied, a voltage of 300 V is applied between the first wiring metal layer 3 that is the drain electrode of the MOSFET 2 and both ends of the resistor 7 (see arrows in FIG. 4B)).

また、表面保護膜は低熱膨張型ポリイミド樹脂層のみであり、膜厚を十分厚く形成したとしても、吸水性が高く水分を完全に遮断することは困難である。   Further, the surface protective film is only a low thermal expansion polyimide resin layer, and even if the film thickness is sufficiently thick, it is difficult to completely block moisture because of its high water absorption.

従って、この状態で高温バイアス信頼性試験を行うと、300Vの電位差のかかるハイサイド部Hとローサイド部Lの間(図4(A)矢印)に電界集中により水分が集中する。この結果、抵抗7とMOSFET2のコンタクト部6’および、抵抗7とGNDラインのコンタクト部6’が腐食し、抵抗7がオープンとなる。   Therefore, when a high temperature bias reliability test is performed in this state, moisture is concentrated between the high side portion H and the low side portion L (arrow in FIG. 4A) where a potential difference of 300 V is applied due to electric field concentration. As a result, the resistor 7 and the contact portion 6 'of the MOSFET 2 and the resistor 7 and the contact portion 6' of the GND line are corroded, and the resistor 7 is opened.

ここでは1つのMOSFET2について示したが、高圧レベルシフト部10ではセット側とリセット側で2つのMOSFET2が設けられる。これらは、同一の構造であるため、仮に、セット側のMOSFET2のコンタクト部6’が異常となれば、ハイサイド出力HOUTが”L“を維持しつづける異常となる。一方、リセット側のMOSFET2のコンタクト部6が異常となれば、ハイサイド出力HOUTが”H“を維持しつづける異常となる。   Although one MOSFET 2 is shown here, the high voltage level shift unit 10 is provided with two MOSFETs 2 on the set side and the reset side. Since these have the same structure, if the contact portion 6 ′ of the set-side MOSFET 2 becomes abnormal, the high-side output HOUT continues to maintain “L”. On the other hand, if the contact portion 6 of the reset-side MOSFET 2 becomes abnormal, the high-side output HOUT is abnormally maintained at “H”.

そこで本実施形態では図2の如く、第3配線金属層5を、ローサイド部Lとなるコンタクト部6と、ハイサイド部Hとなる第1配線金属層3の間に配置する。また第3配線金属層5は、ローサイド部Lと等電位(GND電位)とする。これにより、高電圧の印加により上記の腐食が発生した場合であっても、第3配線金属層5により腐食の進行を阻止することができる。第3配線金属層5はいわゆるダミーパターンであり、この部分が腐食しても素子に何ら影響を及ぼすことはない。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the third wiring metal layer 5 is disposed between the contact portion 6 that becomes the low side portion L and the first wiring metal layer 3 that becomes the high side portion H. The third wiring metal layer 5 is equipotential (GND potential) with the low side portion L. Thereby, even if it is a case where said corrosion generate | occur | produces by application of a high voltage, the progress of corrosion can be prevented by the 3rd wiring metal layer 5. FIG. The third wiring metal layer 5 is a so-called dummy pattern, and even if this portion is corroded, the element is not affected at all.

再び図2を参照し、第3配線金属層5により腐食の進行を遮断するためには、第3配線金属層5の長さL2は、コンタクト部6の長さ(コンタクトホールCHの幅)L1より長くする。また高電位が印加される第1配線金属層3と第3配線金属層5との距離が等しくなるよう、第3配線金属層5は、第1配線金属層3と平行に所定の長さ(例えば10μm以上)で配置することが望ましい。   Referring again to FIG. 2, in order to block the progress of corrosion by the third wiring metal layer 5, the length L2 of the third wiring metal layer 5 is the length of the contact portion 6 (width of the contact hole CH) L1. Make it longer. The third wiring metal layer 5 has a predetermined length in parallel with the first wiring metal layer 3 so that the distance between the first wiring metal layer 3 to which the high potential is applied and the third wiring metal layer 5 are equal. For example, it is desirable to arrange at 10 μm or more.

更に、本実施形態では、第1配線金属層3と第3配線金属層5との離間距離L3は、60μm〜70μm(好適には68.5μm)であり、第1配線金属層3とコンタクト部6の離間距離L4は、約90μm〜110μm(好適には103.5μm)である。   Further, in the present embodiment, the separation distance L3 between the first wiring metal layer 3 and the third wiring metal layer 5 is 60 μm to 70 μm (preferably 68.5 μm), and the first wiring metal layer 3 and the contact portion. 6 is about 90 μm to 110 μm (preferably 103.5 μm).

