JP2580324B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置に関し、更に詳しく言えば、ボンディング
パッドの構造に関し、 平坦度を悪化させることなく導電膜を多層化すること
ができるボンディングパッドの提供を目的とし、 半導体基板上に形成された第1の導電膜と、前記第1
の導電膜の上に形成された第1の絶縁膜と、前記第1の
絶縁膜に形成された第1の開口部を被覆するように形成
された第2の導電膜と、前記第2の導電膜の上に形成さ
れた第2の絶縁膜と、前記第1の開口部の内側に位置す
るように前記第2の絶縁膜に形成された第2の開口部
と、第2の開口部を被覆し、前記第1の開口部の内側
で、かつ第2の開口部の外側にその外周端部が位置する
ように形成された第3の導電膜とを有し、構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置に関し、更に詳しく言えば、ボ
ンディングパッドの構造に関する。
〔従来の技術〕
第6図は、従来例のボンディングパッドを有する半導
体装置の断面図で、ボンディングパッド部とAl配線形成
部とを示している。
同図において、2はSi基板1上の下地絶縁膜、3aが該
下地絶縁膜2上の第1のAl配線、4bは第1のAl配線層3a
を覆う絶縁膜、4cは平坦化のためのSOG(Spin On Gls
s)膜、4はSOG膜4c上の層間絶縁膜としての第1の絶縁
膜、5aは第1の絶縁膜4上の第2のAl配線、6bは第2の
Al配線5aを覆う絶縁膜、6cは絶縁膜6b上の平坦化のため
のSOG膜、6はSOG膜6c上の層間絶縁膜としての第2の絶
縁膜、7は第2の絶縁膜6上の第3のAl配線、8は第3
のAl配線7を覆うカバー絶縁膜である。
しかし、このボンディングパッドの構造では、SOG膜4
cと絶縁膜4b,第1の絶縁膜4との間、SOG膜6cと絶縁膜6
b,第2の絶縁膜6との間の密着性が悪く、ワイヤボンデ
ィング時の衝撃によりこれらの間が剥離する場合があ
る。
そこで、この欠点を解決するため、第4図に断面図で
示す構造のボンディングパッドが用いられるようになっ
ている。
同図において、2はSi基板1上の下地絶縁膜、3は第
1のAl配線3aと同時に形成され、第1のAl配線3aとは電
気的に分離された該下地絶縁膜2上の第1のAl膜で、そ
の端部は第1の開口部4aが設けられた第1の絶縁膜4に
よって押さえられ、下地絶縁膜2からの剥離に対する耐
性が強化されている。
5は、第1の開口部4aを被覆するように形成された第
2のAl膜で、第2のAl配線5aと同時に形成され、第2の
Al配線5aとは電気的に分離されている。また、第2のAl
膜5の端部は第2の開口部6aが設けられた第2の絶縁膜
6によって押さえられ、剥離に対する耐性が強化されて
いる。
更にこれらの上には、第3のAl配線7とカバー絶縁膜
8とが形成され、カバー絶縁膜8にはワイヤボンディン
グのための第3の開口部8aが形成されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、第4図の従来例のボンディングパッドの構
造によれば、パッド周辺部が他の部分に比べて異常に高
くなっているので、製造工程中、次のような問題が生じ
る。
第5図(a)は、カバー絶縁膜8のパターニングのた
めにレジスト膜34を塗布した状態を示す図である。この
場合には、パッド周辺部(G部)の高い部分でレジスト
膜34が薄くなるため、この部分の耐エッチング性が悪化
し、カバー絶縁膜8がエッチングされる場合がある。
また、第5図(b)に示すように、カバー絶縁膜8の
パターニング後、第3のAl膜7の表面にワイヤボンディ
ングするためにボンディング用ツールを移動させるとき
など、ボール状のワイヤ35の先端がカバー絶縁膜8にあ
たり、カバー絶縁膜8にクラックやカケを生じさせる場
合も多くなる。
これにより、半導体装置の信頼性が低下するという問
題がある。
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、平坦度を悪化させることなく導電膜を多層化するこ
とのできるボンディングパッドの構造を提供することを
目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題は、第1図の本発明の半導体装置の原理を説
明する断面図に示すように、半導体基板9上に形成され
た第1の導電膜10と、前記第1の導電膜10の上に形成さ
れた第1の絶縁膜11と、前記第1の絶縁膜11に形成され
た第1の開口部11aを被覆するように形成された第2の
