JP4759229B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、膜構造が緻密ではない強度の弱い絶縁材料や、積層したときに剥がれやすい絶縁材料を用いても不良などが発生しにくい半導体装置に関する。
近年、半導体装置に対する微細化や高速化などの要請から、半導体基板表面に作りこんだトランジスタの微細化だけでなく、トランジスタ間を接続する配線層部分の微細化も必要不可欠となっている。配線層部分を微細化すると、配線部分の抵抗Ｒと配線間に存在する絶縁膜容量Ｃの積ＲＣが時定数となって配線遅延を支配する。このため、配線層部分を多層にするとともに、配線材料としては従来用いてきたアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする材料から、より抵抗の低い銅（Ｃｕ）を主成分とする材料を用い、絶縁膜材料としては従来用いてきたシリコン酸化膜もしくはＦＳＧ（フッ素化シリケートグラス）よりも誘電率が低い材料を使用しなければならない必要性が出てきた。
ここで、誘電率が低い絶縁膜材料とは、シリコン酸化膜に有機基をドーピングしたＣＶＤ（chemical vapor deposition）膜や、有機成分を含む塗布材料や、あるいは、それらＣＶＤ膜や塗布膜に空孔を含む材料である。ところが、これらの絶縁膜は機械的強度や硬度が低く、製品出荷前の動作確認用のプローブテストの際に、プローブ針から伝わる機械的な衝撃により、膜自身が剥がれたり、破壊してしまう等の問題があった。さらに、半導体チップから電気信号を取り出したり、電力を供給したりするためのワイアのボンディング時に加わる振動や荷重等の衝撃により、膜自身が剥がれたり、破壊してしまう等の問題があった。
これに対し、パッド電極下の強度増大策として、パッド下に部分的に金属膜を埋め込む方法が提案されている（特許文献１及び２）。
図１２は、この方法に基づき本発明者が検討した構造を表す断面図である。
フロント・エンド層１２０１には、半導体基板に拡散層やゲート電極、トランジスタなどが適宜形成されている。このフロント・エンド層１２０１の上に、コンタクトプラグ層１２０２を挟んで、順次、同一層内を接続するために設けられた配線１２０３を含む配線層１２０４、１２０５、１２０６、１２０７が形成され、最上部に密着・バリア用金属とパッド接続用Ａｌ１２０８とパシベーション層１２０９が配置されている。そして、異なる配線層間を接続するために、各配線層の上下にビア層１２１０、１２１１、１２１２が設けられ、各配線を電気的に接続するためにビア１２１３が形成されている。配線層１２０４から上の絶縁膜１２１４や１２１５の材料として、比誘電率が３以下の低誘電率膜を使用し、配線やビアは銅を主成分とする金属を用いて作成することができる。
図１３は、この半導体装置のパッド部１２１６において、配線層１２０４、１２０５とビア層１２１０を上面から重ねて表した透視平面図である。
一般的な設計基準では、図１３に表したように、配線層中の金属部分１３０１は幅広の配線を組み合わせたものであり、ビア層中の金属部分１３０２は、支柱状のビアを敷き詰めることにより、パッド下の強度を増大させている。
また、電極パッドの下の部分の機械的な強度を改良する構造としては、以下に説明するものもある。
図１４は、電極パッドの下の部分の機械的な強度を改良する構造の他の具体例を表す断面図である。この具体例の場合、電極パッド部１２１６の下の全面に金属膜１４０１が埋め込まれている。
図１５は、電極パッドの下の部分の機械的な強度を改良する構造のさらに他の具体例を表す断面図である。この具体例の場合、下層の導電層に直接ボンディングされている。
これらの構造を採用することにより、ボンディング時の衝撃に対する電極部の耐久性や層間の密着を向上させることが可能である。
一方、前述したように、低誘電率を有する絶縁膜材料は、シリコン酸化膜に有機基をドーピングしたＣＶＤ膜や、有機成分を含む塗布材料や、あるいは、それらＣＶＤ膜や塗布膜に空孔を含む材料であり、膜構造が緻密ではない。このため、半導体基板をチップ状に切断した後の工程において、絶縁材料が露出したチップ側面から水分や腐食性ガスを侵入させ、半導体チップ内の信号線や電源供給線となる金属配線を腐食して断線不良の原因を発生させる可能性があった。