従来の場合は、300V印加で168時間(温度85℃、湿度85%)経過後には、コンタクト部6’(図4(B))において黒く変色し、腐食の発生が認められた。また30個中15個のチップでこの腐食が観察された。   In the conventional case, after 168 hours (temperature 85 ° C., humidity 85%) with 300 V applied, the contact portion 6 ′ (FIG. 4B) turned black and corrosion was observed. Further, this corrosion was observed on 15 out of 30 chips.

一方、本実施形態によれば、300V印加で1000時間(温度85℃、湿度85%)経過後には、ダミーパターンである第3配線金属層5が黒く変色し腐食が認められたものの、コンタクト部6には腐食が達していなかった。また、試験を行った全てのチップで不良が発見させることはなかった。   On the other hand, according to the present embodiment, after 1000 hours (temperature: 85 ° C., humidity: 85%) with 300 V applied, the third wiring metal layer 5 as the dummy pattern turned black and corrosion was observed, but the contact portion No corrosion was reached in 6. Also, no defects were found on all the chips tested.

尚、高温バイアス試験の試験時間が168時間の場合(従来)と1000時間の場合(本実施形態)を比較した場合、例えば図2のx点では、従来(図4(B))のx’点より腐食が進行していた。しかし、図2において、x点付近より第3配線金属層5の腐食の進行は少なく、ダミーパターンである第3配線金属層5により腐食の進行が抑制されていることがわかった。   When the test time of the high temperature bias test is 168 hours (conventional) and the case of 1000 hours (this embodiment), for example, at the point x in FIG. 2, x ′ in the conventional case (FIG. 4B). Corrosion progressed from the point. However, in FIG. 2, the progress of the corrosion of the third wiring metal layer 5 is less than the vicinity of the point x, and it is found that the progress of the corrosion is suppressed by the third wiring metal layer 5 which is a dummy pattern.

すなわち、本実施形態によれば低熱膨張型ポリイミド樹脂層8のみで表面保護膜を構成することができ、低コストで高温バイアス信頼性試験の耐性が高い半導体装置を提供できる。
That is, according to the present embodiment, the surface protective film can be constituted only by the low thermal expansion polyimide resin layer 8, and a semiconductor device that is low in cost and highly resistant to a high temperature bias reliability test can be provided.

本発明を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating this invention. 本発明を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating this invention. 本発明を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating this invention. 本発明を説明するための(A)等価回路図、(B)平面図である。It is (A) an equivalent circuit diagram and (B) top view for explaining the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板
2 トランジスタ
3 第1配線金属層
4 第2配線金属層
5 第3配線金属層
6 コンタクト部
7 他の導電体
8 低熱膨張型ポリイミド樹脂層(表面保護膜)
10 高圧レベルシフト部
20 絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Transistor 3 1st wiring metal layer 4 2nd wiring metal layer 5 3rd wiring metal layer 6 Contact part 7 Other conductors 8 Low thermal expansion type polyimide resin layer (surface protective film)
10 High voltage level shift part 20 Insulating film

Claims (4)

半導体基板に設けたトランジスタと、
該トランジスタに接続し、高電位が印加される第1配線金属層と、
前記トランジスタに接続し、低電位が印加される第2配線金属層と、
前記半導体基板に設けられた他の導電体と、
前記第2配線金属層と前記他の導電体とのコンタクト部と、
前記コンタクト部と前記第1配線金属層間に配置され、前記第2配線金属層に接続する第3配線金属層と、
前記半導体基板の表面を被覆するポリイミドを主成分とする低熱膨張型樹脂層と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
A transistor provided on a semiconductor substrate;
A first wiring metal layer connected to the transistor and to which a high potential is applied;
A second wiring metal layer connected to the transistor and to which a low potential is applied;
Another conductor provided on the semiconductor substrate;
A contact portion between the second wiring metal layer and the other conductor;
A third wiring metal layer disposed between the contact portion and the first wiring metal layer and connected to the second wiring metal layer;
A low thermal expansion resin layer mainly composed of polyimide covering the surface of the semiconductor substrate;
A semiconductor device comprising:
前記第3配線金属層は接地電位であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the third wiring metal layer is at a ground potential. 前記第1配線金属層と前記第3配線金属層はいずれも所定の長さで互いに平行に前記半導体基板上に延在することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein each of the first wiring metal layer and the third wiring metal layer has a predetermined length and extends on the semiconductor substrate in parallel with each other. 前記第3配線金属層の長さは前記コンタクト部の長さより長いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1, wherein a length of the third wiring metal layer is longer than a length of the contact portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012530362A (en) * 2009-06-19 2012-11-29 アイメック Reduction of cracks at the metal / organic dielectric interface

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