導電膜12と、前記第2の導電膜12の上に形成された第2
の絶縁膜13と、前記第1の開口部11aの内側に位置する
ように前記第2の絶縁膜13に形成された第2の開口部13
aと、第2の開口部13aを被覆し、前記第1の開口部11a
の内側で、かつ第2の開口部13aの外側にその外周端部
が位置するように形成された第3の導電膜14とを有する
半導体装置によって解決される。
〔作用〕
本発明の半導体装置の構造においては、第3の導電膜
14の端部が、各層の重なりによって形成された周辺部の
壁の上に重ならないように形成されている。
このため、周辺部の高さは、従来の構造と比較して第
3の導電膜14の膜厚分だけ低くなる。また、第3の導電
膜14の中央部と周辺部との間の高低差は第1の絶縁膜11
の膜厚分あるいは第2の絶縁膜13の膜厚分のどちらかの
膜厚となり、従来と比較して絶縁膜1層分だけ小さくな
る。
これにより、平坦度は従来と比較して改善される。
〔実施例〕
次に図を参照しながら本発明の実施例について説明す
る。
本発明の第1の実施例 第2図は、本発明の第1の実施例の半導体集積回路装
置のボンディングパッドを示す図であり、同図(a)は
断面図、同図(b)は上面図である。
同図(a)において、16はSi基板、17はSi基板上の下
地絶縁膜、18は第1のAl膜、19は第1のAl膜18上に形成
された厚さ7,000Åの層間の第1の絶縁膜で、第1の開
口部19aが形成されている。20は第1の開口部19aを被覆
するように形成された厚さ7,000Åの第2のAl膜,21は第
2のAl膜20の上に形成された厚さ9,000Åの層間の第2
の絶縁膜で、第1の開口部19aの内側に位置するように
第2の開口部が形成されている。22は第2の開口部21a
を被覆し、第1の開口部19aの内側で、かつ第2の開口
部21aの外側に端部が位置するように形成された厚さ10,
000Åの第3のAl膜で、不図示の外部電源に接続するた
めにワイヤがボンディングされる。23は第3のAl膜22上
に形成された厚さ8,000Åのカバー絶縁膜で、ワイヤボ
ンディングするための第3の開口部23aが設けられてい
る。
また、同図(b)において、同図(a)と同一の符号
で示されるものは、同図(a)と同じものを示してい
る。即ち、第3の開口部23aの幅は110μm、第3の開口
部23aの側壁から第2の開口部21aの側壁まで4μm、第
2の開口部21aの側壁から第3のAl膜22の端部まで3μ
m、第3のAl膜22の端部から第1の開口部19aの側壁ま
で4μm、第1の開口部19aの側壁から第2のAl膜20の
端部まで3μm、第2のAl膜20の端部から第1のAl膜18
の端部まで3μmある。
次に、第2図を参照しながら本発明の実施例のボンデ
ィングパッドの作用・効果について説明する。
第2図(a)に示すように、第3のAl膜22はパッド周
辺部Dの山の部分に重ならないように形成されている。
このため、周辺部の高さは、従来の場合と比較して低く
なり、最も高い所のE部でも従来の場合と比較して第1
の絶縁膜19の膜厚7,000Åだけ低い。更に、パッドの中
央部と周辺部との間の高低差の最大部分は同図(a)の
E部−F部間で、その高低差は第1の絶縁膜19の膜厚7,
000Åだけ従来と比較して小さい。
従って、カバー絶縁膜23をパターニングする際に塗布
されたレジストの膜厚分布は均一で、パッド周辺部にも
膜厚が厚く形成される。これにより、カバー絶縁膜23に
第3の開口部23aを開けるためエッチングするとき、パ
ッド周辺部のレジスト膜はエッチングガスに対して十分
にマスク効果を有するので、下地のカバー絶縁膜がエッ
チングされることもない。
また、カバー絶縁膜23のパターニング後には、パッド
中央部と周辺部との間の高低差は第2の絶縁膜21の膜厚
とカバー絶縁膜23の膜厚とを合わせた分で、最大17,000
Å(C部−E部間)となる。これを従来の構造(第4図
参照)と比べると、第1の絶縁膜4の膜厚分(7,000
Å)だけ小さくなっている。
従って、ボンディングパッドにワイヤをボンディング
するためにボンディング用ツールを移動するときや、第
3のAl膜22表面にワイヤをボンディングするときに、ボ
ール状のワイヤの先端がカバー絶縁膜23にあたる危険性
を低減できる。
これにより、半導体装置の信頼性を向上させることが
できる。
本発明の第2の実施例 第3図は本発明の第2の実施例のボンディングパッド
を示す断面図である。第2図と異なる点はAl膜を3層に
したことである。
同図において、24はSi基板、25は下地絶縁膜、26は第
1のAl膜、27は第1の開口部27aが設けられた第1の絶
縁膜、28は第2のAl膜、29は第2の開口部29aが設けら
