JPH0237776A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0237776A
JPH0237776A JP18692988A JP18692988A JPH0237776A JP H0237776 A JPH0237776 A JP H0237776A JP 18692988 A JP18692988 A JP 18692988A JP 18692988 A JP18692988 A JP 18692988A JP H0237776 A JPH0237776 A JP H0237776A
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metal film
chip
aluminum
film
covering
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Nobuo Sasaki
伸夫 佐々木
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To miniaturize and to integrate highly densely by a method wherein a continuous and identical metal film covering a passive element is formed on the passive element formed inside a chip, an insulating film is formed on the metal film, which is held at a definite potential. CONSTITUTION:The title device is constituted of a passive element 20 formed inside a chip, a continuous and identical metal film 21 covering the element and an insulating film 22 formed on the metal film 21; the metal film 21 is held at a definite potential. Accordingly, even when the surface of the chip is charged up to be positive under high-temperature and high-humidity surroundings, an effect of its charge is shielded electrically by the metal film 21 covering the whole element; a depletion layer is not formed in a P-type resistor of the element 20; a conductance is not lowered. In a addition, since the metal film 21 is constituted so as to nearly cover the whole chip, a patterning operation may be uniform and can be executed easily. Thereby, an element can be miniaturized and integrated highly dense.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 チップ表面に正電荷がチャージアップされるパッケージ
構造で、かつ、チップ内部にP型の素子を用いた半導体
装置に関し、 少ない工程数で製造でき、かつ、素子の微細化及び高集
積密度化がし易い構成で、上記チャージアップによる影
響がチップ内部の素子に及ぶのを防止することを目的と
し、 チップ内に設けられた受動素子上に、当該受動素子を覆
う連続した同一の金属膜を設け、かつ、該金属股上に絶
縁膜を設け、金属膜を一定電位に保持した構成とする。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] The present invention relates to a semiconductor device that has a package structure in which positive charges are charged up on the chip surface and uses a P-type element inside the chip, which can be manufactured with a small number of steps, and which can be manufactured with a small number of steps. With a structure that facilitates miniaturization and high integration density, the purpose of this is to prevent the effects of the charge-up from affecting the elements inside the chip. A continuous identical metal film is provided to cover the metal film, an insulating film is provided on the metal crotch, and the metal film is held at a constant potential.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、チップ表面に正電荷がチャージアップされる
パッケージIIWで、かつ、チップ内部にP型の素子を
用いた半導体装置に関する。
The present invention relates to a semiconductor device that is a package IIW in which positive charges are charged up on the chip surface and that uses a P-type element inside the chip.

近年、半導体集積回路においては、素子を微細化する必
要から、本来MO8t−ランジスタで構成されている部
分をよりl!lllな構造の抵抗体で置換えて用いるこ
とが行なわれている。例えば、インバータの場合、本来
第4図(A)に示すように2つのMOSトランジスタQ
+ 、Q2を設けた構成とされているが、このMOSト
ランジスタQ2を同図(B)に示すように抵抗Rで置換
えて用いている。
In recent years, in semiconductor integrated circuits, due to the need to miniaturize elements, the parts originally composed of MO8T transistors have been made smaller and smaller. It is being used instead of a resistor having a 1/2 structure. For example, in the case of an inverter, two MOS transistors Q are originally used as shown in FIG. 4(A).
+, Q2, but this MOS transistor Q2 is replaced with a resistor R as shown in FIG.

このように、素子の微細化及び高集積密度化に伴ない、
MO8t−ランジスタよりも簡単な構造である抵抗体を
用いる必要性が高まっている。
In this way, with the miniaturization and higher integration density of elements,
There is an increasing need to use resistors that have a simpler structure than MO8t transistors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図は従来装置の一例の断面図を示す。同図において
、半導体基板(N型)30にはリン濃度の異なる拡散領
域31(P“)、32(P)。
FIG. 5 shows a sectional view of an example of a conventional device. In the figure, a semiconductor substrate (N type) 30 has diffusion regions 31 (P") and 32 (P) having different phosphorus concentrations.

