JPH06204283A - 半導体用ボンドパッド - Google Patents
半導体用ボンドパッドInfo
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- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13144—Gold [Au] as principal constituent
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- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
- H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
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- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ボンディング工程のパラメーターについての
選択幅を狭くすることなく、ボンドパッドの持上がりを
減少させることができる半導体デバイス用の改良された
ボンドパッドを提供することを課題とする。 【構成】 下方ボンドパッド208と、上方ボンドパッ
ド214と、下方ボンドパッド208および上方ボンド
パッド214の間に配置した絶縁部材210と、絶縁部
材210を貫通して形成するとともに、上方ボンドパッ
ド214から下方ボンドパッド208まで延び、下方ボ
ンドパッド208の周辺領域230のみに並ぶ少なくと
もひとつの開口部212と、開口部212を満たすとと
もに、上方ボンドパッド214を下方ボンドパッド20
8に電気的に接続する導電材料216と、を有すること
を特徴とする。
選択幅を狭くすることなく、ボンドパッドの持上がりを
減少させることができる半導体デバイス用の改良された
ボンドパッドを提供することを課題とする。 【構成】 下方ボンドパッド208と、上方ボンドパッ
ド214と、下方ボンドパッド208および上方ボンド
パッド214の間に配置した絶縁部材210と、絶縁部
材210を貫通して形成するとともに、上方ボンドパッ
ド214から下方ボンドパッド208まで延び、下方ボ
ンドパッド208の周辺領域230のみに並ぶ少なくと
もひとつの開口部212と、開口部212を満たすとと
もに、上方ボンドパッド214を下方ボンドパッド20
8に電気的に接続する導電材料216と、を有すること
を特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路(IC)デバイ
ス(半導体ダイ)への接続部の形成に関し、特にダイ上
の「ボンドパッド」に関するものである。
ス(半導体ダイ)への接続部の形成に関し、特にダイ上
の「ボンドパッド」に関するものである。
【0002】
【従来の技術】集積回路デバイスは、回路要素、ゲート
などを形成する各種の拡散領域および重なり合う複数の
層を有する半導体ダイからなっている。一般的には、ダ
イ上に形成した下から2番目の層は、導電性ラインによ
るパターンを有する導電金属層(「M」)である。二層
以上の金属層(「M1」、「M2」など)は、層間の誘
電体(ILD)による誘電層によって互いにこれを分離
する。以下の説明のために、導電層「M1」層および
「M2」層というふたつの導電層があると仮定する。I
LD層はM1層の上層にあり、M2層はILD層の上層
にある。一般的に最上層のパッシベーション層は、M2
層の上層にこれを配置する。このパッシベーション層を
通して形成した開口部によりM2層の領域を露出する。
これら露出した領域を「ボンドサイト」と呼ぶ。ダイへ
の接続、つまりここからダイ上にある回路への接続は、
この露出領域を用いて行われる。たとえば、ボンドワイ
ヤーをボンドサイトに直接接合し、あるいは金製のバン
プをボンドサイト上に形成することによってダイへの自
動テープによるボンディングを行う。あるいは、金製の
ボールを露出領域上に形成することによってダイを基板
にフリップチップボンディングを行う。こうした接続技
術は公知である。
などを形成する各種の拡散領域および重なり合う複数の
層を有する半導体ダイからなっている。一般的には、ダ
イ上に形成した下から2番目の層は、導電性ラインによ
るパターンを有する導電金属層(「M」)である。二層
以上の金属層(「M1」、「M2」など)は、層間の誘
電体(ILD)による誘電層によって互いにこれを分離
する。以下の説明のために、導電層「M1」層および
「M2」層というふたつの導電層があると仮定する。I
LD層はM1層の上層にあり、M2層はILD層の上層
にある。一般的に最上層のパッシベーション層は、M2
層の上層にこれを配置する。このパッシベーション層を
通して形成した開口部によりM2層の領域を露出する。
これら露出した領域を「ボンドサイト」と呼ぶ。ダイへ
の接続、つまりここからダイ上にある回路への接続は、
この露出領域を用いて行われる。たとえば、ボンドワイ
ヤーをボンドサイトに直接接合し、あるいは金製のバン
プをボンドサイト上に形成することによってダイへの自
動テープによるボンディングを行う。あるいは、金製の
ボールを露出領域上に形成することによってダイを基板
にフリップチップボンディングを行う。こうした接続技
術は公知である。
【0003】図6および図7は、従来の「複合ボンドパ
ッド」100の構造を示す断面図であって、一般的に
は、こうしたボンドパッド100の複数個をあるダイ上
に配置する。部分的に製造した段階の半導体ダイ102
は、各種の拡散領域およびデポジション領域(図示せ
ず)を有しており、上方表面103を有する。絶縁材料