これに対し、半導体基板をチップ状に切断した後の工程における、水分や腐食性ガスの侵入を防止するための構造が提案されている（特許文献３及び４）。
図１６は、この構造を表す透視平面図である。すなわち、半導体チップの内部１６０１は、その周囲にパッド部１６０２が設けられている。そして、チップの周辺部に沿って金属配線１６０３が取り囲むように配置されている。
特開２００１−３０８１００号公報 特開２００１−２６７３２３号公報 特開２０００−２６９２１９号公報 特開２００３−８６５９０号公報
しかし、本発明者が独自に試作検討を重ねた結果、以上説明した構造では回避できない問題があることが判明した。すなわち、上述した２種類の問題点、つまり、パッド電極下の膜剥がれや破壊の問題と、チップ状に切断後の水分や腐食性ガスの侵入の問題を同時に解決するためには、上述した全ての工夫を同時に実施すれば良いはずであるが、単に寄せ集めて実施するだけでは回避できない問題点が発生することが判明した。
例えば、パッド下に部分的に金属膜を埋め込む構造（特許文献１及び２）を採用する場合、一般的には、異なる配線層間を電気的に接続するために設けられたビア層に対応する層において、パッド下の金属部分は図１３に例示した如くドット形状である。そのため、半導体基板上に配線構造を作り込む途中でプロービングして特性試験を実施する場合に、図１７に例示した如く、プローブ針（図示せず）が最上層の配線層を突き破ってしまうと、その亀裂１７０１がビア層中の低誘電率の絶縁膜１２１５へ達してしまう。すると、水分や腐食性ガスを侵入させてしまい、半導体チップ内の信号線や電源供給線となる金属配線を腐食して断線不良の原因を発生させてしまうという問題点があった。また、ワイヤボンディングの時なども、最上層の配線層に亀裂１７０１が入り、配線層の直下の絶縁材料が露出してしまう危険性があり、同様な不良を発生させてしまう問題点があった。
一方、図１４に例示したように、全面に金属膜を埋め込む構造（特許文献１及び２）を採用した場合、パッド部に後から金属膜を埋め込むこととすると、作成プロセスが複雑になる。また、各層を作成する毎に金属膜を埋め込む方法を用いても、ＣＭＰ（Chemical Mechanuical Polishing：化学的機械研磨）を用いる場合には、金属配線がパッド部の広い面積に全面に広がっていると、他と比べて研磨量が多くなり、従ってパッド下の金属配線の厚さが薄くなる「ディッシング」という問題が発生してしまう。つまり、同一層で段差が大きくなるため、剥がれの危険や露光工程での焦点ずれの発生等、所望の半導体装置を作成するのが困難になってしまう。
一方、図１５に例示したように、下層の導電層に直接ボンディングする方法（特許文献１及び２）では、作成プロセスが複雑になる上、パッド部の占有する面積が大きくなってしまうので、半導体チップの微細化には不都合である。
以上説明したように、膜構造が緻密ではない強度の弱い絶縁材料や、積層したときに剥がれやすい絶縁材料を用いて、半導体基板上に配線構造を作り込む途中でプロービングして特性試験を実施したり、パッドへのボンディングしたりする場合に、膜構造が緻密ではない絶縁材料が露出しないようにするのは難しい課題であった。特に、複雑なプロセスを用いることなく、今後ますます微細化が要求される装置を作成するのは、非常に困難であった。
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、膜構造が緻密ではない強度の弱い絶縁材料や、積層したときに剥がれやすい絶縁材料を用いたときに不良が発生しにくい半導体装置を提供することにある。特に、今後ますます微細化が要求される装置を作成する場合にも、複雑なプロセスを用いることなく作成できるような半導体装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明によれば、
半導体層と、
前記半導体層の上に設けられたコンタクトプラグ層と、
