JP6836418B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関し、例えば、パッド形成後に再配線を形成した半導体装置に好適に利用できるものである。
ボンディングパッド形成後に再配線を形成して半導体装置を製造する技術がある。
特開2003−264256号公報(特許文献1)には、ボンディングパッドBP形成後にCu配線10を形成した半導体装置に関する技術が記載されている。特開2000−183214号公報(特許文献2)および特開平6−53211号公報(特許文献3)には、配線層にスリットを設ける技術が記載されている。
特開2003−264256号公報 特開2000−183214号公報 特開平6−53211号公報
パッド形成後に再配線を形成した半導体装置において、信頼性を向上させることが望まれる。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態によれば、半導体装置は、半導体基板上に第1層間絶縁膜を介して形成された第1配線と、前記第1層間絶縁膜上に、前記第1配線を覆うように形成された第2層間絶縁膜と、前記第2層間絶縁膜上に形成された第1パッドと、を有している。半導体装置は、更に、前記第2層間絶縁膜上に形成され、前記第1パッドを露出する第1開口部を有する第1絶縁膜と、前記第1開口部から露出された前記第1パッド上を含む前記第1絶縁膜上に形成され、前記第1パッドと電気的に接続された第2配線と、前記第1絶縁膜上に形成され、前記第2配線と一体的に接続された第2パッドと、を有している。前記第1パッドと前記第2配線との接続領域の下方に、前記第1配線の端部が位置し、前記第1配線に複数の第2開口部が形成されており、前記複数の開口部の少なくとも一部は、前記接続領域と平面視において重なっている。
一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
一実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 一実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 一実施の形態の半導体装置の上面図である。 一実施の形態の半導体装置の平面透視図である。 一実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図5に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図6に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図7に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図8に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図9に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図10に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図11と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図11に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図13と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図13に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図15と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図15に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図17と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図17に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図19と同じ半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図20に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 一実施の形態の半導体パッケージの断面図である。 一実施の形態の半導体装置の要部断面図である。 一実施の形態の半導体装置の要部平面図である。 一実施の形態の半導体装置の要部平面図である。 一実施の形態の半導体装置の要部平面図である。 一実施の形態の半導体装置の要部平面図である。 検討例の形態の半導体装置の要部断面図である。 検討例の形態の半導体装置の要部平面図である。 検討例の形態の半導体装置の要部平面図である。 一実施の形態の半導体装置の要部平面図である。 一実施の形態の半導体装置の要部平面図である。 一実施の形態の半導体装置の要部平面図である。 第1変形例の形態の半導体装置の要部断面図である。 第1変形例の半導体装置の要部平面図である。 第1変形例の半導体装置の要部平面図である。 第2変形例の半導体装置の要部平面図である。 第2変形例の半導体装置の要部平面図である。 第2変形例の半導体装置の要部平面図である。 第2変形例の半導体装置の要部平面図である。 第3変形例の半導体装置の要部平面図である。 第3変形例の半導体装置の要部平面図である。 第3変形例の半導体装置の要部平面図である。 第3変形例の半導体装置の要部平面図である。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
(実施の形態)
<半導体装置の構造について>
図1および図2は、本実施の形態の半導体装置の断面構造を示す要部断面図である。図1と図2とは、本実施の形態の半導体装置における互いに異なる位置での断面図に対応しており、図1には、パッドPD1を横切る断面が示され、図2には、パッドPD2を横切る断面が示されている。なお、図2では、図面の簡略化のために、層間絶縁膜IL2とそれよりも下の構造については図示を省略してあるが、実際には、図2の断面構造の下にも、図1に示される層間絶縁膜IL2とそれよりも下の構造に類似した構造が存在している。
本実施の形態の半導体装置は、単結晶シリコンなどからなる半導体基板SBを利用して製造された半導体装置(半導体チップ)である。
本実施の形態の半導体装置(半導体チップ)を構成する単結晶シリコンなどからなる半導体基板SBに、必要に応じて種々の素子(半導体素子)が形成されている。半導体基板SBに形成される素子としては、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)などのトランジスタ素子、メモリ素子、容量素子、あるいは抵抗素子などを例示できる。図1には、一例として、半導体基板SB上に容量素子CTが形成された場合が示されているが、図示しない領域において、半導体基板SBにMISFETなどのトランジスタ素子も形成されている。容量素子CTは、例えば、電源の安定化のために用いられる容量素子である。
容量素子CTは、例えばPIP(Polysilicon Insulator Polysilicon )型の容量素子であるが、MIM(Metal Insulator Metal)型の容量素子であってもよい。容量素子CTがPIP型である場合は、容量素子CTは、下部電極としてのポリシリコン膜PS1と、上部電極としてのポリシリコン膜PS2と、容量絶縁膜(誘電体膜)としての絶縁膜YZとを有している。図1の場合は、半導体基板SBにSTI(Shallow Trench Isolation)法などを用いて形成された素子分離領域ST上にポリシリコン膜PS1が形成され、ポリシリコン膜PS1上に絶縁膜YZを介してポリシリコン膜PS2が形成されている。
また、ここでは、半導体基板SBとして単結晶シリコン基板を例に挙げて説明しているが、他の形態として、半導体基板SBとして、SOI(Silicon On Insulator)基板などを用いることもできる。
半導体基板SB上には、複数の層間絶縁膜と複数の配線層とにより多層配線構造が形成されている。すなわち、半導体基板SB上に、複数の層間絶縁膜IL1,IL2,IL3が形成され、この複数の層間絶縁膜IL1,IL2,IL3に、プラグV1、ビア部V2,V3および配線M1,M2,M3が形成されている。
具体的には、半導体基板SB上に、半導体基板SBに形成された素子を覆うように、絶縁膜として層間絶縁膜IL1が形成されており、この層間絶縁膜IL1上に、配線M1が形成されている。配線M1は、第1配線層(最下層の配線層)の配線である。層間絶縁膜IL1上には、配線M1を覆うように、絶縁膜として層間絶縁膜IL2が形成されており、この層間絶縁膜IL2上に、配線M2が形成されている。配線M2は、第1配線層よりも1つ上層の配線層である第2配線層の配線である。層間絶縁膜IL2上には、配線M2を覆うように、絶縁膜として層間絶縁膜IL3が形成されており、この層間絶縁膜IL3上に、配線M3が形成されている。配線M3は、第2配線層よりも1つ上層の配線層である第3配線層の配線である。
プラグV1は、導電体からなり、配線M1の下層に形成され、すなわち層間絶縁膜IL1中に層間絶縁膜IL1を貫通するように形成され、プラグV1の上面が配線M1の下面に接することで、配線M1に電気的に接続されている。また、プラグV1の底部は、素子に接続されている。例えば、プラグV1の底部は、容量素子CTを構成するポリシリコン膜PS1またはポリシリコン膜PS2、あるいは、MISFET(図示せず)を構成するゲート電極またはソース・ドレイン領域などに接続されている。これにより、配線M1は、プラグV1を介して、半導体基板SBに形成された種々の素子に電気的に接続される。
ビア部V2は、導電体からなり、配線M2と配線M1との間に形成されて、すなわち層間絶縁膜IL2中に形成されて、配線M2と配線M1とを接続している。ビア部V2は、配線M2と一体的に形成することもできる。また、ビア部V3は、導電体からなり、配線M3と配線M2との間に形成されて、すなわち層間絶縁膜IL3中に形成されて、配線M3と配線M2とを接続している。ビア部V3は、配線M3と一体的に形成することもできる。
本実施の形態の半導体装置においては、第3配線層、すなわち配線M3が、最上層配線である。すなわち、第1配線層(配線M1)、第2配線層(配線M2)および第3配線層(配線M3)により、半導体基板SBに形成された素子の所望の結線がなされており、所望の動作をなし得る。
最上層配線である第3配線層によってパッド(パッド領域、パッド電極、ボンディングパッド)PD1が形成されている。すなわち、配線M3と同層にパッドPD1が形成されている。つまり、配線M3とパッドPD1とは、同層の導電層により同工程で形成されている。このため、パッドPD1は、層間絶縁膜IL3上に形成されている。パッドPD1は、配線M3の一部とみなすこともできるが、配線M3は全体が絶縁膜LFで覆われているのに対して、パッドPD1は、少なくとも一部が絶縁膜LFの開口部OP1から露出されている。
但し、パッドPD1の一部は、絶縁膜LFで覆われている。すなわち、絶縁膜LFの開口部OP1からパッドPD1が露出されているが、平面視で開口部OP1と重ならない部分のパッドPD1は、絶縁膜LFで覆われている。具体的には、パッドPD1の上面の中央部は絶縁膜LFで覆われておらず、パッドPD1の上面の外周部と側面とは、絶縁膜LFで覆われている。再配線RWを形成する前に、このパッドPD1を利用して、半導体装置が所望の動作を行うか否かのテスト(後述のプローブテスト)を行うこともできる。
なお、「平面視」とは、半導体基板SBの主面に略平行な平面で見た場合を言うものとする。
パッドPD1は、好ましくは、アルミニウムを主成分(主体)とする導電材料(金属伝導を示す導電材料)からなる。パッドPD1の好適な材料例を挙げると、Al(アルミニウム)とSi(シリコン)との化合物または合金、あるいは、Al(アルミニウム)とCu(銅)との化合物または合金、あるいは、Al(アルミニウム)とSi(シリコン)とCu(銅)との化合物または合金がある。パッドPD1を構成する材料(アルミニウムを主成分とする導電材料)においては、Al(アルミニウム)の組成比は50原子%より大きい(すなわちAlリッチである)ことが好適であり、97原子%以上であれば、更に好適である。また、図1には、パッドPD1は1つ示されているが、実際にはパッドPD1は1つ以上形成されており、好ましくは複数形成されている。
パッドPD1には、パッドPD1と一体的に形成された配線M3が接続(連結)されており、このパッドPD1と一体的に形成された配線M3が、その配線M3の直下に設けられたビア部V3を介して配線M2と接続されることで、パッドPD1を配線M2に電気的に接続することができる。他の形態として、パッドPD1の直下にビア部V3を設け、そのビア部V3を介してパッドPD1を配線M2に電気的に接続することもできる。
また、図1では、半導体基板SB上に形成される配線層の数(再配線RWは含まず)が3層の場合(配線M1,M2,M3の合計3層の場合)を示しているが、配線層の数は3層に限定されず、2層以上(すなわち複数)であれば、種々変更可能である。但し、配線層の数(再配線RWは含まず)が3層以上であれば、配線のレイアウト設計を行いやすくなるため、より好ましい。
図1および図2に示されるように、層間絶縁膜IL3上には、配線M3を覆うように絶縁膜(積層絶縁膜)LFが形成されており、この絶縁膜LF上には、樹脂膜PL1が形成されており、この樹脂膜PL1上に再配線(再配置配線)RWが形成されている。すなわち、層間絶縁膜IL3上には、配線M3を覆うように、絶縁膜LFと絶縁膜LF上の樹脂膜PL1との積層膜が形成されており、その積層膜上に、再配線RWが形成されている。
絶縁膜LFは、パッシベーション膜として機能する絶縁膜であり、ここでは、酸化シリコン膜LF1と酸化シリコン膜LF1上の酸窒化シリコン膜LF2との積層膜からなる。酸窒化シリコン膜LF2の代わりに、窒化シリコン膜を用いることもできる。酸窒化シリコン膜や窒化シリコン膜は、パッシベーション膜用の絶縁膜として優れている。このため、絶縁膜LFが酸窒化シリコン膜または窒化シリコン膜を含んでいることで、絶縁膜LFは、パッシベーション膜として好適に機能することができるようになる。
樹脂膜PL1は、好ましくはポリイミド膜(ポリイミド樹脂膜)である。ポリイミド(polyimide)膜は、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子であり、有機絶縁膜の一種である。ポリイミド系樹脂は、200℃以上の高耐熱が求められるデバイスに好適に使用される有機樹脂である。樹脂膜PL1としては、ポリイミド膜の他に、エポキシ系、PBO系、アクリル系、WRP系の樹脂等、他の有機絶縁膜を用いることもできる。絶縁膜LFが酸化シリコン膜LF1と酸化シリコン膜LF1上の酸窒化シリコン膜LF2との積層膜からなる場合は、樹脂膜PL1は、酸窒化シリコン膜LF2上に形成されている。
絶縁膜LFは、パッドPD1の少なくとも一部を露出する開口部OP1を有しており、樹脂膜PL1は、絶縁膜LFの開口部OP1を内包するような開口部OP2を有している。すなわち、平面視において、絶縁膜LFの開口部OP1は、パッドPD1に内包され、かつ、樹脂膜PL1の開口部OP2に内包されている。このため、開口部OP1の平面寸法(平面積)は、パッドPD1の平面寸法よりも小さく、かつ、開口部OP2の平面寸法は、開口部OP1の平面寸法よりも大きい。このため、絶縁膜LFの開口部OP1から露出される部分のパッドPD1は、樹脂膜PL1で覆われてはおらず、樹脂膜PL1の開口部OP2から露出されている。
酸化シリコン膜LF1と酸化シリコン膜LF1上の酸窒化シリコン膜LF2との積層膜(すなわち絶縁膜LF)を形成してから、その積層膜に、フォトグラフィ技術およびエッチング技術を用いて開口部OP1を形成しているため、酸窒化シリコン膜LF2の開口部(OP1)と、酸化シリコン膜LF1の開口部(OP1)とは、整合(連続)している。すなわち、絶縁膜LFの開口部OP1は、酸窒化シリコン膜LF2の開口部(OP1)と酸化シリコン膜LF1の開口部(OP1)とからなるが、その酸窒化シリコン膜LF2の開口部(OP1)と酸化シリコン膜LF1の開口部(OP1)とは、平面形状および平面寸法がほぼ同じであり、かつ、平面位置がほぼ一致している。
一方、樹脂膜PL1は、酸化シリコン膜LF1と酸窒化シリコン膜LF2との積層膜(絶縁膜LF)に開口部OP1を形成した後に、形成されている。このため、樹脂膜PL1の開口部OP2の平面寸法は、絶縁膜LFの開口部OP1の平面寸法と相違させることができる。本実施の形態では、樹脂膜PL1の開口部OP2の平面寸法は、絶縁膜LFの開口部OP1の平面寸法よりも大きく、樹脂膜PL1の開口部OP2は、絶縁膜LFの開口部OP1を、平面視において内包している。
このため、絶縁膜LFの開口部OP1からは、パッドPD1の少なくとも一部が露出され、樹脂膜PL1の開口部OP2からは、絶縁膜LFの開口部OP1から露出される部分のパッドPD1が露出されるとともに、開口部OP1の周辺部を構成する絶縁膜LFも、露出されている。
パッドPD1は、絶縁膜LFの開口部OP1から露出されており、開口部OP1から露出されたパッドPD1上にも再配線RWが形成されている。また、樹脂膜PL1の開口部OP2から露出する部分の絶縁膜LF上にも、再配線RWが形成されている。すなわち、再配線RWは、開口部OP1から露出されたパッドPD1上と開口部OP2から露出された絶縁膜LF上とを含む樹脂膜PL1上に形成されており、パッドPD1と電気的に接続されている。
平面視において、開口部OP1は、開口部OP2に内包され、その開口部OP2は、再配線RWに内包されている。このため、開口部OP1の底面を構成するパッドPD1の上面(すなわち開口部OP1から露出する部分のパッドPD1の上面)と、開口部OP1の側壁を構成する絶縁膜LFの側面と、開口部OP2から露出する絶縁膜LFの上面と、開口部OP2の側壁を構成する樹脂膜PL1の側面とは、再配線RWで覆われている。
