JP2009130312A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パッド電極及び信号配線を有する半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a pad electrode and a signal wiring.
半導体装置の小型化等に対応するため、半導体チップ自体の表面と実装用の樹脂基板とを直接に接続するフリップチップ実装法がある。このとき、パッド電極には、例えばニッケル層及び金層としてめっきを形成し、形成されたパッド電極の上に半田ボールを形成して、半導体チップを樹脂基板と電気的に接続する実装法が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。ここでのめっき層は、その下層の配線とは異なるパターンを持つ配線として形成されている。 In order to cope with downsizing of a semiconductor device, there is a flip chip mounting method in which the surface of the semiconductor chip itself and a resin substrate for mounting are directly connected. At this time, a mounting method is known in which the pad electrode is plated as, for example, a nickel layer and a gold layer, solder balls are formed on the formed pad electrode, and the semiconductor chip is electrically connected to the resin substrate. (For example, see Patent Document 1). The plating layer here is formed as a wiring having a pattern different from that of the underlying wiring.
また、パッド電極の金属層に無電界めっきを用いる手法が、例えば特許文献2に記載されている。この文献では、接続部であるパッド電極のみが無電界めっきにより形成されている。
Further, for example,
図17(a)及び図17(b)に特許文献2に記載された従来の半導体装置を示す。図17(b)において、図示はしていないが、半導体基板101の上部及び上面には、トランジスタ等の半導体素子及び配線が形成されており、これら半導体素子及び配線は第1の層間絶縁膜102により覆われている。
17 (a) and 17 (b) show a conventional semiconductor device described in
図17(a)及び図17(b)に示すように、第1の層間絶縁膜102の上には、それぞれの周囲が第2の層間絶縁膜103により埋め込まれた第1の配線層104が形成されており、該第1の配線層104は、配線部104aとその周辺部に配置されたパッド部104bとから構成されている。
As shown in FIGS. 17A and 17B, on the first interlayer
第1の配線層104を含む第2の層間絶縁膜103の上には、第3の層間絶縁膜105が形成されており、該第3の層間絶縁膜105における第1の配線層104の各パッド部104bの上側部分には、各パッド部104bの上面を露出するコンタクトホール(開口部)105aがそれぞれ形成されている。
A third interlayer
第3の層間絶縁膜105の各コンタクトホール105aからは、無電界めっきによるアルミニウム層とニッケル層とからなるパッド電極106が形成されている。
From each
また、図17(a)に示すように、第1の配線層104のうち電源電位が印加される電源パッド106Aと電気的に接続された配線パターンと、接地電位が印加される接地パッド106Bと電気的に接続された配線パターンとは、平面くし型状に形成されている。
しかしながら、前記従来の半導体装置は、電源用の配線である第1の配線層104の配線部104aに対して電源としての機能を強化しようとする場合に、第1の配線層104の配線部104aを該第1の配線層104の上側又は下側に、いわゆる裏打ち層として新たな一層を設ける必要がある。このように、新たな裏打ち層を設けると、配線層が増加して工程数が増えるため、半導体装置の製造コストが高くなるという問題が生じる。
However, in the conventional semiconductor device, when the function as a power source is strengthened with respect to the
本発明は、前記従来の問題を解決し、配線層を増やすことなく、電源機能の強化を実現できるようにすることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to realize enhancement of a power supply function without increasing a wiring layer.
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体装置としてパッド電極に用いる金属層を電源配線の裏打ち層として用いる構成とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a metal layer used for a pad electrode as a semiconductor device is used as a backing layer of a power supply wiring.
具体的に、本発明に係る半導体装置は、複数の半導体素子が形成された半導体基板と、半導体基板の上に第1の絶縁膜を介在させて形成され、電源電位が印加されると共に第1の絶縁膜の上を縦横に延びる配線パターンを含む第1の配線層と、第1の配線層の上に形成され、第1の配線層を露出する複数の開口部を有する第2の絶縁膜と、第1の配線層の上に、各開口部からの露出部分から等方的に成長するように形成された第2の配線層とを備えていることを特徴とする。 Specifically, a semiconductor device according to the present invention is formed with a semiconductor substrate on which a plurality of semiconductor elements are formed, a first insulating film interposed on the semiconductor substrate, and a first power supply potential is applied to the semiconductor device. A first wiring layer including a wiring pattern extending vertically and horizontally on the first insulating film, and a second insulating film formed on the first wiring layer and having a plurality of openings exposing the first wiring layer And a second wiring layer formed so as to grow isotropically from an exposed portion from each opening on the first wiring layer.
本発明の半導体装置によると、第2の配線層は、第1の配線層の上に第2の絶縁膜に形成された各開口部からの露出部分から等方的に成長するように形成されているため、第1の配線層の裏打ち配線を従来のパッド電極と同一の製造工程により形成できる。このため、裏打ち用の配線層を新たに設けることなく、電源機能を強化することができる。 According to the semiconductor device of the present invention, the second wiring layer is formed so as to grow isotropically from the exposed portion from each opening formed in the second insulating film on the first wiring layer. Therefore, the backing wiring of the first wiring layer can be formed by the same manufacturing process as the conventional pad electrode. For this reason, the power supply function can be strengthened without newly providing a wiring layer for backing.
本発明の半導体装置において、第2の配線層は、無電解めっき法により形成されていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, the second wiring layer is preferably formed by an electroless plating method.