33 (P” )が形成されており、このうち拡散領域
32が抵抗体を構成している。アルミニウム配線34は
拡散領域31に、アルミニウム配置1135は拡散領域
33に夫々コンタクトされており、抵抗体32の両端子
を構成している。なお、36゜37は酸化シリコン膜、
38.39はPSG (Phospho  S 1li
cate G 1ass>膜である。
33 (P") is formed, of which the diffusion region 32 constitutes a resistor. The aluminum wiring 34 is in contact with the diffusion region 31, the aluminum arrangement 1135 is in contact with the diffusion region 33, and the resistor It constitutes both terminals of 32. Note that 36° and 37 are silicon oxide films,
38.39 is PSG (Phospho S 1li
cate G 1ass> membrane.

第6図は従来装置の他の例の断面図を示す。同図におい
て、半導体基板(N型)40の表面に酸化シリコン膜4
1が設けられており、更にその表面にリン濃度の異なる
例えばポリシリコンによる層42 (P” )、43 
(P)、44 (P+)が形成されており、このうち8
43が抵抗体を構成している。アルミニウム配WA45
は1l142に、アルミニウム配線46はw144に夫
々コンタクトされており、抵抗体43の両端子を構成し
ている。なお、47は酸化シリコン膜、48.49はP
SG膜である。
FIG. 6 shows a sectional view of another example of the conventional device. In the figure, a silicon oxide film 4 is formed on the surface of a semiconductor substrate (N type) 40.
1 is provided, and layers 42 (P'') and 43 made of polysilicon, for example, having different phosphorus concentrations are provided on the surface thereof.
(P), 44 (P+) are formed, of which 8
43 constitutes a resistor. Aluminum distribution WA45
is in contact with 1l142, and the aluminum wiring 46 is in contact with w144, forming both terminals of the resistor 43. Note that 47 is a silicon oxide film, and 48.49 is a P
It is an SG film.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

通常、半導体装置は、第5図及び第6図に示すような装
置をパッケージに収納して用いるわけであるが、セラミ
ックパッケージよりも低コストに構成できることからチ
ップを樹脂によって射出するいわゆるプラスチックパッ
ケージを用いることがある。
Normally, semiconductor devices are used by housing devices such as those shown in Figures 5 and 6 in a package, but so-called plastic packages in which chips are injected with resin are used because they can be constructed at a lower cost than ceramic packages. Sometimes used.

ところが、信頼性試験において、例えば150℃程度で
の加湿環境Fに放置した場合、プラスチックパッケージ
であると内部に水分が入り込み、第7図に示すようにチ
ップ表面が正にチャージアップされる現象が見られる。
However, in a reliability test, when the chip was left in a humidified environment F at about 150°C, for example, if it was a plastic package, moisture would get inside, causing the chip surface to become positively charged, as shown in Figure 7. Can be seen.

この場合、抵抗体32.43がN型であれば、チップ表
面が正にチャージアップされても抵抗体表面に電子の蓄
積層が僅かに形成されるだけで抵抗値の変化は小さく、
特に問題とはならないが、第5図、第6図に示すように
抵抗体32.43がP型であると、例えば第7図に示ず
如く、抵抗体32の正孔がチップ表面の正電荷によって
はじき出されてこの部分に空乏層32a(破線)ができ
、これにより、コンダクタンスが大きく低下し、特性が
変化してしまう不都合があった。
In this case, if the resistors 32 and 43 are N-type, even if the chip surface is positively charged up, only a slight electron accumulation layer is formed on the resistor surface, and the change in resistance value is small.
Although this is not a particular problem, if the resistors 32 and 43 are of P type as shown in FIGS. A depletion layer 32a (broken line) is formed in this portion by being repelled by the charge, which causes a disadvantage that the conductance is greatly reduced and the characteristics are changed.