前記コンタクトプラグ層の上に設けられた積層体と、
前記積層体の上に設けられた電極パッドと、
を備え、
前記積層体は、前記電極パッドの下に位置するパッド下領域と、前記パッド下領域の外側に位置するパッド外領域と、を有し、
前記積層体は、配線が形成された複数の配線層と、前記複数の配線層間を電気的に接続するビアが形成された複数のビア層とを有し、
前記複数の配線層と前記複数のビア層の各々には、前記パッド下領域の周縁に沿って、閉じた構造のパッド周縁金属配線が形成され、
各々の前記パッド周縁金属配線は、その内側に配置される絶縁材料からなる部分を取り囲むことを特徴とする半導体装置が提供される。
また、上下に隣接する層にそれぞれ設けられた前記パッド周縁金属配線が相互にオーバーラップしているようにすることができる。
また、前記配線層及び前記ビア層の少なくともいずれかは、絶縁材料により離間し環状に形成された複数の前記パッド周縁金属配線を有するものとすることができる。
また、前記配線層は、前記ビア層の前記パッド周縁金属配線よりも幅広の前記パッド周縁金属配線を有し、前記ビア層は、前記配線層の前記パッド周縁金属配線よりも幅狭の複数の前記パッド周縁金属配線を有するものとすることができる。
また、前記配線層及び前記ビア層の少なくともいずれかは、前記絶縁材料として、シリコン酸化膜もしくはＦＳＧ（フッ素化シリケートグラス）よりも硬度が低い絶縁材料を有するものとすることができる。
また、前記配線層及び前記ビア層の少なくともいずれかは、前記絶縁材料として、比誘電率が３以下の絶縁材料を有するものとすることができる。
前記電極パッドはチップの周縁に沿って複数配置され、前記複数の配線層と前記複数のビア層の各々には、チップの周縁に沿って複数配置されている前記電極パッドの下にそれぞれ位置する前記パッド下領域をまとめて取り囲むように、閉じた構造のチップ周縁金属配線が、前記パッド外領域であってチップの周縁に沿った位置に配置されているようにすることができる。また、前記配線層は、前記ビア層の前記チップ周縁金属配線よりも幅広の前記チップ周縁金属配線を有し、前記ビア層は、前記配線層の前記チップ周縁金属配線よりも幅狭の複数の前記チップ周縁金属配線を有するものとすることができる。
また、前記配線層及び前記ビア層の少なくともいずれかは、絶縁材料により離間し環状に形成された複数の前記チップ周縁金属配線を有するものとすることができる。
本発明によれば、膜構造が緻密ではない強度の弱い絶縁材料や、積層したときに剥がれやすい絶縁材料を用いたときにも不良が発生しにくい半導体装置を提供することができ、産業上のメリットは多大である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置を表す断面図である。
すなわち、この半導体装置は、半導体基板に拡散層やゲート電極、トランジスタなどが形成されているフロント・エンド層１０１を備える。そして、フロント・エンド層１０１の上に、コンタクトプラグ層１０２を挟んで、順次、同一層内を接続するために設けられた配線１０３を含む配線層１０４、１０５、１０６、１０７が形成され、最上部に密着・バリア用金属とパッド接続用アルミニウム（Ａｌ）１０８とパシベーション層１０９が配置されている。パッド接続用アルミニウム１０８の下を「パッド下領域」と称し、それ以外の領域を「パッド外領域」と称することとする。
なお、実際の半導体装置においては、所定の数だけ配線層とビア層が繰り返し積み上げられて多層配線が形成されるが、図１においては簡単のために省略した。
この半導体装置においては、異なる配線層間を接続するために、各配線層の上下にビア層１１０、１１１、１１２が設けられ、各配線を電気的に接続するためにビア１１３が形成されている。ここで、配線層１０４から上の絶縁膜１１４や１１５の材料としては、シリコン酸化膜やＦＳＧ（フッ素化シリケートグラス）などよりも誘電率の低い材料を用いることが望ましく、比誘電率が３以下の低誘電率膜を使用することが望ましい。このようにすれば、配線層間の寄生容量を低下させ、高速動作が可能となる。また、配線やビアは銅（Ｃｕ）を主成分とする金属を用いて作成することができる。このようにすれば、配線層の寄生抵抗を低下させ、配線遅延を抑制して高速動作が可能となる。
