JPH06283670A - Integrated circuit device having bump for power supply bus on active circuit part - Google Patents

Integrated circuit device having bump for power supply bus on active circuit part

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Publication number
JPH06283670A
JPH06283670A JP20898091A JP20898091A JPH06283670A JP H06283670 A JPH06283670 A JP H06283670A JP 20898091 A JP20898091 A JP 20898091A JP 20898091 A JP20898091 A JP 20898091A JP H06283670 A JPH06283670 A JP H06283670A
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JP
Japan
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layer
metal
power supply
active circuit
integrated circuit
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Pending
Application number
JP20898091A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michael A Lamson
エー.ラムソン ミッチエル
Darvin R Edwards
アール.エドワーズ ダービン
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Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits

Abstract

PURPOSE: To reduce the impedance of a power supply path, and minimize noise caused by the power supply path, by arranging a plurality of metal protrusions on a mutual connection metal layer covering bonding pads on a semiconductor chip. CONSTITUTION: Bonding pads 21p and a protective oxide layer 26 are formed on a silicon layer 24 on the surface of which an active circuit is formed. A window is opened on the upper surface of the bonding pad 21p of the protective oxide layer 26. An interconnection metal layer 27 is buried in the window and covers the protective oxide layer 26. On the metal layer 27, metal protrusions 28p and additional metal protrusions 30 rp are formed at specified intervals, and electrically connected with the metal layer 27. Solder caps 29p are formed on tops of the protrusions 28p, 30 rp. The additional solder caps 30 rp are desirably formed above the active circuit part of the silicon layer 24 surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路に関連し、よ
り詳細には、チップ上に形成された電源バスを備えたも
のに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to integrated circuits, and more particularly, to those having a power bus formed on a chip.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】大規模集積回路(VL
SI)の設計者が直面する問題の一つは、チップ上の電
源バスで発生する雑音をいかにして逓減するかというこ
とである。かかる電源バスでの雑音には、多くの要因が
関与している。例えば、そのような要因の一つに、高速
出力バッファ回路でのスイッチングがある。出力バッフ
ァ回路の駆動性能の向上に応じて、過渡状態の変化が高
速化するにつれて、バッファ出力回路と電源バスとの接
続に伴う寄生インダクタンスが増大し、これにより、雑
音が発生する。これ以外の目立つ要因として、チップ寸
法とリフレッシュ電流がある。大容量メモリデバイス用
の大寸法チップには、より長いチップ上電源バスが採用
されており、それ故に、インダクタンスも増大する。ダ
イナミックRAMデバイスでは、DRAM(16メガビ
ットDRAMには、224個のメモリセルが組込まれて
いる)に必要なリフレッシュ周期ごとの大電流が、接地
(Vss)用と電源(Vdd)用のバスに大きな電圧降
下を生じさせる。
Large scale integrated circuit (VL)
One of the problems facing designers of SI) is how to reduce the noise generated on the power bus on the chip. Many factors contribute to the noise on such power buses. For example, one of such factors is switching in a high speed output buffer circuit. As the driving performance of the output buffer circuit is improved, the change in the transient state becomes faster, and the parasitic inductance associated with the connection between the buffer output circuit and the power supply bus increases, which causes noise. Other conspicuous factors are chip size and refresh current. Larger chips for large capacity memory devices employ longer on-chip power buses and therefore also increase inductance. The dynamic RAM device, (the 16 megabit DRAM, 2 24 memory cells are incorporated) DRAM large current for each refresh period required is for the ground (V ss) for the power supply (V dd) Causes a large voltage drop on the bus.

【0003】設計者は種々の方法で、チップ上電源バス
での雑音を最小にすることに挑戦している。例えば、時
間差を置いて交番動作するように改善された出力バッフ
ァ回路は、“汚染源電圧”とでもいうべき雑音電圧を最
小にする。更に例えば、シリコンチップの周辺沿いの電
源用パッド近傍に出力バッファ回路が配置されている
と、電流の走行距離が短くなるし、また、電源用ボンデ
ィングパッドとリードフレームのリードフィンガとの間
を接続するワイヤボンディングが短くなると、インダク
タンスが低下するのである。
Designers have attempted to minimize noise on the on-chip power bus in various ways. For example, an output buffer circuit modified to operate in a staggered manner minimizes the noise voltage, which may be referred to as the "pollution source voltage." Further, for example, if the output buffer circuit is arranged near the power supply pad along the periphery of the silicon chip, the current traveling distance becomes short, and the power supply bonding pad and the lead finger of the lead frame are connected. When the wire bonding is shortened, the inductance is reduced.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】16メガビット DRA
Mの設計では、チップ上電源バスにおける雑音をより一
層減少させるための新技術が要求されている。従って、
本発明の1つの目的は、電源供給バスの雑音を最小にす
るように製作された集積回路を提供することである。本
発明のその他の目的と利点は、図面と以下の説明を参照
すれば、当業者にとっては明白である。
[Means for Solving the Problems] 16 Mbit DRA
The M design calls for new techniques to further reduce noise on the on-chip power bus. Therefore,
One object of the present invention is to provide an integrated circuit constructed to minimize noise on the power supply bus. Other objects and advantages of the present invention will be apparent to those of ordinary skill in the art having reference to the drawings and the following description.