本発明の半導体装置において、第2の配線層は、第1の配線層の直線状部分において複数に分割されて形成されていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the second wiring layer is formed by being divided into a plurality of portions in a linear portion of the first wiring layer.
本発明の半導体装置において、第2の配線層は、第1の配線層における基板面に平行な面内の屈曲部の上にも形成されていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the second wiring layer is also formed on a bent portion in a plane parallel to the substrate surface in the first wiring layer.
また、本発明の半導体装置において、第2の配線層は、第1の配線層における直線状部分の上にのみ形成されていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the second wiring layer is formed only on the linear portion of the first wiring layer.
本発明の半導体装置において、第2の配線層の厚さは、第1の配線層の厚さよりも厚いことが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, the thickness of the second wiring layer is preferably thicker than the thickness of the first wiring layer.
本発明の半導体装置において、第2の絶縁膜に形成された開口部の幅は第1の配線層における配線幅よりも大きいことが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, the width of the opening formed in the second insulating film is preferably larger than the wiring width in the first wiring layer.
本発明の半導体装置において、第2の絶縁膜に形成された開口部は、第1の配線層における配線部分の一方の側部から外側にずれて形成されていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the opening formed in the second insulating film is formed to be shifted outward from one side of the wiring portion in the first wiring layer.
本発明の半導体装置において、第2の配線層における少なくとも1つの配線は、第1の配線層における互いに隣り合う配線同士を電気的に接続していることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that at least one wiring in the second wiring layer electrically connects adjacent wirings in the first wiring layer.
また、本発明の半導体装置において、第2の配線層における少なくとも1つの配線は、第1の配線層における配線同士を、該配線の電位とは異なる電位が印加された他の配線を跨いで接続されていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, at least one wiring in the second wiring layer connects the wirings in the first wiring layer across other wirings to which a potential different from the potential of the wiring is applied. It is preferable that
本発明の半導体装置において、第1の配線層は、第2の配線層の裏打ち配線であることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, the first wiring layer is preferably a backing wiring of the second wiring layer.
本発明の半導体装置において、第1の配線層と第2の配線層とは、互いに交差することが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the first wiring layer and the second wiring layer intersect each other.
本発明の半導体装置において、第2の配線層は、第1の金属膜からなることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, the second wiring layer is preferably made of the first metal film.
この場合に、第1の金属膜はニッケル又はアルミニウムを主成分とする金属からなることが好ましい。 In this case, the first metal film is preferably made of a metal whose main component is nickel or aluminum.
また、この場合に、第2の配線層は、第1配線層の上に等方的に成長してなる下部配線層と、下部配線層の上に等方的に成長した第2の金属膜からなる上部配線層とにより構成されていることが好ましい。 In this case, the second wiring layer includes a lower wiring layer that isotropically grown on the first wiring layer, and a second metal film that isotropically grown on the lower wiring layer. It is preferable that the upper wiring layer is made of.
この場合に、第1の金属膜はアルミニウムを主成分とする金属からなり、第2の金属膜はニッケルを主成分とする金属からなることが好ましい。 In this case, it is preferable that the first metal film is made of a metal containing aluminum as a main component, and the second metal film is made of a metal containing nickel as a main component.
本発明の半導体装置において、第1の配線層及び第2の配線層は、その一部がパッド部を構成していることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that a part of the first wiring layer and the second wiring layer constitute a pad portion.
この場合に、パッド部を構成する第2の配線層の平面積はパッド部を構成する第1の配線層の平面積よりも大きく、且つ、開口部の開口面積はパッド部を構成する第2の配線層の平面積よりも大きいことが好ましい。 In this case, the plane area of the second wiring layer constituting the pad portion is larger than the plane area of the first wiring layer constituting the pad portion, and the opening area of the opening portion is the second area constituting the pad portion. It is preferable that it is larger than the plane area of the wiring layer.
また、この場合に、複数の開口部のうちの一部はパッド部を構成する第1の配線層の側部から外側にずれて形成されており、複数の開口部のうちの残部はパッド部を構成する第1の配線層の内側の領域上に形成されていることが好ましい。 In this case, a part of the plurality of openings is formed to be shifted outward from the side of the first wiring layer constituting the pad part, and the remaining part of the plurality of openings is the pad part. Preferably, it is formed on the inner region of the first wiring layer constituting the.
また、この場合に、各開口部はパッド部を構成する第1の配線層の内側の領域上にのみ形成されていることが好ましい。 Further, in this case, it is preferable that each opening is formed only on a region inside the first wiring layer constituting the pad portion.
本発明に係る半導体装置によると、電源配線の配線層を増やすことなく、すなわち製造コストを増大することなく、パッド電極を構成する金属層を電源配線の裏打ち層に用いることにより、電源機能を強化することができる。 According to the semiconductor device of the present invention, the power supply function is enhanced by using the metal layer constituting the pad electrode as the backing layer of the power supply wiring without increasing the wiring layer of the power supply wiring, that is, without increasing the manufacturing cost. can do.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る半導体装置について説明する。
(First embodiment)
A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described.
