JPH03161932A - 半導体装置の表面保護膜構造及びこの表面保護膜の形成方法 - Google Patents

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、半導体装置の表面保護膜構造及びこの表面
保護膜の形成方法に係わり、特に、ボンディングパノド
部における表面保護膜構造を改良することにより、ボン
ディングパッド部而｛性（例えば、ポンディングパッド
部から水等の侵入のおそれかないこと）が良好な半導体
装置の表面保護膜構造及びその表面保護膜の形成方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来から明らかなように、例えば、半導体装置表面に存
在するＳｉ酸化膜中にアルカリイオン等の可動イオンが
外部環境から侵入したり、又は水分が侵入したりすると
半導体装置の電気的特性を劣化させることは良く知られ
ている事実である（例えば、半導体ハンドブック第２版
第６刷、第２９２頁、昭和６３年６月、株式会社オーム
社）。

そこで、従来から半導体装置を保護する表面保護膜を半
導体装置製造の最終段階で付加することが必要であるこ
とば当然である。

このような表面保護膜の形成に際しては、従来から半導
体装置表面に酸化膜を積層形成することにより半導体装
置を保護し、さらに、半導体装置の最外表面を外部環境
から遮断して半導体装置の電気的特性の安定化（パッシ
ベーション）を図る為に、アルカリイオン等に対して阻
止能力があるパッシベーション膜を前記酸化膜に積層し
て形成ずるようにしていた。

従来の表面保護膜の形成方法の一例として第２図（１）
に示すように、基板上に形成された膜厚１０００人前後
のＡＮ配線１の表面に酸化膜の一つであるＰＳＧ膜２を
常圧ＣＶＤ装置によって積層形成し、次いでこのＰＳＧ
膜表面、即ち半導体装置の最外表面にパッシベーション
膜の−つである窒化シリコン膜３をプラズマＣＶＤ装置
で４０００〜８０００大形成している。そして、（２）
図のように窒化シリコン膜表面３にレジスト４の塗布、
パターニングを経て（３）図の工程に移行し、ドライエ
ッチングによりＰＳＧ膜及び窒化シリコン膜をエッチン
グし、この両方の膜のエッチング端がポンディングパッ
ド部５を画成していた。

この第２図の例において、バンシヘーション膜として窒
化シリコン膜を使用する理由は、窒化シリコンは例えば
アルカリイオンに対して強い阻止能力を有することによ
るものであり、酸化膜としてＰＳＧ膜を使用する理由は
、ＰＳＧ膜はＡＩ！．に付着したアルカリイオン等の可
動イオンをトラップする能力に優れていること、及び窒
化シリコンの圧縮応力をＰＳＧ膜の引張応力によって緩
和することができることによるためである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし前記第２図の従来構造において、ボンディングパ
ッド部５では水分等の通過阻止性が十分でない酸化膜（
ＰＳＧ膜２）が素子の外部に露出しているため、パソケ
ージの外部から侵入してきた水分，水草気．酸素，アル
カリイオン等が、ワイヤーボンディングを通じてボンデ
ィングバンド部に到達し、酸化膜（ＰＳＧ膜）を経て素
子の内部へ侵入して素子の電気的特性の信頼性を低下さ
せると云う課題が生じていた。

一方、このような第２図の従来の表面保護膜構造におい
て、ボンディングパッド部における酸化膜（ＰＳＣ；膜
）の露出を是正しようとしても、第２図（３）の工程の
後にさらに第２のパッシベーション膜の積層形成及びポ
ンディングパッド部形成のためのこの第２のバッシヘー
ション膜のエッチングを実行しなければならない。この
ようにすると、威膜，エッチング工程が一段多くなるた
めに、表面保護膜形成効率の低下、コストの上昇が生ず
ることも従来では避け得ない課題であった。

そこで、この出願に係わる発明は、ボンディングバンド
部からの水分等の侵入を防ぐことにより信頼性の高い半
導体装置の表面保護膜構造を提供することを第１の目的
とし、次いで、このような表面保護膜構造を効率よく形
成することが可能な半導体装置の表面保護膜構造の形成
方法を提供することを第２の目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 前記第１の目的を達威するために、請求項（１）記載の
発明は、半導体装置表面に積層形成される酸化膜と、該
酸化膜表面に積層形成されるパッシベーション膜と、を
備え、当該酸化膜及びバッシベーション膜がエッチング
されることにより形成されたボンディングパッド部を有
してなる半導体装置の表面保護膜構造において、前記ボ
ンディングパッド部における前記酸化膜のエッチング端
を被覆するように前記パッシベーション膜が積層形成さ
れてなると共に、前記パッシベーション膜のエッチング
端が前記ボンディングパッド部を画成してなる、ことを
特徴とするものである。