再配線RWは、最上層配線(ここでは第3配線層)の一部であるパッドPD1を半導体チップの所望の領域(パッドPD2)まで引き出す配線である。つまり、再配線RWは、絶縁膜LFの開口部OP1から露出されたパッドPD1上から、樹脂膜PL1上のパッドPD2まで、樹脂膜PL1上を延在するように形成されている。
パッド(パッド領域、パッド電極、ボンディングパッド)PD2と再配線RWとは、同層の導電層により同層に同工程で形成されている。このため、パッドPD2も樹脂膜PL1上に形成されている。パッドPD2は、再配線RWと一体的に形成されて電気的に接続され、その再配線RWを介してパッドPD1に電気的に接続されている。また、図2には、パッドPD2は1つ示されているが、実際には、半導体装置においてパッドPD2は1つ以上形成されており、好ましくは複数形成されている。なお、図1および図2では、図面を見やすくするために、再配線RWおよびパッドPD2について、後述の銅膜CFとシード膜SEとを分けずに一体化して示してある。
樹脂膜PL1上に、再配線RWを覆うように、絶縁性の保護膜PAが形成されている。保護膜PAは、絶縁膜であるため、保護絶縁膜とみなすこともできる。保護膜PAにより、再配線RWが覆われて保護されている。保護膜PAとしては、樹脂膜が好ましく、例えばポリイミド膜(ポリイミド樹脂膜)を好適に用いることができる。保護膜PAが、半導体装置(半導体チップ)の最表面の膜となる。保護膜PAとして、ポリイミド膜などの樹脂膜を用いることで、信頼性の向上や半導体装置を扱いやすくなるなどの利点を得られる。
パッドPD2は、保護膜PAの開口部OP4から露出されている。すなわち、パッドPD2上に開口部OP4が設けられることで、パッドPD2が保護膜PAの開口部OP4から露出されている。パッドPD2および開口部OP4のそれぞれの平面形状は、例えば円形状とすることができる。保護膜PAの開口部OP4から露出するパッドPD2上には、バンプ電極BPが形成されている。保護膜PAの開口部OP4は、平面視においてパッドPD2に内包されている。また、図2には、パッドPD2上に、下地金属膜UMを介してバンプ電極BPが形成されている場合が示されている。下地金属膜UMは、その形成を省略することもできるが、形成した方が、より好ましい。
図3は、本実施の形態の半導体装置(半導体チップ)CPの上面図(全体上面図)であり、半導体装置CPにおけるバンプ電極BPの配列が示されている。なお、バンプ電極BPは、上記図2に示されるようにパッドPD2上に形成されるため、半導体装置CPにおけるパッドPD2の配列は、図3におけるバンプ電極BPの配列と同じになる。図4は、本実施の形態の半導体装置CPの平面透視図であり、半導体装置CPにおけるパッドPD1の配列が示されている。なお、上記図1は、半導体装置CPにおいて、パッドPD1を横切る断面に対応し、上記図2は、半導体装置CPにおいて、パッドPD2とその上のバンプ電極BPとを横切る断面に対応している。パッドPD1とパッドPD2とは平面視において離間しており、図3および図4では図示されないが、再配線RWは、複数のパッドPD1と複数のパッドPD2とをそれぞれ繋ぐように延在している。
再配線RWは、半導体ウエハ(半導体基板)における各チップ領域のパッドPD1と、その半導体ウエハを各チップ領域に個片化して得られる半導体チップ(CP)を所定の配線基板上に実装するための実装電極(本実施の形態ではパッドPD2とその上のバンプ電極BPに対応)とを電気的に接続する配線である。再配線RWは、ウエハ・プロセスの寸法に律則されるパッドPD1と、パッケージ・プロセスの寸法に律則される実装電極との寸法上の整合をとる機能を有している。
すなわち、上記実装電極の寸法(電極自体の寸法および隣接間隔やピッチ等)は、配線基板側の寸法に律則されるため、パッドPD1の寸法(パッド自体の寸法および隣接間隔やピッチ等)よりも相対的に大きな寸法が必要となる。このため、ウエハ・プロセスに律則される微細なパッドPD1をそのまま実装電極に使用せずに、パッドPD1を再配線RWを通じてチップ領域の主面の比較的大面積の空き領域に引き出し、その領域に相対的に大きな寸法およびピッチの実装電極(ここではパッドPD2とその上のバンプ電極BP)を配置する。パッドPD2の平面寸法および配列ピッチは、パッドPD1の平面寸法および配列ピッチよりも大きくすることができ、半導体装置CPの上面において、パッドPD2とその上のバンプ電極BPとを、例えばアレイ状に配置(配列)させることができる。これにより、半導体装置CPを配線基板に容易かつ的確に実装することができる。
<半導体装置の製造工程について>
次に、本実施の形態の半導体装置の製造工程について説明する。以下の製造工程により、上記図1〜図4の半導体装置が製造される。
図5〜図21は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。図5〜図21のうち、図5〜図11、図13、図15、図17および図19には、上記図1に相当する領域の断面図が示され、図12、図14、図16、図18、図20および図21には、上記図2に相当する領域の断面図が示されている。なお、図面の簡略化のために、図9〜図21では、層間絶縁膜IL2とそれよりも下の構造については図示を省略してある。
まず、図5に示されるように、例えば1〜10Ωcm程度の比抵抗を有するp型の単結晶シリコンなどからなる半導体基板(半導体ウエハ)SBを用意(準備)する。
次に、半導体基板SBの主面に、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法などにより、素子分離領域STを形成する。
次に、半導体基板SBにおいて、素子分離領域STで規定(画定)された活性領域に、MISFET(図示せず)などの素子(半導体素子)が形成される。また、素子分離領域ST上に容量素子CTを形成することもできる。例えば、ポリシリコン膜を成膜してから、それをパターニングすることで、素子分離領域ST上にポリシリコン膜PS1を形成し、そのポリシリコン膜PS1を覆うように、絶縁膜とポリシリコン膜とを形成してから、それらをパターニングすることで、絶縁膜YZとポリシリコン膜PS2とを形成することで、容量素子CTを形成することができる。
次に、図6に示されるように、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、層間絶縁膜IL1を形成する。層間絶縁膜IL1は、半導体基板SBに形成した種々の素子を覆うように形成される。このため、半導体基板SBの活性領域にMISFET(図示せず)を形成した場合には、そのMISFETも層間絶縁膜IL1で覆われ、また、素子分離領域ST上に容量素子CTを形成した場合には、その容量素子CTも層間絶縁膜IL1で覆われる。層間絶縁膜IL1は、例えば、酸化シリコン膜の単体膜や、あるいは、窒化シリコン膜とその上の酸化シリコン膜との積層膜などからなる。層間絶縁膜IL1の成膜後、必要に応じて、層間絶縁膜IL1の上面をCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)法により研磨するなどして、層間絶縁膜IL1の上面を平坦化する。
次に、層間絶縁膜IL1上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成したフォトレジスト層(図示せず)をエッチングマスクとして用いて、層間絶縁膜IL1をドライエッチングすることにより、層間絶縁膜IL1にコンタクトホールを形成する。それから、このコンタクトホール内に導電膜を埋め込むことにより、図6に示されるように、導電性のプラグ(接続用導体部)V1を形成する。
プラグV1を形成するには、例えば、コンタクトホールの底面および側壁上を含む層間絶縁膜IL1上に、スパッタリング法またはプラズマCVD法などによりバリア導体膜(例えばチタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜)を形成する。それから、タングステン膜などからなる主導体膜をCVD法などによってバリア導体膜上にコンタクトホールを埋めるように形成する。その後、コンタクトホールの外部の不要な主導体膜およびバリア導体膜をCMP法またはエッチバック法などによって除去する。これにより、層間絶縁膜IL1の上面が露出し、層間絶縁膜IL1のコンタクトホール内に埋め込まれて残存するバリア導体膜および主導体膜により、プラグV1が形成される。
次に、図7に示されるように、プラグV1が埋め込まれた層間絶縁膜IL1上に、最下層の配線層である第1配線層の配線M1を形成する。配線M1を形成するには、まず、プラグV1が埋め込まれた層間絶縁膜IL1上に、第1配線層用の導電膜を形成する。この導電膜は、例えば、下から順に、バリア導体膜とアルミニウム膜とバリア導体膜との積層膜からなり、スパッタリング法などを用いて形成することができる。この導電膜における前記アルミニウム膜は、配線M1を形成するためのアルミニウム膜とみなすことができる。バリア導体膜としては、例えば、チタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜を用いることができる。それから、この導電膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより、配線M1を形成することができる。プラグV1は、その上面が配線M1に接することで、配線M1と電気的に接続される。
配線M1を形成するための上記アルミニウム膜は、純アルミニウム膜に限定されず、アルミニウムを主成分とする導電材料膜(但し金属伝導を示す導電材料膜)を用いることができる。例えば、Al(アルミニウム)とSi(シリコン)との化合物膜または合金膜、あるいは、Al(アルミニウム)とCu(銅)との化合物膜または合金膜、あるいは、Al(アルミニウム)とSi(シリコン)とCu(銅)との化合物膜または合金膜を、配線M1を形成するためのアルミニウム膜として好適に用いることができる。また、このアルミニウム膜におけるAl(アルミニウム)の組成比は50原子%より大きい(すなわちAlリッチである)ことが好適であり、97原子%以上であれば、更に好適である。このことは、配線M1を形成するための上記アルミニウム膜だけでなく、配線M2を形成するためのアルミニウム膜や、配線M3およびパッドPD1を形成するためのアルミニウム膜についても同様である。このため、配線M1,M2,M3は、いずれも、アルミニウム(Al)を主体とするアルミニウム配線であり、パッドPD1は、アルミニウムを主体とするアルミニウムパッドである。
次に、図7に示されるように、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち層間絶縁膜IL1上に、配線M1を覆うように、層間絶縁膜IL2を形成する。層間絶縁膜IL2は、酸化シリコン膜などからなり、CVD法などを用いて形成することができる。層間絶縁膜IL2の成膜後、必要に応じて、層間絶縁膜IL2の上面をCMP法により研磨するなどして、層間絶縁膜IL2の上面の平坦性を高めることもできる。
次に、層間絶縁膜IL2上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成したフォトレジスト層(図示せず)をエッチングマスクとして用いて、層間絶縁膜IL2をドライエッチングすることにより、層間絶縁膜IL2にスルーホールを形成する。それから、このスルーホール内に導電膜を埋め込むことにより、導電性のビア部(接続用導体部)V2を形成する。ビア部V2は、導電性のプラグとみなすこともできる。ビア部V2は、プラグV1と同様の手法により形成することができるが、ビア部V2は、プラグV1と、導電膜の材料を異ならせることもできる。例えば、プラグV1は、タングステン膜を主体とし、ビア部V2は、アルミニウム膜を主体とすることもできる。
次に、図8に示されるように、ビア部V2が埋め込まれた層間絶縁膜IL2上に、第2配線層の配線M2を形成する。配線M2を形成するには、まず、ビア部V2が埋め込まれた層間絶縁膜IL2上に、第2配線層用の導電膜を形成する。この導電膜は、例えば、下から順に、バリア導体膜とアルミニウム膜とバリア導体膜との積層膜からなり、スパッタリング法などを用いて形成することができる。この導電膜における前記アルミニウム膜は、配線M2を形成するためのアルミニウム膜とみなすことができる。バリア導体膜としては、例えば、チタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜を用いることができる。それから、この導電膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより、配線M2を形成することができる。ビア部V2は、その下面が配線M1に接することで配線M1と電気的に接続され、その上面が配線M2に接することで配線M2と電気的に接続される。すなわち、ビア部V2は、配線M1と配線M2とを電気的に接続している。配線M2は、後述の配線M2a,M2b,M2cを含んでいる。
また、ここでは、ビア部V2と配線M2とを別工程で形成する場合について説明した。他の形態として、ビア部V2と配線M2とを同工程で形成することもでき、この場合、ビア部V2は配線M2と一体的に形成される。この場合、層間絶縁膜IL2にビア部V2用のスルーホールを形成した後、このスルーホールを埋めるように層間絶縁膜IL2上に導電膜(第2配線層用の導電膜)を形成してから、この導電膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより、配線M2を形成する。これにより、配線M2が形成されるとともに、配線M2と一体的に形成されたビア部V2も形成されることになる。
次に、図8に示されるように、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち層間絶縁膜IL2上に、配線M2を覆うように、層間絶縁膜IL3を形成する。層間絶縁膜IL3は、酸化シリコン膜などからなり、CVD法などを用いて形成することができる。層間絶縁膜IL3の成膜後、必要に応じて、層間絶縁膜IL3の上面をCMP法により研磨するなどして、層間絶縁膜IL3の上面の平坦性を高めることもできる。
次に、層間絶縁膜IL3上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成したフォトレジスト層(図示せず)をエッチングマスクとして用いて、層間絶縁膜IL3をドライエッチングすることにより、層間絶縁膜IL3にスルーホールを形成する。それから、このスルーホール内に導電膜を埋め込むことにより、導電性のビア部(接続用導体部)V3を形成する。ビア部V3は、導電性のプラグとみなすこともできる。ビア部V3は、ビア部V2と同様の導電材料により同様の手法で形成することができる。なお、ビア部V3は、図8には示されていないが、上記図2に示されている。
次に、図9に示されるように、ビア部V3が埋め込まれた層間絶縁膜IL3上に、第3配線層の配線M3およびパッドPD1を形成する。なお、配線M3およびビア部V3は、上記図2に示されている。また、上述のように、図9では、図面の簡略化のために、層間絶縁膜IL2とそれよりも下の構造については図示を省略してあるが、実際には、図9の断面構造の下にも、図8に示される層間絶縁膜IL2とそれよりも下の構造が存在している。
配線M3およびパッドPD1を形成するには、まず、ビア部V3が埋め込まれた層間絶縁膜IL3上に、第3配線層用の導電膜を形成する。この導電膜CD2は、例えば、下から順に、バリア導体膜とアルミニウム膜とバリア導体膜との積層膜からなり、スパッタリング法などを用いて形成することができる。この導電膜は、第3配線層用の導電膜であるが、パッドPD1形成用の導電膜を兼ねている。この導電膜における前記アルミニウム膜は、配線M3およびパッドPD1を形成するためのアルミニウム膜とみなすことができる。バリア導体膜としては、例えば、チタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜を用いることができる。それから、この導電膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより、配線M3およびパッドPD1を形成することができる。ビア部V3は、その下面が配線M2に接することで配線M2と電気的に接続され、その上面が配線M3またはパッドPD1に接することで配線M3またはパッドPD1と電気的に接続される。すなわち、ビア部V3は、配線M2と配線M3とを電気的に接続するか、あるいは配線M2とパッドPD1とを電気的に接続している。パッドPD1の平面形状は、例えば、配線M3の配線幅よりも大きな辺を有する略矩形状の平面形状とすることができる。
また、ここでは、ビア部V3と配線M3とを別工程で形成する場合について説明した。他の形態として、ビア部V3と配線M3およびパッドPD1とを同工程で形成することもでき、この場合、ビア部V3は配線M3またはパッドPD1と一体的に形成される。この場合、層間絶縁膜IL3にビア部V3用のスルーホールを形成した後、このスルーホールを埋めるように層間絶縁膜IL3上に導電膜(第2配線層用の導電膜)を形成してから、この導電膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより、配線M3およびパッドPD1を形成する。これにより、配線M3およびパッドPD1が形成されるとともに、配線M3またはパッドPD1と一体的に形成されたビア部V3も形成されることになる。
次に、図10に示されるように、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち層間絶縁膜IL3上に、配線M3およびパッドPD1を覆うように、酸化シリコン膜LF1を形成する。酸化シリコン膜LF1は、CVD法などにより形成することができる。酸化シリコン膜LF1の成膜法として、HDP(High Density Plasma:高密度プラズマ)−CVD法は、特に好適である。酸化シリコン膜LF1の厚み(形成膜厚)は、例えば0.5〜0.6μm程度とすることができる。 酸化シリコン膜LF1を成膜する前の段階では、配線M3およびパッドPD1は露出されていたが、酸化シリコン膜LF1を成膜すると、配線M3およびパッドPD1は、酸化シリコン膜LF1で覆われるため、露出していない状態になる。