れた第2の絶縁膜で、第2図に示す対応するものと同じ
位置関係にある。
30は、第3のAl膜で、第2の開口部29aを被覆し、第
2の開口部29aの外側で、かつ第1の開口部27aの内側に
端部が位置している。31は第3のAl膜30上に形成された
第3の絶縁膜で、第3の開口部31aが形成されている。3
2は第3の開口部31aを被覆し、第3の開口部31aの外側
で、かつ第2の開口部29aの内側に端部が位置するよう
に形成された第4のAl膜で、この表面にボンディングさ
れるワイヤを介して不図示の外部電源と接続される。33
はカバー絶縁膜で、ワイヤボンディングのための第4の
開口部33aが形成されている。
この場合においても、第3のAl膜30はパッド周辺部の
山の上に重なっておらず、また第4のAl膜32も第3のAl
膜30上方の山の上に重なっていない。
このため、パッド中央部と周辺部との間の高低差は、
Al膜が2層の場合と同じになる。即ち、カバー絶縁膜33
のパターニング前、その高低差は層間の絶縁膜一層分の
膜厚に等しく、パターニング後は、これにカバー絶縁膜
33の膜厚を加えたものに等しくなる。
このように、Al膜が3層になっているにもかかわら
ず、平坦度はAl膜が2層の場合と同じままである。これ
により、カバー絶縁膜33のパターニングの際、パッド周
辺部に被覆されたレジスト膜は厚くつくので、周辺部の
カバー絶縁膜33がエッチングされることもなく、またワ
イヤボンディングの際にカバー絶縁膜33を損傷させる危
険性も増すことはない。
従って、半導体装置の信頼性の向上を図ることができ
る。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の半導体装置の構造によれば、
例えばボンディングパッドのこの構造を適用した場合、
パッド部の導電膜の層数を増やしても、ボンディングパ
ッド部の平坦度を悪化させることはない。
従って、カバー絶縁膜のパターニングの際にパッド周
辺部に被覆されるレジスト膜の平坦性を維持できるの
で、レジスト膜の膜厚不均一性によって生じるエッチン
グガスによるカバー絶縁膜の腐食も防止できる。また、
ワイヤボンディング時カバー絶縁膜を損傷させる危険性
も増すことはない。
これにより、半導体装置の信頼性の向上を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の半導体装置の原理を説明する断面
図、 第2図は、本発明の第1の実施例のボンディングパッド
を示す図、 第3図は、本発明の第2の実施例のボンディングパッド
を示す断面図、 第4図は、従来のボンディングパッドを示す断面図、 第5図は、従来例の問題点を説明する断面図、 第6図は、他の従来例のボンディングパッドを有する半
導体装置の断面図である。 (符号の説明) 1,16,24……Si基板、 2,17,25……下地絶縁膜、 3,18,26……第1のAl膜、 3a……第1のAl配線、 4,11,19,27……第1の絶縁膜、 4a,11a,19a……第1の開口部、 4b,6b……絶縁膜、 4c,6c……SOG膜、 5,20,28……第2のAl膜、 5a……第2のAl配線、 6,21,29……第2の絶縁膜、 6a,13a,21a……第2の開口部、 7……第3のAl配線、 8,23,33……カバー絶縁膜、 8a,31a……第3の開口部、 9……半導体基板、 10……第1の導電膜、 12……第2の導電膜、 14……第3の導電膜、 22,30……第3のAl膜、 32……第4のAl膜、 33a……第4の開口部、 34……レジスト膜、 35……ワイヤ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板(9)上に形成された第1の導
    電膜(10)と、 前記第1の導電膜(10)の上に形成された第1の絶縁膜
    (11)と、 前記第1の絶縁膜(11)に形成された第1の開口部(11
    a)を被覆するように形成された第2の導電膜(12)
    と、 前記第2の導電膜(12)の上に形成された第2の絶縁膜
    (13)と、 前記第1の開口部(11a)の内側に位置するように前記
    第2の絶縁膜(13)に形成された第2の開口部(13a)
    と、 第2の開口部(13a)を被覆し、前記第1の開口部(11
    a)の内側で、かつ第2の開口部(13a)の外側にその外
    周端部が位置するように形成された第3の導電膜(14)
    とを有する半導体装置。
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