JPH0682704B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、銅系ワイヤをボンディングワイヤとして使用
する半導体装置の電極に関するものである。
する半導体装置の電極に関するものである。
(従来の技術) 一般に、高周波用半導体装置や集積回路などは、電極を
Al(アルミニウム)によって取りだしている。また、こ
のAlによって、酸化膜上にボンディングパットを形成し
ている。
Al(アルミニウム)によって取りだしている。また、こ
のAlによって、酸化膜上にボンディングパットを形成し
ている。
第3図は従来の半導体装置の断面図を示すものである。
シリコン基板11の表面領域にはP/Nジャンクションを有
する素子(例えばトランジスタ)13が形成されている。
また、シリコン基板11上には酸化膜12が形成されてい
る。この酸化膜12には所定の場所に電極を取り出すため
のコンタクトホール14が形成されている。そして、コン
タクトホール14を介してAl電極15が取り出され、ボンデ
ィングパットが酸化膜12上に形成されている。
する素子(例えばトランジスタ)13が形成されている。
また、シリコン基板11上には酸化膜12が形成されてい
る。この酸化膜12には所定の場所に電極を取り出すため
のコンタクトホール14が形成されている。そして、コン
タクトホール14を介してAl電極15が取り出され、ボンデ
ィングパットが酸化膜12上に形成されている。
また、第4図は前記半導体装置を用いて銅系ワイヤをボ
ンディングしたときの半導体チップの断面図を示すもの
である。なお、第4図において、前記第3図と同一の部
分には同じ符号が付してある。
ンディングしたときの半導体チップの断面図を示すもの
である。なお、第4図において、前記第3図と同一の部
分には同じ符号が付してある。
前記半導体装置が形成された半導体チップ16は、リード
フレーム17にマウントされる。この後、銅系(銅、銅合
金等)のワイヤ18により、Al電極15と外部リードとが接
続されることになる。ところが、銅系ワイヤはボンディ
ングワイヤのなかでは硬く、Al電極15を変形させて接合
することになる。このため、半導体チップ16へのダメー
ジが強く、ボンディング部直下の酸化膜12に、又はその
下のシリコン基板11までクラック19を生じやすいという
欠点がある。
フレーム17にマウントされる。この後、銅系(銅、銅合
金等)のワイヤ18により、Al電極15と外部リードとが接
続されることになる。ところが、銅系ワイヤはボンディ
ングワイヤのなかでは硬く、Al電極15を変形させて接合
することになる。このため、半導体チップ16へのダメー
ジが強く、ボンディング部直下の酸化膜12に、又はその
下のシリコン基板11までクラック19を生じやすいという
欠点がある。
なお、酸化膜12にクラック19が発生すれば絶縁が保てな
くなり、クラック19を通じて電極間リーク又はショート
に至り、不都合である。
くなり、クラック19を通じて電極間リーク又はショート
に至り、不都合である。
(発明が解決しようとする課題) このように、従来は、銅系ワイヤをボンディングワイヤ
として使用をすると、半導体チップにダメージを与え、
クラック等が発生するという欠点があった。
として使用をすると、半導体チップにダメージを与え、
クラック等が発生するという欠点があった。
よって、本発明は、銅系ワイヤのボンディングにおいて
も、そのダメージに耐えることができるボンディングパ
ットを提供することを目的とする。
も、そのダメージに耐えることができるボンディングパ
ットを提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、半
導体素子の電極を金属膜によって取りだし、この金属膜
によりボンディングパットを形成するものであり、半導
体基板と、この半導体基板上に形成される絶縁酸化膜
と、この絶縁酸化膜上に形成される、前記絶縁酸化膜よ
りも硬い、窒素又は炭素を含むケイ素化合物よりなる膜
と、このケイ素化合物よりなる膜上に形成される前記金
属膜よりなるボンディングパットとを有している。
導体素子の電極を金属膜によって取りだし、この金属膜
によりボンディングパットを形成するものであり、半導
体基板と、この半導体基板上に形成される絶縁酸化膜
と、この絶縁酸化膜上に形成される、前記絶縁酸化膜よ
りも硬い、窒素又は炭素を含むケイ素化合物よりなる膜
と、このケイ素化合物よりなる膜上に形成される前記金
属膜よりなるボンディングパットとを有している。
(作用) このような半導体装置によれば、絶縁酸化膜とボンディ
ングパットとの間に、前記絶縁酸化膜よりも硬い、ケイ
素化合物よりなる膜が設けられている。これにより、前
記パットと外部リードとを銅系のワイヤを用いてワイヤ
ボンディングを行っても、パット上での局部的な応力集
中を避けることができ、そのダメージに耐えることがで
きる。
ングパットとの間に、前記絶縁酸化膜よりも硬い、ケイ
素化合物よりなる膜が設けられている。これにより、前
記パットと外部リードとを銅系のワイヤを用いてワイヤ
ボンディングを行っても、パット上での局部的な応力集
中を避けることができ、そのダメージに耐えることがで