【0005】集積回路デバイスの1つが、ここに本発明
として開示されている。本発明の一実施例のデバイスに
は、ボンディングパッドに接続された電気回路を備えた
半導体チップが含まれている。金属層が、ボンディング
パッドを覆っており、更に、金属隆起物が金属層に接続
されている。金属隆起物は、電気回路用の電力をそこで
受ける。本願発明の方法によれば、設計者は、金属層中
に電源バスを形成することが可能になる。この金属層
は、半導体チップ上の能動回路を覆って布設されていて
もよい。
One of the integrated circuit devices is disclosed herein as the present invention. The device of one embodiment of the present invention includes a semiconductor chip having an electrical circuit connected to a bonding pad. A metal layer covers the bonding pad and a metal bump is connected to the metal layer. The metal bump receives power there for the electrical circuit. The method of the present invention allows a designer to form a power bus in a metal layer. This metal layer may be laid over the active circuit on the semiconductor chip.

【0006】[0006]

【実施例】図1は、従来技術による集積回路デバイスを
示す上面図で、VLSIの設計者にとっては、ワイヤー
ボンドで半導体チップをリードフレームに接続するよう
にして、集積回路デバイスを製作する方法がよく知られ
ていた。集積回路デバイス9は、ゲートアレイやDRA
Mのように、半導体チップ10上に形成されたものであ
れば、いかなる種類のMOSデバイスであってもよい。
ここには示されていない半導体チップ10の能動回路デ
バイスが、外部接続用の対応するボンディングパッド1
1a〜11pに接続されている。DIP形パッケージで
は、典型的には、アルミニウムで作られたボンディング
パッド11が通常16個設けられている。このボンディ
ングパッド11は、通常的には、半導体チップ10の周
辺沿いに配置されている。ワイヤーボンド12は、リー
ドフィンガ13とボンディングパッド11とを接続して
いる。ワイヤーボンド12は、典型的には、金製であ
る。チップ10には、プラスチック等の材料により、ワ
イヤーボンド12やリードフィンガ13の一部分と共に
一体的に密封されている。集積回路デバイス9は、典型
的には、プリント基板上に実装される。
FIG. 1 is a top view showing an integrated circuit device according to the prior art. For a VLSI designer, a method of manufacturing an integrated circuit device by connecting a semiconductor chip to a lead frame by wire bonding is shown. It was well known. The integrated circuit device 9 includes a gate array and a DRA.
As long as it is formed on the semiconductor chip 10 like M, any type of MOS device may be used.
The active circuit device of the semiconductor chip 10, not shown here, corresponds to the corresponding bonding pad 1 for external connection.
It is connected to 1a-11p. In a DIP type package, typically 16 bonding pads 11 made of aluminum are provided. The bonding pad 11 is usually arranged along the periphery of the semiconductor chip 10. The wire bond 12 connects the lead finger 13 and the bonding pad 11. The wire bond 12 is typically made of gold. The chip 10 is integrally sealed together with a part of the wire bond 12 and the lead finger 13 with a material such as plastic. The integrated circuit device 9 is typically mounted on a printed circuit board.

【0007】図2は、ボンディングパッド11pの近傍
での、集積回路デバイス9の端部の部分側面図である。
半導体チップ10は、シリコン層14、保護酸化物層1
6、それにピックス17により形成される。能動回路
は、公知技術に従って、シリコン層14中に設けられて
いる。同図によれば、シリコン層14の上面には、アル
ミニウムのボンディングパッド11pが布設されてい
る。構造的には、保護酸化物層16が、シリコン層14
とボンディングパッド11の上面を覆うように施されて
いる。ピックス17は、保護酸化物層16を覆うように
施されている。このデバイスには、エッチング処理によ
り、ピックス17と保護酸化物層16を貫通して、窓1
8pが、ボンディングパッド11pの表面に形成されて
いる。半導体チップ10は、多くの場合、リードフレー
ムとの接続用チップ固定台15上に取付けられている。
ワイヤーボンド12pは、その一端が、リードフィンガ
13pに接続されている。ワイヤーボンド12pの他端
は、窓18pを通過して、ボンディングパッド11pに
接続されている。図2中の点線は、密封部材を示してい
る。
FIG. 2 is a partial side view of the end portion of the integrated circuit device 9 near the bonding pad 11p.
The semiconductor chip 10 includes a silicon layer 14 and a protective oxide layer 1.
6, and formed by the pix 17. Active circuitry is provided in the silicon layer 14 according to known techniques. As shown in the figure, aluminum bonding pads 11p are laid on the upper surface of the silicon layer 14. Structurally, the protective oxide layer 16 is a silicon layer 14
And so as to cover the upper surface of the bonding pad 11. The pix 17 is applied so as to cover the protective oxide layer 16. The device was etched through the pix 17 and protective oxide layer 16 to form the window 1
8p is formed on the surface of the bonding pad 11p. In many cases, the semiconductor chip 10 is mounted on a chip fixing base 15 for connection with a lead frame.
One end of the wire bond 12p is connected to the lead finger 13p. The other end of the wire bond 12p passes through the window 18p and is connected to the bonding pad 11p. The dotted line in FIG. 2 indicates the sealing member.