図1(a)及び図1(b)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置であって、図1(a)は平面構成を示し、図1(b)は(a)のIb−Ib線における断面構成を示している。また、図2及び図3には第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程における平面構成及び断面構成を示している。なお、図1(b)において、図示はしていないが、半導体基板1の上部及び上面には、トランジスタ等の複数の半導体素子及びそれらを互いに接続する複数の配線層(多層配線)が形成されており、これら半導体素子及び配線層は第1の層間絶縁膜2により覆われている。
1A and 1B show a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A shows a planar configuration, and FIG. 1B shows Ib of FIG. The cross-sectional structure in line -Ib is shown. 2 and 3 show a planar configuration and a cross-sectional configuration in one step of the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment. Although not shown in FIG. 1B, a plurality of semiconductor elements such as transistors and a plurality of wiring layers (multilayer wiring) for connecting them to each other are formed on the upper and upper surfaces of the
図1(a)及び図1(b)に示すように、第1の層間絶縁膜2の上には、それぞれの周囲が第2の層間絶縁膜3により平坦化して埋め込まれた第1の配線層4が形成されている。第1の配線層4は、半導体基板1の中央部分に配置された配線部10と、該配線部10の周囲に配置されたパッド部11とに区画されている。ここで、第1の配線層4の配線部10に属する領域を第1の配線パターン4aと呼び、第1の配線層4のパッド部11に属する領域を第1のパッドパターン4bと呼ぶ。なお、第1の配線4は、図示はしていないが、第1の層間絶縁膜2に形成された多層配線と電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the first wiring in which the periphery of each of the first
第1の配線層4を含む第2の層間絶縁膜3の上には、第3の層間絶縁膜5が形成されており、該第3の層間絶縁膜5における第1の配線層4の上側部分には、該第1の配線層4を選択的に露出する複数のコンタクトホール(開口部)5aがそれぞれ形成されている。
A third
第3の層間絶縁膜5の各コンタクトホール5aからは、無電界めっきにより等方的に成長したニッケル(Ni)層と金(Au)層とからなる第2の配線層6が形成されている。ここで、第2の配線層6の配線部10に属する部分を第2の配線パターン6aと呼び、第2の配線層6のパッド部11に属する部分を第2のパッドパターン6bと呼ぶ。
From each
また、図2(a)に示すように、第1の配線層4のうち電源電位が印加される電源パッド6b1と電気的に接続された第1の配線パターン4a、及び接地電位が印加される接地パッド6b2と電気的に接続された第1の配線パターン4aは、互いにくし型状に入り組んで形成されている。
Further, as shown in FIG. 2A, the
以下、図2及び図3を用いて製造方法の具体例を説明する。 Hereinafter, a specific example of the manufacturing method will be described with reference to FIGS.
まず、図2(a)及び図2(b)に示すように、第1の層間絶縁膜2の上に、例えば厚さが950nmのFSG(フッ素添加シリケートグラス)と、厚さが450nmのTEOS(Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate)とを順次積層して第2の層間絶縁膜3を成膜する。その後、成膜された第2の層間絶縁膜3に対して、リソグラフィ法により、第1の配線層4の形成領域を開口パターンに持つレジストパターン(図示せず)を形成し、形成したレジストパターンを用いたエッチングを行って、第2の層間絶縁膜3に第1の配線層形成領域となる複数の開口部3aを形成する。続いて、スパッタ法により、例えば銅(Cu)又は銅(Cu)を主成分とする金属膜を各開口部3aに充填し、その後、化学機械研磨(CMP)法により、第2の層間絶縁膜3と共に金属膜の上面を平坦化して、金属膜から第1の配線層4を形成する。ここで、第1の配線層4には、銅の拡散防止用に、第2の層間絶縁膜3の各開口部3aの底面及び壁面上に、窒化タンタル(TaN)からなるバリア膜を設けてもよい。なお、第2の層間絶縁膜3には、FSG及びTEOSの両方を必ずしも用いる必要はなく、いずれか一方のみを用いてもよい。
First, as shown in FIGS. 2A and 2B, on the first
次に、図3(a)及び図3(b)に示すように、第1の配線層4を含む第2の層間絶縁膜3の上に、例えば厚さが250nmの窒化シリコン(SiN)と、厚さが250nmのTEOSとを順次積層して第3の層間絶縁膜5を成膜する。ここでも、第3の層間絶縁膜5には、SiN及びTEOSの両方を必ずしも用いる必要はなく、いずれか一方のみを用いてもよい。続いて、リソグラフィ法及びエッチング法により、第3の層間絶縁膜5に対して、第1の配線層4の上面をそれぞれ露出する複数のコンタクトホール5aを選択的に形成する。
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, on the second