次に、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち酸化シリコン膜LF1上に、酸窒化シリコン膜LF2を形成する。酸窒化シリコン膜LF2は、CVD法などにより形成することができる。酸窒化シリコン膜LF2の成膜法として、プラズマCVD法は、特に好適である。酸窒化シリコン膜LF2の厚み(形成膜厚)は、例えば0.9〜1.1μm程度とすることができる。他の形態として、酸窒化シリコン膜LF2の代わりに、窒化シリコン膜を用いることもできる。
酸化シリコン膜LF1と酸窒化シリコン膜LF2とを形成したことで、層間絶縁膜IL3上に、配線M3およびパッドPD1を覆うように、酸化シリコン膜LF1と酸化シリコン膜LF1上の酸窒化シリコン膜LF2との積層膜からなる絶縁膜LFが形成された状態になる。
次に、絶縁膜LFに開口部OP1を形成する。開口部OP1は、パッドPD1上の絶縁膜LFを選択的に除去することにより形成される。開口部OP1は、平面視においてパッドPD1に内包されるように形成される。
開口部OP1は、具体的には次のようにして形成することができる。すなわち、酸化シリコン膜LF1および酸窒化シリコン膜LF2を順に成膜した後、酸窒化シリコン膜LF2上にフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターン(図示せず)を形成する。それから、このフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、酸窒化シリコン膜LF2および酸化シリコン膜LF1を順にエッチング(ドライエッチング)することにより、絶縁膜LFに開口部OP1を形成する。その後、フォトレジストパターンは除去し、図10には、この段階が示されている。開口部OP1は、絶縁膜LF(すなわち酸化シリコン膜LF1と酸窒化シリコン膜LF2との積層膜)を貫通するように形成され、開口部OP1からパッドPD1の少なくとも一部が露出される。
絶縁膜LFに開口部OP1を形成すると、パッドPD1は絶縁膜LFの開口部OP1から露出されるが、この際、パッドPD1の上面の少なくとも一部が絶縁膜LFの開口部OP1から露出されるのに対して、パッドPD1の側面(側壁)は、絶縁膜LFの開口部OP1から露出されずに、絶縁膜LFで覆われていることが好ましい。つまり、平面視において、絶縁膜LFの開口部OP1は、パッドPD1と重なっているが、パッドPD1に内包されていることが好ましく、すなわち、平面視において、絶縁膜LFの開口部OP1の外周は、パッドPD1の外周よりも内側にあることが好ましい。
また、絶縁膜LFに開口部OP1を形成すると、絶縁膜LFの開口部OP1からパッドPD1が露出されるが、パッドPD1以外の配線M3は、絶縁膜LFで覆われた状態が維持されるため、露出されない。パッドPD1以外の配線M3は、これ以降も絶縁膜LFで覆われた状態が維持されるため、露出されない。
次に、図11および図12に示されるように、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち絶縁膜LF上に、パッドPD1を覆うように、樹脂膜PL1を形成する。
樹脂膜PL1しては、ポリイミド膜などを好適に用いることができる。樹脂膜PL1は、例えば塗布法により形成することができる。具体的には、いわゆるスピンコート(回転塗布)法を用い、半導体基板SBを回転させながら半導体基板SBの主面にポリイミドの前駆体液を塗布した後、これを乾燥させることにより、樹脂膜PL1としてのポリイミド膜を形成することができる。樹脂膜PL1の厚み(形成膜厚)は、例えば3〜5μm程度とすることができる。
樹脂膜PL1は、絶縁膜LF上と、絶縁膜LFの開口部OP1から露出するパッドPD1上とに形成される。樹脂膜PL1を成膜する前の段階では、絶縁膜LFの開口部OP1からパッドPD1が露出されていたが、樹脂膜PL1を成膜すると、絶縁膜LFの開口部OP1から露出されていたパッドPD1は、樹脂膜PL1で覆われるため、露出していない状態になる。
次に、樹脂膜PL1に開口部OP2を形成する。図11および図12には、樹脂膜PL1に開口部OP2を形成した段階が示されている。但し、図11は、開口部OP1,OP2を横切る断面であるが、図12は、開口部OP1,OP2を横切らない断面であるため、開口部OP1,OP2は、図11には示されるが、図12には示されない。開口部OP2は、例えば次のようにして形成することができる。
すなわち、樹脂膜PL1を感光性樹脂膜として形成しておき、この感光性樹脂からなる樹脂膜PL1を露光、現像することにより、開口部OP2となる部分の樹脂膜PL1を選択的に除去することで、樹脂膜PL1に開口部OP2を形成する。その後、熱処理を施して、樹脂膜PL1を硬化させる。開口部OP2は、樹脂膜PL1を貫通するように形成され、開口部OP2からパッドPD1の少なくとも一部が露出される。
また、他の形態として、樹脂膜PL1上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成したフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、樹脂膜PL1をドライエッチングすることにより、樹脂膜PL1に開口部OP2を形成することもでき、その場合は、樹脂膜PL1は感光性樹脂膜でなくともよい。
開口部OP2は、平面視で開口部OP1を内包するように形成される。すなわち、樹脂膜PL1の開口部OP2の平面寸法(平面積)は、絶縁膜LFの開口部OP1の平面寸法よりも大きく、平面視において、樹脂膜PL1の開口部OP2は、絶縁膜LFの開口部OP1を内包している。つまり、平面視において、樹脂膜PL1の開口部OP2の外周は、絶縁膜LFの開口部OP1の外周の外側にある。
このため、樹脂膜PL1を成膜した段階で、開口部OP1の底面を構成するパッドPD1の上面と、絶縁膜LFの開口部OP1の内壁とは、樹脂膜PL1で覆われた状態になるが、その後で樹脂膜PL1に開口部OP2を形成すると、開口部OP1の底面を構成するパッドPD1の上面と、絶縁膜LFの開口部OP1の内壁とは、樹脂膜PL1で覆われずに露出された状態になる。
このようにして、パッドPD1の少なくとも一部を露出する開口部OP1,OP2を有する絶縁膜LFおよび樹脂膜PL1が形成される。ここで、樹脂膜PL1の開口部OP2と絶縁膜LFの開口部OP1とを合わせたものを、開口部OP3と称することとする。また、絶縁膜LFと絶縁膜LF上の樹脂膜PL1との積層膜を、積層膜LMと称することとする。積層膜LMは、積層絶縁膜であるため、積層膜LM全体を、絶縁膜とみなすこともできる。開口部OP3は、絶縁膜LFと絶縁膜LF上の樹脂膜PL1との積層膜LMの開口部に対応しており、樹脂膜PL1の開口部OP2と絶縁膜LFの開口部OP1とにより形成されている。具体的には、開口部OP3の内壁は、樹脂膜PL1の開口部OP2の内壁と、絶縁膜LFの開口部OP1の内壁と、開口部OP2の内壁と開口部OP1の内壁との間に位置しかつ樹脂膜PL1で覆われていない絶縁膜LFの上面とにより、形成されることになる。この段階(図11および図12)では、パッドPD1の少なくとも一部を露出する開口部OP3を有する積層膜LMが、層間絶縁膜IL3上に、配線M3を覆うように形成された状態になっている。
このように、図5〜図12のようにして、半導体基板SBに対してウエハ・プロセスを施す。ウエハ・プロセスは、前工程とも呼ばれる。ここでウエハ・プロセスは、一般的に、半導体ウエハ(半導体基板SB)の主面上に種々の素子や配線層(ここでは配線M1,M2,M3)およびパッド電極(ここではパッドPD1)を形成し、表面保護膜(ここでは積層膜LM)を形成した後、半導体ウエハに形成された複数のチップ領域の各々の電気的試験をプローブ等により行える状態にするまでの工程を言う。半導体ウエハの各チップ領域は、半導体ウエハにおいて、そこから1つの半導体チップが取得される領域に対応している。
このため、積層膜LMは、ウエハ・プロセスを施した半導体ウエハにおいては、最上層となり、表面保護膜となる。すなわち、ウエハ・プロセスを施した半導体ウエハにおいては、積層膜LMのうちの樹脂膜PL1が最上層の膜となる。ウエハ・プロセスを施した半導体ウエハにおいて、最上層の膜をポリイミド膜などのような樹脂膜(有機系絶縁膜)とすることで、半導体ウエハの取り扱いを容易にすることができる。また、第3配線層の配線M3が最上層配線となり、この第3配線層により、パッドPD1が形成されている。
積層膜LMの開口部OP3から露出されたパッドPD1を利用して、プローブテスト(ウエハテスト)を行うことにより、半導体ウエハの各チップ領域の電気的試験を行うこともできる。具体的には、半導体ウエハの各チップ領域において、積層膜LMの開口部OP3から露出されたパッドPD1にテスト用のプローブ(プローブ針、探針)を当てて各チップ領域の電気的試験を行うことができる。このプローブテストの結果により、半導体ウエハの各チップ領域が良品であるか不良品であるかを選別したり、あるいは、プローブテストの測定結果のデータを各製造工程にフィードバックすることにより、歩留まり向上や信頼性向上に役立てることができる。このため、プローブテストは、省略することも可能であるが、行うことがより好ましい。
上記のようなウエハ・プロセス(前処理)工程によって上記図11および図12の構造が得られた後、必要に応じてプローブテストを行ってから、図13および図14に示されるように、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち、積層膜LMの開口部OP3から露出するパッドPD1上を含む積層膜LM上に、シード膜(シード層)SEを形成する。シード膜SEは、後で電解メッキ用のシード層(給電層)として機能させる膜である。
シード膜SEは、例えばクロム(Cr)膜と該クロム(Cr)膜上の銅(Cu)膜との積層膜などからなり、例えばスパッタリング法によって形成することができる。これにより、開口部OP3の底部で露出するパッドPD1上と開口部OP3の内壁上とを含む積層膜LM上にシード膜SEが形成される。開口部OP3を除けば、積層膜LMの表面は樹脂膜PL1であるため、樹脂膜PL1上に、樹脂膜PL1に接するように、シード膜SEが形成される。
シード膜SEの膜厚は、例えば、クロム(Cr)膜が75nm程度で、銅(Cu)膜が250nm程度とすることができる。また、シード膜SEのうちの下層側のクロム(Cr)膜は、バリア導体膜として機能することができ、例えば、銅の拡散防止機能や、樹脂膜PL1との接着性を向上する機能を有しているが、クロム(Cr)膜に限定されるものではなく、例えばチタン(Ti)膜、チタンタングステン(TiW)膜、窒化チタン(TiN)膜またはタングステン(W)膜などを用いることもできる。
次に、シード膜SE上に、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジストパターンPR1を形成する。このフォトレジストパターンPR1は、再配線RWおよびパッドPD2を形成すべき領域以外の領域に形成され、再配線RWを形成する予定の領域と、パッドPD2を形成する予定の領域とでは、シード膜SEが露出する。すなわち、フォトレジストパターンPR1は、再配線RWを形成する予定の領域と、パッドPD2を形成する予定の領域とに、開口部(溝)を有している。
次に、フォトレジストパターンPR1の開口部から露出するシード膜SE上に銅(Cu)膜CFを電解メッキ法により形成する。これにより、銅膜CFが、フォトレジストパターンPR1によって覆われていない領域のシード膜SE上に選択的に形成される。銅膜CFの膜厚は、例えば5〜6μm程度とすることができる。銅膜CFは、再配線RWを形成する予定の領域と、パッドPD2を形成する予定の領域とに形成される。図13および図14には、銅膜CFを形成した段階が示されている。
次に、図15および図16に示されるように、銅膜CF上を含むフォトレジストパターンPR1上に、フォトリソグラフィ技術を用いて、他のフォトレジストパターンPR2を形成する。このフォトレジストパターンPR2は、パッドPD2における下地金属膜UMを形成すべき領域以外の領域に形成され、下地金属膜UMを形成する予定の領域では、銅膜CFが露出する。すなわち、フォトレジストパターンPR2は、下地金属膜UMを形成する予定の領域に開口部を有している。
次に、フォトレジストパターンPR2の開口部から露出する銅膜CF上に下地金属膜UMを電解メッキ法により形成する。これにより、下地金属膜UMが、フォトレジストパターンPR2によって覆われていない領域の銅膜CF上に形成される。下地金属膜UMは、パッドPD2となる部分の銅膜CF上に形成される。下地金属膜UMは、例えばニッケル(Ni)膜と該ニッケル(Ni)膜上の金(Au)膜との積層膜などからなる。下地金属膜UMの膜厚は、例えば2〜3μm程度とすることができる。図15および図16には、下地金属膜UMを形成した段階が示されている。
次に、図17および図18に示されるように、フォトレジストパターンPR2とフォトレジストパターンPR1とを除去する。これにより、銅膜CFが露出されるとともに、銅膜CFで覆われていない部分のシード膜SEも露出される。
また、本実施の形態では、銅膜CFを形成した後、フォトレジストパターンPR1を除去せずにフォトレジストパターンPR2を形成してから、下地金属膜UMを形成し、その後にフォトレジストパターンPR2,PR1を除去する場合について説明した。他の形態として、銅膜CFを形成した後、フォトレジストパターンPR1を除去してからフォトレジストパターンPR2を形成し、その後に下地金属膜UMを形成してからフォトレジストパターンPR2を除去することもできる。
次に、図17および図18に示されるように、銅膜CFで覆われていない部分のシード膜SEをエッチングにより除去する。この際、銅膜CFで覆われた部分のシード膜SE、すなわち銅膜CFの下に位置するシード膜SE、は除去されずに残存する。この際のエッチングは、銅膜CFで覆われていない部分のシード膜SEは除去されるが、銅膜CFや下地金属膜UMは過剰にエッチングされない程度のエッチングとすることが好ましい。
このようにして、シード膜SEおよび銅膜CFからなる再配線RWおよびパッドPD2が形成される。すなわち、再配線RWおよびパッドPD2は、それぞれ、シード膜SEとシード膜SE上の銅膜CFとの積層膜からなる。このため、再配線RWは、銅(Cu)を主体とする銅配線とみなすこともでき、また、パッドPD2は、銅(Cu)を主体とする銅パッドとみなすこともできる。
再配線RWおよびパッドPD2は、積層膜LMの樹脂膜PL1上に形成される。但し、再配線RWは、開口部OP3から露出されたパッドPD1上を含む積層膜LM上に形成され、パッドPD1と電気的に接続されている。再配線RWは、パッドPD2にも接続されており、具体的には、パッドPD2は再配線RWと一体的に形成されている。このため、パッドPD1とパッドPD2とは、再配線RWを介して電気的に接続されている。なお、パッドPD2を構成する銅膜CF上には、下地金属膜UMが形成されており、この下地金属膜UMを、パッドPD2の一部と捉えることもできる。
次に、図19および図20に示されるように、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち積層膜LM上に、再配線RWおよびパッドPD2を覆うように、絶縁性の保護膜PAを形成する。保護膜PAとしては、樹脂膜が好ましく、例えばポリイミド膜を好適に用いることができる。なお、図19および図20では、図面を見やすくするために、再配線RWおよびパッドPD2について、銅膜CFとシード膜SEとを分けずに一体化して示してある。保護膜PAは、例えば塗布法により形成することができ、例えば、上記樹脂膜PL1と同様の手法で形成することができる。
次に、保護膜PAに開口部OP4を形成する。図19および図20には、保護膜PAに開口部OP4を形成した段階が示されている。但し、図20は、開口部O4を横切る断面であるが、図19は、開口部OP4を横切らない断面であるため、開口部OP4は、図20には示されるが、図19には示されない。
開口部OP4は、例えば次のようにして形成することができる。すなわち、保護膜PAを感光性樹脂膜として形成しておき、この感光性樹脂からなる保護膜PAを露光、現像することにより、開口部OP4となる部分の保護膜PAを選択的に除去することで、保護膜PAに開口部OP4を形成する。その後、熱処理を施して、保護膜PAを硬化させる。開口部OP4は、保護膜PAを貫通するように形成され、開口部OP4からパッドPD2の少なくとも一部が露出される。パッドPD2上に下地金属膜UMを形成していた場合は、開口部OP2からパッドPD2上の下地金属膜UMが露出する。
また、他の形態として、保護膜PA上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成したフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、保護膜PAをドライエッチングすることにより、保護膜PAに開口部OP4を形成することもでき、その場合は、保護膜PAは感光性樹脂膜でなくともよい。
パッドPD2(あるいはパッドPD2上の下地金属膜UM)は保護膜PAの開口部OP2から露出されるが、再配線RWは、保護膜PAで覆われて保護される。最上層の保護膜PAをポリイミド膜などのような樹脂膜(有機系絶縁膜)とすることで、比較的軟らかい樹脂膜(有機系絶縁膜)を最上層として半導体装置の取り扱いを容易にすることができる。