(たとえば二酸化シリコン)による絶縁酸化物層104
を上方表面103の上層に形成する。「バリヤー金属」
によるパターン化した金属層106を絶縁酸化物層10
4の上層に形成する。「第1の」金属(「M1」)によ
るパターン化した導電層108を、バリヤー金属層10
6の上層に形成するとともに、ダイに含まれる回路要素
(図示せず)に接続する(図示せず)。層間誘電体
(「ILD」たとえば二酸化シリコン)による誘電体層
110を第1の金属層108の上層に形成するととも
に、この誘電体層110を通して下層のM1層(第1の
金属層108)の上方表面(図1参照)まで延びる開口
部112を形成する。「第2の」金属(M2)によるパ
ターン化した導電層114を誘電体層110の上層に形
成する。この導電層114の一部分116は、開口部1
12を満たす導電性の「プラグ」を形成する。最上層の
「パッシベーション」層118(たとえばボロフォスフ
ォシリケートガラスあるいはBPSG)をM2層(導電
層114)およびILD層(誘電体層110)の上層に
形成する。このパッシベーション層118に開口部12
0を形成し、図示のように、この開口部120をパッシ
ベーション層118を通してM2層の上方表面まで延長
する。したがって、M2層の上方表面における開口部1
20の領域部分を露出させた状態とすることになる。こ
の開口部120の領域は、「接続領域」(「ボンドサイ
ト」)と呼ばれる。ボンドワイヤーなど適宜の手段によ
ってダイに外部からの接続を行うのは、この接続領域で
ある。これにかわって、金製のバンプ(図示せず)ある
いは金製のボール(図示せず)を開口部120の領域部
分の上層に形成することにより、ダイへの自動テープに
よるボンディング(TAB)あるいはフリップチップボ
ンディングを行うことができる。
ッド」100の構造を示す断面図であって、一般的に
は、こうしたボンドパッド100の複数個をあるダイ上
に配置する。部分的に製造した段階の半導体ダイ102
は、各種の拡散領域およびデポジション領域(図示せ
ず)を有しており、上方表面103を有する。絶縁材料
(たとえば二酸化シリコン)による絶縁酸化物層104
を上方表面103の上層に形成する。「バリヤー金属」
によるパターン化した金属層106を絶縁酸化物層10
4の上層に形成する。「第1の」金属(「M1」)によ
るパターン化した導電層108を、バリヤー金属層10
6の上層に形成するとともに、ダイに含まれる回路要素
(図示せず)に接続する(図示せず)。層間誘電体
(「ILD」たとえば二酸化シリコン)による誘電体層
110を第1の金属層108の上層に形成するととも
に、この誘電体層110を通して下層のM1層(第1の
金属層108)の上方表面(図1参照)まで延びる開口
部112を形成する。「第2の」金属(M2)によるパ
ターン化した導電層114を誘電体層110の上層に形
成する。この導電層114の一部分116は、開口部1
12を満たす導電性の「プラグ」を形成する。最上層の
「パッシベーション」層118(たとえばボロフォスフ
ォシリケートガラスあるいはBPSG)をM2層(導電
層114)およびILD層(誘電体層110)の上層に
形成する。このパッシベーション層118に開口部12
0を形成し、図示のように、この開口部120をパッシ
ベーション層118を通してM2層の上方表面まで延長
する。したがって、M2層の上方表面における開口部1
20の領域部分を露出させた状態とすることになる。こ
の開口部120の領域は、「接続領域」(「ボンドサイ
ト」)と呼ばれる。ボンドワイヤーなど適宜の手段によ
ってダイに外部からの接続を行うのは、この接続領域で
ある。これにかわって、金製のバンプ(図示せず)ある
いは金製のボール(図示せず)を開口部120の領域部
分の上層に形成することにより、ダイへの自動テープに
よるボンディング(TAB)あるいはフリップチップボ
ンディングを行うことができる。
【0004】全体として、導電層114と、導電層11
4の一部分116と、パターン化した導電層108とに
より「複合ボンドパッド」100を構成している。以下
の説明のために、点線115より上方の導電層114の
部分は、これを「上方ボンドパッド」と呼び、この上方
ボンドパッドの下層に位置しているパターン化した導電
層108の部分はこれを「下方ボンドパッド」と呼ぶ。
ボンドパッドの下層部(すなわちM1層の下層部)にあ
るバリヤー金属層(バリヤー金属によるパターン化した
金属層106)は選択的なものであって、このバリヤー
金属層は、ダイの下層部からM1層への「逃げてゆく」
核種(M1層と向き合っている汚染物質)の拡散に対す
る保護を行う。
4の一部分116と、パターン化した導電層108とに
より「複合ボンドパッド」100を構成している。以下
の説明のために、点線115より上方の導電層114の
部分は、これを「上方ボンドパッド」と呼び、この上方
ボンドパッドの下層に位置しているパターン化した導電
層108の部分はこれを「下方ボンドパッド」と呼ぶ。
ボンドパッドの下層部(すなわちM1層の下層部)にあ
るバリヤー金属層(バリヤー金属によるパターン化した
金属層106)は選択的なものであって、このバリヤー
金属層は、ダイの下層部からM1層への「逃げてゆく」
核種(M1層と向き合っている汚染物質)の拡散に対す
る保護を行う。
【0005】とくに図7に示すように、当該(複合)ボ
ンドパッド100は一般的に正方形状であり(図ではや
や長方形状に描かれている)、100×100μm(ミ
クロン)の大きさを有している。さらに、上方ボンドパ
ッドは「プラグ」(導電層114の一部分116)より
大きくこれを形成することができる。たとえば、上方ボ
ンドパッドが100μmの幅であれば、このプラグは幅