その後は、図1(a)及び図1(b)に示すように、無電界めっき法により、第1の配線層4の上における第3の層間絶縁膜5の各コンタクトホール5aから露出する領域に第2の配線層6をそれぞれ等方的に成長させる。具体的には、第1の配線層4の第1の配線パターン4aの上には、第2の配線層6の第2の配線パターン6aが形成され、第1の配線層4の第1のパッドパターン4bの上には、第2の配線層6の第2のパッドパターン6bが形成される。
Thereafter, as shown in FIGS. 1A and 1B, regions exposed from the
第1の配線層4及び第2の配線層6の具体例として、第1の配線層4には、例えば厚さが1μm〜2μm程度の銅配線を用い、第2の配線層6には、厚さが2μm〜5μm程度のめっきによるニッケルと、その上に厚さが0.1μm以下のめっきによる金を用いる。但し、第2の配線層6は第1の配線層4よりも厚く形成する。
As a specific example of the
本発明の第1の実施形態においては、第2の配線層6を構成する第2の配線パターン6aは、第1の配線層4を構成する第1の配線パターン4aの裏打ち層となるため、電源配線の抵抗を大幅に低減することができる。ニッケルの抵抗は銅の抵抗よりも大きいものの、ニッケルの膜厚を十分に厚くすることにより、電源強化の効果を十分に得ることができる。
In the first embodiment of the present invention, since the
また、ニッケル層と金層との間にパラジウム(Pd)層をめっきすることにより、第2のパッドパターン6bへワイヤボンドを行う際に、ニッケルの拡散を抑制することが可能となる。
Further, by plating a palladium (Pd) layer between the nickel layer and the gold layer, it is possible to suppress the diffusion of nickel when wire bonding is performed on the
また、第2の配線層6を十分に厚くすることにより、例えばトランジスタが形成された半導体基板1への応力が緩和されるという効果が生じることから、これらのことも考慮して、第2の配線層6の厚さを設定するのがよい。
In addition, by making the
また、第1の実施形態においては、第2の配線層6を形成した後の工程については特に説明していないが、第2の配線層6の周囲に、酸化膜等の保護膜を形成したり、ポリイミド又はPBO(ポリベンゾオキサゾール)等の樹脂からなる保護膜を形成したりすることも可能である。
In the first embodiment, the process after the formation of the
このように、第1の実施形態によると、半導体装置の配線部10において、第1の配線層4の第1の配線パターン4aを覆う第3の層間絶縁膜5に第1の配線パターン4aの上面を選択的に露出する複数のコンタクトホール5aを形成し、形成された各コンタクトホール5aから第2の配線層6を構成する第2の配線パターン6aを無電界めっき法により等方的に成長させて形成する。すなわち、第2の配線層6の第2のパッドパターン6bを形成する工程と同一の工程で、第2の配線層6の第2の配線パターン6aを形成することにより、工程数を増加することなく、電源信号線の電気的な強化を図ることができる。これにより、第1の配線パターン4aのみによる電源電圧の電圧降下を抑制することができる。
Thus, according to the first embodiment, in the
さらに、第3の層間絶縁膜5には、複数のコンタクトホール5aを設けることから、第2の配線層6が複数に分割されるため、第2の配線層6による第3の層間絶縁膜5、ひいては第1の層間絶縁膜2及び半導体基板1に対する応力を緩和することができる。
Further, since the third
また、第2の配線層6が複数に分割されることにより、例えば、後工程による樹脂からなる保護膜を形成する際に、該保護膜との密着性が向上するという効果もある。
Further, the
なお、第1の実施形態においては、コンタクトホール5aの平面形状を方形としているが、方形の4つの角部を各辺に対して45°の角度で切り欠いて平面八角形状とすることにより、各コンタクトホール5aの内部から成長する第2の配線層6を構成するめっき層からの第3の層間絶縁膜5等に対する応力を緩和することができるので好ましい。
In the first embodiment, the planar shape of the
以上説明したように、第1の実施形態においては、第2の配線層6の第2のパッドパターン6bによりパッド部11を構成する際に、第2のパッドパターン6bと同一の形成方法、すなわち同一の工程により、第1の配線パターン4aの裏打ち層として、第2の配線パターン6bを形成する。
As described above, in the first embodiment, when the
(第1の実施形態の一変形例)
以下、本発明の第1の実施形態の一変形例に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図4は第1の実施形態の一変形例に係る半導体装置の断面構成を示している。図4において、図1(b)に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。以下の各実施形態においても同様である。
(One modification of the first embodiment)
A semiconductor device according to a modification of the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor device according to a modification of the first embodiment. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG. The same applies to the following embodiments.