次に、図21に示されるように、開口部OP4から露出するパッドPD2上の下地金属膜UM上にバンプ電極BPを形成する。バンプ電極BPは、例えば半田バンプなどからなる。半田バンプ(バンプ電極BP)は、例えば、開口部OP4から露出するパッドPD2上の下地金属膜UM上に半田ペーストを印刷法を用いて供給した後、熱処理(半田リフロー処理)を施すことによって、下地金属膜UM上に球形の半田バンプ(バンプ電極BP)を形成することができる。下地金属膜UMは、バンプ電極BPの一部とみなすこともできる。他の形態として、開口部OP4から露出するパッドPD2上の下地金属膜UM上に、球状の半田ボールを配置(供給)した後、熱処理(半田リフロー処理)を施すことによって、下地金属膜UM上に球形の半田バンプ(バンプ電極BP)を形成することもできる。更に他の形態として、めっき法を用いてバンプ電極BPを形成することもできる。
その後、ダイシング工程を行うことにより、半導体基板SBを切断(ダイシング)して複数の半導体チップに分割(個片化)する。すなわち、スクライブ領域に沿って半導体基板SBを切断する。これにより、半導体基板SB(半導体ウエハ)の各チップ領域から半導体チップが取得される。個々の半導体チップが、上記図3および図4の半導体装置CPに対応している。なお、ダイシングの前に、半導体基板SBの裏面研削を行い、半導体基板SBの厚さを薄くしてもよい。
<半導体パッケージの構造について>
次に、本実施の形態の半導体装置(半導体チップ)を用いた半導体パッケージ(半導体装置)PKGの一例について、図22を参照して説明する。図22は、本実施の形態の半導体パッケージPKGの断面図である。
図22に示されるように、半導体パッケージPKGは、配線基板PBと、配線基板PBの上面上に搭載された半導体チップCP1と、半導体チップCP1と配線基板PBとの間を満たす樹脂部(アンダーフィル樹脂)UFRと、配線基板PBの下面に設けられた複数の半田ボールHBと、を有している。半導体チップCP1は、上記図1〜図4に示される半導体装置(CP)に対応している。このため、半導体チップCP1は、複数のバンプ電極BPを有している。
半導体チップCP1は、配線基板PBの上面にフリップチップ実装されている。すなわち、半導体チップCP1は、半導体チップCP1の裏面側が上方を向き、半導体チップCP1の表面(バンプ電極BP形成側の主面)が配線基板PBの上面に対向する向きで、複数のバンプ電極BPを介して、配線基板PBの上面上に搭載されている。従って、半導体チップCP1は配線基板PBの上面にフェイスダウンボンディングされている。半導体チップCP1の複数のバンプ電極BPは、配線基板PBの上面の複数のランド(端子、基板側端子、電極、導電性ランド部)LAに、それぞれ接合されて電気的に接続されている。すなわち、半導体チップCP1の複数の上記パッドPD2は、配線基板PBの上面の複数のランドLAに、バンプ電極BPを介してそれぞれ電気的に接続されている。
半導体チップCP1と配線基板PBの上面との間に、アンダーフィル樹脂としての樹脂部UFRが充填されている。樹脂部UFRは、例えばエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの樹脂材料(例えば熱硬化性樹脂材料)からなり、フィラー(シリカなど)を含有することもできる。
配線基板(パッケージ基板)PBは、その厚さと交差する平面形状が矩形であり、一方の主面である上面と、上面とは反対側の主面である下面とを有している。配線基板PBの上面のうち、チップ搭載領域(半導体チップCP1を搭載する領域)には、半導体チップCP1の表面におけるバンプ電極BPの配列に対応した配列で、複数のランドLAが配列している。これにより、半導体チップCP1を配線基板PBの上面にフリップチップ実装して、半導体チップCP1の複数のバンプ電極BPと、配線基板PBの上面の複数のランドLAとを、それぞれ接合することができる。半導体チップCP1の表面において、複数のバンプ電極BPがアレイ状に配置されていた場合には、配線基板PBの上面のチップ搭載領域において、複数のランドLAは、アレイ状に配置されている。
配線基板PBの下面には、複数の端子(外部接続用端子、電極、ランド、導電性ランド部)TEが形成されている。配線基板PBの上面の複数のランドLAと、配線基板PBの下面の複数の端子TEとは、配線基板PBが有する配線やビア配線部などを介して、電気的に接続されている。 配線基板PBの下面において、複数の端子TEは例えばアレイ状に配置されており、各端子TEには、半田ボール(ボール電極、突起電極、突起状電極)HBが接続されている。半田ボールHBは、半導体パッケージPKGの外部端子(外部接続用端子)として機能することができる。
<パッドPD1の下の配線構造について>
図23は、本実施の形態の半導体装置の要部断面図であり、上記図1と同じ断面が示されている。但し、図23では、図面の簡略化のために、層間絶縁膜IL2とそれよりも下の構造については図示を省略してあるが、実際には、図23の断面構造の下にも、図1に示される層間絶縁膜IL2とそれよりも下の構造とが存在している。また、図24および図25は、本実施の形態の半導体装置の要部平面図である。図24および図25には、同じ平面領域が示されているが、示される層が相違しており、図24には、パッドPD1が示され、図25には、パッドPD1よりも下層の配線M2が示されている。図24は、平面図であるが、図面を見やすくするために、パッドPD1および配線M3にハッチングを付し、また、図25は、平面図であるが、図面を見やすくするために、配線M2にハッチングを付してある。図24および図25のA−A線の位置での断面図が、上記図1および図23にほぼ対応している。図26および図27も、本実施の形態の半導体装置の要部平面図であり、図25と同じ平面領域で、かつ、図25と同じ層が示されている。なお、図26は、開口部OP1,OP2と、図25に示される配線M2との位置関係が分かるように用意した図面であり、図25において、ハッチングを省略し、かつ、開口部OP1,OP2の位置を追加したものが、図26に対応している。また、図27は、後述の開口部形成領域RG1,RG2が分かるように用意した図面であり、図25において、開口部形成領域RG1を示す点線と、開口部形成領域RG2を示す点線とを追加したものが、図27に対応している。図24および図26では、上記絶縁膜LFの開口部OP1の位置(平面位置)を二点鎖線で示し、上記樹脂膜PL1の開口部OP2の位置(平面位置)を一点鎖線で示している。
図23および図24からも分かるように、平面視において、開口部OP1は、開口部OP2に内包され、開口部OP2は、パッドPD1に内包されている。図24の場合は、開口部OP1、開口部OP2およびパッドPD1のそれぞれの平面形状は、矩形状であり、より特定的には、X方向の辺とY方向の辺とを有する矩形である。なお、各平面図に示されるX方向およびY方向は、半導体基板SBの主面に略平行な方向である。また、X方向およびY方向は、互いに直交する方向である。
図23〜図27からも分かるように、パッドPD1の下方にも、配線M2が延在している。配線設計を行う際に、本実施の形態とは異なり、パッドPD1の下方の領域を、配線M2の配置を禁止する領域とし、パッドPD1の下方の領域を避けて配線M2を配置しようとすると、配線設計の自由度が低くなって配線設計を行いにくくなり、また、半導体装置の平面寸法の増大を招く虞もある。このため、本実施の形態では、パッドPD1の下方の領域を、配線M2の配置が可能な領域としている。このため、パッドPD1の下方にも、配線M2が延在しており、図23〜図27の場合は、X方向に延在する配線M2a,M2b,M2cが、パッドPD1の下方の領域を通過している。
配線M2a,M2b,M2cは、いずれも、パッドPD1が形成された配線層(ここでは第3配線層)よりも1つ下層の配線層(ここでは第2配線層)の配線M2である。このため、配線M2aと配線M2bと配線M2cとは、同層の配線である。配線M2a,M2b,M2cのそれぞれは、パッドPD1の下方に延在しているため、パッドPD1と平面視において重なる部分を有している。すなわち、配線M2a,M2b,M2cのそれぞれは、少なくとも一部が、平面視においてパッドPD1と重なっている。
配線M2a,M2b,M2cのうち、配線M2a,M2bのそれぞれは、パッドPD1の下方において、複数の開口部SLを有している。配線M2a,M2b,M2cのうち、配線M2cは、パッドPD1の下方において、開口部(SL)を有していない。図23〜図27の場合は、配線M2a,M2bのそれぞれにおいて、各開口部SLは、その配線の延在方向(ここではX方向)に沿って延在するスリット状の開口部である。
配線M2aにおいて複数の開口部SLが形成されていないと仮定した場合の配線M2aの幅W1aと、配線M2bにおいて複数の開口部SLが形成されていないと仮定した場合の配線M2bの幅W1bと、配線M2cの幅W1cとを比較すると、幅W1cよりも幅W1a,W1bのそれぞれが大きく、幅W1bよりも幅W1aが大きく、W1a>W1b>W1cが成り立つ。すなわち、配線M2aと配線M2bとは、幅が広い配線に複数の開口部SLを設けたものに対応し、配線M2cは、幅が狭く、かつ、開口部(SL)を設けていない配線に対応している。なお、「配線の幅」とは、その配線において、電流方向(電流が流れる方向)に略垂直な方向の寸法(幅)に対応している。図26において、各配線M2a,M2b,M2cにおける電流方向は、X方向であるため、幅W1a,W1b,W1bは、いずれもY方向の寸法である。
図25および図26から分かるように、平面視において、配線M2aの少なくとも一部は、開口部OP1に重なっており、従って、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNに重なっている。パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNの下方に、配線M2aの端部(側面)が位置している。
ここで、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNとは、パッドPD1と再配線RWとが接続されている領域のことである。絶縁膜LFの開口部OP1から露出されるパッドPD1上に、再配線RWが形成されているため、絶縁膜LFの開口部OP1から露出されるパッドPD1の上面が、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNに対応している。従って、平面視において、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNは、絶縁膜LFの開口部OP1と実質的に一致している。
また、図25および図26から分かるように、平面視において、配線M2bの少なくとも一部は、開口部OP2に重なっているが、配線M2bは、開口部OP1とは重なっておらず、従って、配線M2bは、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNに重なってはいない。開口部OP2の下方に配線M2bの端部(側面)は位置しているが、接続領域CNの下方には、配線M2bの端部(側面)は位置していない。
また、図25および図26から分かるように、パッドPD1の下を3本の配線M2cが通過しており、そのうちの2本の配線M2c(配線M2aに近い側の2本の配線M2c)は、少なくとも一部が平面視において開口部OP1に重なっており、従って、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNに重なっている。その2本の配線M2cの端部(側面)は、接続領域CNの下方に位置している。なお、配線M2cの本数は、3本に限定されるものではない。
また、図25および図26から分かるように、パッドPD1の下を通過する3本の配線M2cのうちの1本の配線M2c(配線M2bに近い側の1本の配線M2c)は、少なくとも一部が開口部OP2に重なっているが、開口部OP1とは重なっておらず、接続領域CNに重なってはいない。その1本の配線M2cの端部(側面)は、開口部OP2の下方に位置しているが、接続領域CNの下方には位置していない。
このため、配線M2aと2本の配線M2cとは、開口部OP1の下方に、従って、接続領域CNの下方に、端部(配線M2a,M2cの端部)が位置する配線である。また、配線M2bと1本の配線M2cは、開口部OP1の下方に端部(配線M2b,M2cの端部)は位置しないが、開口部OP2の下方に端部(配線M2b,M2cの端部)が位置する配線である。
本実施の形態では、詳細は後述するが、配線M2a,M2bとパッドPD1との間に挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが生じるのを抑制または防止するために、配線M2a,M2bのそれぞれに複数の開口部SLを設けている。一方、配線M2cの幅(W1c)は小さいことから、配線M2cに開口部(SL)を形成しなくとも、配線M2cとパッドPD1との間に挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが生じる懸念は小さいため、配線M2cには開口部(SL)を形成せずに、配線M2cの抵抗低減を図っている。開口部SLを形成する理由と、開口部SLをどこに形成すべきかについては、以下の「検討の経緯」の欄と、「主要な特徴と効果について」の欄で説明する。
<検討の経緯について>
本発明者は、パッド形成後に再配線を形成した半導体装置について検討している。そのような半導体装置においては、再配線(RW)を通じてパッド(PD1)に印加される圧力(応力)に起因して、パッド(PD1)の下の層間絶縁膜(IL3)にクラックが発生する虞があることが、本発明者の検討により分かった。以下に、図28〜図30を参照して具体的に説明する。
図28は、本発明者が検討した検討例の半導体装置の要部断面図であり、上記図23に相当するものである。上記図23と同様に、図28においても、上記層間絶縁膜IL2とそれよりも下の構造については図示を省略してある。また、図29および図30は、本発明者が検討した検討例の半導体装置の要部平面図であり、それぞれ上記図24および図25に相当するものである。図29には、パッドPD1が示され、図30には、パッドPD1よりも下層の配線M2が示されている。図面を見やすくするために、図29のパッドPD1および配線M3と図30の配線M2とには、ハッチングを付してある。図29および図30のB−B線の位置での断面図が、図29に対応している。また、図29および図30では、上記絶縁膜LFの開口部OP1の位置を二点鎖線で示し、上記樹脂膜PL1の開口部OP2の位置を一点鎖線で示している。
図28〜図30の検討例において、配線M102aは、上記配線M2aに相当するものであり、配線M102bは、上記配線M2bに相当するものであり、配線M102cは、上記配線M2cに相当するものであるが、上記配線M2a,M2bとは異なり、配線M102a,M102bには、開口部SLは形成されていない。すなわち、上記図23〜図27において配線M2a,M2bに開口部SLが形成されていない場合が、図28〜図30の検討例に対応している。配線M102aは、開口部SLを有していないこと以外は、上記配線M2aと同様であり、配線M102bは、開口部SLを有していないこと以外は、上記配線M2bと同様であり、配線M102cは、上記配線M2aと同様の配線である。
図28〜図30の検討例の場合は、パッドPD1と配線M2との間で、層間絶縁膜IL3にクラックCRが生じやすい。その理由は以下のようなものである。
パッドPD1上に再配線RWを形成していることから、パッドPD1には、再配線RWを通じて圧力(応力)が印加される。これは、半導体装置(CP)を配線基板(PB)などに実装した際には、半導体装置のバンプ電極BPを配線基板(PB)の端子(ランドLA)に接続することになるが、配線基板(PB)の熱収縮に伴う応力が、バンプ電極BPを通じて再配線RWに印加され、更にその再配線RWを通じてパッドPD1に印加されてしまうからである。また、金属材料は、絶縁材料に比べて熱膨張係数が大きいことと、再配線RWの厚さがかなり厚いことから、再配線RWに起因した圧力(応力)が、パッドPD1に加わりやすい。
再配線RWを通じてパッドPD1に圧力(応力)が印加されると、パッドPD1と配線M2とで挟まれた層間絶縁膜IL3に、クラックCRが発生する場合がある。本発明者の検討によれば、パッドPD1と配線M2とで挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックCRが発生するのは、次の2つの要因(第1の要因および第2の要因)を満たしている場合であることが分かった。
第1の要因は、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNの下方に、配線M2(ここでは配線M102a)の端部が存在することであり、第2の要因は、その配線M2(ここでは配線M102a)の幅(配線幅)が大きいことである。
パッドPD1において、再配線RWを通じて印加される圧力(応力)が大きいのは、接続領域CNおよびその下方の領域である。これは、再配線RWから、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNを経て、パッドPD1に、圧力(応力)が伝達されるからである。つまり、パッドPD1において、接続領域CNおよびその下方の領域には、再配線RWから直接的に大きな圧力(応力)が伝達される。
配線M102aは、端部(配線M102aの端部)が接続領域CNの下方に存在している。接続領域CNの下方に配線M2の端部(ここでは配線M102aの端部)が存在する場合には、その配線M102aの端部を構成する角部(配線の上面と側面とで形成される角部)とパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3に、配線M102aの角部を起点としてクラックCRが発生する可能性がある。これは、再配線RWを通じてパッドPD1に印加された圧力(応力)が、接続領域CNの下方の層間絶縁膜IL3に印加されてしまうことと、配線M102aに起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力は、配線M102aの端部を構成する角部に集中してしまうことが原因である。