80〜90μmでよい。明らかなように、上方ボンドパ
ッドの外方の周辺領域(たとえば、上方ボンドパッドの
最外方の10%)は、ILD(誘電体層110)の上層
に位置する。
ンドパッド100は一般的に正方形状であり(図ではや
や長方形状に描かれている)、100×100μm(ミ
クロン)の大きさを有している。さらに、上方ボンドパ
ッドは「プラグ」(導電層114の一部分116)より
大きくこれを形成することができる。たとえば、上方ボ
ンドパッドが100μmの幅であれば、このプラグは幅
80〜90μmでよい。明らかなように、上方ボンドパ
ッドの外方の周辺領域(たとえば、上方ボンドパッドの
最外方の10%)は、ILD(誘電体層110)の上層
に位置する。
【0006】実際には、下方ボンドパッド108は、M
1層の導電性ラインのある定義された部分(やや長方形
上に描かれている)である。
1層の導電性ラインのある定義された部分(やや長方形
上に描かれている)である。
【0007】さらに実際には、複数個の複合ボンドパッ
ド100をダイ上の上方表面に配置し、ダイへの複数個
の入出力(I/O)接続部を形成する。
ド100をダイ上の上方表面に配置し、ダイへの複数個
の入出力(I/O)接続部を形成する。
【0008】上述したように、開口部120による接続
領域は最終的には、ボンドワイヤーなどを用いて、ある
いは金製のバンプ/ボールの機構により、外部機器に接
続する。こうした各種の工程は一般的には、ボンドパッ
ドにとくに接続領域に、機械的あるいは熱的なエネルギ
ーの少なくともいずれか一方を直接負荷する。観察され
ているところでは、これらのボンディング工程により、
ボンドパッドが多層金属層(たとえば、バリヤー金属に
よるパターン化した金属層106)および酸化物(たと
えば、絶縁酸化物層104)の下層から層剥離する(持
ち上がる)原因となる。
領域は最終的には、ボンドワイヤーなどを用いて、ある
いは金製のバンプ/ボールの機構により、外部機器に接
続する。こうした各種の工程は一般的には、ボンドパッ
ドにとくに接続領域に、機械的あるいは熱的なエネルギ
ーの少なくともいずれか一方を直接負荷する。観察され
ているところでは、これらのボンディング工程により、
ボンドパッドが多層金属層(たとえば、バリヤー金属に
よるパターン化した金属層106)および酸化物(たと
えば、絶縁酸化物層104)の下層から層剥離する(持
ち上がる)原因となる。
【0009】こうしたボンドパッド持上がりの問題は、
アルミニウムワイヤーボンド、金製のボールボンディン
グ、金製のバンプボンディング、およびその他のすべて
の異なる種類のボンディング技術において発生するもの
である。また、チタニウム(Ti)、窒化チタニウム
(TiN)、チタニウムタングステン(TiW)などの
バリヤー金属(バリヤー金属によるパターン化した金属
層106)による層をボンドパッドの下層に用いた場合
に、当該ボンドパッド持上がりの問題はさらに悪化され
るものである。ボンドパッドの持上がりは、非常に好ま
しいものではなく、組立て(パッケージング)生産性、
およびデバイスの信頼性の両方において潜在的な諸問題
をかかえることになる。
アルミニウムワイヤーボンド、金製のボールボンディン
グ、金製のバンプボンディング、およびその他のすべて
の異なる種類のボンディング技術において発生するもの
である。また、チタニウム(Ti)、窒化チタニウム
(TiN)、チタニウムタングステン(TiW)などの
バリヤー金属(バリヤー金属によるパターン化した金属
層106)による層をボンドパッドの下層に用いた場合
に、当該ボンドパッド持上がりの問題はさらに悪化され
るものである。ボンドパッドの持上がりは、非常に好ま
しいものではなく、組立て(パッケージング)生産性、
およびデバイスの信頼性の両方において潜在的な諸問題
をかかえることになる。
【0010】過去においては、上述のようなボンドパッ
ド持上がりを軽減する努力はなされてきており、これら
努力はつぎの諸点に向けられていた。すなわち、(1)
ボンドパッドへの機械的衝撃あるいは熱的衝撃の少なく
ともいずれか一方を最小とするようにボンディング工程
のパラメーターを調整すること、および(2)バリヤー
金属層の材料およびデポジション技術を最適なものとす
ること、である。こうした努力は、部分的な成功しかお
さめなかったし、ボンディング工程に好ましからざる制
約(すなわち、工程のパラメーターについての狭い選択
幅(window))を負荷することになった。
ド持上がりを軽減する努力はなされてきており、これら
努力はつぎの諸点に向けられていた。すなわち、(1)
ボンドパッドへの機械的衝撃あるいは熱的衝撃の少なく
ともいずれか一方を最小とするようにボンディング工程
のパラメーターを調整すること、および(2)バリヤー
金属層の材料およびデポジション技術を最適なものとす
ること、である。こうした努力は、部分的な成功しかお
さめなかったし、ボンディング工程に好ましからざる制
約(すなわち、工程のパラメーターについての狭い選択
幅(window))を負荷することになった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、改良された集積回路
デバイスを提供することを課題とする。
諸問題にかんがみなされたもので、改良された集積回路
デバイスを提供することを課題とする。
【0012】また、本発明のさらなる目的は、半導体デ
バイス用の改良されたボンドパッドを提供することを課
題とする。
バイス用の改良されたボンドパッドを提供することを課
題とする。
【0013】さらに、本発明の目的は、ボンディング工
程のパラメーターについての選択幅を狭くすることな
く、ボンドパッドの持上がりを減少させることである。
