JPH01220839A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH01220839A
JPH01220839A JP63046900A JP4690088A JPH01220839A JP H01220839 A JPH01220839 A JP H01220839A JP 63046900 A JP63046900 A JP 63046900A JP 4690088 A JP4690088 A JP 4690088A JP H01220839 A JPH01220839 A JP H01220839A
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JP
Japan
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film
silicon
chip
semiconductor device
silicon oxide
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JP63046900A
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English (en)
Inventor
Mitsuaki Fujihira
藤平　充明
Naoto Okazaki
尚登 岡崎
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シリコン酸化膜と密着性の高い材料から成
る基板で構成された半導体装置または前記基板上に形成
されたエピタキシャル層に構成された半導体装置に関す
るものである。
〔従来の技術〕
チップの電極とパッケージの電極を接続する方法として
、ワイヤボンディング法がある。このワイヤボンディン
グ法には、熱圧着法と超音波法とがある。
熱圧着法は、第３図で示すように、金属の融点以下の温
度で、双方の金属の清浄面を加圧接触し、溶融すること
なく金属の拡散によって接合させるものである。チップ
１やパッケージ２あるいは金属ワイヤ３を約３００℃に
加熱した後、チップ１のＡＩパッド４およびパッケージ
の電極パッド５を形成しているＡｕＳＡｇのめっき層や
Ａｕ−Ｐｄの厚膜に、それぞれ金属ワイヤ３（Ａｕ線）
を加圧接触させて接合する。この方法は、ボンディング
の方向性がないため作業性がよい。
超音波法は、第４図で示すように、超音波の振動を接続
する金属ワイヤ６（ＡＩ線）に伝えて、チップ１上のＡ
Ｉパッド４と金属ワイヤ６間との摩擦によりＡ１表面の
酸化膜を除去し双方を接触させる。その後、金属ワイヤ
６とボンディングツールとの間に生ずる摩擦熱によって
、接合をより強固なものにする。この方法は、Ａ１線を
常温においてボンディングするので、熱圧着法のような
ボンディング時の熱的な影響がなく、Ａ　Ｉ　−Ａ　１
接続なので強度的に弱い金属間化合物等をつくらず、接
合方法としては信頼性が高い。
いずれの方法による場合でも、半導体から成るチップ１
上に、ワイヤボンディング用電極として金属（ＡＩ）パ
ッド４を形成しており、この金属（ＡＩ）パッド４に金
属ワイヤ３．６が接続されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、半導体と金属は一般的に密着性が悪いの
で、両者と密着性の良い薄膜を介在しなければならない
。
第５図は、従来の半導体装置の構成を示すものである。
同図（ａ）は、ＧａＡｓ基板から成るチップ１上に直接
金属パッド４を形成した構成を示すものである。この場
合、ワイヤボンディング時のストレスにより、チップ１
と金属パッド４の界面から剥離したり、チップ１に損傷
を与え金属パッド４が剥離するという問題がある。
そのため、同図（ｂ）ではチップ１上にＧａＡｓと密着
性の良いシリコン酸化膜（Ｓ　ｉＯ２）または金属と密
着性の良いシリコン窒化膜（ＳｉＮ）７を形成し、その
上に金属パッド４を形成している。しかし、シリコン酸
化膜を使用したときにはシリコン酸化膜と金属との密着
不良が生じ、シリコン窒化膜を使用したときにはシリコ
ン窒化膜とＧａＡｓとの密着不良が生じるので、界面剥
離が発生する。
そこで、第５図（Ｃ）で示すように、チップ１上にシリ
コン酸化膜８およびシリコン窒化膜９を２層構造として
形成し、その上に金属パッド４を構成したものがある。
この場合、界面剥離は抑止できるがプロセスが複雑にな
り、さらにシリコン窒化膜９の大きな応力によりチップ
１の電気特性が変動する。このように、従来技術では界
面剥離あるいは複雑なプロセスの為、信頼性及び生産歩
留まりが悪いという欠点があった。
そこでこの発明は、信頼性及び生産歩留まりの向上を目
的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を達成するため、この発明はシリコン酸化膜と
密着性の高い材料から成る基板で構成された半導体装置
または前記基板上に形成されたエピタキシャル層に構成
された半導体装置において、基板またはエピタキシャル
層上にシリコン酸化膜を形成し、シリコン酸化膜上にシ
リコン・オキシ・ナイトライド（ＳｉＯＮ　　）膜を形
成し、シ　　　ｙ リコン・オキシ−ナイトライド膜上にシリコン窒化膜と
密着性の高い材料から成るボンディング用電極を形成す
ることを特徴とする。
また、シリコン酸化膜と密着性の高い材料から成る基板
で構成された半導体装置または前記基板上に形成された
エピタキシャル層に構成された半導体装置において、基
板またはエピタキシャル層上にシリコン・オキシ・ナイ
トライド膜を形成し、シリコン・オキシ・ナイトライド
膜上にシリコン窒化膜を形成し、シリコン窒化膜上にシ
リコン窒化膜と密着性の高い材料から成るボンディング
用電極を形成することを特徴とする。
〔作用〕
この発明は、以上のように構成されているので、チップ
及び金属パッドとの界面剥離を防止することができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例に係る半導体装置を添付図面
に基づき説明する。なお、説明において同一要素には同
一符号を用い、重複する説明は省略する。
第１図は、この発明の第１の実施例に係る半導体装置を
示すものである。チップ１０は、たとえばＧａＡｓで形
成されている。このチップ１０上には、チップ１０を形
成する材質（Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　）と密着性の良い材質、
たとえばシリコン酸化膜（Ｓ　Ｌ　０２　）　８が形成
されている。さらに、このシリコン酸化膜８上には、シ