また、前記第２の目的を達威するために、請求項（２）
記載の発明は、半導体装置表面に酸化膜を積層形成する
工程と、該酸化膜表面にバンシヘーション膜を積層形成
する工程と、前記酸化膜及びバッジヘーション膜をエッ
チングしてホンディングパッド部を形成する工程と、を
有する半導体装置の表面保護膜の形成方法において、前
記酸化膜のボンディングパッド部形成領域に、当該ボン
ディングパッド部の設計口径より口径の大きな孔が作或
されるように当該酸化膜をエッチングする工程と、この
エッチングの終了後、前記パッシベーション膜を前記酸
化膜のエッチング端が被覆可能に当該酸化股」一に積層
形成する工程と、次いで、当該パッシベーション膜に前
記孔よりも口径の小さいホンディングパッド部が形成さ
れるエッチングを行う工程と、を有することを特徴とす
るものである。

〔作用〕

前記請求項（１）記載の本発明の表面保護膜構造におい
て、半導体装置の最外表面にあるパ・ンシベーション膜
ば水分等の透過に対して抵抗性が高く、かつ、水分等の
透過に対して抵抗性の低い酸化膜はボンディングパッド
部において露出することなくバッジベーション膜で被覆
されているため、ポンディングパッド部における水分等
の侵入を防ぐことにより信頼性の高い半導体装置の保護
膜構造を提供することが可能となる。

また、請求項（２）記載の発明の作用については次の通
りである。

請求項（２）記載の半導体装置の表面保護膜構造の形成
方法では、前記表面保護膜構造を形成するに際し、最終
的に形成されるポンデイングバンド部の設計口径より口
径の大きい孔が酸化膜のボンディングパッド部形ｔｃ　
領域に作威されるようにこの酸化膜をエッチングし、こ
のエッチング終了後パッシベーション膜を積層形成し、
最後にこのパ・冫シベーション膜をエッチングして該バ
ンシベーション膜に前記孔より口径の小さいボンディン
グパッド部を形成するにしているため、従来のように第
２のパッシベーション膜をさらに戒膜１　エッチングす
ると云う如くの或膜工程の増加を来すことなく請求項（
１）記載の表面保護膜構造を提供することができる。こ
の結果、簡単且つ短時間で表面保護膜を形成ずる方法を
提供することができるため、本発明に係る新規な表面保
護膜構造を効率よく形成することができる。

このような本発明に係わる酸化膜としては、例えば、各
種ＣＶＤ法により形成されたシリコン酸化膜，リンガラ
ス（ＰＳＧ）等の不純物をドープした酸化シリコン膜（
ＰＳＧ膜），ｐｓｃにホウ素をドープした酸化シリコン
膜（ＢＰＳＧ膜）が挙げられる。

また、バンシベーション膜としては、アノレカリイオン
．酸素．水分，水蒸気等に対して強い阻止能力がある例
えば窒化シリコン膜（Ｓｉ，Ｎ．等）が挙げられる。

〔実施例］ ９ 次に本発明の実施例について説明する。

第ｌ図は半導体装置表面に表面保護膜が形成される過程
を示す半導体装置の断面構或図である。

（１）の工程図において、Ｓｉ基板表面にはスパッタリ
ング法（勿論蒸着法でも良い）で戒膜して１００００人
厚の所定のパターンのＡＮ配線層１を形成する。このＡ
ｆｉ配線層の表面には、常圧Ｃ■Ｄ装置により５０００
人膜厚のＰＳＧ膜２を形成する。

次いで（２）図で示す工程に移行し、レジストを塗布し
た後、ポンディングパット部形成予定領域に最終的に形
成されるべきボンディングパッド部の口径より大きな口
径になるようにレジスト膜４をパターニングする。

（３）図に示す工程に移行すると、この工程では異方性
ドライエッチング（反応性イオンエッチング）により前
記ＰＳＧ膜４をエッチングする。この結果、ＡＮ配線１
上にポンディングパッド部の設計口径より大きな口径を
有する開孔部１０がボンディングパッド部形成予定領域
に形成される。

１０ 次いで（４）図に示す工程に移行する。この工程では、
（３）の工程迄を経た基板を枚葉式プラズマＣｖＤ装置
に搬入して、半導体装置の最外表面にパッシベーション
膜である窒化シリコン膜３ｔ−５　０　００人膜厚積層
形成する。この結果、前記ＰＳＧ膜２のエッチング端２
０が窒化シリコン膜３で被覆されると共に、前記開孔部
１０は係る窒化シリコン膜で埋設される。

次いで（５）図に示す工程に移行して、レジスト６を塗
布し、次いでパターンニングすることにより、最終的に
形成されるポンディングパッド部５の設計ｌ」径に比較
してやや小さい口径の開孔部１１を前記ボンディングパ
ッド部に形成する。ここで、開孔部１１の口径を最終的
なポンディングパッド部の口径よりやや小さい範囲に止
める理由は、後述のドライエッチングによるボンディン
グパッド部の必要以上の拡張を補って設計口径値に等し
い口径のボンディングパッド部を形成するためである。