なお、これら低誘電率膜の上下には異なる絶縁材料からなる薄膜を適宜設けてもよい。例えば、配線層１０４に設けられた絶縁膜１１４の下には、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）とを主成分とする絶縁薄膜が設けられている。この薄膜は、ドライエッチングの際のエッチングストッパ膜としての役割を有する。また、配線層１０４に設けられた絶縁膜１１４の上には、シリコン酸化物を主成分とする絶縁薄膜が設けられている。この薄膜は、主に、プロセス途中で低誘電率膜に負荷されるダメージを抑制する役割を有する。
図２は、この半導体装置のパッド下領域１１６において、配線層１０４、１０５とビア層１１０を上面から重ねて表した透視平面図である。なお、同図においては、パッド部から半導体チップ内部へつながる配線は省略している。
図３は、図２から配線層１０４、１０５の部分のみを抜き出した平面図である。これら図面に表した一点鎖線の切断線における断面構造を図１に表した。
金属部分２０１は、格子状に構成されており、それぞれの配線層においてパッド下領域の低誘電率の絶縁材料１１４は、金属部分で囲まれている。
図４は、図２からビア層１１０のみを抜き出した平面図である。同図に表した一点鎖線の切断線における断面構造を図１に表した。
ビア層１１０中の金属部分は符号２０２及び２０３により表した部分である。金属部分２０２は、ビア層１１０の中で支柱のような形の通常のビアである。これに対して、金属部分２０３は、ループ状に閉じた配線を形成し、パッド下領域に存在する低誘電率の絶縁材料１１５を囲む構造になっている。つまり、図２〜４に表したように、パッド下領域の各層の絶縁材料１１４と１１５は、必ずループ状に閉じた構造の同層の金属配線２０１や２０３に囲まれて配置されている。
特に、金属配線２０３ａは、パッド下領域の周縁に沿ってループ状に形成されたパッド周縁金属配線を形成している。また、このパッド周縁金属配線に対応して、図３に表した配線層１０４、１０５にも、パッド下領域の周縁に沿って幅広のループ状のパッド周縁金属配線が設けられているといえる。
このように絶縁材料部分の周囲を金属配線でループ状に取り囲むことにより、図１７に関して前述したように電極パッドにおいてプローブやボンディングなどによる電極の損傷や亀裂が生じた場合にも、この損傷や亀裂を介して水分や腐食性ガスなどがチップ内の能動領域に侵入することを防ぐことができる。つまり、仮に水分や腐食性ガスなどがボンディングパッドの下に侵入しても、その周縁に沿って形成されている金属配線により遮蔽されるために、ボンディングパッドの下から横方向に拡散することがない。
そして、パッド周縁金属配線を設けることにより、パッド下領域からパッド外領域にこれら水分や腐食性ガスが拡散することを阻止できる。つまり、パッド外領域に設けられた半導体装置の能動部を確実に保護することができる。その結果として、膜構造が緻密ではない強度の弱い絶縁材料や、積層したときに剥がれやすい絶縁材料を用いた場合にも不良が発生しにくい半導体装置を提供することができる。
本発明者は、銅（Ｃｕ）を用いた多層配線を有する半導体装置に本実施形態を適用し、くし型容量パターンのＩ−Ｖ特性を測定した。
図５は、この測定結果を表すグラフ図である。
すなわち、ここでは、本実施形態を適用した「くし型容量パターン」と、図１３に表した構造を有する比較例の「くし型パターン」のそれぞれについて、Ｉ−Ｖ測定を実施した。これらサンプルのパターン形状自体は同一とした。これらのサンプルは、まず、プローブをあてブレークダウンしないように０〜３ボルトの電圧範囲で３回のＩ−Ｖ測定を繰り返し、その後３日間が経過した後に、０〜４０ボルトの範囲でＩ−Ｖ測定を実施した。図５の実線は本発明を適用した「くし型パターン」のＩ−Ｖ特性を表し、破線は比較例の「くし型パターン」のＩ−Ｖ特性を表す。