配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力は、配線M2の熱収縮などによって発生し得るが、その応力の大きさは、配線M2の幅が大きいほど大きくなる傾向にある。すなわち、幅が広い配線M2と、幅が狭い配線M2とを比べると、熱収縮量は、幅が狭い配線M2よりも幅が広い配線M2の方が大きくなることから、幅が狭い配線M2よりも幅が広い配線M2の方が、配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力は大きくなる。このため、配線M2の端部を構成する角部を起点として層間絶縁膜IL3にクラックCRが発生する可能性は、その配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力が大きくなるほど大きくなり、それゆえ、その配線M2の幅が大きくなるほど大きくなる。
このため、接続領域CNの下方に配線M2の端部が存在すると、その配線M2とパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3に、その配線M2の端部を構成する角部を起点としてクラックCRが発生する可能性があり、その配線M2の幅が小さければ、その可能性は低いが、その配線M2の幅が大きければ、その可能性は高くなってしまう。つまり、接続領域CNの下方に、幅が広い配線M102aの端部が存在すると、その配線M102aの端部を構成する角部とパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3に大きな応力が印加されることになり、配線M102aの角部を起点としてクラックCRが発生しやすくなるのである。層間絶縁膜IL3にクラックCRが発生することは、半導体装置の信頼性を低下させることにつながる。このため、半導体装置の信頼性を向上させるためには、層間絶縁膜IL3にクラックCRが発生するのを抑制または防止することが望ましい。
そこで、層間絶縁膜IL3にクラックCRが発生するのを抑制または防止する手法として、次の第1の手法および第2の手法が考えられる。
第1の手法は、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNの下方に、配線M2の端部が存在しないようにすることである。この場合は、クラックCRの起点となり得る配線M2の端部(角部)が、再配線RWからの圧力が伝達されやすい領域(接続領域CNの下方の領域)には存在しないことから、層間絶縁膜IL3にクラックCRが発生するのを抑制または防止することができる。
しかしながら、第1の手法を採用した場合には、接続領域CNの下方の領域全体が、配線M2の端部の配置を禁止する領域となってしまうため、配線M2のレイアウトの自由度が低くなり、半導体装置の配線設計が難しくなる。また、第1の手法を採用するために、接続領域CNの下方の領域を避けて配線M2を配置しようとすると、半導体装置の小型化に不利となり、半導体装置の平面寸法の増大を招いてしまう。
第2の手法は、接続領域CNの下方には、幅が広いグランド配線などは配置せずに、幅が狭い信号配線のみを配置することである。この場合は、再配線RWからの圧力が伝達されやすい領域(接続領域CNの下方の領域)には、配線M2の端部(角部)が存在するが、その配線M2の幅は小さいため、配線M2の端部(角部)を起点としてクラックCRが発生する可能性は低くなり、層間絶縁膜IL3にクラックCRが発生するのを抑制または防止することができる。
しかしながら、第2の手法を採用した場合には、接続領域CNの下方の領域全体が、グランド配線のような幅が広い配線M2の端部の配置を禁止する領域となってしまうため、配線M2のレイアウトの自由度が低くなり、半導体装置の配線設計が難しくなる。また、第2の手法を採用するために、接続領域CNの下方の領域を避けて、グランド配線のような幅が広い配線M2を配置しようとすると、半導体装置の小型化に不利となり、半導体装置の平面寸法の増大を招いてしまう。
このため、層間絶縁膜IL3にクラックCRが発生するのを抑制または防止できるとともに、パッドPD1よりも下層の配線M2のレイアウトの自由度を向上させる技術を提供することが望まれる。
<主要な特徴と効果について>
本実施の形態の半導体装置は、半導体基板SBと、半導体基板SB上に層間絶縁膜IL2(第1層間絶縁膜)を介して形成された配線M2a(第1配線)と、層間絶縁膜IL2上に、配線M2aを覆うように形成された層間絶縁膜IL3(第2層間絶縁膜)と、層間絶縁膜IL3上に形成されたパッドPD1(第1パッド)と、を有している。本実施の形態の半導体装置は、層間絶縁膜IL3上に形成され、パッドPD1を露出する開口部OP3(第1開口部)を有する積層膜LM(第1絶縁膜)、を更に有している。本実施の形態の半導体装置は、開口部OP3から露出されたパッドPD1上を含む積層膜LM上に形成され、パッドPD1と電気的に接続された再配線RW(第2配線)と、積層膜LM上に形成され、再配線RWと一体的に接続されたパッドPD2(第2パッド)と、を更に有している。
本実施の形態の主要な特徴のうちの一つは、配線M2a(第1配線)の少なくとも一部は、パッドPD1と平面視において重なっており、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNの下方に、配線M2aの端部が位置していることである。本実施の形態の主要な特徴のうちの他の一つは、配線M2aにおける開口部形成領域RG1(第1領域)に複数の開口部SL(第2開口部)が形成されており、開口部形成領域RG1の少なくとも一部は、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNと平面視において重なっていることである。
なお、開口部形成領域RG1とは、配線M2aにおいて複数の開口部SLが形成されている領域に対応しており、また、開口部形成領域RG2とは、配線M2bにおいて複数の開口部SLが形成されている領域に対応している。具体的には、図27に示されるように、開口部形成領域RG1は、配線M2aに形成された複数の開口部SLとそれら開口部SL間の領域(隣り合う開口部SL間の配線部)とを合わせた領域にほぼ対応し、開口部形成領域RG2は、配線M2bに形成された複数の開口部SLとそれら開口部SL間の領域(隣り合う開口部SL間の配線部)とを合わせた領域にほぼ対応している。
本実施の形態においては、配線M2aの少なくとも一部は、パッドPD1と平面視において重なっており、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNの下方に、配線M2aの端部が位置している(図23〜図27参照)。本実施の形態とは異なり、配線M2aに開口部SLが形成されていない場合には、上記図28〜図30の検討例に関連して説明したように、再配線RWを通じてパッドPD1に圧力(応力)が印加され、パッドPD1と配線M102aとで挟まれた層間絶縁膜IL3に、クラックCRが発生する虞がある。この原因は、上記検討例に関連して説明したように、接続領域CNの下方に配線M102aの端部が存在することと、その配線M102aの幅が大きいことである。
それに対して、本実施の形態では、配線M2aは、端部(配線M2aの端部)が接続領域CNの下方に存在しているが、この配線M2aにおける開口部形成領域RG1に複数の開口部SLが形成されており、開口部形成領域RG1の少なくとも一部は、接続領域CNと平面視において重なっている。これにより、たとえ、配線M2aの少なくとも一部がパッドPD1と平面視において重なっており、接続領域CNの下方に配線M2aの端部が位置しているとしても、パッドPD1と配線M2aとで挟まれた層間絶縁膜IL3に、上記クラックCRに相当するものが発生するのを抑制または防止することができる。その理由について、以下に説明する。
上記検討例に関連して説明したように、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNの下方に、幅が広い配線M2の端部が存在すると、その配線M2の端部を構成する角部とパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3に大きな応力が印加されることになり、配線M2の端部(角部)を起点としてクラックCRが発生しやすくなる。これは、再配線RWを通じてパッドPD1に印加された圧力(応力)が、接続領域CNの下方の層間絶縁膜IL3に印加されてしまうことと、配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力は、配線M2の端部を構成する角部に集中してしまうことが原因である。配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力の大きさは、配線M2の幅が大きいほど大きくなり、配線M2の幅が小さいほど小さくなる傾向にある。接続領域CNの下方に配線M2の端部が存在する場合、その配線M2の端部(角部)を起点として層間絶縁膜IL3にクラックCRが発生する可能性は、その配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくすれば小さくなり、従って、その配線M2の実効的な幅を小さくすれば小さくなる。
配線M2に開口部SLを形成することは、その配線M2の実効的な配線幅を小さくすることに対応している。このため、配線M2に開口部SLを形成することは、その配線M2の実効的な配線幅を小さくし、配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくするように作用する。また、配線M2に開口部SLを形成すれば、その開口部SL内にも層間絶縁膜IL3が埋め込まれることになり、開口部SL内に埋め込まれた層間絶縁膜IL3がその配線M2の変形を抑制するように作用することができ、このことも、配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくするように作用する。このため、配線M2に開口部SLを形成すれば、その配線M2に開口部SLを形成しなかった場合に比べて、その配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくすることができる。従って、接続領域CNの下方に配線M2の端部が存在する場合、その配線M2の端部(角部)を起点として層間絶縁膜IL3にクラックCRが発生する可能性は、その配線M2に開口部SLを形成することで、小さくすることができる。このため、上記図28〜図30の検討例に比べて、図23〜図27の本実施の形態の方が、配線M2aに複数の開口部SLを形成していることで、パッドPD1と配線M2a(M102a)とで挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを抑制または防止することができる。従って、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
また、本実施の形態では、パッドPD1の下の領域を、配線M2の配置を禁止する領域にする必要はなく、パッドPD1の下に配線M2を自由に配置することができるため、配線M2のレイアウトの自由度を向上させることができる。また、半導体装置の小型化に有利である。
また、本実施の形態では、配線M2に開口部SLを設けているが、どのような領域に開口部SLを設けるかは、極めて重要である。どのような領域に開口部SLを設けるべきかについて、以下に説明する。
上述のように、層間絶縁膜IL3において、再配線RWからパッドPD1に伝達された圧力(応力)が伝達されやすいのは、接続領域CNの下方(直下)の領域である。このため、層間絶縁膜IL3においてクラック(CR)が発生するのを防止するためには、接続領域CNの下方の領域において、配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくすることが有効である。接続領域CNの下方において、配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくするには、接続領域CNの下方において、その配線M2に開口部(SL)を設けることが有効である。
そこで、本実施の形態では、第1の条件として、端部(配線M2aの端部)が接続領域CNの下方に存在している配線M2aにおいて、複数の開口部SLが形成されている領域である開口部形成領域RG1は、少なくとも一部が接続領域CNと平面視において重なっている。
なお、開口部形成領域RG1の少なくとも一部が接続領域CNと平面視において重なっているということは、配線M2aに形成されている複数の開口部SLの少なくとも一部が接続領域CNと平面視において重なっていることを示唆している。別の見方をすると、開口部形成領域RG1の少なくとも一部が接続領域CNと平面視において重なっているということは、開口部形成領域RG1の少なくとも一部が接続領域CNの下方にあり、従って、配線M2aに形成されている複数の開口部SLの少なくとも一部が接続領域CNの下方にあることを示唆している。
第1の条件を満たしていれば、接続領域CNの下方において、配線M2aに開口部SLを設けたことにより、その配線M2aに起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくする効果を得ることができるため、再配線RWからパッドPD1を経て圧力(応力)が伝達されやすい層間絶縁膜IL3において、クラックが発生するのを抑制または防止する効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、第2の条件として、平面視において、配線M2aと接続領域CNとの重なり領域は、開口部形成領域RG1に含まれていることが好ましい。
平面視における配線M2aと接続領域CNとの重なり領域は、図31においてハッチングを付した領域に対応している。ここで、図31は、本実施の形態の半導体装置の要部平面図であり、上記図26から、開口部OP2の位置を示す一点鎖線を取り除き、平面視における配線M2aと接続領域CNとの重なり領域にハッチングを付した図である。
平面視における配線M2aと接続領域CNとの重なり領域は、配線M2aのうち、接続領域CNと平面視において重なる領域に対応している。また、平面視において配線M2aと接続領域CNとの重なり領域が開口部形成領域RG1に含まれているということは、配線M2aのうち、平面視において接続領域CNに重なる領域全体が、開口部形成領域RG1に含まれていることを示唆し、従って、配線M2aのうち、平面視において接続領域CNに重なる領域全体に、複数の開口部SLが配置されていることを示唆している。別の見方をすると、平面視において配線M2aと接続領域CNとの重なり領域が開口部形成領域RG1に含まれているということは、配線M2aのうち、接続領域CNの下方に位置する領域全体が、開口部形成領域RG1に含まれていることを示唆し、従って、配線M2aのうち、接続領域CNの下方に位置する領域全体に、複数の開口部SLが配置されていることを示唆している。
第2の条件を満たしていれば、配線M2aのうち、接続領域CNの下方に位置する領域において、ほぼ全体に複数の開口部SLが配置されていることになり、配線幅が広い部分が生じるのを抑制または防止することができる。このため、接続領域CNの下方において、配線M2aに開口部SLを設けたことにより、その配線M2aに起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくする効果をより的確に得ることができるため、再配線RWからパッドPD1を経て圧力(応力)が伝達されやすい層間絶縁膜IL3において、クラックが発生するのをより的確に抑制または防止することができる。
つまり、平面視において、配線M2aと接続領域CNとの重なり領域の一部のみが開口部形成領域RG1に含まれている場合であっても、層間絶縁膜IL3においてクラックが発生するのを抑制または防止する効果を得ることは可能であるが、平面視において、配線M2aと接続領域CNとの重なり領域の全体が開口部形成領域RG1に含まれている場合がより好ましい。すなわち第2の条件を満たす場合がより好ましい。これにより、接続領域CNの下方において、配線M2aに起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力をより的確に小さくすることができ、層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのをより的確に抑制または防止することができる。なお、第2の条件を満たせば、必然的に、上記第1の条件を満たすことになる。
また、本実施の形態では、第3の条件として、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNの下方において、配線M2aに幅(配線部の幅)が0.6μm以上となる箇所が生じないように、配線M2aの開口部形成領域RG1に複数の開口部SLが形成されていることが好ましい。なお、配線(M2,M2a)の幅とは、その配線(M2,M2a)において、電流方向(電流が流れる方向)に略垂直な方向の寸法(幅)に対応している。例えば、図26において、配線M2aにおけるY方向に隣り合う開口部SLに挟まれた配線部の幅W2a(ここではY方向の寸法)は、0.6μm未満であることが好ましい。
第3の条件の前提として、配線M2aにおいて複数の開口部SLが形成されていないと仮定した場合の配線M2aの幅W1aは、0.6μm以上である。なお、配線M2aにおいて複数の開口部SLが形成されていないと仮定した場合の配線M2aの幅W1aは、上記配線M102aの幅に対応しており、上記配線M102aの幅は、0.6μm以上である。
上述のように、幅が狭い配線M2よりも幅が広い配線M2の方が、配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力は大きくなる。このため、本実施の形態では、接続領域CNの下方において、配線M2aの実効的な幅を小さくするためにその配線M2aに複数の開口部SLを形成しており、それによって、その配線M2aに起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくしている。このため、接続領域CNの下方において、配線M2aに、幅が大きい(広い)箇所が生じないように、複数の開口部SLを形成することが好ましく、具体的には、配線M2aに幅(配線部の幅)が0.6μm以上となる箇所が生じないように、配線M2aに複数の開口部SLを形成することが好ましい。