【0008】図1と図2の集積回路デバイス9は、外部
供給の電源を受ける。この外部電力は、リードフィンガ
を電源に接続することにより受電される。電力は、電源
からリードフィンガへ、次いで、ワイヤーボンド、そし
て、ボンディングパッド経由で給電され、チップ全体に
広く分配される。アース電位であるVssと通常+5V
である正電位のVddは、別々のリードフィンガを通じ
て供給される。例えば、図1では、Vssは、リードフ
ィンガ13aに接続されていてもよいし、Vddは、リ
ードフィンガ13pに接続されていてもよい。
The integrated circuit device 9 of FIGS. 1 and 2 receives an externally supplied power source. This external power is received by connecting the lead finger to a power source. Power is distributed from the power supply to the lead fingers, then wirebonds, and via the bond pads, and is widely distributed across the chip. It is a ground potential V ss and usually + 5V
A positive potential of V dd is supplied through separate lead fingers. For example, in FIG. 1, V ss may be connected to the lead finger 13a, and V dd may be connected to the lead finger 13p.

【0009】図3は、本発明の好適な実施例を側面図で
示したものである。図2の集積回路デバイス9の一端に
類似している半導体チップ20の一端が、ここに図示さ
れている。シリコン層24上には、ボンディングパッド
21pと、通常の形態で、そこに形成される保護酸化物
層26とが乗っている。保護酸化物層26とボンディン
グパッド21pは、相互接続金属層27で覆われている
(保護酸化物層26には、相互接続金属層27が、ボン
ディングパッド21pに達して、電気的接続を形成する
ようにエッチング処理が施される)。ボンディングパッ
ド21p上の相互接続金属層27には、金属隆起物28
pが乗っている。金属隆起物28pは、その頂部にハン
ダキャップ29pを備えている。
FIG. 3 is a side view showing a preferred embodiment of the present invention. Shown here is one end of a semiconductor chip 20, which is similar to one end of the integrated circuit device 9 of FIG. On the silicon layer 24, the bonding pad 21p and the protective oxide layer 26 formed thereon are deposited in the usual manner. The protective oxide layer 26 and the bonding pad 21p are covered with an interconnect metal layer 27 (in the protective oxide layer 26, the interconnect metal layer 27 reaches the bonding pad 21p and forms an electrical connection. Etching process is performed). The metal bump 27 is formed on the interconnect metal layer 27 on the bonding pad 21p.
p is on. The metal bump 28p has a solder cap 29p on the top thereof.

【0010】相互接続金属層27は、半導体チップの保
護酸化物層26上に載置された追加的な金属層であっ
て、これにより、この実施例では、電源分配用溶接パッ
ドの箇所どうしが相互接続されている。この実施例にあ
って、腐蝕を誘発する湿気に対して抵抗力のあるもの
は、図7に示されるように、3層金属系で形成されてい
る。かかる3層金属系の相互接続金属層27には、第1
層として、クローム或いはタンタルの層27aが存在
し、保護酸化物層26と溶接パッド21pに対して接着
して、接続層として作用する。次いで、第2層として
は、抵抗を最小にして段差被覆を良好にするようなニッ
ケル或いは銅の厚い層27bが存在していてもよい。第
3層は、表面層27cで、金かパラジュウのような耐腐
蝕性金属のものが最上部に存在している。相互接続金属
層27は、拡散障壁としても作用するので、“障壁金
属”層と称されている。種々の障壁金属の組合せは、ア
ルミニウム溶接パッド21pとチップ20の図示されて
いない他の露出金属部分の被覆に好適である。関心事の
特性としては、保護酸化物層26のアルミニウム溶接パ
ッド21への接着性、耐応力性、プロセス許容度と選択
性、厚み、コスト等が挙げられる。接着性を呈する金属
は、クローム、チタン、タングステンチタニュウム(T
I:W)である。アルミニウムに対して障壁として作用
し、つまり、アルミニウムの泳動(マイグレーション)
を防ぎ、更に、チップ表面沿いに十分な厚さで良好な段
差被覆が可能な程度に安価なものは、ニッケルと銅であ
る。金は、腐蝕やその他の反応を逓減しうるので、表面
層には、最適である。
The interconnect metal layer 27 is an additional metal layer overlying the protective oxide layer 26 of the semiconductor chip so that, in this embodiment, the locations of the power distribution welding pads are different. Interconnected. In this embodiment, the corrosion resistant moisture resistant material is formed of a three layer metal system, as shown in FIG. Such a three-layer metal-based interconnect metal layer 27 includes a first
A layer 27a of chrome or tantalum is present as a layer, which adheres to the protective oxide layer 26 and the welding pad 21p and acts as a connecting layer. Then, as the second layer, there may be a thick layer 27b of nickel or copper that minimizes the resistance and provides good step coverage. The third layer is a surface layer 27c, with a corrosion resistant metal such as gold or palladium on top. The interconnect metal layer 27 is also referred to as a "barrier metal" layer because it also acts as a diffusion barrier. Combinations of various barrier metals are suitable for coating the aluminum weld pad 21p and other exposed metal portions (not shown) of the tip 20. Properties of interest include adhesion of the protective oxide layer 26 to the aluminum weld pad 21, stress resistance, process tolerance and selectivity, thickness, cost, and the like. Adhesive metals are chrome, titanium, tungsten titanium (T
I: W). Acts as a barrier to aluminum, that is, migration of aluminum
Nickel and copper are the ones that prevent the above, and are inexpensive enough to provide good step coverage with sufficient thickness along the chip surface. Gold is a good choice for the surface layer as it can reduce corrosion and other reactions.