比較例のサンプルの場合、図５に破線で表したように電流漏れの多い状態となり、半導体装置の特性が劣化していることが判明した。さらに配線間容量の値も本来の値の２倍近くになってしまった。これは、図１７に関して前述したように、最初に実施した０〜３ボルトの範囲のＩ−Ｖ測定においてプローブによる損傷が生じ、この損傷部から水分や腐食性ガスなどが侵入して半導体装置の劣化が生じたためであると考えられる。
これに対して、本発明のサンプルの場合、図５に実線で表したように電流漏れや容量劣化のような問題は見られず、「くし型パターン」の本来の特性が得られていることが分かった。つまり、プローブによる損傷などに起因した半導体装置の劣化が確実に阻止されていることが確認できた。
また、図１乃至図４に表した具体例の場合、電極パッド下のビア層を構成する金属部分の平面面積占有率は、その上下の層に設けられパッド下の配線層を構成する金属部分の平面面積占有率よりも小さい構造とされている。そのため、それぞれの層において金属部分の面積の比率（データ率）が、パッド部分とそれ以外の部分とで近い値となるように設計することができる。これにより、ＣＭＰ法を用いて埋め込みＣｕ配線を形成する場合に、「エロージョン」や「ディッシング」などと呼ばれる凹みの発生を抑制し、配線高さを均一にすることができる。その結果として、剥がれ・配線間リーク等の問題発生を防止できる。
図６乃至図９は、本実施形態の変型例を表す平面図である。すなわち、これらの図面は、互いに接しているビア層と配線層のパッド下部分のみを上面から重ねて表した透視平面図であり、配線層中の低誘電率の絶縁膜１１４、ビア層中の低誘電率の絶縁膜１１５、配線層中の金属部分２０１、ビア層中の金属部分２０３の配置関係を表す。
これらのいずれの変型例においても、ビア層・配線層ともに、金属配線２０１（または２０３）と、低誘電率の絶縁材料１１４（または１１５）の両方を含む。そして、パッド下の各層の該絶縁材料のうち上下層の絶縁材料部分に接している部分１１４（または１１５）は、パッド下の周縁を除き、必ずループ状に閉じた構造の同層の金属配線２０１（または２０３）に囲まれている。その結果として、図１乃至図４に関して前述したものと同様な効果が得られる。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図１０は、本実施形態の半導体装置の要部平面構造を例示する透視平面図である。
すなわち、本具体例においては、チップの周縁部にボンディングパッドが配置され、これらボンディングパッドの下にあるパッド下領域１１６を含むチップ内部１００１を取り囲むように、チップ周縁にループ状のチップ周縁金属配線１００２が複数配置されている。このチップ周縁金属配線１００２は、低誘電率の絶縁材料を用いている全ての層について設けられている。
図１１は、それぞれのチップ周縁金属配線１００２の断面構造を表す模式図である。
配線層１０４、１０５、１０６、１０７には、それぞれ配線１１０１が設けられている。また、ビア層１１０、１１１、１１２には、それぞれ配線層１１０２が設けられている。なお、配線層１０４、１０５、１０６、１０７のそれぞれには、低誘電率材料からなる絶縁膜１１４が設けられている。また、ビア層１１０、１１１、１１２のそれぞれにも、低誘電率の材料からなる絶縁膜１１５が設けられている。
配線層１０４、１０５、１０６、１０７に設けられた金属配線１１０１と、ビア層１１０、１１１、１１２に設けられた金属配線１１０２と、は、層間で隣接するもの同士が接触し連続的な金属遮蔽壁を形成するように設けられている。
このような構造を持つ半導体チップが縦横に形成されたウェーハを切断してそれぞれの半導体チップを切り出し、パッケージ用の基板やリードフレームなどにマウントして、図１０のチップ周縁金属配線１００２内側のパッド下領域１１６の上に設けられた電極パッドへワイヤボンディングを実施する。これらパッド下領域には、第１の実施の形態に関して前述した構造が採用されている。
本実施形態によれば、チップの周縁に沿って、複数のループ状の金属配線を配線層とビア層のいずれにも設けることにより、チップの側面に露出した低誘電率材料層（１１５、１１４）を介して水分や腐食性ガスがチップの内部に侵入することを防ぐことができる。その結果として、高い信頼性を実現できる。