程のパラメーターについての選択幅を狭くすることな
く、ボンドパッドの持上がりを減少させることである。
【0014】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、上方
表面を有する下方ボンドパッドと、下方表面を有する上
方ボンドパッドと、これら下方ボンドパッドおよび上方
ボンドパッドの間に配置した絶縁部材と、この絶縁部材
を貫通して形成するとともに、上記上方ボンドパッドか
ら下方ボンドパッドまで延び、この下方ボンドパッドの
周辺領域のみに並ぶ少なくともひとつの開口部と、この
少なくともひとつの開口部を満たすとともに、上記上方
ボンドパッドを上記下方ボンドパッドに電気的に接続す
る導電材料と、を有することを特徴とする半導体用ボン
ドパッドである。
表面を有する下方ボンドパッドと、下方表面を有する上
方ボンドパッドと、これら下方ボンドパッドおよび上方
ボンドパッドの間に配置した絶縁部材と、この絶縁部材
を貫通して形成するとともに、上記上方ボンドパッドか
ら下方ボンドパッドまで延び、この下方ボンドパッドの
周辺領域のみに並ぶ少なくともひとつの開口部と、この
少なくともひとつの開口部を満たすとともに、上記上方
ボンドパッドを上記下方ボンドパッドに電気的に接続す
る導電材料と、を有することを特徴とする半導体用ボン
ドパッドである。
【0015】本発明においては、複合ボンドパッドが上
方ボンドパッドと、下方ボンドパッドと、上方ボンドパ
ッドおよび下方ボンドパッドの間の絶縁部材とを有す
る。少なくともひとつの開口部を上記絶縁部材を通して
形成し、この開口部を下方ボンドパッドから上方ボンド
パッドまで延長させる。この少なくともひとつの開口部
は下方ボンドパッドの周辺領域に並んでいる。導電材料
がこの少なくともひとつの開口部を満たし、上方ボンド
パッドと下方ボンドパッドとを電気的に接続する。
方ボンドパッドと、下方ボンドパッドと、上方ボンドパ
ッドおよび下方ボンドパッドの間の絶縁部材とを有す
る。少なくともひとつの開口部を上記絶縁部材を通して
形成し、この開口部を下方ボンドパッドから上方ボンド
パッドまで延長させる。この少なくともひとつの開口部
は下方ボンドパッドの周辺領域に並んでいる。導電材料
がこの少なくともひとつの開口部を満たし、上方ボンド
パッドと下方ボンドパッドとを電気的に接続する。
【0016】本発明の一実施例において、上記少なくと
もひとつの開口部は、これを複数個の通路としてある。
それぞれの通路は、その断面の大きさが約1ミクロンで
ある。これらの通路は、下方ボンドパッドの周辺領域の
まわりにおいて少なくともひとつの「列」(列)内に延
びている。この通路によってふたつ以上の列を形成した
場合には、ひとつの列の通路を他の隣接する列の通路か
ら好ましくは互いにずらして(offset)形成す
る。
もひとつの開口部は、これを複数個の通路としてある。
それぞれの通路は、その断面の大きさが約1ミクロンで
ある。これらの通路は、下方ボンドパッドの周辺領域の
まわりにおいて少なくともひとつの「列」(列)内に延
びている。この通路によってふたつ以上の列を形成した
場合には、ひとつの列の通路を他の隣接する列の通路か
ら好ましくは互いにずらして(offset)形成す
る。
【0017】本発明の他の実施例において、上記少なく
ともひとつの開口部は、これを周辺領域のまわりに延び
るリング状の開口部としてある。このリング状の開口部
は、好ましくは、下方ボンドパッドの最小断面の大きさ
よりもわずかに小さな直径を有する。
ともひとつの開口部は、これを周辺領域のまわりに延び
るリング状の開口部としてある。このリング状の開口部
は、好ましくは、下方ボンドパッドの最小断面の大きさ
よりもわずかに小さな直径を有する。
【0018】本発明のさらに他の実施例においては、上
記少なくともひとつの開口部は、これをひとつ以上の細
長いスリット状の開口部としてある。細長いスリット状
の開口部がふたつの場合には、下方ボンドパッドにより
定義される領域と向かい合ってこれらを配置する。
記少なくともひとつの開口部は、これをひとつ以上の細
長いスリット状の開口部としてある。細長いスリット状
の開口部がふたつの場合には、下方ボンドパッドにより
定義される領域と向かい合ってこれらを配置する。
【0019】本発明の他の目的、特徴および効果につい
ては、以下の説明によりこれを明らかにする。
ては、以下の説明によりこれを明らかにする。
【0020】
【作用】本発明による半導体用ボンドパッドにおいて
は、ボンディング工程において発生するボンドパッドの
持上がりの問題が、上方ボンドパッドと、下方ボンドパ
ッドと、上方ボンドパッドおよび下方ボンドパッドの間
の絶縁材料とを設けることにより軽減されている。少な
くともひとつの開口部を絶縁材料を通して形成し、この
開口部を下方ボンドパッドから上方ボンドパッドまで延
長する。この少なくともひとつの開口部は下方ボンドパ
ッドの周辺領域に並んでいる。導電材料がこの少なくと
もひとつの開口部を満たし、上方ボンドパッドと下方ボ
ンドパッドとを電気的に接続している。一実施例におい
ては、少なくともひとつの開口部が複数個の導電性の通
路である。他の実施例においては、少なくともひとつの
開口部が周辺領域のまわりを延びるリング状の開口部で
ある。さらに、他の実施例においては、少なくともひと
つの開口部がふたつ以上の細長いスリット状の開口部で
ある。
は、ボンディング工程において発生するボンドパッドの
持上がりの問題が、上方ボンドパッドと、下方ボンドパ
ッドと、上方ボンドパッドおよび下方ボンドパッドの間
の絶縁材料とを設けることにより軽減されている。少な
くともひとつの開口部を絶縁材料を通して形成し、この
開口部を下方ボンドパッドから上方ボンドパッドまで延