きる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第1図は本発明の半導体装置を示すものである。なお、
第1図において、前記第3図に示した従来の半導体装置
と同一の部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略す
る。
第1図において、前記第3図に示した従来の半導体装置
と同一の部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略す
る。
シリコン基板11の表面領域にはP/Nジャンクションを有
する素子(例えばトランジスタ)13が形成されている。
シリコン基板11上には絶縁酸化膜(例えばSiO2)12が形
成されている。この酸化膜12には所定の場所に電極を取
り出すためのコンタクトホール14が形成されている。ま
た、ボンディングパットの直下になる酸化膜12上には、
酸化膜12よりも硬いケイ素化合物、例えば窒化膜(Si3N
4)20が形成されている。そして、コンタクトホール14
を介してAl電極15が取り出され、ボンディングパットが
酸化膜12上に窒化膜20を介して形成されている。
する素子(例えばトランジスタ)13が形成されている。
シリコン基板11上には絶縁酸化膜(例えばSiO2)12が形
成されている。この酸化膜12には所定の場所に電極を取
り出すためのコンタクトホール14が形成されている。ま
た、ボンディングパットの直下になる酸化膜12上には、
酸化膜12よりも硬いケイ素化合物、例えば窒化膜(Si3N
4)20が形成されている。そして、コンタクトホール14
を介してAl電極15が取り出され、ボンディングパットが
酸化膜12上に窒化膜20を介して形成されている。
第2図は前記半導体装置を用いて銅系ワイヤをボンディ
ングしたときの半導体チップの断面図を示すものであ
る。なお、第2図において、前記第1図の半導体装置と
同一の部分には同じ符号が付してある。
ングしたときの半導体チップの断面図を示すものであ
る。なお、第2図において、前記第1図の半導体装置と
同一の部分には同じ符号が付してある。
まず、前記半導体装置が形成された半導体チップ16は、
リードフレーム17にマウントされる。この後、リードフ
レーム17は200℃〜450℃に加熱される。そして、銅系ワ
イヤ18は、熱圧着又は振動(超音波)により半導体チッ
プ16のボンディングパットに接合される。
リードフレーム17にマウントされる。この後、リードフ
レーム17は200℃〜450℃に加熱される。そして、銅系ワ
イヤ18は、熱圧着又は振動(超音波)により半導体チッ
プ16のボンディングパットに接合される。
この時、銅系ワイヤ18のボール18aとボンディングパッ
トのAl電極15は変形し、下部にダメージや歪みを与え
る。しかし、銅系ワイヤ18がボンディングされるAl電極
15の下部には、酸化膜12よりも硬い窒化膜20が存在して
いる。即ち、この窒化膜20を設けることにより、局部的
な応力集中を避けることができ、衝撃緩和の効果が得ら
れる。
トのAl電極15は変形し、下部にダメージや歪みを与え
る。しかし、銅系ワイヤ18がボンディングされるAl電極
15の下部には、酸化膜12よりも硬い窒化膜20が存在して
いる。即ち、この窒化膜20を設けることにより、局部的
な応力集中を避けることができ、衝撃緩和の効果が得ら
れる。
これにより、従来、組立後の初期特性として、リーク不
良、耐圧不良が共に5〜30%も発生していたのが、本発
明によって、これらの不良を0.01%以下にすることがで
きる。また、寿命試験においても、高温放置テスト、熱
サイクルテスト等で10倍以上の寿命を得ることができ
る。
良、耐圧不良が共に5〜30%も発生していたのが、本発
明によって、これらの不良を0.01%以下にすることがで
きる。また、寿命試験においても、高温放置テスト、熱
サイクルテスト等で10倍以上の寿命を得ることができ
る。
次に、前記第1図に示した半導体装置の製造方法につい
て、同図を参照しながら説明する。
て、同図を参照しながら説明する。
まず、シリコン基板11上に酸化膜12を形成する。酸化膜
12には所定の場所にコンタクトホールを開孔する。次
に、プラズマCVD法により窒化膜20を堆積形成する。ま
た、PEP(写真蝕刻工程)により、この窒化膜20をパタ
ーニングする。この後、Al膜を堆積形成し、パターニン
グを行ってボンディングパットを有するAl電極15を形成
する。
12には所定の場所にコンタクトホールを開孔する。次
に、プラズマCVD法により窒化膜20を堆積形成する。ま
た、PEP(写真蝕刻工程)により、この窒化膜20をパタ
ーニングする。この後、Al膜を堆積形成し、パターニン
グを行ってボンディングパットを有するAl電極15を形成
する。
ここで、Al電極15のステップカバレージを良くするた
め、窒化膜20上にはCVD法により酸化膜を形成するのも
効果的である。
め、窒化膜20上にはCVD法により酸化膜を形成するのも
効果的である。
また、ボンディングパット直下になるケイ素化合物の厚
さは、この化合物によりイヤボンディング時における衝
撃緩和の効果が得られる範囲が良い。なお、前記化合物
が窒化膜20の場合には、その厚さは少なくとも300Å以
上あるのがよく、又500〜3000Åが効果的である。