そこで、上記不都合をなくすため、第8図に示ず如く、
PSG膜39の内部に、各抵抗体32゜・・・毎に独立
にアルミニウム1150.・・・を設けてこれにてシー
ルドを行ない、チップ表面の正電荷の影響が各抵抗体3
2.・・・に及ばないようにした装置がある。然るにこ
のものは、各抵抗体毎に独立にシールド用アルミニウム
層を設けなければならず、このため、その製造に際して
その形状及び位置を決定しなければならないので、パタ
ーニング工数を多く必要とし、又、シールド用アルミニ
ウム層の電位を与えるための配線の設計をしなければな
らず、高コストになり、更に、各保護すべき素子ごとに
、シールド電極とそのシールド電極のための配線を設け
るので微細化及び高集積密度化がしにくいという問題点
があ、つた。
Therefore, in order to eliminate the above-mentioned inconvenience, as shown in Fig. 8,
Inside the PSG film 39, aluminum 1150. ... is provided for shielding, and the influence of the positive charge on the chip surface is transmitted to each resistor 3.
2. There is a device that prevents this from happening. However, in this case, a shielding aluminum layer must be provided independently for each resistor, and its shape and position must be determined at the time of manufacturing, which requires a large number of patterning steps. Wiring must be designed to apply the potential to the shielding aluminum layer, resulting in high costs.Furthermore, a shield electrode and wiring for the shield electrode are provided for each element to be protected, which requires miniaturization. Also, there was a problem that it was difficult to achieve high integration density.

本発明は、少ない工程数で製造でき、かつ、微細化及び
高集積密度化し易い構成で、上記チャージアップによる
影響がチップ内部の素子に及ぶのを防止できる半導体装
置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can be manufactured with a small number of steps, has a structure that facilitates miniaturization and high integration density, and can prevent the effects of charge-up from reaching elements inside the chip. .

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1図は本発明装置の断面図を示す。同図中、20はチ
ップ内に設けられた受動素子で、21は素子20を覆う
連続した同一の金属膜である。
FIG. 1 shows a sectional view of the device according to the invention. In the figure, 20 is a passive element provided in the chip, and 21 is the same continuous metal film covering the element 20.

22は絶縁膜で、金属lI21上に設けられており、金
i膜21は一定電位に保持されている。
Reference numeral 22 denotes an insulating film, which is provided on the metal lI film 21, and the gold i film 21 is held at a constant potential.

〔作用〕 高温高湿環境下でチップ表面が正にチャージアップして
も、そのチャージの影響は素子全体を覆う金属膜21で
電気的にシールドされ、素子20のP型紙抗体に空乏層
ができることはなく、従って、]ンダクタンスの低下を
生じることはなく、特性を一定に保持できる。この場合
、金属1!121は殆どチップ全面を覆う構成であるの
で、パターニングが画一的でよく、各抵抗体毎に金属層
を設けていた従来側に比してバターニングが容易であり
、かつ、素子の微細化及び高集積密度化がし易い。
[Function] Even if the chip surface is positively charged in a high temperature and high humidity environment, the effect of the charge is electrically shielded by the metal film 21 that covers the entire element, and a depletion layer is formed in the P-type paper antibody of the element 20. Therefore, there is no reduction in inductance, and the characteristics can be maintained constant. In this case, since the metal 1!121 is configured to cover almost the entire surface of the chip, patterning can be uniform, and patterning is easier than in the conventional case where a metal layer is provided for each resistor. In addition, it is easy to miniaturize the elements and increase the integration density.