すなわち、ウェーハをチップ状態へと切断すると、低誘電率の絶縁材料の側面が露出する。このため、この露出面から水分や腐食性ガスが侵入して、半導体チップ内の信号線や電源供給線となる金属配線を腐食して断線不良が発生するおそれがある。これに対して、本実施形態によれば、水分や腐食性ガスはチップ周縁の金属配線（１１０１、１１０２）でブロックされ、チップ内部の機能が損なわれることは無い。その結果として、電流漏れや容量劣化のような問題も発生しない。つまり、実際の最終製品と同様に、パッケージ用の基板などにマウントして、ワイヤボンディングを実施した状態でも不良が著しく減少する。この効果は、第１の実施の形態にかかる電極パッド下の構造を採用し、かつ、第２の実施の形態にかかるチップ構成を実施してこそ得られる効果である。
特に、チップ周縁金属配線１００２を複数設けた場合には、水分や腐食性ガスなどと反応して絶縁材料中に染み出す金属元素の行き場が限定されるため、ブロック効果はさらに大きくなる。さらに、図１０に例示したように、ビア層の配線１１０２の幅が、その上下の層に存在する配線層の配線１１０１の幅よりも細い場合には、それぞれの層において金属部分の面積の比率（データ率）が、環状の配線部分とそれ以外の部分とで近い値となるように設計することができる。これにより、ＣＭＰ法を用いて埋め込みＣｕ配線を形成する場合の配線高さを均一にすることができるため、剥がれ・配線間リーク等の問題発生を防止できるようになる。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
例えば、半導体装置を構成するフロント・エンド層、配線層、ビア層、電極パッドなどの各要素の具体的な構造や材料などについては、前述したもの以外にも当業者が適宜設計したものも、本発明の要旨を含む限り、本発明の範囲に包含される。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての半導体装置は、本発明の範囲に包含される。
本発明の実施の形態にかかる半導体装置を表す断面図である。 図１に表した半導体装置のパッド下領域１１６において、配線層１０４、１０５とビア層１１０を上面から重ねて表した透視平面図である。 図２から配線層１０４、１０５の部分のみを抜き出した平面図である。 図２からビア層１１０のみを抜き出した平面図である。 本発明者による測定の結果を表すグラフ図である。 本発明の第１実施形態の変型例を表す平面図である。 本発明の第１実施形態の変型例を表す平面図である。 本発明の第１実施形態の変型例を表す平面図である。 本発明の第１実施形態の変型例を表す平面図である。 本発明の第２の実施形態の半導体装置の要部平面構造を例示する透視平面図である。 チップ周縁金属配線１００２の断面構造を表す模式図である。 本発明者が検討した構造を表す断面図である。 図１２に表した半導体装置のパッド部１２１６において、配線層１２０４、１２０５とビア層１２１０を上面から重ねて表した透視平面図である。 電極パッドの下の部分の機械的な強度を改良する構造の他の具体例を表す断面図である。 電極パッドの下の部分の機械的な強度を改良する構造のさらに他の具体例を表す断面図である。 半導体基板をチップ状に切断した後の工程における、水分や腐食性ガスの侵入を防止するための構造を表す透視平面図である。 プローブ針が最上層の配線層を突き破ってしまった状態を例示した模式断面図である。
符号の説明
１０１ フロント・エンド層
１０２ コンタクトプラグ層
１０３ 同一層内を接続するための配線
１０４、１０５、１０６、１０７ 配線層
１０８ 密着・バリア用金属とパッド接続用Al
１０９ パシベーション層
１１０、１１１、１１２ ビア層
１１３ ビア
１１４ 配線層中の低誘電率の絶縁膜
１１５ ビア層中の低誘電率の絶縁膜
１１６ パッド下領域
２０１ 配線層中の金属部分
２０２、２０３ ビア層中の金属部分
２０３ａ パッド周縁金属配線
１００１ チップ内部
１００２ チップ周縁金属配線
１１０１ 配線層の配線
