JPH03224231A - 樹脂封止型半導体装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は樹脂封止型半導体装置に係り、特に半導体装
置の表面に幅の広い多層アルミ配線層を有する表面構造
に関する。

（従来の技術） 樹脂封止型半導体装置は半導体チップをリードフレーム
上にマウントし、ワイヤボンディングを行った後、モー
ルド樹脂等により封止して製造されるものである。

第４図（ａ）は従来の樹脂封止型半導体装置の半導体チ
ップの端部付近の平面図、第４図（ｂ）は同図（ａ）中
のｃ−ｃ’線に沿う断面図である。

図において、例えば、Ｎ型シリコン基板４１の表面には
フィールド絶縁膜４２が形成されており、このフィール
ド絶縁膜４２によって囲まれた領域はトランジスタ等が
形成される素子領域（図示せず）になっている。

一方、フィールド絶縁膜４２上には層間絶縁膜４３を介
して第１層目のアルミニウム配線層４４か形成され、こ
のアルミニウム配線層４４上には層間絶縁膜４５を介し
て第２層目のアルミニウム配線層４６が形成されている
。この層間絶縁膜４５には部分的にコンタクトホール４
７が開口されており、第１層目と第２層目のアルミニウ
ム配線層４４．４８か同一の電位となるように接続がな
されている。そして、アルミニウム配線層４６上にはチ
ップ上の素子全体を保護する目的でパッシベーション膜
４８が形成されている。

ところで、上記第１層目と第２層目のアルミニウム配線
層４４．４６は、トランジスタ素子の総電流容量に応じ
て幅広く形成されている。このようなアルミニウム配線
層を設けた場合、環境あるいは周囲の急激な温度変化に
よって、パッシベーション膜４８にクラック（ひび割れ
）が発生しやすい。

この原因としては特にアルミニウム配線層４４．４６と
パッシベーション膜４８との熱膨張係数の違いがあげら
れる。

例えば、樹脂封止時、または熱的環境試験やその他の試
験の際、熱膨張係数差によるストレスで前記したような
りラックが発生し、耐湿性が劣化する恐れかある。よっ
て、従来では図のようにアルミニウム配線層４Ｂにスリ
ット４９を設けることによりパッシベーション膜４８と
配線層４６でわずかな段差を複数形成し、パッシベーシ
ョン膜４８と配線層４６双方の密着性を強め、樹脂封止
または熱的環境試験等により生じるストレスを軽減して
いる。

しかしながら、スリット４９を設けることにより、第２
層目のアルミニウム配線層４６の表面積がスリット４９
を設けないものに比べて減少する。電流は表皮作用によ
って導体表面の薄層を流れるので電流の許容範囲が前記
スリット４９を設けることにより小さくなる。この第２
層目のアルミニウム配線層４６は出力回路等の電源ライ
ン用として使われるため、急激に大電流が発生すること
があり、発熱によって断線する恐れがある。これを防ぐ
ためにはスリット４９が形成されている分、配線領域を
増大させる必要がある。この結果、チップ面積の縮小化
の妨げとなるばかりでなく、配線層を潜る（ｔａＩぎる
）素子に直接間わる他の配線層、例えば拡散層やポリシ
リコン配線を介する抵抗か大きくなり、半導体装置の特
性（スイッチング速度等）が悪化する原因となる。

（発明が解決しようとする課題） このように従来では、樹脂封止等においてチップ上のパ
ッシベーション膜と配線層との応力緩和のために設ける
配線層のスリットが半導体装置のチップ面積の増大、特
性の劣化を引き起こしているという欠点がある。

この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は、半導体装置のチップ面積の増大や特
性の劣化を引き起こさずにパッシベーション膜のクラッ
ク、それによる耐湿性劣化や配線の断線等を防ぎ、高信
頼性の樹脂封止型半導体装置を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明の樹脂封止型半導体装置は、第１導電型の半導
体基板と、前記基板上に形成されたフイールド絶縁膜と
、前記フィールド絶縁膜上に選択的に配設された多結晶
シリコン層と、前記フィールド絶縁膜上に形成され前記
多結晶シリコン層を覆い積極的に凹凸形状にされた第１
の層間絶縁膜と、前記第１の層間絶縁膜上に形成された
凹凸形状の第１の配線層と、前記第１の配線層の凸部上
面に選択的に形成された第２の層間絶縁膜と、前記第１
の配線層及び第２の層間絶縁膜上を覆い凹凸形状を有す
る第２の配線層と、前記第２の配線層上に形成された凹
凸形状を有するパッシベーション膜とから構成される。