〔実施例〕〔Example〕

第2図は本発明装置の一実徳例の製造工程図を示す。同
図(A)において、シリコン基板1に例えば5000人
の膜厚で酸化シリコン膜2を形成し、その表面に例えば
5000人の膜厚でポリシリコン層をCVD法(気相成
長法)で堆積してバターニングを行なっていポリシリコ
ンIt!13を形成する。次に、同図(B)において、
ポリシリコン膜3に例えば400人の酸化シリコンlI
4を成長し、続いてレジストIt!J5を形成し、40
 kevのエネルギ条件でボロンをI X 10I5c
m−2の濃度割合でイオン注入して領域6(P)、i域
7a(P゛)、7b(P+)を形成する。領域6は抵抗
体を構成している。次に、レジスト膜5を除去し、同図
(C)において、例えば1.0μ■の膜厚でPSG膜8
を成長し、続いて同図(D)においてパターニングを行
なってコンタクトホール9を形成する。
FIG. 2 shows a manufacturing process diagram of an example of the device of the present invention. In the same figure (A), a silicon oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1 to a thickness of, for example, 5000 nm, and a polysilicon layer is deposited on the surface thereof to a thickness of, for example, 5000 nm by CVD (vapor phase epitaxy). Then buttering is done on polysilicon! form 13. Next, in the same figure (B),
For example, silicon oxide lI of 400 people is applied to the polysilicon film 3.
4 and then Resist It! Form J5, 40
Boron is I X 10I5c under the energy condition of kev
Ions are implanted at a concentration ratio of m-2 to form regions 6 (P), i regions 7a (P'), and 7b (P+). Region 6 constitutes a resistor. Next, the resist film 5 is removed, and as shown in FIG.
Then, patterning is performed as shown in FIG. 3D to form a contact hole 9.

続いて同図(E)において、表面にアルミニウム配線層
10a、10b、10cをパターニング形成する。この
場合、アルミニウム配線層10a。
Subsequently, in the same figure (E), aluminum wiring layers 10a, 10b, and 10c are patterned on the surface. In this case, the aluminum wiring layer 10a.

10bは夫々領域7a、7bとコンタクトされるもので
、抵抗体6の両端子を構成している。アルミニウム配5
11m1ocはアルミニウム配線層のアース線として形
成されたもので、後述のシールド用アルミニウム層のボ
ンディング・パッド部と兼用されるものである。次に、
同図(F)において、例えば1゜0μmの膜厚でPSG
IIIIを成長し、バターニングを行なってボンディン
グ・パッド用ホール12a、12bを形成する。
10b are in contact with the regions 7a and 7b, respectively, and constitute both terminals of the resistor 6. Aluminum layout 5
11m1oc is formed as a ground wire for the aluminum wiring layer, and is also used as a bonding pad portion of the shielding aluminum layer, which will be described later. next,
In the same figure (F), for example, PSG with a film thickness of 1°0 μm
III is grown and patterned to form bonding pad holes 12a and 12b.

次に、同図(G)において、表面にアルミニウム層13
a、13bをバターニング形成する。ここで、アルミニ
ウム層13aはシールド用アルミニウム層で、全ての能
動素子(MO3t−ランジスタ)及び受動素子(抵抗体
)を覆うように形成されており、ホール12aにおいて
ボンディング・パッド部として形成されたアルミニウム
配線層10cとコンタクトされている。一方の信号ライ
ン用アルミニウムl1i13bはホール12bにおいて
アルミニウム配線1iQ10aにコンタクトされている
Next, in the same figure (G), an aluminum layer 13 is formed on the surface.
Form a and 13b by buttering. Here, the aluminum layer 13a is an aluminum layer for shielding, and is formed to cover all the active elements (MO3t-transistors) and passive elements (resistors), and the aluminum layer 13a is formed as a bonding pad part in the hole 12a. It is in contact with the wiring layer 10c. One of the signal line aluminum l1i13b is in contact with the aluminum wiring 1iQ10a in the hole 12b.

続いて、同図(H)において、例えば05μlの膜厚で
PSGIJ14を成長し、バターニングを行なってボン
ディング・パッド用ホール15a。
Subsequently, in the same figure (H), PSGIJ 14 is grown to a thickness of, for example, 0.5 μl, and patterning is performed to form a hole 15a for a bonding pad.