図4に示すように、本変形例に係る半導体装置は、第1の配線層4と第2の配線層6との間に、アルミニウム(Al)めっきにより等方的に成長してなり、第2の配線層6の下部配線層としての第3の配線層8を形成している。ここでも、第3の配線層8における配線部10に属する部分を第3の配線パターン8aと呼び、パッド部11に属する部分を第3のパッドパターン8bと呼ぶ。
As shown in FIG. 4, the semiconductor device according to the present modification example isotropically grown by aluminum (Al) plating between the
ここで、第1の配線層4の周囲を埋め込む第2の層間絶縁膜3は、例えばFSG層とその上のTEOS層との2層構造としている。また、第1の配線層4の上面を露出するコンタクトホール5aを形成する第3の層間絶縁膜5は、例えばSiN層とその上のTEOS層との2層構造としている。
Here, the second
なお、第3の層間絶縁膜5の上に形成され且つ第3の配線層8の周囲を埋め込む第4の層間絶縁膜7は第2の層間絶縁膜3と同一の構成である。また、第4の層間絶縁膜7の上に形成され且つ第3の配線層8の上面を露出する第5の層間絶縁膜9は第3の層間絶縁膜5と同一の構成である。
The fourth interlayer insulating film 7 formed on the third
このように、銅を主成分とする第1の配線層4とニッケルを主成分とする第2の配線層6との間に、アルミニウムを主成分とする第3の配線層8を設けることにより、銅を主成分とする第1の配線層4の酸化を防止することができ、また、ニッケルを主成分とする第2の配線層6とのコンタクト抵抗の低減を図ることが容易になるという効果がある。
In this way, by providing the
第2の実施形態以降は、第1の配線パターン4aに対する第2の配線パターン6aの接続方法及び第1のパッドパターン4bに対する第2のパッドパターン6bの接続方法について説明する。
In the second and subsequent embodiments, a method for connecting the
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図5(a)及び図5(b)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置における第1の配線パターン4a及びその上に形成された第2の配線パターン6aであって、(a)は要部の平面構成を示し、(b)は(a)のVb−Vb線における断面構成を示す。
(Second Embodiment)
A semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 5A and 5B are a
図5(a)及び図5(b)に示すように、第2の実施形態に係る半導体装置の第2の配線パターン6aは、第1の配線パターン4aにおける基板面に平行に屈曲する屈曲部においても、コンタクトホール5aを屈曲部に沿って形成することにより、第2の配線パターン6aを形成する。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
このように、第2の実施形態においては、第1の配線パターン4aにおける屈曲部であっても、第2の配線パターン6aを第1の配線パターン4aの裏打ち層となるように形成することにより、電圧降下をより一層抑制することができる。
Thus, in the second embodiment, the
なお、第1の実施形態においても説明したように、コンタクトホール5aの平面形状は、各角部が90°とならないように、例えば45°に切り欠いた形状が、第3の層間絶縁膜5に対する応力を緩和する上で好ましい。
As described in the first embodiment, the planar shape of the
また、第2の実施形態においては、コンタクトホール5aの開口幅は、第1の配線パターンの配線幅よりも小さくしているが、後の実施形態で示すように、第1の配線パターンの配線幅よりも大きい形状とすることも可能である。
In the second embodiment, the opening width of the
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図6(a)及び図6(b)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置における第1の配線パターン4a及びその上に形成された第2の配線パターン6aであって、(a)は要部の平面構成を示し、(b)は(a)のVIb−VIb線における断面構成を示す。
(Third embodiment)
A semiconductor device according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 6A and 6B are a
図6(a)及び図6(b)に示すように、第3の実施形態に係る半導体装置の第2の配線パターン6aは、第2の実施形態とは異なり、第1の配線パターン4aにおける基板面に平行に屈曲する屈曲部には形成せず、第1の配線パターン4aの直線状部分にのみ形成している。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
このように、ニッケル及び金を無電界めっき法により形成してなる第2の配線パターン6aが第3の層間絶縁膜5に与える応力が大きくなる屈曲部に形成しないようにすることにより、第3の層間絶縁膜5等に対する応力を緩和することができる。
As described above, the
なお、第2の実施形態及び第3の実施形態は、第2の配線パターン6aの厚さ及び硬さ等による応力が適当な値となるように選択する必要がある。
In the second embodiment and the third embodiment, it is necessary to select such that the stress due to the thickness and hardness of the
(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図7(a)及び図7(b)は本発明の第4の実施形態に係る半導体装置における第1の配線パターン4a及びその上に形成された第2の配線パターン6aであって、(a)は要部の平面構成を示し、(b)は(a)のVIIb−VIIb線における断面構成を示す。
(Fourth embodiment)
A semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 7A and FIG. 7B are a
図7(a)及び図7(b)に示すように、第4の実施形態に係る半導体装置の第2の配線パターン6aは、第1の配線パターン4aの直線状部分に互いに間隔をおいた複数のコンタクトホール5aから成長させて形成している。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the
このようにすると、第1の配線パターン4aにおける直線状部分においても、第3の層間絶縁膜5等に対する応力を緩和することができる。
In this way, the stress on the third
ところで、第2の配線パターン6aの厚さは、一般に5μm程度と比較的に厚く形成するため、第1の配線パターン4aの直線状部分に沿って長く形成すると、第3の層間絶縁膜5等に応力が強く掛かるおそれがある。このため、第4の実施形態においては、第1の配線パターン4aが直線状パターンであっても、コンタクトホール5aを複数に分割して、第2の配線パターン6aを複数に分割するので、第2の配線パターン6aに起因する応力を緩和することができる。
By the way, since the thickness of the
具体的には、互いに隣り合うコンタクトホール5a同士の間隔は、第2の配線パターン6aがめっき法により成長する成長距離の少なくとも2倍を超える必要がある。また、分割された第2の配線パターン6aの1つ分の長さは、約100μm〜1mm程度としている。
Specifically, the interval between the
(第5の実施形態)
以下、本発明の第5の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図8(a)及び図8(b)は本発明の第5の実施形態に係る半導体装置における第1の配線パターン4a及びその上に形成された第2の配線パターン6aであって、(a)は要部の平面構成を示し、(b)は(a)のVIIIb−VIIIb線における断面構成を示す。