（作用） この発明では、フィールド絶縁膜上に選択的に設けた多
結晶シリコン層が、上層の配線層、及びパッシベーショ
ン膜を凹凸にするちととなる。

さらに、第２の層間絶縁膜が第１の配線層の凸部上面に
形成されることにより、上層の第２の配線層とのコンタ
クトがなされると共に第２の配線層にスリットを設けず
に第２の配線層及びパッシベーション膜を凹凸形状にす
る。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明を実施例により説明する
。

第１図（ａ）及び（ｂ）はこの発明の樹脂封止型半導体
装置の一実施例による半導体チップの端部付近の構成を
示す平面図、第１図（ｂ）は同図（ａ）中のＡ−Ａ’線
に沿う断面図である。図において、例えばＮ型のシリコ
ン半導体基板１１の表面にはフィールド絶縁膜１２が形
成されており、このフィールド絶縁膜１２によって囲ま
れた基板の領域はトランジスタ等が形成される素子領域
（図示せず）になっている。

一方、フィールド絶縁膜１２上には電源と同一の電位、
もしくは電気的にフローティング状態の多結晶シリコン
層■３が適当な間隔で形成されており、この多結晶シリ
コン層１３を覆ってフィールド絶縁膜１２上に凹凸形状
の層間絶縁膜１４が形成されている。この層間絶縁膜１
４上には第１層目のアルミニウムからなる金属配線層１
５が形成されている。この配線層１５上には層間絶縁膜
１６を介して第２層目のアルミニウムからなる金属配線
層１７が形成されているが、層間絶縁膜１６は少なくと
も配線層１５における凸部上面に形成され、配線層１５
における凹部、つまり上層の層間絶縁膜１４中、多結晶
シリコン層１３か存在しない場所の上層で層間絶縁膜１
６のコンタクトホール１８が開口され、第１及び第２層
目の配線層１５．１７とが接続されるようになっている
。

このようにして、第２層目の配線層１７は前記第４図の
従来例のようなスリットを設けずに凹凸形状にすること
ができ、その上に形成されるパッシベーション膜１９も
凹凸形状にすることができる。

上記実施例によれば、従来のようなスリットを設けるこ
となくパッシベーション膜１９と配線層１７でわずかな
段差か複数形成され、パッシベーション膜１９と配線層
１７双方の密着性を強めることができる。これにより、
第２層目のアルミニウム配線層とその上のパッシベーシ
ョン膜の温度変化に伴う密芒性の劣化を防止し、チップ
に加わるストレスを分散することかできる。従って、樹
脂封止または熱的環境試験等により生じるストレスが軽
減される。また、配線層はスリットを設けずに凹凸形状
にすることかできるので、チップ面積を増大させること
なく配線層の電流容量を大きくすることができる。

第２図は上記第１図の実施例の応用例を示す平面図であ
る。なお、第１図と同一の箇所には同じ符号を付して説
明は省略する。第２層目の金属配線層１５の下層にこの
配線層１５と異なる電位の第１層目の金属配線層２１が
立体交差して配線される場合である。この場合、異なる
電位の第１層目の配線層２１の下に、この配線層２１と
同一の電位もしくは電気的にフローティング状態の多結
晶シリコン層１３を設ける。このようにして、第２層目
の配線層１５は凹凸形状にすることができ、その上に形
成される図示しないパッシベーション膜も凹凸形状にす
ることができる。また、第２層目の配線層１５の下には
フローティング状態の第１層目の配線層２２を設けて、
多結晶シリコン層１３とのコンタクトホール２３を複数
設けるようにする。

第３図（ａ）はこの発明の他の実施例による構成の平面
図、第３図（ｂ）は同図（ａ）中のＢ−Ｂ’線に沿う断
面図である。シリコン半導体基板３１上に選択的に、電
気的にフローティング状態の不純物拡散層３２が形成さ
れており、この基板上でフィールド酸化膜３３が形成さ
れている。これにより、不純物拡散層３２が形成されて
いる場所にはフィールド酸化膜３３が比較的薄く形成さ
れ、不純物拡散層３２がない場所にはフィールド酸化膜
３３が比較的厚く形成されている。それぞれの厚さのフ
ィールド酸化膜３３上には電源と同一電位になるような
多結晶シリコン層３４が適当な位置に設けられている。