【0011】ここでの好適な実施例では、相互接続金属
層27は、加速寿命温度試験における動作や処理工程に
おける容易さの観点から、1−KA Cr、5−KA
Cu、5−KA Auで構成されている。これらの金属
は、接触面での汚染と酸化を防止すべく、一段真空ポン
プによる低圧中でのスパッタリング処理で被着させても
よい。従来からの反転フォトレジストと密着転写による
光学的パターン描画も適切なものである。金と銅の化学
的エッチング処理は、クローム内にある沃化アンモニウ
ム/沃素の混合物存在下で、腐蝕性のシアン化鉄によっ
て行われる。活性化からの保護用にパターン形成された
多層金属の積層厚みは、ボンディングパッド21pのど
ちらかの面上で約13μm(0.5ミル)のオーダーで
ある。これは、アルミニウムのボンディングパッド21
pをエッチング処理の反応から守るような働きをする。
In the preferred embodiment herein, the interconnect metal layer 27 is 1-KA Cr, 5-KA in terms of ease of operation and process steps in accelerated life temperature testing.
It is composed of Cu and 5-KA Au. These metals may be deposited by a low pressure sputtering process with a single stage vacuum pump to prevent contamination and oxidation at the contact surfaces. Conventional optical pattern drawing by reversal photoresist and contact transfer is also suitable. The chemical etching of gold and copper is carried out by the corrosive iron cyanide in the presence of the ammonium iodide / iodine mixture in the chrome. The laminated thickness of the multilayer metal patterned for protection from activation is on the order of about 13 μm (0.5 mils) on either side of the bonding pad 21p. This is an aluminum bonding pad 21
It serves to protect p from the reaction of the etching process.

【0012】再度図3を見ると、相互接続金属層27に
電気的に接続された金属隆起物28pは、チップ20を
外部電源に接続する接続手段となる。かかる接続配置
や、それの採用されたデバイスは、フリップチップ相互
接続という公知の技術に属している。このようなフリッ
プチップ相互接続のデバイスは、本発明者他による共著
の“フリップ形集積回路を有する多数チップの組立”と
題する記事に記述されているところである。この記事
は、IEEE Transactionsの部品・混合
部品・製造技術に関する1989年12月出版の第12
巻第4号に掲載されている。金属隆起物28pは、図3
の実施例に図示されるように、ハンダキャップ29pを
備え、銅を含むいかなる混合物でもよいし、或いは単に
ハンダだけであってもよい。ハンダキャップ29pは、
リフロー接続も可能である。隆起物28pは、銅メッキ
で形成されていてもよい。銅薄膜は、集積回路20上に
+05−KAから10−KAの間でスパッタリング処理
されている。隆起物メッキ用の窓は、多くの場合に利用
可能な25〜50μmの厚さの乾式フォトレジストを用
いて、穿設されている。85〜100μmの隆起物高さ
を達成するには、既に知られているように、フォトレジ
スト層を2層に重ねるのが好適である。隆起物28pに
取付けられているソルダキャップ29pは、銅メッキ直
後にメッキされる。ハンダメッキ成分は、10スズ90
鉛のフッ化ボロン溶である。この成分比とする理由は、
即座に、この成分比に調整できるばかりか、60スズ4
0鉛ハンダのようなハンダメッキ成分のそれよりも高い
再溶融温度となし得るからである。かかるハンダメッキ
により、レジスト上に13μmまでハンダを傘状に覆い
かぶせることが可能になる。
Referring again to FIG. 3, the metal bumps 28p electrically connected to the interconnect metal layer 27 serve as connecting means for connecting the chip 20 to an external power source. Such connection arrangements and the devices in which they are employed belong to the known technique of flip-chip interconnection. Such flip-chip interconnect devices are described in an article entitled "Assembling Multiple Chips with Flip-Type Integrated Circuits", co-authored by the present inventors. This article is the 12th issue of December 1989 concerning parts, mixed parts and manufacturing technology of IEEE Transactions.
It is published in Volume 4. The metal bump 28p is shown in FIG.
As shown in the above embodiment, it may be provided with a solder cap 29p and may be any mixture containing copper, or just solder. The solder cap 29p is
Reflow connection is also possible. The raised object 28p may be formed by copper plating. The copper thin film is sputtered on the integrated circuit 20 between + 05-KA and 10-KA. The ridge plating window is drilled using 25-50 μm thick dry photoresist, which is often available. In order to achieve a bump height of 85-100 μm, it is preferred to overlay the photoresist layers in two layers, as is already known. The solder cap 29p attached to the raised object 28p is plated immediately after copper plating. Solder plating component is 10 tin 90
It is a boron fluoride solution of lead. The reason for setting this component ratio is
Not only can this component ratio be immediately adjusted, but 60 tin 4
This is because a remelting temperature higher than that of a solder plating component such as 0 lead solder can be achieved. By such solder plating, it is possible to cover the resist with solder up to 13 μm in an umbrella shape.