(Fifth embodiment)
The semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 8A and 8B are a
図8(a)及び図8(b)に示すように、第5の実施形態に係る半導体装置は、第3の層間絶縁膜5に形成されるコンタクトホール5aの開口幅を第1の配線パターン4aの幅寸法よりも大きくしている。
As shown in FIGS. 8A and 8B, in the semiconductor device according to the fifth embodiment, the opening width of the
この構成により、第3の層間絶縁膜5から露出する第1の配線パターン4aの上に成長する第2の配線パターン6aの配線幅が大きくなるため、より太い配線となって、電源電圧の電圧降下をさらに抑制することができる。
With this configuration, since the wiring width of the
また、第2の配線パターン6aのコンタクトホール5aの底面上に形成される部分には、第1の配線パターン4aとの間に第3の層間絶縁膜5が介在しないため、第2の配線パターン6aから第3の層間絶縁膜5に印加される応力が生じなくなる。その結果、第3の層間絶縁膜5におけるコンタクトホール5a及びその近傍に割れ等の不具合を生じるおそれがない。
Also, since the third
なお、第1の配線パターン4aの側面からその外側に位置するコンタクトホール5aの壁面までの距離は、第2の配線パターン6aがめっき法により成長する成長距離よりも大きくする必要がある。
Note that the distance from the side surface of the
(第6の実施形態)
以下、本発明の第6の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図9(a)及び図9(b)は本発明の第6の実施形態に係る半導体装置における第1の配線パターン4a及びその上に形成された第2の配線パターン6aであって、(a)は要部の平面構成を示し、(b)は(a)のIXb−IXb線における断面構成を示す。
(Sixth embodiment)
The semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 9A and FIG. 9B are a
図9(a)及び図9(b)に示すように、第6の実施形態に係る半導体装置は、第3の層間絶縁膜5に形成されるコンタクトホール5aの開口位置を第1の配線パターン4aの一方の側面から外側にずらして形成している。ここで、コンタクトホール5aの他方の壁面は、第1の配線パターン4aの上に位置している。
As shown in FIGS. 9A and 9B, in the semiconductor device according to the sixth embodiment, the opening position of the
第6の実施形態は、第2の配線パターン6aを第1の配線パターン4aに対して一側方にのみずらして形成したい場合に有効である。特に、後述する第9の実施形態のように、第1の配線パターン4aが互いに電位が異なる配線が隣り合って形成される場合であって、第2の配線パターン6aを電位が異なる配線が配置される側には小さく、逆に電位が異なる配線の反対側には大きく成長させたい場合に有効である。
The sixth embodiment is effective when it is desired to form the
(第7の実施形態)
以下、本発明の第7の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図10(a)及び図10(b)は本発明の第7の実施形態に係る半導体装置における第1の配線パターン4a及びその上に形成された第2の配線パターン6aであって、(a)は要部の平面構成を示し、(b)は(a)のXb−Xb線における断面構成を示す。
(Seventh embodiment)
The semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 10A and FIG. 10B are a
図10(a)及び図10(b)に示すように、第7の実施形態に係る半導体装置は、第1の配線パターン4aにおいて、隣り合う配線同士の電位が互いに同一である場合に、第2の配線パターン6aにより、第1の配線パターン4aの隣り合う配線同士を電気的に接続する構成である。さらに、隣り合うコンタクトホール5aを、第6の実施形態と同様に第1の配線パターン4aの隣り合う配線のそれぞれ反対側(外側)の方向にずらして形成する。
As shown in FIG. 10A and FIG. 10B, the semiconductor device according to the seventh embodiment has the
ここでは、第2の配線パターン6aの、例えばめっき工程によって第1の配線パターン4aの隣り合う配線同士が第2の配線パターン6aによって電気的に接続されるようにコンタクトホール5aの間隔又はめっき量を設定して形成する。例えば、隣り合って形成されるコンタクトホール5a同士の間隔は、めっきの成長距離の2倍以下とする。
Here, the distance between the
このようにすると、第1の配線パターン4aにおける、互いに間隔をおいた2つの配線、すなわち2つのコンタクトホール5aから、第2の配線パターン6aをめっき法により自己整合的に成長させて電気的に接続することができる。
In this way, the
なお、第7の実施形態は、第1の配線パターン4aの製造時の、例えばCMP工程において各配線にディッシング等の不具合を生じさせないように第1の配線パターン4aにおける同電位の配線を分割するような場合であっても、第2の配線パターン6aの1つの配線で裏打ち層を形成することができる。
In the seventh embodiment, wirings of the same potential in the
(第8の実施形態)
以下、本発明の第8の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図11(a)及び図11(b)は本発明の第8の実施形態に係る半導体装置における第1の配線パターン4a及びその上に形成された第2の配線パターン6aであって、(a)は要部の平面構成を示し、(b)は(a)のXIb−XIb線における断面構成を示す。
(Eighth embodiment)
The semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 11A and FIG. 11B are a
図11(a)及び図11(b)に示すように、第8の実施形態に係る半導体装置は、第1の配線パターン4aにおいて、隣り合う配線同士の電位が互いに同一である場合に、第2の配線パターン6aにより、第1の配線パターン4aの隣り合う配線同士を電気的に接続する構成である。このとき、コンタクトホール5aの形成領域として、隣り合う配線同士の外側の領域を含め、配線同士を跨ぐように1つの形成領域とする。
As shown in FIG. 11A and FIG. 11B, the semiconductor device according to the eighth embodiment has the
このようにすると、第2の配線パターン6aのコンタクトホール5aの内部に形成される部分が一体となるため、すなわち第3の層間絶縁膜5を介在させないため、第7の実施形態と比べて、第2の配線パターン6aをより低抵抗化することができる。
In this case, since the portion formed inside the
(第9の実施形態)
以下、本発明の第9の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図12(a)及び図12(b)は本発明の第9の実施形態に係る半導体装置における第1の配線パターン4a及びその上に形成された第2の配線パターン6aであって、(a)は要部の平面構成を示し、(b)は(a)のXIIb−XIIb線における断面構成を示す。
(Ninth embodiment)
A semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 12A and 12B are a