長する。この少なくともひとつの開口部は下方ボンドパ
ッドの周辺領域に並んでいる。導電材料がこの少なくと
もひとつの開口部を満たし、上方ボンドパッドと下方ボ
ンドパッドとを電気的に接続している。一実施例におい
ては、少なくともひとつの開口部が複数個の導電性の通
路である。他の実施例においては、少なくともひとつの
開口部が周辺領域のまわりを延びるリング状の開口部で
ある。さらに、他の実施例においては、少なくともひと
つの開口部がふたつ以上の細長いスリット状の開口部で
ある。
【0021】
【実施例】図6および図7は、従来のボンドパッドの構
造を示し、その構造についてはすでに説明した。とくに
ボンドパッドの持上がりの問題については、M2層(導
電層114)とM1層(パターン化した導電層108)
との間の大きなプラグ(導電層114の一部分116)
を用いることについて説明した。
造を示し、その構造についてはすでに説明した。とくに
ボンドパッドの持上がりの問題については、M2層(導
電層114)とM1層(パターン化した導電層108)
との間の大きなプラグ(導電層114の一部分116)
を用いることについて説明した。
【0022】本発明においては、M2層とM1層との間
の接続は、ボンドパッドの小さな周辺部分(バンド)の
まわりのみにおいてこれを行うものである。
の接続は、ボンドパッドの小さな周辺部分(バンド)の
まわりのみにおいてこれを行うものである。
【0023】図1および図2は、本発明の複合ボンドパ
ッド200の構造を示す。部分的に製造した段階の半導
体ダイ202は、各種の拡散領域およびデポジション領
域(図示せず)を有しており、上方表面203を有す
る。絶縁材料(たとえば二酸化シリコン)による絶縁酸
化物層204を上方表面203の上層に形成する。「バ
リヤー金属」によるパターン化した金属層206を絶縁
酸化物層204の上層に形成する。「第1の」金属
(「M1」)によるパターン化した導電層208を、バ
リヤー金属によるパターン化した金属層206の上層に
形成するとともに、ダイに含まれる回路要素(図示せ
ず)に接続する(図示せず)。このM1層(導電層20
8)(とくに図2に現れる)により定義した領域が下方
ボンドパッドを形成する。層間誘電体(「ILD」、た
とえば二酸化シリコン)による誘電体層210を第1の
金属層208の上層に形成するとともに、誘電体層21
0を通して、パターン化した導電層208の周辺領域ま
で延びる複数個の小さな開口部212(通路212)を
形成する。「第2の」金属(M2)によるパターン化し
た導電層214をILD210(誘電体層210)の上
層に形成する。パターン化した導電層214の一部分2
16は、開口部212を満たす。そのかわりに、タング
ステンなどの金属を選択的にデポジションすることによ
り開口部212を満たすこともできる。誘電体層210
の上層にあるパターン化した導電層214の部分が、上
方ボンドパッドである。最上層の「パッシベーション」
層218(たとえばボロフォスフォシリケートガラスあ
るいはBPSG)をM2層(金属層208)およびIL
D層(誘電体層210)の上層に形成する。パッシベー
ション層218に開口部220を形成し、図示のように
この開口部220をパッシベーション層218を通して
M2層の上方表面まで延長する。したがって、M2層の
上方表面の開口部220の領域部分を露出させた状態と
することになる。この開口部220の領域は、「接続領
域」(「ボンドサイト」)と呼ばれる。従来技術と同様
に、ボンドワイヤーなど適宜の手段によってダイに外部
からの接続を行うのは、この接続領域(開口部220)
である。これにかわって、金製のバンプ(図示せず)あ
るいは金製のボール(図示せず)を開口部220の領域
部分の上層に形成することにより、ダイへの自動テープ
によるボンディング(TAB)あるいはフリップチップ
ボンディングを行うことができる。
ッド200の構造を示す。部分的に製造した段階の半導
体ダイ202は、各種の拡散領域およびデポジション領
域(図示せず)を有しており、上方表面203を有す
る。絶縁材料(たとえば二酸化シリコン)による絶縁酸
化物層204を上方表面203の上層に形成する。「バ
リヤー金属」によるパターン化した金属層206を絶縁
酸化物層204の上層に形成する。「第1の」金属
(「M1」)によるパターン化した導電層208を、バ
リヤー金属によるパターン化した金属層206の上層に
形成するとともに、ダイに含まれる回路要素(図示せ
ず)に接続する(図示せず)。このM1層(導電層20
8)(とくに図2に現れる)により定義した領域が下方
ボンドパッドを形成する。層間誘電体(「ILD」、た
とえば二酸化シリコン)による誘電体層210を第1の
金属層208の上層に形成するとともに、誘電体層21
0を通して、パターン化した導電層208の周辺領域ま
で延びる複数個の小さな開口部212(通路212)を
形成する。「第2の」金属(M2)によるパターン化し
た導電層214をILD210(誘電体層210)の上
層に形成する。パターン化した導電層214の一部分2
16は、開口部212を満たす。そのかわりに、タング
ステンなどの金属を選択的にデポジションすることによ
り開口部212を満たすこともできる。誘電体層210
の上層にあるパターン化した導電層214の部分が、上
方ボンドパッドである。最上層の「パッシベーション」
層218(たとえばボロフォスフォシリケートガラスあ
るいはBPSG)をM2層(金属層208)およびIL
D層(誘電体層210)の上層に形成する。パッシベー
ション層218に開口部220を形成し、図示のように
この開口部220をパッシベーション層218を通して
M2層の上方表面まで延長する。したがって、M2層の