リコン酸化膜とシリコン窒化膜との中間的性質を有する
材質（ＳｉＯＮ　　）で構成された薄膜１１が形成さｘ
ｙ れている。この薄膜１１上に電極パッド１２が構成され
ている。この電極パッド１２は、導電体であればよく、
特に金属に限定されるものではない。
この薄膜１１は、電極を形成する材質、たとえば金属と
密着性の良いシリコン窒化膜に近い性質を有するため、
電極パッド１２の界面剥離を防止することができる。そ
の為、チップ１０との密着強度を十分に確保できると共
に、電極パッド１２との界面剥離を防止することができ
る。
第２図は、この発明の第２の実施例に係る半導体装置を
示すものである。チップ１０は、たとえばＧａＡｓで形
成されている。このチップ１０上には、シリコン酸化膜
とシリコン窒化膜との中間的性質を有する材質（ＳｉＯ
Ｎ　　）で構成されｘｙ た薄膜１１が形成されている。さらに、この薄膜１１上
には、電極を形成する金属と密着性の良いシリコン窒化
膜９が形成されている。このシリコン窒化膜９上に電極
パッド１２が構成されている。
前述した薄膜１１は、基板を形成する半導体（ＧａＡｓ
）と密着性の良いシリコン酸化膜に近い性質を有するた
め、チップ１０との界面剥離を防止することができる。
その為、チップ１０との密着強度を十分に確保できると
共に、電極パッド１２の界面剥離を防止することができ
る。
なお、この実施例のようにＧａＡｓ基板に対してＳｉＯ
Ｎ　　を使用した場合、ＳｉＯＮ　　のｘｙ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｘｙ組成
比を変化させることにより、薄膜の性質をＳｉＯ２膜あ
るいはＳｉＮ膜に近付けることができ、基板材料あるい
は電極材料が変わっても密着強度をコントロールするこ
とができる。
この実施例では、チップの材質としてＧａＡｓ基板で説
明しているが、特にＧａＡｓに限定されるものではない
。重要なことは、基板を形成する半導体と、電極を形成
する金属との中間的密着性を有する材質を、基板と電極
の間に含んで半導体装置を構成している点である。した
がって、基板材料としては、シリコン（Ｓｔ）やインジ
ウムリン（ＩｎＰ）などでもよい。この場合でも、Ｓｉ
ＯＮ　　を使用することにより密着強度が十ｙ 分に確保することができる。
さらに、基板（たとえば、ＧａＡｓ）上に成長させたエ
ピタキシャル層（ＡＩＧａＡｓ層）上にＳｉＯＮ　　を
構成しても、同等の効果が得られｘｙ る。
また、ボンディング用電極として単層金属で説明したが
、特にこの実施例に限定されるものではない。たとえば
、チタン（Ｔｉ）、白金（ｐｔ）、金（Ａｕ）を含んで
構成される多層金属でもよい。
この場合、Ａｕを配線電極としてＴｉをＳ　ｔ　ＯｘＮ
　との密着強化のために使用する。ｐｔは、ＡｕとＴｉ
との反応防止に使用する。このように、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａ
ｕの多層配線構造とすることにより、エレクトロマイグ
レーションが強くなる。
さらに、上述した材料の他にタングステンシリサイドの
ようなものでもよい。
〔発明の効果〕
この発明は、以上説明したように構成されているので、
電極と基板間の界面剥離を防止でき、半導体装置の信頼
性および生産歩留まりが向上する。
特に、薄膜（たとえば、ＳｉＯＮ　　膜）の組ｙ 成比を変更することにより、各種絶縁膜および電極との
密着強度を制御することができ、さらに応力の大きさも
制御できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の第１の実施例に係る半導体装置の
基本構成を示す図、第２図は、この発明の第２の実施例
に係る半導体装置の基本構成を示す図、第３図及び第４
図は、ワイヤボンディング法を説明するための図、第５
図は、従来技術の基本構成を示す図である。 １．１０・・・チップ ２・・・パッケージ ３．６・・・金属ワイヤ ４・・・ＡＩパッド ５・・・電極パッド ７・・・シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜８・・・
シリコン酸化膜 ９・・・シリコン窒化膜 １１・・・薄膜 １２・・・電極パッド 半導体装置（第１の実施例） 第１図 第２の実施例 第２図 従来技術 第５図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、シリコン酸化膜（ＳｉＯ＿２）と密着性の高い材料
    から成る基板で構成された半導体装置または前記基板上
    に形成されたエピタキシャル層に構成された半導体装置
    において、 前記基板または前記エピタキシャル層上にシリコン酸化
    膜を形成し、 前記シリコン酸化膜上にシリコン・オキシ・ナイトライ
    ド（ＳｉＯ＿ｘＮ＿ｙ）膜を形成し、前記シリコン・オ
    キシ・ナイトライド膜上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ）と
    密着性の高い材料から成るボンディング用電極を形成す
    ることを特徴とする半導体装置。 ２、シリコン酸化膜（ＳｉＯ＿２）と密着性の高い材料
    から成る基板で構成された半導体装置または前記基板上
    に形成されたエピタキシャル層に構成された半導体装置
    において、 前記基板または前記エピタキシャル層上にシリコン・オ
    キシ・ナイトライド膜を形成し、 前記シリコン・オキシ・ナイトライド膜上にシリコン窒
    化膜（ＳｉＮ）を形成し、 前記シリコン窒化膜上にシリコン窒化膜と密着性の高い
    材料から成るボンディング用電極を形成することを特徴
    とする半導体装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7202568B2 (en) * 1998-06-26 2007-04-10 Intel Corporation Semiconductor passivation deposition process for interfacial adhesion

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US7202568B2 (en) * 1998-06-26 2007-04-10 Intel Corporation Semiconductor passivation deposition process for interfacial adhesion

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