さは、この化合物によりイヤボンディング時における衝
撃緩和の効果が得られる範囲が良い。なお、前記化合物
が窒化膜20の場合には、その厚さは少なくとも300Å以
上あるのがよく、又500〜3000Åが効果的である。
ところで、前記実施例では、ボンディングパット直下に
設ける衝撃緩和のための化合物として窒化膜(例えばSi
3N4)20について説明してきたが、酸化膜12よりも硬い
化合物であれば、これに限られない。例えば、SiON等の
窒素化合物若しくは炭化ケイ素(SiC)等の炭化物又は
これらの複合化合物によるケイ素化合物であれば、同様
の効果が得られる。
設ける衝撃緩和のための化合物として窒化膜(例えばSi
3N4)20について説明してきたが、酸化膜12よりも硬い
化合物であれば、これに限られない。例えば、SiON等の
窒素化合物若しくは炭化ケイ素(SiC)等の炭化物又は
これらの複合化合物によるケイ素化合物であれば、同様
の効果が得られる。
また、本発明が適用できる半導体素子としては、トラン
ジスタ、ダイオード、集積回路素子等はもちろん、全て
の半導体素子について適用できることは言うまでもな
い。
ジスタ、ダイオード、集積回路素子等はもちろん、全て
の半導体素子について適用できることは言うまでもな
い。
[発明の効果] 以上、説明したように、本発明の半導体装置によれば、
次のような効果を奏する。
次のような効果を奏する。
ボンディングパットになるAl電極と、絶縁酸化膜との間
に、前記絶縁酸化膜よりも硬いケイ素化合物、例えばSi
3N4を設けている。よって、銅系ワイヤのボンディング
においても、そのダメージに耐えることができるボンデ
ィングパットを形成することができる。
に、前記絶縁酸化膜よりも硬いケイ素化合物、例えばSi
3N4を設けている。よって、銅系ワイヤのボンディング
においても、そのダメージに耐えることができるボンデ
ィングパットを形成することができる。
第1図は本発明の一実施例に係わる半導体装置を示す断
面図、第2図は前記第1図の半導体装置を用いて銅系ワ
イヤをボンディングしたときの半導体チップを示す断面
図、第3図は従来の半導体装置を示す断面図、第4図は
前記第3図の半導体装置を用いて銅系ワイヤをボンディ
ングしたときの半導体チップを示す断面図である。 12……酸化膜、15……Al電極、18……銅系ワイヤ、20…
…窒化膜。
面図、第2図は前記第1図の半導体装置を用いて銅系ワ
イヤをボンディングしたときの半導体チップを示す断面
図、第3図は従来の半導体装置を示す断面図、第4図は
前記第3図の半導体装置を用いて銅系ワイヤをボンディ
ングしたときの半導体チップを示す断面図である。 12……酸化膜、15……Al電極、18……銅系ワイヤ、20…
…窒化膜。
Claims (1)
- 【請求項1】半導体素子の電極を金属膜によって取りだ
し、この金属膜によりボンディングパットを形成する半
導体装置であって、半導体基板と、この半導体基板上に
形成される絶縁酸化膜と、この絶縁酸化膜上に形成され
る、前記絶縁酸化膜よりも硬い、窒素又は炭素を含むケ
イ素化合物よりなる膜と、このケイ素化合物よりなる膜
上に形成される前記金属膜よりなるボンディングパット
とを具備する半導体装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1164533A JPH0682704B2 (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 半導体装置 |
EP90112253A EP0405501B1 (en) | 1989-06-27 | 1990-06-27 | Semiconductor device |
KR1019900009536A KR930011456B1 (ko) | 1989-06-27 | 1990-06-27 | 반도체장치 |
DE69034071T DE69034071T2 (de) | 1989-06-27 | 1990-06-27 | Halbleiteranordnung |
US08/037,184 US5293073A (en) | 1989-06-27 | 1993-03-24 | Electrode structure of a semiconductor device which uses a copper wire as a bonding wire |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1164533A JPH0682704B2 (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0330347A JPH0330347A (ja) | 1991-02-08 |
JPH0682704B2 true JPH0682704B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=15794971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1164533A Expired - Lifetime JPH0682704B2 (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 半導体装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0405501B1 (ja) |