上方表面の開口部220の領域部分を露出させた状態と
することになる。この開口部220の領域は、「接続領
域」(「ボンドサイト」)と呼ばれる。従来技術と同様
に、ボンドワイヤーなど適宜の手段によってダイに外部
からの接続を行うのは、この接続領域(開口部220)
である。これにかわって、金製のバンプ(図示せず)あ
るいは金製のボール(図示せず)を開口部220の領域
部分の上層に形成することにより、ダイへの自動テープ
によるボンディング(TAB)あるいはフリップチップ
ボンディングを行うことができる。
【0024】全体として、導電層214による上方ボン
ドパッドと、導電層208による下方ボンドパッドと、
上方ボンドパッドおよび下方ボンドパッドの間のILD
層210と、開口部212を満たしている導電材料とが
「複合ボンドパッド」200を構成している。ボンドパ
ッドの下層(すなわち、M1層の下層)にバリヤー金属
層(バリヤー金属によるパターン化した金属層206)
を用いることは選択的である。
ドパッドと、導電層208による下方ボンドパッドと、
上方ボンドパッドおよび下方ボンドパッドの間のILD
層210と、開口部212を満たしている導電材料とが
「複合ボンドパッド」200を構成している。ボンドパ
ッドの下層(すなわち、M1層の下層)にバリヤー金属
層(バリヤー金属によるパターン化した金属層206)
を用いることは選択的である。
【0025】とくに図2に示すように、当該複合ボンド
パッド200は一般的に正方形状であり(図ではやや長
方形状に描かれている)、100×100μm(ミクロ
ン)の大きさを有している。下方ボンドパッド208の
周辺領域230(図2において影をつけて示してある部
分)に注目すると、この周辺領域230は下方ボンドパ
ッド208として定義されたM1層の領域の周辺から下
方ボンドパッド208の中心部に向かって約10%(た
とえば10μm)未満に延びている。好ましくは、周辺
領域230は、接続領域220の全く外部にこれを配置
する。たとえば下方ボンドパッド208が差し渡し10
0μmであれば、周辺領域230は下方ボンドパッド2
08の周辺のまわりに約10μmだけのバンドを形成す
ることができる。
パッド200は一般的に正方形状であり(図ではやや長
方形状に描かれている)、100×100μm(ミクロ
ン)の大きさを有している。下方ボンドパッド208の
周辺領域230(図2において影をつけて示してある部
分)に注目すると、この周辺領域230は下方ボンドパ
ッド208として定義されたM1層の領域の周辺から下
方ボンドパッド208の中心部に向かって約10%(た
とえば10μm)未満に延びている。好ましくは、周辺
領域230は、接続領域220の全く外部にこれを配置
する。たとえば下方ボンドパッド208が差し渡し10
0μmであれば、周辺領域230は下方ボンドパッド2
08の周辺のまわりに約10μmだけのバンドを形成す
ることができる。
【0026】図2に示すように、通路212は、周辺領
域230内において下方ボンドパッドの周辺のまわりに
延びる導電材料を満たした一部分216による通路の単
一な列(「ストリング」)としてこれを示してある。円
筒状(断面円形)として示してあるが、これらの通路は
正方形など(この場合には正方形状の柱状部材となる)
適当な断面を有することもできる。満たした通路216
は好ましくは1.0〜1.5μmのオーダーであり、好
ましくは互いに約2.0〜3.0μmの間隔をあけてあ
る。
域230内において下方ボンドパッドの周辺のまわりに
延びる導電材料を満たした一部分216による通路の単
一な列(「ストリング」)としてこれを示してある。円
筒状(断面円形)として示してあるが、これらの通路は
正方形など(この場合には正方形状の柱状部材となる)
適当な断面を有することもできる。満たした通路216
は好ましくは1.0〜1.5μmのオーダーであり、好
ましくは互いに約2.0〜3.0μmの間隔をあけてあ
る。
【0027】とくに図1に示すように、ボンドパッドの
周辺に、単一の大きなプラグ(図6の開口部112)よ
りも複数個の小さな開口部212を用いることにより、
上方ボンドパッドと下方ボンドパッドとの間の間隔は、
実質的に完全に(すなわち、90%以上)ILD酸化物
層210により満たされる。
周辺に、単一の大きなプラグ(図6の開口部112)よ
りも複数個の小さな開口部212を用いることにより、
上方ボンドパッドと下方ボンドパッドとの間の間隔は、
実質的に完全に(すなわち、90%以上)ILD酸化物
層210により満たされる。
【0028】従来技術におけると同様に、複数個の複合
ボンドパッド200をダイ上の表面に配置することによ
り、ダイへの複数個の入出力(I/O)接続を行う。
ボンドパッド200をダイ上の表面に配置することによ
り、ダイへの複数個の入出力(I/O)接続を行う。
【0029】上述のような「金属−ILD−金属」とい
う構造を、所定回数だけ繰り返すことにより、多層のメ
タライゼーション構造を形成することが可能である。か
くして、本発明の複合ボンドパッドは金属のいくつかの
レベル相互間の接続に用いることができる。
う構造を、所定回数だけ繰り返すことにより、多層のメ
タライゼーション構造を形成することが可能である。か
くして、本発明の複合ボンドパッドは金属のいくつかの
レベル相互間の接続に用いることができる。
【0030】従来技術におけると同様に、開口部220
による接続領域は最終的には、ボンドワイヤーなどを用
いて、あるいは金製のバンプ/ボールの機構により、外
部機器に接続する。こうした各種の工程は一般的には、
ボンドパッドにとくに接続領域に、機械的あるいは熱的
なエネルギーの少なくともいずれか一方を直接負荷す
る。本発明による複合ボンドパッドの「金属−ILD−