【0013】相互接続金属層27とソルダーカップ29
付きの金属隆起物28を形成するための全工程に関して
は、以下のように述べることができる。障壁用被着を施
す障壁金属用レジスト塗布とパターン形成を施す。障壁
金属にエッチング処理を施す。銅の下地付着を施す。銅
下地メッキを行うための厚いレジストを塗布し、パター
ン形成を施す。銅隆起物メッキを施す。ソルダーカップ
にメッキを施す。厚いレジストを離剥させる。銅の下地
付着にエッチング処理を施す。そして、洗浄を施す。ボ
ンディングパッドに接続される相互接続金属層を形成す
ると、好都合にも、追加の金属隆起物が形成されるとい
う結果になる。かくて、1つのボンディングパッドに1
つ以上の電気的接続が可能になる。図4は、図3の半導
体チップ20の側面図で、追加の隆起物30rpを示し
ている。追加の隆起物30rpは、相互接続金属層27
に接続されている。追加の隆起物30rpは、集積回路
デバイス20の能動回路領域に覆いかぶさるように配置
されるのが好都合であろう。保護酸化物層26が、集積
回路20の能動回路を追加の隆起物30rp経由の電気
信号から保護している。追加の隆起物が、能動回路領域
を覆って設けられることによる効用は特筆すべき利点で
あり、後に論じられよう。図4の2つの金属隆起物30
rp、28pに関連して述べると、隆起物間の配置間隔
は、隆起物と隆起物間の隙間が使用レジストの厚みより
も小さい場合には、パターン精度が問題になるという点
で関心事である。隆起物の直径が隆起物の高さと同じか
それよりも大きく、隆起物と隆起物間の隙間は、隆起物
の直径と同じかそれよりも大きいことが望ましい。それ
故に、図4の実施例では、2つの金属隆起物28p、3
0rpは、直径約100μm、高さ85μmで、かつそ
の間隔が約100μmである。
Interconnect metal layer 27 and solder cup 29
The entire process for forming the metal bumps 28 with an arrow can be described as follows. Barrier metallization resist coating and patterning are applied. The barrier metal is etched. Apply copper underlayer. A thick resist for copper undercoating is applied and patterning is performed. Apply copper bump plating. Plate the solder cup. Strip the thick resist. An etching process is performed on the copper undercoat. Then, cleaning is performed. Forming an interconnect metal layer that is connected to the bond pads advantageously results in the formation of additional metal bumps. Thus, one for one bonding pad
One or more electrical connections are possible. FIG. 4 is a side view of the semiconductor chip 20 of FIG. 3, showing an additional bump 30rp. The additional ridges 30rp are interconnect metal layers 27.
It is connected to the. The additional ridges 30rp may be conveniently located to overlie the active circuit area of the integrated circuit device 20. A protective oxide layer 26 protects the active circuitry of integrated circuit 20 from electrical signals via additional ridges 30rp. The utility of having additional ridges overlying the active circuit area is a notable advantage and will be discussed later. The two metal bumps 30 of FIG.
Regarding the rp and 28p, the arrangement interval between the raised objects is of concern because the pattern accuracy becomes a problem when the clearance between the raised objects is smaller than the thickness of the resist used. is there. Desirably, the diameter of the ridges is equal to or larger than the height of the ridges, and the gap between the ridges is equal to or larger than the diameter of the ridges. Therefore, in the embodiment of FIG. 4, two metal bumps 28p, 3
0 rp has a diameter of about 100 μm and a height of 85 μm, and the distance between them is about 100 μm.