15bを形成する。次に、同図(1)において、アルミ
ニウム層13aにアース用ボンディング・ワイヤ16a
をボンディングしてこれをアースに接続する一方、アル
ミニウム層13bに信号ライン用ボンディング・ワイヤ
16bをボンディングする。
15b is formed. Next, in the same figure (1), a ground bonding wire 16a is attached to the aluminum layer 13a.
is bonded and connected to ground, while a signal line bonding wire 16b is bonded to the aluminum layer 13b.

このように、全ての能動素子及び受動素子をシールド用
アルミニウム層13aで覆い、これをボンディング・ワ
イヤ16aを介してアースする構成としているため、信
頼性試験における150℃程度での加湿環境下放置でチ
ップ表面が正にチャージアップされてもこのチャージの
影響はチップ全体を覆うアルミニウム1113aで電気
的にシールドされる。従って、P型の抵抗体6には第7
図に示すような空乏層はできず、これにより、抵抗値変
化は起らず、製品の信頼性を向上しく9る。又、この場
合、シールド用アルミニウムII!13aは信号ライン
用ボンディング・ワイヤ16bのパッド用ホール15b
の近傍を除いて殆どチップ全面を覆う構成であるので、
パターニングが画一的でよく、第8図に示す従来例に比
してパターニングが容易であり、かつ、微細化及び高集
積密度化がし易い。
In this way, all the active elements and passive elements are covered with the shielding aluminum layer 13a, and this is grounded via the bonding wire 16a, so that it can be left in a humidified environment at about 150°C during the reliability test. Even if the chip surface is positively charged up, the influence of this charge is electrically shielded by the aluminum 1113a covering the entire chip. Therefore, the P-type resistor 6 has a seventh
A depletion layer as shown in the figure is not formed, and as a result, no change in resistance occurs, which improves the reliability of the product. Also, in this case, aluminum II for shielding! 13a is a pad hole 15b for the signal line bonding wire 16b
Since the configuration covers almost the entire surface of the chip except for the area near the
Patterning can be uniform, and patterning is easier than in the conventional example shown in FIG. 8, and miniaturization and high integration density are easy to achieve.

第3図は本発明装置の他の実施例の断面図を示し、同図
中、・第2図と同一構成部分には同一番号を付してその
説明を省略する。このものは、アルミニウムIII 3
a影形成に第2図(H)に示すようなアルミニウム層1
3bは形成せず、又、アルミニウムW113aはアルミ
ニウム配線層のアース線10Cとはコンタクトしない。
FIG. 3 shows a sectional view of another embodiment of the device of the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. 2 are given the same numbers and their explanations will be omitted. This one is aluminum III 3
a Aluminum layer 1 as shown in Figure 2 (H) to form a shadow.
3b is not formed, and the aluminum W 113a does not contact the ground wire 10C of the aluminum wiring layer.

ここで、アース用ボンディング・ワイヤ16aをアルミ
ニウム層13aにボンディングする一方、信号ライン用
ボンディング・ワイP16bをアルミニウム配線層10
aに直接ボンディングする。その他の構成及び効果は第
2図に示すものと同様であるので、その説明を省略する
Here, the ground bonding wire 16a is bonded to the aluminum layer 13a, while the signal line bonding wire P16b is bonded to the aluminum wiring layer 13a.
Bond directly to a. Since the other configurations and effects are the same as those shown in FIG. 2, their explanations will be omitted.