この多結晶シリコン層３４上面にはコンタクトホール３
５を設けた層間絶縁膜３６がフィールド酸化膜３３上に
形成されている。層間絶縁膜３６上には例えばアルミニ
ウムからなる金属配線層３７が多結晶シリコン層３４に
コンタクトホール３５を介して接続されるように形成さ
れており、例えば第３図（ａ）に示されるようなパター
ンが形成されている。そして、金属配線３７上には凹凸
形状のパッシベーション膜３８が形成される。

このように、不純物拡散層３２、フィールド酸化膜３３
を設けることにより、フィールド酸化膜３３の表面が凹
凸形状になるように構成され、さらに層間絶縁膜３６が
多結晶シリコン層３４上面にコンタクトホール３５を設
けて金属配線３７上のパッシベーション膜３８が凹凸形
状になるように構成されている。

上記第３図の実施例によれば、不純物拡散層３２、フィ
ールド酸化膜３３、多結晶シリコン層３４を用いて所望
のパターンを形成することができ、最上部のパッシベー
ション膜３８の形状を凹凸形状にすることができる。し
かも、金属配線３７が電源と同一電位の多結晶シリコン
層３４とコンタクトホール３５を介して接続されている
。これにより、総記線抵抗が減少し、電源電圧降下を少
なくでき、装置の特性が向上する。

［発明の効果コ 以上説明したようにこの発明によれば、半導体チップの
縮小化を妨げずに配線層の表面積を無理なく増やし大電
流の供給ができるので、特性が向上できる。しかも、積
極的に凹凸形状のパッシベーション膜によりクラック、
それによる耐湿性劣化や配線の断線等を防ぎ、高信頼性
の樹脂封止型半導体装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれこの発明の一実施例
による構成を示す平面図及びＡ−Ａ’線に沿った断面図
、第２図は前記第１図の実施例の応用例を示す平面図、
第３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれこの発明の他の実施
例による構成の平面図及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図、
第４図（ａ）及び（ｂ）は従来の樹脂封止型半導体装置
の半導体チップの端部付近の平面図及びｃ−ｃ’断面図
である。 １１、３１・・・シリコン半導体基板、１２．３３・・
・フィールド絶縁膜、１３．３４・・・多結晶シリコン
層、１４．１８゜３６・・・層間絶縁膜、＋５．１７．
２１．２２．３７・・・金属配線層、＋８．２３．３５
・・・コンタクトホール、１９．３８・・・パッシベー
ション膜、３２・・・不純物拡散層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１導電型の半導体基板と、 前記基板上に形成されたフィールド絶縁膜と、前記フィ
   ールド絶縁膜上に選択的に配設された多結晶シリコン層
   と、 前記フィールド絶縁膜上に形成され前記多結晶シリコン
   層を覆うことにより凹凸形状にされた第１の層間絶縁膜
   と、 前記第１の層間絶縁膜上に形成された凹凸形状の第１の
   配線層と、 前記第１の配線層の凸部上面に選択的に形成された第２
   の層間絶縁膜と、 前記第１の配線層及び第２の層間絶縁膜上を覆い凹凸形
   状を有する第２の配線層と、 前記第２の配線層上に形成された凹凸形状を有するパッ
   シベーション膜と を具備したことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
2. （２）第１導電型の半導体基板と、 前記基板表面に選択的に形成された電気的にフローティ
   ング状態の不純物拡散層と、 前記基板上に形成されたフィールド絶縁膜と、前記フィ
   ールド絶縁膜上に選択的に配設され、第１の電位に設定
   された多結晶シリコン層と、前記フィールド絶縁膜上に
   形成され前記多結晶シリコン層を覆いかつこの多結晶シ
   リコン層の一部上面にコンタクト開口部が形成され、凹
   凸形状にされた層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜上に形成された凹凸形状の配線層と、 前記層間絶縁膜上及び配線層上を覆い凹凸形状を有する
   パッシベーション膜と を具備したことを特徴とする樹脂封止型半導体装置