金属」(すなわち、上方ボンドパッド214−誘電体層
210−下方ボンドパッド208)構造は、従来の、と
くにバリヤー金属(バリヤー金属によるパターン化した
金属層106、あるいはバリヤー金属によるパターン化
した金属層206)を採用したときの「金属−金属−金
属」(すなわち、上方ボンドパッド114、上方ボンド
パッド114の一部分116、下方ボンドパッド10
8)の複合ボンドパッド構造よりもボンドパッド持ち上
がる傾向が実質的により少ない。本発明の複合ボンドパ
ッド構造は、組立て(パッケージング)生産性およびデ
バイスの信頼性においてともに、改良した望ましい構造
を提供することとなる。
による接続領域は最終的には、ボンドワイヤーなどを用
いて、あるいは金製のバンプ/ボールの機構により、外
部機器に接続する。こうした各種の工程は一般的には、
ボンドパッドにとくに接続領域に、機械的あるいは熱的
なエネルギーの少なくともいずれか一方を直接負荷す
る。本発明による複合ボンドパッドの「金属−ILD−
金属」(すなわち、上方ボンドパッド214−誘電体層
210−下方ボンドパッド208)構造は、従来の、と
くにバリヤー金属(バリヤー金属によるパターン化した
金属層106、あるいはバリヤー金属によるパターン化
した金属層206)を採用したときの「金属−金属−金
属」(すなわち、上方ボンドパッド114、上方ボンド
パッド114の一部分116、下方ボンドパッド10
8)の複合ボンドパッド構造よりもボンドパッド持ち上
がる傾向が実質的により少ない。本発明の複合ボンドパ
ッド構造は、組立て(パッケージング)生産性およびデ
バイスの信頼性においてともに、改良した望ましい構造
を提供することとなる。
【0031】図3は、本発明の第二の実施例を示す。導
電材料により満たされた通路によるふたつの列(ストリ
ング)を周辺領域330(周辺領域230と同様)のま
わりのすべてに配置する。周辺領域の内方端部は、接続
領域320(開口部220と同様)よりも内方には延び
ていない。この例では、通路は断面正方形状であり、ひ
とつの列310における通路は、隣接する列312によ
る通路からオフセットされている(ずらされている)。
電材料により満たされた通路によるふたつの列(ストリ
ング)を周辺領域330(周辺領域230と同様)のま
わりのすべてに配置する。周辺領域の内方端部は、接続
領域320(開口部220と同様)よりも内方には延び
ていない。この例では、通路は断面正方形状であり、ひ
とつの列310における通路は、隣接する列312によ
る通路からオフセットされている(ずらされている)。
【0032】図4は、本発明の第三の実施例を示す。リ
ング状のスリット(ILDを通したスリット、図示せ
ず)を、導電材料316により満たすことにより、周辺
領域330のまわりに連続状のリングを形成してある。
ング状のスリット(ILDを通したスリット、図示せ
ず)を、導電材料316により満たすことにより、周辺
領域330のまわりに連続状のリングを形成してある。
【0033】図5は、本発明の第四の実施例を示す。ふ
たつの細長いスリット(ILDを通したスリット、図示
せず)を、周辺領域330の反対側の端部において導電
材料317、317’により満たしてある。
たつの細長いスリット(ILDを通したスリット、図示
せず)を、周辺領域330の反対側の端部において導電
材料317、317’により満たしてある。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、上方ボン
ドパッドと、下方ボンドパッドと、これらの間の絶縁材
料とを設けることによってボンドパッドの持上がりの問
題を軽減することができる。
ドパッドと、下方ボンドパッドと、これらの間の絶縁材
料とを設けることによってボンドパッドの持上がりの問
題を軽減することができる。
【図1】本発明によるボンドパッド200の第一の実施
例の断面図である。
例の断面図である。
【図2】同、図1のボンドパッド200の平面図であ
る。
る。
【図3】本発明によるボンドパッドの第二の実施例の平
面図である。
面図である。
【図4】本発明によるボンドパッドの第三の実施例の平
面図である。
面図である。
【図5】本発明によるボンドパッドの第四の実施例の平
面図である。
面図である。
【図6】従来の複合ボンドパッド100の構造を示す断
面図である。
面図である。
【図7】同、図6の複合ボンドパッド100の構造を示
す平面図である。
す平面図である。
100 複合ボンドパッド 102 部分的に製造した段階の半導体ダイ 103 上方表面 104 絶縁酸化物層 106 バリヤー金属によるパターン化した金属層 108 パターン化した導電層(下方ボンドパッド) 110 誘電体層(ILD層) 112 開口部 114 導電層(上方ボンドパッド) 115 点線 116 導電層114の一部分 118 パッシベーション層 120 開口部 200 複合ボンドパッド 202 部分的に製造した段階の半導体ダイ 203 上方表面 204 絶縁酸化物層 206 バリヤー金属によるパターン化した金属層 208 パターン化した導電層(下方ボンドパッド) 210 誘電体層(ILD層) 212 開口部 214 パターン化した導電層(上方ボンドパッド) 216 パターン化した導電層214の一部分 218 パッシベーション層 220 開口部 230 周辺領域 310 列 312 隣接する列 316 導電材料 317、317’ 導電材料 320 接続領域 330 周辺領域
Claims (20)
- 【請求項1】 上方表面を有する下方ボンドパッドと、 下方表面を有する上方ボンドパッドと、 これら下方ボンドパッドおよび上方ボンドパッドの間に
配置した絶縁部材と、 この絶縁部材を貫通して形成するとともに、前記上方ボ