なお、シールド用の金属膜としては、上記実施例のよう
にアルミニウムに限定されるものではなく、チップ表面
の正電荷を電気的にシールドできる金jIIl!Iであ
ればよい。又、ボンディング・ワイヤ16aはアースレ
ベルにすることに限定されるものではなく、例えば5v
等の電位でも同様のシールド効果を得ることができ、ボ
ンディング・ワイヤ16aは一定電位に保持されていれ
ばよい。
Note that the metal film for shielding is not limited to aluminum as in the above embodiment, but gold jIIl! can electrically shield positive charges on the chip surface. It is sufficient if it is I. Furthermore, the bonding wire 16a is not limited to being at ground level, for example, 5V.
A similar shielding effect can be obtained even at a potential such as that of the bonding wire 16a, and it is sufficient that the bonding wire 16a is held at a constant potential.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した如く、本発明によれば、チップ表面が正に
チャージ7ツブされてもその影響がP型紙抗体に及ぶこ
とはなく、特性を一定に保持できる。又、この場合、金
属膜のパターニングは画一的でよく、各抵抗体毎に金属
膜を設けていた従来例に比してバターニングが容易であ
り、更に、微細化し及び高集積密度化し易い。
As explained above, according to the present invention, even if the chip surface is positively charged, the P-type paper antibody is not affected by it, and its characteristics can be maintained constant. In addition, in this case, the patterning of the metal film may be uniform, and patterning is easier than in the conventional example in which a metal film is provided for each resistor, and furthermore, it is easier to miniaturize and increase the integration density. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明装置の断面図、 W2図は本発明装置の一実施例の製造工程図、第3図は
本発明装置の他の実施例の断面図、第4図はインバータ
の回路図、 第5図は従来装置の一例の断面図、 第6図は従来袋Uの他の例の断面図、 第7図はチップ表面の正電荷のチップ内部への影響を説
明する図、 第8図はシールド用のアルミニウム層を設けた従来装置
の断面図である。 図において、 1はシリコン基板、 6はP型紙抗体、 7a、7bはP+領域、 8.11.14はPSG膜、 10a、10b、10cはアルミニウム配線層、13a
はシールド用アルミニウム層、 13bは信号ライン用アルミニウム層、16aはアース
用ボンディング・ワイヤ、16bは信号ライン用ボンデ
ィング・ワイヤ、2oはチップ内に設けられた受動素子
、21は金属膜、 22は絶縁膜 を示す。 + 、火
Figure 1 is a cross-sectional view of the device of the present invention, Figure W2 is a manufacturing process diagram of one embodiment of the device of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of another embodiment of the device of the present invention, and Figure 4 is a circuit diagram of an inverter. , Fig. 5 is a sectional view of an example of a conventional device, Fig. 6 is a sectional view of another example of the conventional bag U, Fig. 7 is a diagram illustrating the influence of positive charges on the chip surface on the inside of the chip, and Fig. 8 The figure is a sectional view of a conventional device provided with an aluminum layer for shielding. In the figure, 1 is a silicon substrate, 6 is a P-type paper antibody, 7a, 7b are P+ regions, 8.11.14 is a PSG film, 10a, 10b, 10c are aluminum wiring layers, 13a
is an aluminum layer for shielding, 13b is an aluminum layer for signal lines, 16a is a bonding wire for grounding, 16b is a bonding wire for signal lines, 2o is a passive element provided in the chip, 21 is a metal film, 22 is an insulation The membrane is shown. +, fire

Claims (1)

【特許請求の範囲】 モールド樹脂によってチップが封止されてなる半導体装
置において、 チップ内に設けられた受動素子(20)上に、当該受動
素子を覆う連続した同一の金属膜(21)を設け、かつ
、該金属膜(21)の上に絶縁膜(22)を設け、 上記金属膜(21)を一定電位に保持した構成としてな
ることを特徴とする半導体装置。
[Claims] In a semiconductor device in which a chip is sealed with a molding resin, a continuous and identical metal film (21) is provided on a passive element (20) provided in the chip to cover the passive element. A semiconductor device characterized in that the metal film (21) is provided with an insulating film (22) on the metal film (21), and the metal film (21) is held at a constant potential.
JP18692988A 1988-07-28 1988-07-28 Semiconductor device Pending JPH0237776A (en)

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