JPH0669040B2 - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置

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JPH0669040B2
JPH0669040B2 JP60100913A JP10091385A JPH0669040B2 JP H0669040 B2 JPH0669040 B2 JP H0669040B2 JP 60100913 A JP60100913 A JP 60100913A JP 10091385 A JP10091385 A JP 10091385A JP H0669040 B2 JPH0669040 B2 JP H0669040B2
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semiconductor device
layer
insulating film
chip
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郁郎 福田
英昭 元嶋
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は静電誘導や電磁誘導に対する耐性を向上させた
半導体装置に関し、特に、この種の半導体装置における
対環境信頼性の向上に係る。
〔発明の技術的背景〕
ＩＣやフォトカプラ等、半導体装置の応用分野は大きな
広がりを見せているが、その使用環境は年々悪化してき
ている。即ち、空中には無数の電磁波が飛交い、またラ
イン電源には電力回路の開閉等により発生するサージ電
圧が常時混在していると考えられる。
そこで、このような電磁波やサージ電圧による半導体装
置の誤動作を防止する手段として、半導体チップ表面に
絶縁膜を介して導電性シールド膜を被覆するオンチップ
のシールド構造が従来提案されている。例えば、特開昭
60-4257号公報にはオンチップシールドにより電磁輻射
に対するＩＣの耐性を向上させた例が記載されている。
また、特開昭52-79789号公報にはサージ電圧の誘導によ
る光結合半導体装置の誤動作を、オンチップシールドで
防止した例が記載されている。
第３図はフォトカプラの受光素子に適用された上記従来
のオンチップシールド構造の一例を示す断面図である。
同図において、１はＰ型シリコン基板である。該シリコ
ン基板１にはフォトダイード素子２および光電流増幅用
のＮＰＮトランジスタ３が形成されている。また、シリ
コン基板１の表面はシリコン酸化膜４で覆われている。
該シリコン酸化膜４上にはアルミニウム蒸着膜をパター
ンニングした配線層５…が形成され、これらの配線層は
コンタクトホールを介して前記フォートダイオード２及
びＮＰＮトランジスタ３の各不純物領域にオーミックコ
ンタクトされている。また、配線層５の端子として、幅
広のボンディングパッド５′が形成されている。上記配
線層５…上にはＣＶＤ−ＳｉＯ２膜、ポリイミド膜等の
絶縁膜６が形成され、該絶縁膜６にはボンディングパッ
ド５′を露出させるためのボンディング窓７が形成され
ている。そして、絶縁膜６上には多結晶シリコン層、酸
化インジウム錫（injiumu tin oxide；ＩＴＯ）等の透
明導電性膜８が形成されている。該透明導電性膜８にも
ボンディング窓が開孔されており、露出したボンディン
グパッド５′にはボンディングワイヤ９が接続されてい
る。
なお、第４図は上記従来のオンチップシールド構造によ
る受光素子チップの平面図で、図示のように、透明導電
性膜８はボンディング窓７を除きチップの略全面を覆っ
て形成されている。
〔背景技術の問題点〕
上記従来のオンチップシールド構造による場合、確かに
良好なシールド効果が得られる。即ち、フォトカプラの
場合には発光素子および受光素子間の静電結合のため受
光素子に誤動作を生じ易いが、上記のオンチップシール
ドにより信頼性は著しく向上している。
ところが、これを温度変化が激しい等の厳しい環境下で
使用していると装置が動作しなくなったり、一時的に誤
動作する等の現象が見られ、対環境的な信頼性は逆に低
下するという別の問題が発生していた。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、オンチップ
シールド構造を採用することで電磁誘導や静電誘導によ
る誤動作を防止すると同時に、対環境的な信頼性をも向
上した半導体装置を提供するものである。
〔発明の概要〕
本発明は、半導体装置の表面に形成されたオンチップシ
ールド膜を配線層パターンに対して相補的な平面形状に
パターニングしたことを特徴とするものである。
上記発明は、次のような研究により得られた知見に基い
ている。
まず、従来のオンチップシールド構造における問題、即
ち対環境的信頼性低下の原因を調査した結果、この現象
は金属配線層５と導電性シールド膜８が電気的に接触し
て発生していることが分った。更に、この接触は両者間
に介在している絶縁膜６の僅かなピンホールが関係して
いることが分った。その原因としては、半導体装置の金
属配線層５…、絶縁膜６および導電性シールド膜８の熱
膨張係数が夫々異なるため、使用中の温度変化により絶
縁膜にピンホールが発生したり、或いは当初問題になら
ない程度のピンホールが拡大し、金属配線層と導電性シ
ールド膜との接触を生じるようになったものと考えられ
る。
従って、従来のオンチップシールド構造における半導体
装置の対環境信頼性は、金属配線層と導電性シールド膜
との重なりが大きい程劣化することになる。
他方、半導体装置には電磁誘導や静電誘導による誤動作
を防止する上でオンチップシールドが不可欠な領域（受
光素子やトランジスタ部分）の他、接地電位配線等のよ
うにオンチップシールドがなくても誤動作防止上それほ
ど問題のない領域が存在する。
そこで、発明者等はオンチップシールドをそれ程必要と
しない領域を覆わないように導電性シールド膜をパター
ンニングすることにより、有効なシールド効果を維持す
ると同時に金属配線層と導電性シールド膜の重なりを避
けることに想到し、本発明に至ったものである。
本発明における導電性シールド膜のパターンニング形態