ンドパッドから下方ボンドパッドまで延び、この下方ボ
ンドパッドの周辺領域のみに並ぶ少なくともひとつの開
口部と、 この少なくともひとつの開口部を満たすとともに、前記
上方ボンドパッドを前記下方ボンドパッドに電気的に接
続する導電材料と、 を有することを特徴とする半導体用ボンドパッド。 - 【請求項2】 前記少なくともひとつの開口部は、これ
を複数個の通路としたことを特徴とする請求項1記載の
半導体用ボンドパッド。 - 【請求項3】 前記それぞれの通路は、その断面の大き
さが約1ミクロン(μm)であることを特徴とする請求
項2記載の半導体用ボンドパッド。 - 【請求項4】 前記複数個の通路は、前記周辺領域のま
わりの少なくともひとつの「列」(string)内を
延びることを特徴とする請求項2記載の半導体用ボンド
パッド。 - 【請求項5】 前記複数個の通路は、前記周辺領域のま
わりのふたつ以上の「列」内を延びることを特徴とする
請求項4記載の半導体用ボンドパッド。 - 【請求項6】 前記通路のふたつ以上の列は、そのひと
つの列の通路が、他の隣接する列の通路からずれる(o
ffset)ようにこれを配置したことを特徴とする請
求項5記載の半導体用ボンドパッド。 - 【請求項7】 前記少なくともひとつの開口部は、これ
を前記周辺領域のまわりに延びるリング状の開口部とし
たことを特徴とする請求項2記載の半導体用ボンドパッ
ド。 - 【請求項8】 前記少なくともひとつの開口部は、これ
をふたつ以上の細長いスリット状の開口部としたことを
特徴とする請求項2記載の半導体用ボンドパッド。 - 【請求項9】 ふたつの細長いスリット状の開口部を形
成し、 このふたつの細長いスリット状の開口部の一方は、他の
一方に対してこれを前記下方ボンドパッドの反対側の端
部に配置したことを特徴とする請求項8記載の半導体用
ボンドパッド。 - 【請求項10】 前記下方ボンドパッドの下層にバリヤ
ー金属層をさらに形成したことを特徴とする請求項7記
載の半導体用ボンドパッド。 - 【請求項11】 前記バリヤー金属層は、チタニウム、
窒化チタニウム、およびタングステンチタニウムの中か
らこれを選択することを特徴とする請求項10記載の半
導体用ボンドパッド。 - 【請求項12】 前記少なくともひとつの開口部の全面
積は、これを前記下方ボンドパッドの前記上方表面の面
積の10%より少なくしたことを特徴とする請求項1記
載の半導体用ボンドパッド。 - 【請求項13】 導電ワイヤーにより接続した、前記請
求項2による複数個の複合ボンドパッドからなる集積回
路用のメタライゼーション構造。 - 【請求項14】 三層の金属層を有するとともに、それ
ぞれの層をひとつ以上の前記複合ボンドパッドにより電
気的に隣の層に接続したことを特徴とする請求項13記
載の集積回路用のメタライゼーション構造。 - 【請求項15】 前記導電材料および前記上方ボンドパ
ッドを同時にデポジションさせる工程から形成したこと
を特徴とする請求項2記載の半導体用ボンドパッド。 - 【請求項16】 前記開口部内の前記導電材料について
選択的にデポジションを行う工程から形成したことを特
徴とする請求項2記載の半導体用ボンドパッド。 - 【請求項17】 前記導電材料は、これをタングステン
としたことを特徴とする請求項16記載の半導体用ボン
ドパッド。 - 【請求項18】 上方表面を有する下方ボンドパッドを
形成し、 この下方ボンドパッドの該上方表面の上層に絶縁部材層
を形成し、 この絶縁部材層を貫通して形成するとともに、前記下方
ボンドパッドの上方表面まで延び、前記下方ボンドパッ
ドの周辺領域の上層に位置する少なくともひとつの開口
部を形成し、 この開口部を導電材料により満たし、 前記絶縁材料層の上層に上方ボンドパッドを形成し、こ
の上方ボンドパッドを前記導電材料および前記下方ボン
ドパッドに電気的に接続することを特徴とする複合ボン
ドパッドの形成方法。 - 【請求項19】 前記上方ボンドパッドおよび前記導電
材料について、単一のステップによりデポジションを行
うことを特徴とする請求項18記載の複合ボンドパッド
の形成方法。 - 【請求項20】 前記導電材料について、前記開口部内
で選択的にデポジションを行うことを特徴とする請求項
18記載の複合ボンドパッドの形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/947,854 | 1992-09-18 | ||
US07/947,854 US5248903A (en) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | Composite bond pads for semiconductor devices |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06204283A true JPH06204283A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=25486889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5254999A Withdrawn JPH06204283A (ja) | 1992-09-18 | 1993-09-17 | 半導体用ボンドパッド |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5248903A (ja) |
JP (1) | JPH06204283A (ja) |
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