JP (1) | JPH0682704B2 (ja) |
KR (1) | KR930011456B1 (ja) |
DE (1) | DE69034071T2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1107979C (zh) | 1995-07-14 | 2003-05-07 | 松下电器产业株式会社 | 半导体器件的电极结构、形成方法及安装体和半导体器件 |
US6875687B1 (en) | 1999-10-18 | 2005-04-05 | Applied Materials, Inc. | Capping layer for extreme low dielectric constant films |
EP1094506A3 (en) * | 1999-10-18 | 2004-03-03 | Applied Materials, Inc. | Capping layer for extreme low dielectric constant films |
US7612457B2 (en) | 2007-06-21 | 2009-11-03 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor device including a stress buffer |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57113235A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-14 | Nec Corp | Semiconductor device |
JPS5886733A (ja) * | 1981-11-18 | 1983-05-24 | Nec Corp | 半導体装置 |
JPS6031243A (ja) * | 1983-08-01 | 1985-02-18 | Nec Corp | 半導体装置 |
JPS61196552A (ja) * | 1985-02-26 | 1986-08-30 | Nec Corp | 半導体集積回路装置 |
JPS6218060A (ja) * | 1985-07-16 | 1987-01-27 | Nec Corp | 半導体装置 |
JPS6232617A (ja) * | 1985-08-02 | 1987-02-12 | Matsushita Electronics Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
US4949150A (en) * | 1986-04-17 | 1990-08-14 | Exar Corporation | Programmable bonding pad with sandwiched silicon oxide and silicon nitride layers |
JPS63148646A (ja) * | 1986-12-12 | 1988-06-21 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JPS6484724A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-30 | Nec Corp | Semiconductor device |
-
1989
- 1989-06-27 JP JP1164533A patent/JPH0682704B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-06-27 EP EP90112253A patent/EP0405501B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-27 KR KR1019900009536A patent/KR930011456B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1990-06-27 DE DE69034071T patent/DE69034071T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0405501A2 (en) | 1991-01-02 |
EP0405501A3 (en) | 1991-07-24 |
KR930011456B1 (ko) | 1993-12-08 |
DE69034071T2 (de) | 2004-01-08 |
KR910001924A (ko) | 1991-01-31 |
DE69034071D1 (de) | 2003-06-18 |
JPH0330347A (ja) | 1991-02-08 |
EP0405501B1 (en) | 2003-05-14 |
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