上述のように、幅が狭い配線M2よりも幅が広い配線M2の方が、配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力は大きくなる。本発明者の検討によれば、上記図28〜図30の検討例において、配線M102aの幅が0.6μm以上になると、配線M102aとパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3に、配線M102aの端部(角部)を起点としてクラックCRが発生する可能性が増加することが、分かった。
そこで、本実施の形態では、複数の開口部SLが形成されていないと仮定した場合の幅W1aが0.6μm以上である配線M2aにおいて、複数の開口部SLを形成したことで、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNの下方において、配線M2aに幅(配線部の幅)が0.6μm以上となる箇所が生じないようにしている。これにより、接続領域CNの下方において、配線M2aに起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力をより的確に小さくすることができ、配線M2aとパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを、より的確に抑制または防止することができる。
また、本実施の形態では、層間絶縁膜IL3上に、パッドPD1を露出する開口部OP3を有する積層膜LM(第1絶縁膜)が形成され、開口部OP3から露出されたパッドPD1上を含む積層膜LM上に、パッドPD1と電気的に接続された再配線RWが形成されている。積層膜LM(第1絶縁膜)は、絶縁膜LF(第2絶縁膜)と絶縁膜LF上の樹脂膜PL1(第3絶縁膜)との積層膜からなり、積層膜LMの開口部OP3(第1開口部)は、絶縁膜LFの開口部OP1(第3開口部)と、樹脂膜PL1の開口部OP2(第4開口部)とにより形成されている。絶縁膜LFの開口部OP1は、平面視において樹脂膜PL1の開口部OP2に内包されており、絶縁膜LFの開口部OP1から露出されたパッドPD1に、再配線RWが接続されている。
この場合、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNは、平面視において、絶縁膜LFの開口部OP1とほぼ一致することになる。このため、上記第2の条件は、平面視において、配線M2aと接続領域CNとの重なり領域は、開口部形成領域RG1に含まれていることであったが、これは、平面視において、配線M2aと開口部OP1との重なり領域は、開口部形成領域RG1に含まれていることと言い換えることができ、これを第4の条件と称することとする。すなわち、第4の条件は、平面視において、配線M2aと開口部OP1との重なり領域は、開口部形成領域RG1に含まれていることである。なお、平面視における配線M2aと開口部OP1との重なり領域は、配線M2aのうち、開口部OP1と平面視において重なる領域に対応している。平面視における配線M2aと開口部OP1との重なり領域と、平面視における配線M2aと接続領域CNとの重なり領域とは、実質的に一致しており、いずれも図31においてハッチングを付した領域に対応している。
第4の条件を満たし、平面視において、配線M2aと開口部OP1との重なり領域が開口部形成領域RG1に含まれていれば、開口部OP1の下方(すなわち接続領域CNの下方)に位置する領域において、ほぼ全体に複数の開口部SLが配置されていることになり、配線幅が広い部分が生じるのを抑制または防止することができる。このため、開口部OP1の下方(すなわち接続領域CNの下方)において、配線M2aに開口部SLを設けたことにより、その配線M2aに起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくする効果をより的確に得ることができる。これにより、再配線RWからパッドPD1を経て圧力(応力)が伝達されやすい層間絶縁膜IL3において、クラックCRが発生するのを抑制または防止する効果をより的確に得ることができる。
また、本実施の形態では、第5の条件として、平面視において、配線M2aと開口部OP2との重なり領域は、開口部形成領域RG1に含まれていることが好ましい。
平面視における配線M2aと開口部OP2との重なり領域は、図32の配線M2aにおいてハッチングを付した領域に対応している。ここで、図32は、本実施の形態の半導体装置の要部平面図であり、上記図26から、開口部OP1の位置を示す二点鎖線を取り除き、平面視における配線M2aと開口部OP2との重なり領域と、平面視における配線M2bと開口部OP2との重なり領域とに、ハッチングを付した図である。
なお、平面視における配線M2aと開口部OP2との重なり領域は、配線M2aのうち、開口部OP2と平面視において重なる領域に対応している。また、平面視において配線M2aと開口部OP2との重なり領域が開口部形成領域RG1に含まれているということは、配線M2aのうち、平面視において開口部OP2に重なる領域全体が、開口部形成領域RG1に含まれていることを示唆し、従って、配線M2aのうち、平面視において開口部OP2に重なる領域全体に、複数の開口部SLが配置されていることを示唆している。別の見方をすると、平面視において配線M2aと開口部OP2との重なり領域が開口部形成領域RG1に含まれているということは、配線M2aのうち、開口部OP2の下方に位置する領域全体が、開口部形成領域RG1に含まれていることを示唆し、従って、配線M2aのうち、開口部OP2の下方に位置する領域全体に、複数の開口部SLが配置されていることを示唆している。
接続領域CNの下方の領域、すなわち開口部OP1の下方の領域は、パッドPD1から層間絶縁膜IL3に印加される圧力(応力)がかなり大きい。これは、開口部OP1から露出するパッドPD1に接するように再配線RWが形成されており、再配線RWと開口部OP1から露出するパッドPD1との間には、絶縁膜が介在しないため、開口部OP1から露出するパッドPD1には、再配線RWから直接的に圧力(応力)が加わり、その圧力が、接続領域CNの下方(すなわち開口部OP1の下方)の層間絶縁膜IL3に伝達されるためである。
一方、開口部OP2は、開口部OP1を平面視において内包しているため、平面視における開口部OP1の外側でかつ開口部OP2の内側の領域では、再配線RWとパッドPD1との間には、絶縁膜LFは介在するが、樹脂膜PL1は介在していない。このため、平面視における開口部OP1の外側でかつ開口部OP2の内側の領域では、樹脂膜PL1が無い分、再配線RWからの圧力(応力)が、絶縁膜LFを介してパッドPD1にある程度伝達され、更に下方の層間絶縁膜IL3に印加されることになる。すなわち、平面視において開口部OP1の外側でかつ開口部OP2の内側の領域における、パッドPD1から層間絶縁膜IL3に印加される圧力(応力)は、平面視において開口部OP1の内側の領域における、パッドPD1から層間絶縁膜IL3に印加される圧力(応力)よりは小さくなるが、それでもある程度の大きさとなる。このため、平面視において開口部OP2の内側の領域ほどではないが、平面視において開口部OP1の外側でかつ開口部OP2の内側の領域でも、層間絶縁膜IL3に上記クラックCRに相当するものが生じる可能性は、ある程度存在することになる。このため、層間絶縁膜IL3に上記クラックCRに相当するものが生じる可能性をできるだけ減らすためには、平面視において開口部OP1の内側の領域だけでなく、平面視において開口部OP1の外側でかつ開口部OP2の内側の領域でも、配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくすることが望ましい。
そこで、本実施の形態では、第5の条件として、平面視において、配線M2aと開口部OP2との重なり領域は、開口部形成領域RG1に含まれていることが好ましい。第5の条件を満たせば、平面視において開口部OP2の内側の領域だけでなく、平面視において開口部OP1の外側でかつ開口部OP2の内側の領域でも、配線M2aに複数の開口部SLを形成していることになる。これにより、平面視において開口部OP2の内側の領域だけでなく、平面視において開口部OP1の外側でかつ開口部OP2の内側の領域でも、配線M2aに起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくすることができるため、層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを、より的確に抑制または防止することができるようになる。なお、第5の条件を満たせば、必然的に、上記第4の条件を満たすことになる。
また、図23〜図27(本実施の形態)の場合における配線M2aの端部と、図28〜図30の検討例の場合における配線M102aの端部とは、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNの下方に存在しており、すなわち、平面視において開口部OP1に重なる位置に存在している。このため、図28〜図30の検討例の場合は、配線M102aの端部(角部)を起点として、層間絶縁膜IL3にクラックCRが発生する懸念があるため、図23〜図27(本実施の形態)の場合は、配線M2aに複数の開口部SLを設けて、配線M2aの端部(角部)を起点として層間絶縁膜IL3にクラックCRが発生するのを抑制または防止している。一方、図23〜図27(本実施の形態)の場合における配線M2bの端部と、図28〜図30の検討例の場合における配線M102bの端部とは、パッドPD1と再配線RWとの接続領域CNの下方には存在しておらず、すなわち、平面視において開口部OP1に重なる位置には存在していないが、平面視において開口部OP2に重なる位置には存在している。上述のように、平面視において開口部OP2の内側の領域ほどではないが、平面視において開口部OP1の外側でかつ開口部OP2の内側の領域でも、層間絶縁膜IL3に上記クラックCRに相当するものが生じる可能性は、ある程度存在するため、図28〜図30の検討例の場合は、配線M102aほどではないが、配線M102bも、層間絶縁膜IL3のクラックの原因となり得る。すなわち、パッドPD1と配線M102bとで挟まれた層間絶縁膜IL3に、配線M102bの端部(角部)を起点としてクラックCRが発生する可能性も、ある程度存在している。
そこで、配線M102aに相当する配線M2aだけでなく、配線M102bに相当する配線M2bにも、開口部SLを設けることが好ましい。そこで、図23〜図27の場合は、配線M2bにおける開口部形成領域RG2に複数の開口部SLが形成されている。配線M2における開口部形成領域RG2の少なくとも一部は、平面視において開口部OP2と重なっている。なお、開口部形成領域RG2の少なくとも開口部OP2と平面視において重なっているということは、配線M2aに形成されている複数の開口部SLの少なくとも一部が開口部OP2と平面視において重なっていることを示唆している。
第5の条件は、配線M2aだけでなく、配線M2bにも適用することが好ましい。すなわち、平面視において、配線M2bと開口部OP2との重なり領域は、開口部形成領域RG2に含まれていることが好ましい。なお、平面視における配線M2bと開口部OP2との重なり領域は、図32の配線M2bにおいてハッチングを付した領域に対応している。
平面視における配線M2bと開口部OP2との重なり領域は、配線M2bのうち、開口部OP2と平面視において重なる領域に対応している。また、平面視において配線M2bと開口部OP2との重なり領域が開口部形成領域RG2に含まれているということは、配線M2bのうち、平面視において開口部OP2に重なる領域全体が、開口部形成領域RG2に含まれていることを示唆し、従って、配線M2bのうち、平面視において開口部OP2に重なる領域全体に、複数の開口部SLが配置されていることを示唆している。別の見方をすると、平面視において配線M2bと開口部OP2との重なり領域が開口部形成領域RG2に含まれているということは、配線M2bのうち、開口部OP2の下方に位置する領域全体が、開口部形成領域RG2に含まれていることを示唆し、従って、配線M2bのうち、開口部OP2の下方に位置する領域全体に、複数の開口部SLが配置されていることを示唆している。
配線M2aだけでなく、配線M2bも第5の条件を満たせば、配線M2a,M2bにおける平面視で開口部OP2に重なる領域では、すなわち、配線M2a,M2bにおける開口部OP2の下方の領域では、配線M2a,M2bに複数の開口部SLが形成されていることになる。これにより、平面視において開口部OP2の内側の領域では、配線M2a,M2bに起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくすることができるため、配線M2a,M2bの端部(角部)を起点として層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを、より的確に抑制または防止することができるようになる。
また、本実施の形態では、第6の条件として、開口部OP2の下方において、配線M2aに幅(配線部の幅)が0.6μm以上となる箇所が生じないように、配線M2aの開口部形成領域RG1に複数の開口部SLが形成されていることが好ましい。なお、第6の条件の前提として、配線M2aにおいて複数の開口部SLが形成されていないと仮定した場合の配線M2aの幅W1aは、0.6μm以上である。
上述のように、幅が狭い配線M2よりも幅が広い配線M2の方が、配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力は大きくなる。本発明者の検討によれば、上記図28〜図30の検討例において、配線M102a,M102bの各幅が0.6μm以上になると、配線M102a,M102bとパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3に、配線M102a,M102bの各端部(角部)を起点としてクラックCRが発生する可能性が増加することが、分かった。
このため、本実施の形態では、開口部OP2の下方において、配線M2aに、幅が大きい(広い)箇所が生じないように、複数の開口部SLを形成することが好ましく、具体的には、開口部OP2の下方において、配線M2aに幅(配線部の幅)が0.6μm以上となる箇所が生じないように、配線M2aに複数の開口部SLを形成することが好ましい。これにより、開口部OP2の下方において、配線M2aに起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力をより的確に小さくすることができ、配線M2aとパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを、より的確に抑制または防止することができる。
第6の条件は、配線M2aだけでなく、配線M2bにも適用することが好ましい。すなわち、開口部OP2の下方(直下)において、配線M2bに幅(配線部の幅)が0.6μm以上となる箇所が生じないように、配線M2bの開口部形成領域RG2に複数の開口部SLが形成されていることが好ましい。これにより、開口部OP2の下方(直下)において、配線M2a,M2bに起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力をより的確に小さくすることができ、配線M2a,M2bの端部(角部)を起点として層間絶縁膜IL3にクラック(CR)が発生するのを、より的確に抑制または防止することができる。
なお、配線M2bにも第6の条件を適用する前提として、配線M2bにおいて複数の開口部SLが形成されていないと仮定した場合の配線M2bの幅W1bは、0.6μm以上である。そして、図26を参照すると、第6の条件を配線M2a,M2bが満たすために、配線M2a,M2bのそれぞれにおいて、Y方向に隣り合う開口部SLに挟まれた配線部の幅W2aは、0.6μm未満であることが好ましい。
また、本実施の形態では、第7の条件として、平面視において、開口部OP2から5μm以上離れた領域には、配線M2(M2a,M2b)に開口部SLは形成されていないことが好ましい。第7の条件は、別の見方をすると、平面視において、開口部形成領域RG1,RG2の外周は、開口部OP2から5μm以上離れていないということである。
図33は、第7の条件を説明するための図である。図33は、本実施の形態の半導体装置の要部平面図であり、上記図26から、開口部OP1の位置を示す二点鎖線を取り除き、領域RG3を示す点線を追加した図に対応している。図33において、点線で示される領域RG3は、開口部OP2を、X方向およびY方向にそれぞれ5μmずつ拡張した領域に対応している。すなわち、平面視において、開口部OP2の外周と領域RG3の外周との間の間隔(X方向の間隔およびY方向の間隔)L1は、5μmである(L1=5μm)。このため、領域RG3のX方向の寸法は、開口部OP2のX方向の寸法に10μm足した値であり、領域RG3のY方向の寸法は、開口部OP2のY方向の寸法に10μm足した値になる。
図33に示される点線で囲まれた領域RG3内が、平面視において開口部OP2から5μm以内の領域に対応しており、図33に示される点線で囲まれた領域RG3の外側が、開口部OP2から5μm以上離れた領域に対応している。パッドPD1の下に延在する各配線M2(M2a,M2b,M2c)において、図33において点線で囲まれた領域RG3よりも外側には、開口部SLが形成されていないようにすることが好ましく、それによって、第7の条件を満たすことができる。第7の条件を満たすことが好ましい理由は、以下のようなものである。