【0014】図5は、図4の追加の隆起物付集積回路デ
バイスの上面図である。追加の隆起物30rpは、隆起
物28pよりもチップ20の中心に一層近く、能動回路
領域を覆う隆起物となっている。追加の隆起物30rp
は、相互接続金属層27により隆起物28pに接続され
ている。外部電力は、相互接続金属層27により、2つ
の隆起物28p、30rpの双方を通じて、図4と図5
の集積回路デバイス20の能動回路に向けて都合よく供
給可能である。この卓越した利点は、ボンディングパッ
ドの周辺からの制約事項ではなくて、回路自体の周辺か
らの制約事頂絡みでの半導体チップの設計を可能にす
る。バッファ回路に関し、周辺のボンディングからの要
求事項からというよりも、回路設計の立場での深い配慮
から配置決めすることが可能となる。チップ上電源バス
は、相互接続金属層27のパターン化により、そして、
金属隆起物のパターン化により、容易に設計される。か
くて、一層幅広で厚く、そして、通常のものよりも低抵
抗の金属で製作されたチップ上電源バスが可能となる。
電源バスの長手沿いの多点において、電流分配点での接
触が可能であり、更には、直接接触も可能である。さす
れば、ワイヤーボンディングを廃止できるのも好都合で
ある。厚くて幅広の電源バスは、より低い抵抗やより小
さなインダクタンス、更には、最小の電圧降下を伴うこ
とになり、これにより、雑音を低下させ、一方、デバイ
ス性能を向上させる。
FIG. 5 is a top view of the additional raised integrated circuit device of FIG. The additional ridge 30rp is closer to the center of the chip 20 than the ridge 28p and covers the active circuit area. Additional bump 30rp
Are connected to the ridges 28p by an interconnect metal layer 27. External power is provided by the interconnect metal layer 27 through both of the two ridges 28p, 30rp as shown in FIGS.
Can be conveniently provided for the active circuit of the integrated circuit device 20 of FIG. This outstanding advantage allows the semiconductor chip to be designed with constraints around the circuit itself, rather than constraints around the bond pads. With respect to the buffer circuit, the layout can be determined from a deep consideration from the standpoint of circuit design, rather than from the requirement from the peripheral bonding. The on-chip power bus is formed by patterning the interconnect metal layer 27, and
Easily designed by patterning metal bumps. Thus, a wider, thicker, and on-chip power bus made of metal with lower resistance than usual is possible.
At multiple points along the length of the power bus, it is possible to make contact at the current distribution points, and even direct contact. Then, it is convenient that wire bonding can be eliminated. Thick, wide power buses will have lower resistance, smaller inductance, and even minimal voltage drop, which reduces noise while improving device performance.

【0015】図6は、集積回路デバイス40の上面図
で、相互接続金属層と隆起物のパターンと配置が示され
ている。設計者が好適と考えるいかなるパターンや配置
も採用可能であることは勿論である。2本の電源バス4
1、42は、それぞれ、VssとVddを半導体チップ
43の電気的デバイスに供給する。電源バス41は、デ
バイス40の相互接続金属層中に入り込んだパターンで
作られていて、あくまで例示であるが、2つの接続片4
1a、41bから構成されている。2つの片41a、4
1bに接続されているのは、金属隆起物41c、41
d、41eである。上述されているように、デバイス4
0の保護酸化物層は、エッチング処理により、2つの片
41a、41bをチップ43の下地層内のいかなる回路
からも分離しているが、この保護酸化物層を通じて電源
バスと諸回路間に電気的接続が行われる。Vdd電源バ
ス42は、相互接続金属片42a、42b、42c、4
2dから成る。金属隆起物42e、42f、42g、4
2h、42iは、金属片42に接続されている。パター
ン化されているので、片41と片42が接触することは
なく、短絡を惹起しない。設計者の立場からは、図6に
示されるような集積回路デバイス40の隆起物付き電源
バスは、以下のようにして形成されよう。電気的モデル
を通じて、最良の雑音性能を満足するように電源バスの
通路を決定する。必要箇所に隆起物を配置する。相互接
続金属層が、隆起物とボンディングパッド、更に、電源
バスとボンディングパッドを相互接続するように設計す
る。相互接続金属にパターンを形成する。隆起物用のフ
ォトレジパターンを形成する。かくて、DRAM設計の
ような用途では、設計者は、設計上の観点から、チップ
の周辺に配置されたボンディングパッドの近くに出力バ
ッファを配設するのとは反対に、隆起物、相互接続金
属、ボンディングパッド経由の所望点に対しての外部電
源供給の最も便利な箇所に出力バッファを配設すること
が許容される。
FIG. 6 is a top view of integrated circuit device 40, showing the pattern and placement of interconnect metal layers and ridges. Of course, any pattern or arrangement that the designer considers suitable can be adopted. Two power buses 4