図12(a)及び図12(b)に示すように、第9の実施形態に係る半導体装置は、第1の配線パターン4aにおいて、電位が同一の2本の配線が、これらと電位が異なる1本の配線を両側から挟むように配置されている場合に、第2の配線パターン6aにより、第1の配線パターン4aの外側の同電位の配線同士を電気的に接続する構成である。
As shown in FIGS. 12A and 12B, in the semiconductor device according to the ninth embodiment, in the
ここでも、隣り合って形成されるコンタクトホール5a同士の間隔は、めっきの成長距離の2倍以下とする。
Here again, the distance between the
この構成により、第1の配線パターン4aと第2の配線パターン6aとの電気的接続の自由度を向上することができる。本実施形態により、第10の実施形態で示すような、第1の配線パターン4aと第2の配線パターン6aとが互いに交差するメッシュ状の電源配線構成を実現することができる。
With this configuration, the degree of freedom in electrical connection between the
(第10の実施形態)
以下、本発明の第10の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図13(a)及び図13(b)は本発明の第10の実施形態に係る半導体装置における第1の配線パターン4a及びその上に形成された第2の配線パターン6aであって、(a)は要部の平面構成を示し、(b)は(a)のXIIIb−XIIIb線における断面構成を示す。
(Tenth embodiment)
A semiconductor device according to a tenth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 13A and 13B are a
図13(a)及び図13(b)に示すように、第10の実施形態に係る半導体装置は、第1の配線パターン4aにおいて、異なる電位信号線、例えば電源線H1及び接地線L1が交互に配置されている。さらに、第1の配線パターン4aの上に形成される第2の配線パターン6aも、第1の配線パターン4aのうち、電源線H1に形成された開口部5aのみから成長してなる電源線H2と、接地線L1に形成された開口部5aのみから成長してなる接地線L2とから構成される。ここでも、同電位の配線に隣り合って形成されるコンタクトホール5a同士の間隔は、めっきの成長距離の2倍以下とする。
As shown in FIGS. 13A and 13B, in the semiconductor device according to the tenth embodiment, different potential signal lines, for example, the power supply line H1 and the ground line L1 are alternately arranged in the
このように、第10の実施形態によると、第1の配線パターン4aと第2の配線パターン6aが交差するメッシュ状の電源配線構成を実現できるため、電源信号のチップ内の偏りを大幅に低減することができる。
As described above, according to the tenth embodiment, since the mesh-like power supply wiring configuration in which the
(第11の実施形態)
以下、本発明の第11の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図14(a)及び図14(b)は本発明の第11の実施形態に係る半導体装置における第1のパッドパターン4b及びその上に形成された第2のパッドパターン6bであって、(a)は要部の平面構成を示し、(b)は(a)のXIVb−XIVb線における断面構成を示す。
(Eleventh embodiment)
The semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 14 (a) and 14 (b) are a
図14(a)及び図14(b)に示すように、第11の実施形態に係る半導体装置は、第3の層間絶縁膜5に形成されるコンタクトホール5aを、第1のパッドパターン4bの周辺領域にまで広げて形成している。
As shown in FIGS. 14A and 14B, in the semiconductor device according to the eleventh embodiment, the
これにより、第1のパッドパターン4bの上面から成長する第2のパッドパターン6bが横方向にも形成されるため、より平面積が大きいパッド電極を形成することができる。また、第2のパッドパターン6bの下部と第1のパッドパターン4bとの間に第3の層間絶縁膜5が介在しないため、第2のパッドパターン6bから第3の層間絶縁膜5に印加される応力が生じなくなる。その結果、第3の層間絶縁膜5のコンタクトホール5a及びその近傍に割れ等の不具合を生じるおそれがない。
Thereby, the
なお、第1のパッドパターン4bの側面からその外側にまで広げたコンタクトホール5aの壁面までの距離は、第2のパッドパターン6bがめっき法により成長する成長距離よりも大きくする必要がある。
It should be noted that the distance from the side surface of the
(第12の実施形態)
以下、本発明の第12の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図15(a)及び図15(b)は本発明の第12の実施形態に係る半導体装置における第1のパッドパターン4b及びその上に形成された第2のパッドパターン6bであって、(a)は要部の平面構成を示し、(b)は(a)のXVb−XVb線における断面構成を示す。
(Twelfth embodiment)
The semiconductor device according to the twelfth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 15A and FIG. 15B are a
図15(a)及び図15(b)に示すように、第12の実施形態に係る半導体装置は、コンタクトホール5aを第1のパッドパターン4bの周辺領域を含め全面的に露出させるだけでなく、第1のパッドパターン4b上に第3の層間絶縁膜5を環状に残して形成している。
As shown in FIGS. 15A and 15B, the semiconductor device according to the twelfth embodiment not only exposes the
この構成により、第1のパッドパターン4bの上側に第3の層間絶縁膜5を残存させることにより、第2のパッドパターン6bによる第1のパッドパターン4bへの応力を緩和することができる。
With this configuration, by leaving the third
第12の実施形態においては、第1のパッドパターン4bの側面からその外側にまで広げたコンタクトホール5aの壁面までの距離は、第2のパッドパターン6bがめっき法により成長する成長距離よりも大きくする必要があり、また、内側のコンタクトホール5aと外側のコンタクトホール5aとの距離は、めっきが成長する成長距離の2倍以下とする必要がある。
In the twelfth embodiment, the distance from the side surface of the
(第13の実施形態)
以下、本発明の第13の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図16(a)及び図16(b)は本発明の第13の実施形態に係る半導体装置における第1のパッドパターン4b及びその上に形成された第2のパッドパターン6bであって、(a)は要部の平面構成を示し、(b)は(a)のXVIb−XVIb線における断面構成を示す。
(13th Embodiment)
The semiconductor device according to the thirteenth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 16A and 16B are a
図16(a)及び図16(b)に示すように、第13の実施形態に係る半導体装置は、環状の2つのコンタクトホール5aを第1のパッドパターン4bの上にのみ形成している。