（６）図の工程では、ドライエッチング（反応性イ１ ■ オンエッチング）により前記（４）図の工程で積層形成
された窒化シリコン膜３をエッチングしてボンディング
パソド部５を形成する。この時のエッチング幅（＝ボン
ディングパッド部口径）は前記（３）図の工程のエッチ
ング幅より小さいため、ＰＳＧ膜のエッチング端２０は
窒化シリコン膜３のエッチング端２１の内部に埋め込ま
れた形となり、ＰＳＧ膜のエッチング端２０が前記第２
図（３）図に示すようにボンディングパッド部５に向か
って直接露出する形とはなっていない。

このようにして得られた表面保護膜構造において、前記
（３）の工程でエッチングされた前記ＰＳＧ膜のエッチ
ング端２０は、窒化シリコン膜３により被覆されている
ため、当該ＰＳＣ，膜がボンディングパッド部で外気に
露出することが避けられる。

従って、大気中の水分等の不純物が透過阻止能力の少な
い酸化膜の露出部から侵入するおそれがないため、半導
体装置の電気的特性の信頼性を大きく向上することが可
能となる。

ここで、前記第１図の（６）の工程迄を経て形成さ１２ れた半導体装置と、ＰＳＧ膜２と窒化シリコン膜３を積
層形成した後一段でボンディングパッド部を形成する以
外は前記第１図の工程の説明と同様の条件で作成した前
記第２図の半導体装置との性能比較試験を実施した。試
験は、８０％の湿度で２５゜Ｃで３０分保持、１５０゜
Ｃで３０分間保持を交互に２００サイクル行い、本発明
半導体装置と従来半導体装置との電気的特性の信頼性比
較試験を実行した。

この信頼性試験の結果、本発明半導体装置では不良品が
発生しなかったのに対し、従来半導体装置では信頼性試
験に供した半導体装置数の約半分に不良が発生した。

〔発明の効果〕

以上説明したように、請求項（１）記載の発明によれば
、半導体装置の最外表面にあるバッシヘーション膜は水
分等の透過に対して抵抗性が高く、かつ、水分等の透過
に対して抵抗性の低い酸化膜はボンディングパッド部に
おいて露出することなくパッシベーション膜で被覆され
ているため、ボン１３ 、ディングパソド部における水分等の侵入を防くことに
より信頼性の高い半導体装置の表面保護膜構造を提供す
ることが可能となる。

また、請求項（２）記載の発明によれば、或膜工程の増
加を来すことなく請求項（１）記載の表面保護膜構造を
提供することができる。この結果、簡単且つ短時間で表
面保護膜を形成する方法を提供することができるため、
本発明に係る新規な表面保護膜構造を効率よく、かつ低
コストで形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、請求項（１）記載の半導体装置の表面保護膜
構造の一実施例を実現するための半導体装置の製造工程
を示す断面構或図、第２図は、従来の表面保護膜構造を
実現するための製造工程を示す断面構或図、である。 図中、１はＡＮ配線、２はＰＳＧ膜（酸化膜）、３は窒
化シリコン膜（パッシベーション膜）、４．６はレジス
ト、５はボンディングパッド部、１０，１１は開孔部、
２０はＰＳＧ膜のエッチング端、１４ ２１は窒化シリコン膜のエッチング端である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体装置表面に積層形成される酸化膜と、該酸
   化膜表面に積層形成されるパッシベーション膜と、を備
   え、当該酸化膜及びパッシベーション膜がエッチングさ
   れることにより形成されたボンディングパッド部を有し
   てなる半導体装置の表面保護膜構造において、 前記ボンディングパッド部における前記酸化膜のエッチ
   ング端を被覆するように前記パッシベーション膜が積層
   形成されてなると共に、前記パッシベーション膜のエッ
   チング端が前記ボンディングパッド部を画成してなる、
   ことを特徴とする半導体装置の表面保護膜構造。
2. （２）半導体装置表面に酸化膜を積層形成する工程と、
   該酸化膜表面にパッシベーション膜を積層形成する工程
   と、前記酸化膜及びパッシベーション膜をエッチングし
   てボンディングパッド部を形成する工程と、を有する半
   導体装置の表面保護膜の形成方法において、 前記酸化膜のボンディングパッド部形成領域に、当該ボ
   ンディングパッド部の設計口径より口径の大きな孔が作
   成されるように当該酸化膜をエッチングする工程と、こ
   のエッチングの終了後、前記パッシベーション膜を前記
   酸化膜のエッチング端が被覆可能に当該酸化膜上に積層
   形成する工程と、次いで、当該パッシベーション膜に前
   記孔よりも口径の小さいなボンディングパッド部が形成
   されるエッチングを行う工程と、を有することを特徴と
   する半導体装置の保護膜の形成方法。