1, 42 supply V ss and V dd to the electrical devices of the semiconductor chip 43, respectively. The power bus 41 is made of a pattern embedded in the interconnect metal layer of the device 40, and by way of example only, two connecting pieces 4 are provided.
It is composed of 1a and 41b. Two pieces 41a, 4
Connected to 1b are metal bumps 41c, 41
d and 41e. Device 4 as described above
The protective oxide layer of 0 separates the two pieces 41a and 41b from any circuits in the underlying layer of the chip 43 by an etching process. Connection is made. The V dd power bus 42 includes interconnect metal strips 42a, 42b, 42c, 4 and 4.
It consists of 2d. Metal bumps 42e, 42f, 42g, 4
2h and 42i are connected to the metal piece 42. Since it is patterned, the pieces 41 and 42 do not come into contact with each other and do not cause a short circuit. From the designer's perspective, the raised power bus of integrated circuit device 40 as shown in FIG. 6 would be formed as follows. Through the electrical model, the path of the power bus is determined to satisfy the best noise performance. Place bumps where necessary. Interconnect metal layers are designed to interconnect the bumps and bond pads, and also the power bus and bond pads. Form a pattern in the interconnect metal. Form a photoresist pattern for the bumps. Thus, in applications such as DRAM designs, designers may, from a design perspective, place bumps, interconnects, as opposed to placing output buffers near bond pads located on the periphery of the chip. It is permissible to place the output buffer at the most convenient location for external power supply to the desired point via the metal or bonding pad.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明には、他の幾つかの利点がある。
問題となっている回路に再設計を要することなく、ボン
ディングパッドを備えた現存の集積回路上に、金属隆起
物を配設することが可能である。チップ内の応力は、隆
起物をチップの中心近くに配設することで、最小にする
ことができる。金属隆起物上の応力は、チップ上に多数
の隆起物を配置することで、最小にすることができる。
相互接続金属層の使用により、チップの一端から他端
へ、シリコン利用面の追加使用を要せずに、バスの配置
が可能となるので、バスの相互接続を最小にすることが
できる。デバイス組立品の生産高は、追加の隆起物によ
り、故障率が減少することで増大する。相互接続金属層
的なものを集積回路の保護酸化物層に形成するのに必要
な処理工程は、保護酸化により損傷を招いたチップの選
別作業のような働きをする。欠陥のあるチップは、社内
で選別されるので、顧客に対する製品信頼度が改善され
る。
The present invention has several other advantages.
It is possible to place metal bumps on existing integrated circuits with bonding pads without requiring redesign of the circuit in question. Stress in the chip can be minimized by placing the ridge near the center of the chip. The stress on the metal ridges can be minimized by placing multiple ridges on the chip.
The use of interconnect metal layers allows for bus placement from one end of the chip to the other without additional use of a silicon utilization surface, thus minimizing bus interconnection. The device assembly output is increased by reducing the failure rate due to the additional ridges. The processing steps required to form an interconnect metal layer like that on the protective oxide layer of an integrated circuit act like a screening operation for chips damaged by protective oxidation. Defective chips are sorted in-house, improving product reliability for customers.