平面視における開口部OP2の外側の領域では、再配線RWとパッドPD1との間には、絶縁膜LFだけでなく、樹脂膜PL1も介在している。樹脂膜PL1は、厚みが比較的厚く(具体的には絶縁膜LFよりも厚く)、また、樹脂材料からなるため比較的柔らかい(具体的には絶縁膜LFよりも柔らかい)。このため、平面視における開口部OP2の外側の領域では、再配線RWとパッドPD1との間に絶縁膜LFだけでなく樹脂膜PL1も存在する分、再配線RWからの圧力(応力)は、パッドPD1に伝達されにくくなり、従って、パッドPD1の下方の層間絶縁膜IL3に印加されにくくなる。すなわち、平面視において開口部OP2の外側の領域における、パッドPD1から層間絶縁膜IL3に印加される圧力(応力)は、平面視において開口部OP2の内側の領域における、パッドPD1から層間絶縁膜IL3に印加される圧力(応力)よりも、かなり小さくなる。このため、図23〜図27(本実施の形態)の場合はもちろん、図28〜図30の検討例の場合でも、平面視において開口部OP2の外側の領域では、層間絶縁膜IL3に上記クラックCRに相当するものが生じる可能性は、ほとんど無いか、あったとしてもかなり小さなものとなる。このため、平面視における開口部OP2の外側の領域において、配線M2に開口部SLを設けるか否かは、層間絶縁膜IL3にクラック(CR)が生じる可能性には、ほとんど影響しないで済む。一方、平面視における開口部OP2の外側の領域において、配線M2に開口部SLを設けてしまうと、その分、配線M2の抵抗が増加してしまう。
そこで、本実施の形態では、第7の条件として、平面視において、開口部OP2から5μm以上離れた領域には、配線M2(M2a,M2b,M2c)に複数の開口部SLは形成されていないことが好ましい。第7の条件を満たせば、配線M2(M2a,M2b,M2c)において、開口部SLを設ける効果を期待できない領域(具体的には開口部OP2から5μm以上離れた領域)には、開口部SLが形成されなくなる。これにより、層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを抑制または防止しながら、開口部SLを設けたことに伴う配線M2の抵抗増加を抑制できるため、配線M2の抵抗低減を図ることができる。
本実施の形態の技術思想をまとめると、次のようになる。本実施の形態では、パッドPD1上に再配線RWを形成した場合には、再配線RWからパッドPD1に伝達された圧力(応力)が、パッドPD1の下の層間絶縁膜IL3に印加されることを考慮し、パッドPD1の下の配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくすることで、配線M2とパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを抑制または防止する。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。本実施の形態では、パッドPD1の下の配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力を小さくする手段として、パッドPD1の下の配線M2に複数の開口部SLを形成している。パッドPD1の下の配線M2において、複数の開口部SLは、パッドPD1から層間絶縁膜IL3に印加される圧力(応力)が比較的大きくなる領域に設ける(上記第1、第2、第4、第5の条件)。また、パッドPD1の下の配線M2において、複数の開口部SLは、配線幅が広い箇所が生じないように、設ける(上記第3、第6の条件)。これにより、複数の開口部SLを設けたことによる効果(層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを防止する効果)を高めることができる。また、パッドPD1の下の配線M2において、複数の開口部SLを設けることによる効果(層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを防止する効果)を望めない領域には、開口部(SL)を設けないことで、配線M2の抵抗低減を図ることができる(上記第7の条件)。
複数の開口部SLを形成する配線M2a,M2bとしては、電源配線またはグランド配線を好適に適用でき、グランド配線を特に好適に適用できる。電源配線やグランド配線は、配線幅が広く、また、電源配線よりもグランド配線の方が、配線幅が大きいことが一般的である。このため、パッドPD1の下に配線M2として電源配線またはグランド配線(特にグランド配線)が存在すると、その配線M2とパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜にIL3にクラックCRが発生する懸念がある。本実施の形態では、パッドPD1の下に電源配線またはグランド配線としての配線M2a,M2bが存在する場合に、その配線M2a,M2bに上述のように複数の開口部SLを形成することで、電源配線またはグランド配線(配線M2a,M2b)とパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜にIL3にクラックが発生するのを抑制または防止することができる。このため、複数の開口部SLを形成する配線M2a,M2bとして、電源配線またはグランド配線を適用する場合、複数の開口部SLを設けることで得られる効果は大きく、特に、グランド配線を適用する場合には、複数の開口部SLを設けることで得られる効果は、極めて大きくなる。
また、パッドPD1の下方に延在する複数の配線M2において、開口部SLを設けた配線M2a,M2bと、開口部SLを設けない配線M2cとを、混在させることもできる。これについて、図23〜図27を参照して以下に説明する。
図23〜図27の場合、パッドPD1の下方に、配線M2として、配線M2a,M2bだけでなく配線M2c(第3配線)も延在している。配線M2cの幅W1b(第2の幅)は、比較的小さく、具体的には、配線M2aにおいて複数の開口部SLが形成されていないと仮定した場合の、その配線M2aの幅W1a(第1の幅)よりも小さく(W1c<W1a)、また、配線M2bにおいて複数の開口部SLが形成されていないと仮定した場合の、その配線M2bの幅W1bよりも小さい(W1c<W1b)。例えば、配線M2a,M2bは、電源配線またはグランド配線であり、配線M2cは、信号配線(信号線)である。電源配線は、電源電位を供給するために使用される配線であり、グランド配線は、グランド電位(接地電位)を供給するために使用される配線であり、信号配線は、信号を伝送するために使用される配線である。電源配線およびグランド配線の配線幅はかなり広く、信号配線の配線幅は比較的小さく、信号配線の配線幅は、電源配線やグランド配線の配線幅よりも小さいことが一般的である。
図23〜図27の場合、配線M2a,M2bには、複数の開口部SLが形成されているが、配線M2cには、開口部SLに相当するものは形成されていない。配線M2a,M2bには開口部SLを形成するが、配線M2bには開口部を形成しない理由は、次のようなものである。
すなわち、配線M2a,M2bについては、もしも開口部SLを設けなければ、配線幅がかなり大きいことから、配線M2a,M2bに起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力が大きくなってしまい、配線M2a,M2bとパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが発生する懸念がある。一方、配線M2cは、開口部SLを設けなくとも、配線幅が小さいため、配線M2cに起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力はそれほど大きくはなく、配線M2cとパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが発生する懸念は、比較的小さい。
このため、パッドPD1の下に延在する配線M2a,M2b,M2cのうち、開口部を形成しなければ層間絶縁膜IL3のクラックを招く可能性が相対的に高い配線M2a,M2bについては、開口部SLを設けることで、配線M2a,M2bとパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを抑制または防止する。一方、パッドPD1の下に延在する配線M2a,M2b,M2cのうち、開口部を形成しなくとも層間絶縁膜IL3のクラックを招く可能性が相対的に低い配線M2cについては、開口部を設けないことで、配線M2cの抵抗低減を図ることができる。このようにパッドPD1の下方に延在する配線M2a,M2b,M2cにおいて、開口部SLを設けた配線M2a,M2bと開口部を設けない配線M2cとを混在させることで、層間絶縁膜IL3のクラックの防止と配線M2の抵抗低減とを両立させることができる。
また、上記第3の条件や第6の条件に関連して説明したように、本発明者の検討によれば、配線M2の幅が0.6μm以上になると、その配線M2に起因して層間絶縁膜IL3に印加される応力が大きくなり、その配線M2が上記クラックCRの原因になる可能性が増加することが分かった。
そこで、上記第1〜第6の条件のいずれかを満たすように開口部SLを設ける配線M2(M2a,M2b)としては、複数の開口部SLが形成されていないと仮定した場合の幅が0.6μm以上である配線M2(M2a,M2b)とすることが、好ましい。すなわち、パッドPD1の下方に延在する配線M2のうち、開口部(SL)を形成しない場合には幅が0.6μm以上となる配線M2(M2a,M2b)については、上記第1〜第6の条件のいずれかを満たすように開口部SLを形成することが好ましい。
一方、開口部を形成しない場合でも幅が0.6μm未満である配線M2(M2c)においては、上記第1〜第6の条件のいずれかを満たすように開口部SLを設けることもできるが、開口部SLを設けなくとも層間絶縁膜IL3にクラックを発生させる懸念は小さいため、開口部SLに相当するものを形成しないこともでき、そうすれば、配線M2(M2c)の抵抗低減を図ることができる。
このため、配線M2a,M2bは、複数の開口部SLが形成されていないと仮定した場合の幅W1a,W1bがそれぞれ0.6μm以上であることが好ましく、配線M2cは、幅W1cが0.6μm未満の配線であることが好ましい。開口部SLを設ける効果(層間絶縁膜IL3のクラックを防止する効果)が大きな配線M2a,M2bについては、開口部SLを設け、開口部SLを設ける効果が小さな、0.6μm未満の幅を有する配線M2cについては、開口部を設けないことで、層間絶縁膜IL3のクラック防止と配線M2の抵抗低減とを、効率的に実現することができる。
また、本実施の形態(図23〜図27および図31〜図34)では、パッドPD1の下を、開口部SLを有する1本の配線M2aと、開口部SLを有する1本のM2bと、開口部SLを有さない3本の配線M2cと、が通過する場合について図示しているが、各配線M2a,M2b,M2cの本数は、これに限定されず種々変更可能である。また、パッドPD1の下に配線M2cが存在しない場合もあり得る。また、パッドDP1の下に、配線M2a,2bの両方が存在する場合だけでなく、配線M2a,2bのうちの一方は存在するが他方は存在しない場合もあり得る。なお、上述のように、配線M2aは、その端部が接続領域CN(開口部OP1)の下方に位置する配線であり、かつ開口部SLを有する配線であり、また、配線M2bは、その端部が、接続領域CN(開口部OP1)の下方には位置しないが、開口部OP2の下方に位置する配線であり、かつ開口部SLを有する配線であり、また、配線M2cは、開口部SLを有さない配線である。
<変形例>
本実施の形態の各変形例について、図面を参照して説明する。
図34は、本実施の形態の第1変形例の半導体装置の要部断面図であり、上記図23に相当するものである。上記図23と同様に、図34においても、上記層間絶縁膜IL2とそれよりも下の構造については図示を省略してある。また、図35および図36は、本実施の形態の第1変形例の半導体装置の要部平面図であり、それぞれ上記図27および図26に相当するものである。すなわち、図35および図36には、パッドPD1よりも下層の配線M2が示されているが、図35には、開口部形成領域RG1を示す点線が示され、また、図36には、上記絶縁膜LFの開口部OP1の位置を示す二点鎖線と、上記樹脂膜PL1の開口部OP2の位置を示す一点鎖線とが示されている。なお、図25は、平面図であるが、理解を簡単にするために、配線M2(M2a,M2b,M2c)にハッチングを付してある。また、図35のA−A線の位置での断面図が、図24にほぼ対応している。パッドPD1を示す平面図は、第1変形例の場合も、上記図24と同様である。
図34〜図36の第1変形例の場合は、パッドPD1の下に延在する配線M2a,M2b,M2cのうち、配線M2b,M2cには、開口部(SL)は形成されていない。また、配線M2aにおける開口部形成領域RG1に複数の開口部SLが形成されているが、図34〜図36の第1変形例における開口部形成領域RG1の面積は、上記図23〜図27の場合における開口部形成領域RG1の面積よりも小さくなっている。すなわち、図34〜図36の第1変形例の場合は、開口部形成領域RG1は、平面視において開口部OP2に内包されている。
図34〜図36の第1変形例の半導体装置の他の構成は、上記図23〜図27の半導体装置と同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
図34〜図36の第1変形例は、上記第1の条件、第2の条件、第3の条件、第4の条件および第7の条件は満たしているが、上記第5の条件および第6の条件は満たしていない。図34〜図36の第1変形例は、上記第1の条件、第2の条件、第3の条件および第4の条件を満たしているため、パッドPD1と配線M2とで挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを抑制または防止する効果を得ることができる。但し、上記図23〜図27の場合は、更に上記第5の条件および第6の条件も満たしているため、図34〜図36の第1変形例に比べて、パッドPD1と配線M2とで挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを抑制または防止する効果を、更に高めることができる。
図37〜図40は、本実施の形態の第2変形例の半導体装置の要部平面図であり、いずれも上記図27に対応するものである。
上記図27の場合と図37〜図40のそれぞれの場合とにおいて、配線M2a,M2bの開口部形成領域RG1,RG2に複数の開口部SLが形成されているが、開口部SLの平面形状が、上記図27の場合と図37〜図40のそれぞれの場合とで相違している。
すなわち、上記図27の場合は、複数の開口部SLは、配線M2a,RG2bの開口部形成領域RG1,RG2に、スリット状に形成されている。それに対して、図37〜図40のそれぞれの場合は、複数の開口部SLは、配線M2a,M2bの開口部形成領域RG1,RG2に、メッシュ状(網目状)に形成されている。まず、上記図27の場合について説明する。
上記図27の場合、配線M2a,M2bは、X方向に延在している。このX方向に延在する配線M2a,M2bの開口部形成領域RG1,RG2のそれぞれにおいて、X方向に延在するスリット状の開口部SLが、Y方向に複数並んで配置されている。各開口部SLは、スリット状であるため、平面視において、一方向(ここではX方向)に延在する細長い平面形状を有しており、例えばX方向を長辺方向とする長方形状の平面形状を有している。このため、各開口部SLは、X方向の寸法(長さ)が、Y方向の寸法(幅)よりも大きい。図27の場合は、各開口部SL(スリット)の幅(Y方向の寸法)は、互いに同じである。また、図27の場合は、M2a,M2bの開口部形成領域RG1,RG2のそれぞれにおいて、Y方向に同じ間隔(配列ピッチ)で複数の開口部SL(スリット)が並んでいるため、開口部SL(スリット)に挟まれた配線部の幅W2a(図26参照)は、互いに同じである。なお、開口部SL(スリット)に挟まれた配線部は、X方向に延在しているが、開口部SL(スリット)に挟まれた配線部の幅W2aは、上記第3の条件や第6の条件に関連して説明したように、0.6μm未満であることが好ましい。
配線M2a,M2bのそれぞれにおいて、スリット状の開口部SLを形成した場合には、そのスリット(開口部SL)の延在方向(長辺方向)は、その配線M2a,M2bの延在方向(ここではX方向)と同じであることが好ましい。これにより、開口部SLを設けたことに伴う配線M2aの抵抗増加を抑制しやすくなり、配線M2aの抵抗低減に有利となる。
すなわち、配線M2aにおいては、電流方向は、その配線M2aの延在方向である。このため、配線M2aにおいて、その配線M2aの延在方向(ここではX方向)を横切るようにスリット(開口部SL)を設ける場合よりも、その配線M2aの延在方向に沿うようにスリット(開口部SL)を設ける場合の方が、電流経路を確保しやすく、配線M2aの抵抗が低くなる。このため、配線M2aに開口部SLとしてスリットを設ける場合は、そのスリット(開口部SL)の延在方向(長辺方向)は、配線M2aの延在方向と同じであることが好ましい。これは、配線M2bについても同様である。
次に、図37(第2変形例)の場合について説明する。
図37の場合、配線M2a,M2bは、X方向に延在している。このX方向に延在する配線M2a,M2bの開口部形成領域RG1,RG2のそれぞれにおいて、メッシュ状の複数の開口部SLが形成されている。すなわち、例えば長方形状または正方形状の平面形状をそれぞれ有する複数の開口部SLが、X方向およびY方向にアレイ状(行列状)に配列している。また、図37の場合は、X方向およびY方向に同じ間隔(配列ピッチ)で複数の開口部SL(スリット)が並んでいるため、開口部SL(スリット)に挟まれた配線部の幅(Y方向の寸法)W2bは、互いに同じである。開口部SL(スリット)に挟まれた配線部の幅W2bは、上記第3の条件や第6の条件に関連して説明したように、0.6μm未満であることが好ましい。