As shown in FIGS. 16A and 16B, in the semiconductor device according to the thirteenth embodiment, two
これにより、第2のパッドパターン6bが横方向に成長して大きくならないようにすることができる。さらに、第1のパッドパターン4bの上側に第3の層間絶縁膜5を残存させることにより、第2のパッドパターン6bによる第1のパッドパターン4bへの応力を緩和することができる。
Thus, the
なお、第13の実施形態においては、内側のコンタクトホール5aと外側のコンタクトホール5aとの距離は、めっきが成長する成長距離の2倍以下とする必要がある。
In the thirteenth embodiment, the distance between the
本発明に係る半導体装置によると、配線層を増やすことなく、パッド電極を構成する金属層を用いることにより、電源機能を強化することができ、パッド電極及び信号配線を有する半導体装置等に有用である。 According to the semiconductor device of the present invention, the power supply function can be enhanced by using the metal layer constituting the pad electrode without increasing the wiring layer, which is useful for a semiconductor device having the pad electrode and the signal wiring. is there.
1 半導体基板
2 第1の層間絶縁膜(第1の絶縁膜)
3 第2の層間絶縁膜
3a 開口部
4 第1の配線層
4a 第1の配線パターン
4b 第1のパッドパターン
5 第3の層間絶縁膜(第2の絶縁膜)
5a コンタクトホール(開口部)
6 第2の配線層(上部配線層)
6a 第2の配線パターン
6b 第2のパッドパターン
6b1 電源パッド
6b2 接地パッド
7 第4の層間絶縁膜
8 第3の配線層(下部配線層)
8a 第3の配線パターン
8b 第3のパッドパターン
9 第5の層間絶縁膜
10 配線部
11 パッド部
H1 電源線
L1 接地線
H2 電源線
L2 接地線
DESCRIPTION OF
3 Second
5a Contact hole (opening)
6 Second wiring layer (upper wiring layer)
6a
8a
Claims (20)
前記半導体基板の上に第1の絶縁膜を介在させて形成され、電源電位が印加されると共に前記第1の絶縁膜の上を縦横に延びる配線パターンを含む第1の配線層と、
前記第1の配線層の上に形成され、前記第1の配線層を露出する複数の開口部を有する第2の絶縁膜と、
前記第1の配線層の上に、前記各開口部からの露出部分から等方的に成長するように形成された第2の配線層とを備えていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate on which a plurality of semiconductor elements are formed;
A first wiring layer formed on the semiconductor substrate with a first insulating film interposed therebetween and including a wiring pattern to which a power supply potential is applied and which extends vertically and horizontally on the first insulating film;
A second insulating film formed on the first wiring layer and having a plurality of openings exposing the first wiring layer;
A semiconductor device comprising: a second wiring layer formed on the first wiring layer so as to grow isotropically from an exposed portion from each opening.
前記第1配線層の上に等方的に成長してなる下部配線層と、
前記下部配線層の上に等方的に成長した第2の金属膜からなる上部配線層とにより構成されていることを特徴とする請求項13又は14に記載の半導体装置。 The second wiring layer is
A lower wiring layer formed isotropically on the first wiring layer;
15. The semiconductor device according to claim 13, comprising an upper wiring layer made of a second metal film isotropically grown on the lower wiring layer.
前記複数の開口部のうちの残部は、前記パッド部を構成する第1の配線層の内側の領域上に形成されていることを特徴とする請求項17に記載の半導体装置。 A part of the plurality of openings is formed so as to be shifted outward from a side portion of the first wiring layer constituting the pad portion,
18. The semiconductor device according to claim 17, wherein a remaining part of the plurality of openings is formed on a region inside a first wiring layer constituting the pad part.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007306849A JP2009130312A (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Semiconductor device |
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JP2007306849A JP2009130312A (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Semiconductor device |
Publications (1)
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JP2007306849A Withdrawn JP2009130312A (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Semiconductor device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012070168A1 (en) * | 2010-11-22 | 2012-05-31 | パナソニック株式会社 | Semiconductor chip and semiconductor device |
JP2016171205A (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | 株式会社東芝 | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
-
2007
- 2007-11-28 JP JP2007306849A patent/JP2009130312A/en not_active Withdrawn
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JP2016171205A (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | 株式会社東芝 | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
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