としては、シールド効果の必要な領域が確実に導電性シ
ールド膜で覆われる条件さえ満足すればどのような形態
であってもよい。しかし、金属電極配線層に対して相捕
的な形態でパターンニングし、両者の重なりをゼロとす
るのがよい。
〔発明の実施例〕
第１図は、第３図と同じフォトカプラ用の受光素子に対
して本発明を適用した一実施例を示す断面図であり、第
２図はそのチップ平面図である。これらの図において、
第３図および第４図と同じ部分には同一の参照番号を付
し、その説明を省略する。即ち、１はＰ型シリコン基
板、２はフォトダイオード、３はＮＰＮトランジスタ、
４はシリコン酸化膜、５はアルミニウムからなる配線
層、５′はボンディングパッド、６は絶縁膜、７はボン
ディング窓、８はＩＴＯからなる透明導電性膜、９はボ
ンディングワイヤである。
図示のように、この実施例ではオンチップシールドを行
なう透明導電性膜８が配線層５に対して相捕的になるよ
うにパターンニングされている。即ち、透明導電性膜８
には配線層５…に対応する位置に透孔が形成され、且つ
配線層５の端縁と透明導電性膜８の端縁とが整合してい
る。従って、上記実施例では透明導電性膜８と配線層５
との重なりは実質的にゼロである。その他の構成は第３
図および第４図の従来例と全く同じである。なお、シリ
コン酸化膜４の膜厚は1.5μｍ、絶縁膜６の膜厚は１μ
ｍ、透明導電性膜８の膜厚は１μｍ、配線層５…の幅は
10μｍ〜100μｍに設計されている。
上記実施例になる受光素子を用いてフォトカプラを組立
て、これを温度サイクル条件下でテストしたところ、誤
動作等の事故発生は殆ど皆無であった。これは配線層５
…と透明導電性膜８との重なりが実質的にゼロであるた
め、絶縁膜６のピンホールを介して両者が短絡するのが
防止されたことによるものである。
また、初期の特性チェック段階で発見される配線層５…
と透明導電性膜８とのショートによる不良発生率も激減
し、製造歩留は従来のオンチップシールド構造に比較し
て10〜20％向上した。
他方、上記実施例ではシヘルド効果についても実用上充
分な結果が得られた。しかし、配線層５…の占める面積
が著しく大きい場合には、上記実施例のように透明導電
性膜との重なりが全くないようにすると透明導電性膜８
の面積が減少し、充分なシールド効果を得られないこと
がある。このような場合には、静電誘導や電磁誘導に特
に敏感な部分についてのみ、配線層５…の上をも透明導
電性膜８で覆うようにすればよい。このようにしても何
等本発明の範囲を逸脱するものではない。
また、上記実施例のように透明導電性膜８を配線層５…
に対して相補的にパターンニングすることにより、次の
ような副次的な効果が得られる。即ち、透明導電性膜８
を写真蝕刻法でパターンニングする際のマスクとして、
配線層５…のパターンニング用マスクと着色部が反対の
ものを用いればよく、設計を簡略化することができる。
また、感光反応が逆のホトレジストを用いれば、配線層
５…のパターンニング用マスクを用いて透明導電性膜８
のパタンニングを行なうことも可能である。
既述のように、前記導電性膜８と配線層５とは相補型的
なパターン関係となるが、相補的という意味は両層８，
５の重なりがゼロの場合に限るものではない。即ち、本
発明の趣旨からすれば、両層８，５が最少限に重なる場
合や、導電性膜８の縁部が配線層５の縁部から側方に若
干離隔する場合も含まれる。この離隔幅が、例えば２〜
３μｍでも充分なシールド効果を得ることができる。
なお、本発明は上記実施例のようなフォトカプラ用受光
素子以外のどのような半導体装置に対しても同様に適用
することができ、光半導体装置以外の半導体装置の場合
には金属膜等の不透明導電性膜をシールド膜に用いても
よい。また、配線層５には多結晶シリコン等の導電材料
を用いてもよい。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明の半導体装置によれば、オ
ンチップシールド構造を採用することで電磁誘導や静電
誘導による誤動作を防止し、且つ対環境的な信頼性をも
向上できる等、顕著な効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例になる半導体装置を示す断面
図であり、第２図はそのチップ平面図、第３図はオンチ
ップシールド構造による従来の半導体装置を示す断面図
であり、第４図はそのチップ平面図である。 １……Ｐ型シリコン基板、２……フォトダイオード、 ３……ＮＰＮトランジスタ、４……シリコン酸化膜、 ５……配線層、６……絶縁膜、７……ボンディング窓、 ８……透明導電性膜、９……ボンディングワイヤ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 元嶋 英昭 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝堀川町工場内 (56)参考文献 特開 昭54−992（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−52360（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−151576（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光半導体素子が形成された半導体層と、該
    半導体層の表面に第一層として形成された絶縁膜と、該
    絶縁膜上に第二層として形成された配線パターン層と、
    該配線パターン層を覆って第三層として形成された層間
    絶縁膜と、該層間絶縁膜上に第四層として形成された導
    電性シールド膜とを具備した光半導体装置において、 前記導電性シールド膜は、静電誘導や電磁誘導に対して
    特に敏感な部分でのみ前記層間絶縁膜を介して前記配線
    パターン層と一部重なるが、それ以外の部分では前記配
    線パターン層と重ならないように、前記配線パターン層
    に対して実質的に相補的な平面形状にパターンニングさ
    れていることを特徴とする光半導体装置。
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