なお、図37の開口部SLの配列(アレイ状の配列)において、列毎に1/2ピッチずつ配列をずらすことにより、複数の開口部SLを、いわゆる千鳥配列で配列させることもでき、その場合(千鳥配列の場合)が図38に示されている。図37の場合と図38の場のいずれも、複数の開口部SLはメッシュ状に形成されているとみなすことができる。また、図37および図38には、各開口部SLの平面形状が矩形の場合が示されているが、矩形以外の平面形状(例えば円形状など)を採用することもできる。図37における各開口部SLの平面形状を円形状に変えた場合が、図39に示され、図38における各開口部SLの平面形状を円形状に変えた場合が、図40に示されている。図37〜図40のいずれの場合も、複数の開口部SLはメッシュ状に形成されているとみなすことができる。
配線M2a,M2bの開口部形成領域RG1,RG2に複数の開口部SLがスリット状に形成されている場合(上記図27の場合)には、次のような利点を得られる。すなわち、開口部SL内に埋め込まれた部分の層間絶縁膜IL3の量(体積)を効率的に増加させることができるため、配線M2a,M2bの収縮や膨張を、開口部SL(スリット)内に埋め込まれた部分の層間絶縁膜IL3によって抑えやすくなる。このため、配線M2a,M2bとパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを抑制または防止する効果を、より高めることができる。
配線M2a,M2bの開口部形成領域RG1,RG2に複数の開口部SLがメッシュ状に形成されている場合(図37〜図40の場合)には、次のような利点を得られる。すなわち、配線M2a,M2bに複数の開口部SLを設けたことに伴う配線M2a,M2bの抵抗増加を抑制することができ、配線M2a,M2bの抵抗低減を図ることができる。また、配線M2a,M2bにおいて、電流が局所的に集中する現象が生じにくくなる。
次に、本実施の形態の第3変形例について説明する。図41〜図44は、本実施の形態の第3変形例の半導体装置の要部平面図である。図41〜図44のそれぞれには、パッドPD1の下に延在する配線M2である配線M2aが示されており、理解を簡単にするために、配線M2aにハッチングを付してある。また、図41〜図44のそれぞれにおいては、上記絶縁膜LFの開口部OP1の位置を示す二点鎖線と、上記樹脂膜PL1の開口部OP2の位置を示す一点鎖線と、開口部形成領域RG1を示す点線とも、示されている。パッドPD1を示す平面図は、第3変形例の場合も、上記図24と同様である。
まず、図41の場合について説明する。図41の場合、パッドPD1の下に配線M2aが延在しているが、その配線M2aは、X方向に延在する配線部M2a1と、Y方向に延在する配線部M2a2と、を一体的に有している。図41における配線部M2a1が、上記図25〜図27に示される配線M2aに相当しており、上記図25〜図27に示される配線M2aに対して、Y方向に延在する配線部M2a2を一体的に連結したものが、図41の配線M2aに対応している。このため、図41の配線部M2a1には、上記図25〜図27に示される配線M2aにおける複数の開口部SLと同様の複数の開口部SLが形成されている。また、配線部M2a2にも、複数の開口部SLが形成されている。すなわち、図41の場合も、配線M2aにおける開口部形成領域RG1に複数の開口部SLが形成されている。
図41〜図44の場合も、上記第1〜第7の条件を満たしているため、上述したような効果を得ることができる。
なお、平面視において、配線部M2a1と配線部M2a2との連結部が、樹脂膜PL1の開口部OP2内に位置している場合、特に、絶縁膜LFの開口部OP1内に位置している場合には、配線M2aとパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを防止するためには、配線部M2a1と配線部M2a2との連結部の近傍にも開口部SLが形成されていることが好ましい。このため、図41〜図44のそれぞれの場合において、配線部M2a1と配線部M2a2との連結部は、開口部形成領域RG1に含まれており、配線部M2a1と配線部M2a2との連結部の近傍にも、開口部SLが形成されている。
しかしながら、図41の場合は、配線部M2a2から配線部M2a1へ流れる電流経路の抵抗が大きくなる虞がある。これについて、以下に説明する。
図41の場合は、配線部M2a1における開口部形成領域RG1のほぼ全体にわたって、複数の開口部SLはX方向に延在するスリット状に形成されている。また、図41の場合は、配線部M2a2における開口部形成領域RG1のほぼ全体にわたって、複数の開口部SLはY方向に延在するスリット状に形成されている。
配線部M2a2は、配線部M2a1における配線部M2d1に連結されているため、配線部M2d1は、配線部M2a2から配線部M2a1へ流れる電流の経路として機能できるが、それ以外の配線部M2d2,M2d3,M2d4は、配線部M2a2から配線部M2a1へ流れる電流の経路としては、ほとんど機能できない。ここで、配線部M2d1,M2d2,M2d3,M2d4は、配線部M2a1の一部を構成する配線部であり、それぞれY方向に延在している。配線部M2d1,M2d2,M2d3,M2d4は、間に開口部SLが存在しており、その開口部SLによって互いに分離されている。
このため、図41の場合は、配線部M2a2から配線部M2a1へ流れる電流経路の抵抗が大きくなる虞がある。この点を改善した場合が、図42の場合である。
図42の場合も、図41の場合と同様に、配線部M2a2における開口部形成領域RG1のほぼ全体にわたって、複数の開口部SLがY方向に延在するスリット状に形成されている。しかしながら、図41の場合とは異なり、図42の場合は、配線部M2a1における開口部形成領域RG1において、複数の開口部SLは、配線部M2a1と配線部M2a2との連結部の近傍ではメッシュ状に形成され、配線部M2a1と配線部M2a2との連結部の近傍以外では、X方向に延在するスリット状に形成されている。つまり、図41の場合は、配線部M2a1における開口部形成領域RG1において、配線部M2a1と配線部M2a2との連結部の近傍でも、開口部SLはX方向に延在するスリット状に形成されていたが、図42の場合は、配線部M2a1における開口部形成領域RG1において、配線部M2a1と配線部M2a2との連結部の近傍では、開口部SLはメッシュ状に形成されている。それ以外は、図42の場合も、図41の場合と基本的には同じである。
図42の場合は、配線部M2a1における開口部形成領域RG1において、配線部M2a1と配線部M2a2との連結部の近傍では、開口部SLをメッシュ状に形成したことで、配線部M2d1だけでなく、配線部M2d2,M2d3,M2d4も、配線部M2a2から配線部M2a1へ流れる電流の経路として機能することができるようになる。これは、メッシュ状の開口部間をY方向に延在する配線部によって、X方向に延在する配線部M2d2,M2d3,M2d4同士が連結されるからである。このため、図42の場合は、図41の場合に比べて、配線部M2a2から配線部M2a1へ流れる電流の経路抵抗を低減することができる。
図43は、図42の場合において、配線部M2a2における開口部形成領域RG1のほぼ全体にわたって、複数の開口部SLがメッシュ状に形成された場合に対応している。このため、図43の場合も、図42の場合と同様に、配線部M2a1における開口部形成領域RG1においては、配線部M2a1と配線部M2a2との連結部の近傍では複数の開口部SLはメッシュ状に形成され、それ以外では、複数の開口部SLはX方向に延在するスリット状に形成されている。
図43の場合は、図41の場合に比べて、配線部M2a2から配線部M2a1へ流れる電流経路の抵抗を低減することができる。また、図43の場合は、配線部M2a2における開口部形成領域RG1において、複数の開口部SLをメッシュ状に形成したことにより、図42の場合に比べて、配線部M2a2の抵抗を更に低減することができる。
図44は、配線M2aにおける開口部形成領域RG1の全体にわたって、すなわち、配線部M2a2における開口部形成領域RG1の全体と配線部M2a1における開口部形成領域RG1の全体とにわたって、複数の開口部SLがメッシュ状に形成された場合に対応している。図44の場合は、図41の場合に比べて、配線部M2a2から配線部M2a1へ流れる電流経路の抵抗を低減することができる。また、図44の場合は、配線M2aにおける開口部形成領域RG1全体において、複数の開口部SLをメッシュ状に形成したことにより、図41〜図43のそれぞれの場合に比べて、配線M2aの抵抗を更に低減することができる。
一方、開口部SLをスリット状に形成すれば、開口部SL内に埋め込まれた部分の層間絶縁膜IL3の量(体積)を効率的に増加させることができるため、配線M2aの収縮や膨張を、開口部SL(スリット)内に埋め込まれた部分の層間絶縁膜IL3によって抑えやすくなる。これは、配線M2aとパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを抑制または防止する効果を、より高めるように作用する。このため、図44の場合よりも図43の場合の方が、また、図43の場合よりも図42の場合の方が、配線M2aとパッドPD1とに挟まれた層間絶縁膜IL3にクラックが発生するのを抑制または防止する効果を、より高めることができる。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
CN 接続領域
IL1,IL2,IL3 層間絶縁膜
LF 絶縁膜
LM 積層膜
M1,M2,M2a,M2b,M2c,M3,M102a,M102b,M102c 配線
OP1,OP2,OP3,OP4,SL 開口部
PD1,PD2 パッド
PA 保護膜
PL1 樹脂膜
RG1,RG2 開口部形成領域
RW 再配線
SB 半導体基板

Claims (19)

  1. 半導体基板と、
    前記半導体基板上に第1層間絶縁膜を介して形成された第1配線と、
    前記第1層間絶縁膜上に、前記第1配線を覆うように形成された第2層間絶縁膜と、
    前記第2層間絶縁膜上に形成された第1パッドと、
    前記第2層間絶縁膜上に形成され、前記第1パッドを露出する第1開口部を有する第1絶縁膜と、
    前記第1開口部から露出された前記第1パッド上を含む前記第1絶縁膜上に形成され、前記第1パッドと電気的に接続された第2配線と、
    前記第1絶縁膜上に形成され、前記第2配線と一体的に接続された第2パッドと、
    を有し、
    前記第1配線の少なくとも一部は、前記第1パッドと平面視において重なっており、
    前記第1パッドと前記第2配線との接続領域の下方に、前記第1配線の端部が位置し、
    前記第1配線における第1領域に複数の第2開口部が形成されており、
    前記第1領域の少なくとも一部は、前記接続領域と平面視において重なっており、
    前記第1配線は、第1方向に延在する第1配線部と、前記第1方向と交差する第2方向に延在する第2配線部と、を一体的に有し、
    前記第1配線部と前記第2配線部との連結部は、前記第1領域に含まれており、
    前記第1配線部における前記第1領域において、前記複数の第2開口部は、前記連結部の近傍ではメッシュ状に形成され、前記連結部の近傍以外では、前記第1方向に延在するスリット状に形成されている、半導体装置。
  2. 請求項1記載の半導体装置において、
    平面視において、前記第1配線と前記接続領域との重なり領域は、前記第1領域に含まれている、半導体装置。
  3. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記複数の第2開口部は、前記第1配線の前記第1領域に、スリット状に形成されている、半導体装置。
  4. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記複数の第2開口部は、前記第1配線の前記第1領域に、メッシュ状に形成されている、半導体装置。
  5. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1配線において前記複数の第2開口部が形成されていないと仮定した場合の前記第1配線の第1の幅は、0.6μm以上であり、
    前記接続領域の下方において、前記第1配線に幅が0.6μm以上となる箇所が生じないように、前記第1配線の前記第1領域に前記複数の第2開口部が形成されている、半導体装置。
  6. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1絶縁膜は、第2絶縁膜と前記第2絶縁膜上の第3絶縁膜との積層膜からなり、
    前記第3絶縁膜は、樹脂膜からなり、
    前記第1開口部は、前記第2絶縁膜の第3開口部と、前記第3絶縁膜の第4開口部とにより形成されており、
    前記第3開口部は、平面視において前記第4開口部に内包され、
    前記第2絶縁膜の前記第3開口部から露出された前記第1パッドに、前記第2配線が接続されている、半導体装置。
  7. 請求項6記載の半導体装置において、
    平面視において、前記第1配線と前記第3開口部との重なり領域は、前記第1領域に含まれている、半導体装置。
  8. 請求項7記載の半導体装置において、
    平面視において、前記第1配線と前記第4開口部との重なり領域は、前記第1領域に含まれている、半導体装置。
  9. 請求項8記載の半導体装置において、
    前記第1配線において前記複数の第2開口部が形成されていないと仮定した場合の前記第1配線の第1の幅は、0.6μm以上であり、
    前記第4開口部の下方において、前記第1配線に幅が0.6μm以上となる箇所が生じないように、前記第1配線の前記第1領域に前記複数の第2開口部が形成されている、半導体装置。
  10. 請求項8記載の半導体装置において、
    平面視において、前記第4開口部から5μm以上離れた領域には、前記複数の第2開口部は形成されていない、半導体装置。
  11. 請求項8記載の半導体装置において、
    前記複数の第2開口部は、前記第1配線の前記第1領域に、スリット状に形成されている、半導体装置。
  12. 請求項8記載の半導体装置において、
    前記複数の第2開口部は、前記第1配線の前記第1領域に、メッシュ状に形成されている、半導体装置。
  13. 請求項8記載の半導体装置において、
    前記第2絶縁膜は、酸化シリコン膜からなる第4絶縁膜と、前記第4絶縁膜上に形成された酸窒化シリコン膜または窒化シリコン膜からなる第5絶縁膜と、の積層膜からなる、半導体装置。
  14. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1パッドは、アルミニウムパッドであり、
    前記第2配線は、銅配線である、半導体装置。
  15. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1配線は、電源配線またはグランド配線である、半導体装置。
  16. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1絶縁膜上に、前記第2配線を覆うように形成された保護絶縁膜を更に有し、
    前記保護絶縁膜は、前記第2パッドを露出する第5開口部を有する、半導体装置。
  17. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1パッドの下方に延在する、前記第1配線と同層の第3配線を更に有し、
    前記第3配線の少なくとも一部は、前記第1パッドと平面視において重なっており、
    前記接続領域の下方に、前記第3配線の端部が位置し、
    前記第3配線には、開口部は形成されておらず、
    前記第3配線の第2の幅は、前記第1配線において前記複数の第2開口部が形成されていないと仮定した場合の前記第1配線の第1の幅よりも小さい、半導体装置。
  18. 請求項17記載の半導体装置において、
    前記第1配線は、電源配線またはグランド配線であり、
    前記第3配線は信号配線である、半導体装置。
  19. 半導体基板と、
    前記半導体基板上に第1層間絶縁膜を介して形成された第1配線と、
    前記第1層間絶縁膜上に、前記第1配線を覆うように形成された第2層間絶縁膜と、
    前記第2層間絶縁膜上に形成された第1パッドと、
    前記第2層間絶縁膜上に形成され、前記第1パッドを露出する第1開口部を有する第1絶縁膜と、
    前記第1開口部から露出された前記第1パッド上を含む前記第1絶縁膜上に形成され、前記第1パッドと電気的に接続された第2配線と、
    前記第1絶縁膜上に形成され、前記第2配線と一体的に接続された第2パッドと、
    を有し、
    前記第1絶縁膜は、第2絶縁膜と前記第2絶縁膜上の第3絶縁膜との積層膜からなり、
    前記第3絶縁膜は、樹脂膜からなり、
    前記第1開口部は、前記第2絶縁膜の第3開口部と、前記第3絶縁膜の第4開口部とにより形成されており、
    前記第3開口部は、平面視において前記第4開口部に内包され、
    前記第2絶縁膜の前記第3開口部から露出された前記第1パッドに、前記第2配線が接続されており、
    前記第1配線の少なくとも一部は、前記第1パッドと平面視において重なっており、
    前記第4開口部の下方に、前記第1配線の端部が位置し、
    前記第1配線における第1領域に複数の第2開口部が形成されており、
    前記第1領域の少なくとも一部は、前記第4開口部と平面視において重なっており、
    前記第1配線は、第1方向に延在する第1配線部と、前記第1方向と交差する第2方向に延在する第2配線部と、を一体的に有し、
    前記第1配線部と前記第2配線部との連結部は、前記第1領域に含まれており、
    前記第1配線部における前記第1領域において、前記複数の第2開口部は、前記連結部の近傍ではメッシュ状に形成され、前記連結部の近傍以外では、前記第1方向に延在するスリット状に形成されている、半導体装置。
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