【0017】本発明に関し、好適な実施例を参照しなが
ら記述したが、ここでの記述は、単に例示したにすぎ
ず、限界的概念として解釈されるべきではない。本発明
の追加の実施例をも含めて、本発明の実施例の詳細に関
する多数の改変は、ここでの記述が参照される技術分野
で通常の知識を有する者には、明白であり、またその者
によって製作しうるということも確認されるべきであ
る。追加の実施例における同様の改変は、以下の特許請
求の範囲で述べられる本発明の精神と真の目的の範囲内
のものであると予想される。
Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the description herein is merely illustrative and should not be construed as a limiting concept. Many modifications to the details of the embodiments of the invention, including additional embodiments of the invention, will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the description herein refers, and It should also be confirmed that it can be produced by the person. Similar modifications in additional embodiments are expected to be within the spirit and true scope of the invention as set forth in the following claims.

【0018】<その他の開示事項> 1.ICデバイスで次のものから成る。表面に形成され
た能動回路を有する半導体チップ。能動回路へ電力を移
送する目的の、能動回路を持つ電気的接触内の端子。そ
の端子を覆う酸化防止層において、電気的接続が孔を通
して端子に実施されるように孔が存在するもの。酸化層
と能動回路を覆い、端子に電力を送る孔を充填する、パ
ターン化された金属層。パターン化金属層に接続され
た、複数の受電用金属盛土。 2.前項のデバイスのパターン化金属層は次のものから
成る。金属の粘着層。金属の粘着層を覆う金属の障壁
層。金属の障壁層を覆う金属の不活性層。 3.端子を持つ能動回路面が存在する半導体チップ用電
力幹線と、端子を露出する開口部とを備え、能動回路面
を覆っている絶縁層は、次のものから成る。多種の端子
に電力を移送するのに、開口部を通して半導体チップの
多種の端子と接続した、絶縁層を覆っている帯状金属片
と、電力を受電するための帯状金属層に接着している複
数の金属盛土。 4.帯状金属片を備える前項の電力用幹線は次のものか
ら成る。各種端子に隣接した金属接着層。その接着層の
上にある金属半導体層と、その半導体層の上にある金属
腐蝕層。 5.前項の電力幹線は、その金属接着層がクロームであ
り、その金属半導体層は銅であり、その金属腐蝕層は金
である。 6.パッケージされた半導体デバイスは、次のものから
成る。外装材内で処理された端子を搭載する能動回路面
が存在する半導体チップ。端子上部に孔がある半導体チ
ップの能動回路面を覆う絶縁層。孔を通して別個の各端
子と電気的接触している絶縁層に覆われた電力供給幹線
で、その端子は外装材を貫通する受電用端子に接着した
複数の金属盛土を持つ。 7.電力供給幹線がパターン化金属層の帯状片から成
る、前項のバッケージされた半導体でデバイス。
<Other Disclosure Items> 1. The IC device consists of: A semiconductor chip having an active circuit formed on a surface thereof. A terminal in an electrical contact with an active circuit for the purpose of transferring power to the active circuit. A hole in the antioxidant layer that covers the terminal such that an electrical connection is made to the terminal through the hole. A patterned metal layer that covers the oxide layer and active circuitry and fills the holes that carry power to the terminals. Multiple receiving metal embankments connected to a patterned metal layer. 2. The patterned metal layer of the device of the preceding paragraph consists of: Metal adhesive layer. A metal barrier layer overlying the metal adhesion layer. A metal passivation layer overlying the metal barrier layer. 3. The semiconductor chip power trunk line having an active circuit surface having terminals and an opening exposing the terminals, and the insulating layer covering the active circuit surface are formed of the following. In order to transfer power to various terminals, a strip-shaped metal piece covering the insulating layer, which is connected to various terminals of the semiconductor chip through the openings, and a plurality of strip-shaped metal layers bonded to receive the power Metal embankment. 4. The power main line of the preceding paragraph including the strip-shaped metal piece is composed of the following. Metal adhesive layer adjacent to various terminals. A metal semiconductor layer on the adhesive layer and a metal corrosion layer on the semiconductor layer. 5. In the power trunk line of the preceding paragraph, the metal adhesion layer is chrome, the metal semiconductor layer is copper, and the metal corrosion layer is gold. 6. The packaged semiconductor device consists of: A semiconductor chip that has an active circuit surface that mounts terminals that have been processed in the exterior material. An insulating layer that covers the active circuit surface of a semiconductor chip with holes above the terminals. A power supply trunk line covered with an insulating layer that is in electrical contact with each individual terminal through a hole, the terminal having a plurality of metal embankments bonded to a power receiving terminal that penetrates through an exterior material. 7. The packaged semiconductor device of the preceding clause, wherein the power supply trunk comprises a strip of patterned metal layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来技術による集積回路を示す上面図である。FIG. 1 is a top view showing a conventional integrated circuit.

【図2】図1の集積回路デバイス9の端部における部分
的側面図で、ボンディングパッド11pの近傍を示すも
のである。
2 is a partial side view of an end portion of the integrated circuit device 9 of FIG. 1, showing a vicinity of a bonding pad 11p.

【図3】本発明の好適な実施例を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing a preferred embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の好適な実施例の側面図である。FIG. 4 is a side view of another preferred embodiment of the present invention.

【図5】図4のデバイスの上面図である。FIG. 5 is a top view of the device of FIG.

【図6】相互接続用金属層と金属隆起物についてのパタ
ーンと配置を示す上面図である。
FIG. 6 is a top view showing patterns and arrangements for interconnect metal layers and metal bumps.

【図7】図3に示す相互接続金属層における3層金属系
の障壁金属の概略を示す側面図である。
FIG. 7 is a side view schematically showing a three-layer metal-based barrier metal in the interconnect metal layer shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11(11a....11p) ボンディングパッド 18p 窓 20 半導体チップ 21p ボンディングパッド 24 シリコン層 26 保護酸化物層 27 相互接続金属層 28p 金属隆起物 29p ハンダ(ソルタ)キャップ 30rp 追加の金属隆起物 11 (11a ... 11p) Bonding pad 18p Window 20 Semiconductor chip 21p Bonding pad 24 Silicon layer 26 Protective oxide layer 27 Interconnect metal layer 28p Metal bumps 29p Solder cap 30rp Additional metal bumps

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に能動回路が形成された半導体チッ
プと、 能動回路に対して電気的に接続され、該能動回路に電源
を供給する電源端子と、 電源端子を覆い、電源端子への電気的接続を確保するよ
うに、窓が設けられている保護酸化物層と、 保護酸化物層と能動回路を覆い、電源端子に電源を供給
するための窓を充填する相互接続金属層と、 電源供給を受けるべく、相互接続金属層に接続された複
数の金属隆起物とを備えて成る集積回路デバイス。
1. A semiconductor chip having an active circuit formed on a surface thereof, a power supply terminal electrically connected to the active circuit and supplying power to the active circuit, and an electric power supply to the power supply terminal covering the power supply terminal. A protective oxide layer that is provided with a window so as to secure the electrical connection, an interconnect metal layer that covers the protective oxide layer and the active circuit, and fills the window for supplying power to the power supply terminals; An integrated circuit device comprising a plurality of metal bumps connected to an interconnect metal layer for receiving a supply.
JP20898091A 1990-05-16 1991-05-16 Integrated circuit device having bump for power supply bus on active circuit part Pending JPH06283670A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US523,959 1983-08-17
US52395990A 1990-05-16 1990-05-16

Publications (1)

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20898091A Pending JPH06283670A (en) 1990-05-16 1991-05-16 Integrated circuit device having bump for power supply bus on active circuit part

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