１１０２ ビア層の配線
１２０１ フロント・エンド層
１２０２ コンタクトプラグ層
１２０３ 同一層内を接続するための配線
１２０４、１２０５、１２０６、１２０７ 配線層
１２０８ 密着・バリア用金属とパッド接続用Al
１２０９ パシベーション層
１２１０、１２１１、１２１２ ビア層
１２１３ ビア
１２１４ 配線層中の低誘電率の絶縁膜
１２１５ ビア層中の低誘電率の絶縁膜
１２１６ パッド部
１３０１ 配線層中の金属部分
１３０２ ビア層中の金属部分
１４０１ パッド下の全面金属層
１６０１ チップ内部
１６０２ 従来のパッド構造を有するパッド部
１６０３ 金属配線
１７０１ 亀裂

Claims (9)

  1. 半導体層と、
    前記半導体層の上に設けられたコンタクトプラグ層と、
    前記コンタクトプラグ層の上に設けられた積層体と、
    前記積層体の上に設けられた電極パッドと、
    を備え、
    前記積層体は、前記電極パッドの下に位置するパッド下領域と、前記パッド下領域の外側に位置するパッド外領域と、を有し、
    前記積層体は、配線が形成された複数の配線層と、前記複数の配線層間を電気的に接続するビアが形成された複数のビア層とを有し、
    前記複数の配線層と前記複数のビア層の各々には、前記パッド下領域の周縁に沿って、閉じた構造のパッド周縁金属配線が形成され、
    各々の前記パッド周縁金属配線は、その内側に配置される絶縁材料からなる部分を取り囲むことを特徴とする半導体装置。
  2. 上下に隣接する層にそれぞれ設けられた前記パッド周縁金属配線が相互にオーバーラップしていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記配線層及び前記ビア層の少なくともいずれかは、絶縁材料により離間し環状に形成された複数の前記パッド周縁金属配線を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
  4. 前記配線層は、前記ビア層の前記パッド周縁金属配線よりも幅広の前記パッド周縁金属配線を有し、
    前記ビア層は、前記配線層の前記パッド周縁金属配線よりも幅狭の複数の前記パッド周縁金属配線を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
  5. 前記配線層及び前記ビア層の少なくともいずれかは、前記絶縁材料として、シリコン酸化膜もしくはＦＳＧ（フッ素化シリケートグラス）よりも硬度が低い絶縁材料を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
  6. 前記配線層及び前記ビア層の少なくともいずれかは、前記絶縁材料として、比誘電率が３以下の絶縁材料を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体装置。
  7. 前記電極パッドはチップの周縁に沿って複数配置され、
    前記複数の配線層と前記複数のビア層の各々には、チップの周縁に沿って複数配置されている前記電極パッドの下にそれぞれ位置する前記パッド下領域をまとめて取り囲むように、閉じた構造のチップ周縁金属配線が、前記パッド外領域であってチップの周縁に沿った位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体装置。
  8. 前記配線層は、前記ビア層の前記チップ周縁金属配線よりも幅広の前記チップ周縁金属配線を有し、
    前記ビア層は、前記配線層の前記チップ周縁金属配線よりも幅狭の複数の前記チップ周縁金属配線を有することを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
  9. 前記配線層及び前記ビア層の少なくともいずれかは、絶縁材料により離間し環状に形成された複数の前記チップ周縁金属配線を有することを特徴とする請求項７または８に記載の半導体装置。
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