JPH0794580A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の小型化を目的とする。 【構成】 回路上に層間絶縁膜を複数層形成し、間絶縁
膜を挟んで基板上の回路と層間絶縁膜上に形成した電極
の電気的導通を取り、多層からなる層間絶縁膜を、層間
絶縁膜上の電極と回路を接続するための開口部のサイズ
は、表面に近くなるにしたがって大きくなる階段状にす
る。発振回路を有する半導体装置ついて層間絶縁膜上に
形成する電極の位置を、水晶等の発振源を接続するため
の電極のみ回路領域外に形成し、その他の電極は発振回
路を除く回路領域上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及び発振回
路を有する半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体装置は絶縁膜層として単一
層で形成し、しかも回路と絶縁層上の電極の導通を取る
際にも単一層である絶縁膜層を開口し、その部分に金属
配線を施して導通を取っていた。図４は、従来の半導体
装置の断面図である。従来は絶縁膜として単一層での絶
縁膜層を形成していた。

【０００３】また、従来の半導体装置は外部との電気的
接続を取るための電極を回路領域の周辺部分などへ形成
していた。図５は、従来の半導体装置の上面図である。
従来の半導体装置では基板１上に形成した回路と接続し
て、外部との電気的接続を行うための電極５を回路領域
７以外の部分へ形成していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の構造の
半導体装置では次の様な課題があった。第一に絶縁膜層
を単一層で形成していたため絶縁膜層を厚くする事が出
来なかった。従って膜厚の薄い絶縁膜層とそれを挟んだ
上下の金属薄膜によって静電容量の大きいコンデンサが
形成され、線間容量が大きくなり電気特性に悪影響を与
えていた。しかも、絶縁膜層の上に形成する電極と基板
上の回路を接続するための絶縁膜層の開口部の段差は、
絶縁膜層の厚みと同じであるためスッテプカバレージが
悪く断線を起こしていた。例えば図４において基板１上
の回路４と絶縁膜上の電極５の電気的接続を行う場合で
も層間絶縁膜層が厚くなると良好なステップカバレージ
が得られないで断線等を起こすため、層間絶縁膜６の厚
みは１μｍ程度に限られてしまっていた。層間絶縁膜を
厚くできないと、絶縁膜上の電極と基板上の回路との間
でコンデンサの構造が形成されるため電気特性に悪影響
を与えていた。

【０００５】また、従来の半導体装置では外部との電気
的導通を取るための電極を発振回路や回路領域の周辺に
形成していたためＩＣチップの小型化の妨げとなると同
時に電極までの配線の引き回しによって抵抗が増加する
問題があった。これは図５に示すように本来最低限必要
な回路領域以外にも電極を形成する領域が必要となり、
半導体装置の小型化の妨げとなっていた。また、電極の
サイズにも限りがあるため実装方法を限定する結果とな
っていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では半導体装置において以下の手段をとっ
た。第一の手段として、絶縁膜層を複数層形成して膜厚
を厚くした。更に、第二の手段として絶縁膜を積層する
際には絶縁膜上に形成した電極と基板上の回路との電気
的接続を取る際に断線等を起こさないようにするため
に、複数層からなる絶縁膜層の開口部の大きさを上層に
いくにしたがって大きくした。第三の手段として外部と
の電気的導通を取るための電極を回路領域の上に形成し
た絶縁膜層上に形成した。また、発振回路を有するＩＣ
では第四の手段として発振回路上以外の部分に電極を集
めて形成した。更に、発振回路と接続している電極だけ
は全ての回路領域以外の部分に形成した。また、その他
の電極についても発振回路上以外の回路領域上に形成し
た。

【０００７】

【作用】上記のように構成された半導体装置において、
第一の手段である絶縁膜層を複数層で形成することで数
μｍから数十μｍの絶縁膜の厚みを得ることができ、コ
ンデンサ的構造からなる電気容量の蓄積を低く抑えるこ
とができる。また、第二の手段による接続用の絶縁膜開
口部のサイズを上層に行くにしたがって大きくして階段
状の構造にすることで金属配線が断線することがなくな
り、信頼性が向上する。第三の手段のように回路領域の
上に絶縁膜層を形成しその上に電極を形成する事でＩＣ
チップの小型化が実現でき、実装の面からも非常に有効
となる。更に、発振回路を有するＩＣでは第四の手段の
様に発振増幅回路上には電極を形成しない構造や、発振
増幅回路への入出力用の電極のみは全ての回路領域以外
の部分へ形成することで電気特性に悪影響を与える事が
なくなる。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明による半導体装置の断面図であ
る。基板１上に形成した回路４を二種類の層間絶縁膜で
ある第一の絶縁膜層２と第二の絶縁膜層３が覆ってい
る。更に、該二種類の層間絶縁膜は回路４と第二の絶縁
膜層３の上に形成した電極５との電気的導通を取るため
に開口部を形成してある。第一の絶縁膜層にはシリコン
窒化膜を形成し、第二の絶縁膜層にはポリイミド膜を形
成する。ポリイミド膜はシリコン窒化膜との密着性が良
く、また誘電率も低いので層間絶縁膜として適してい
る。ポリイミドの誘電率が低い事により、ポリイミド上
に形成した電極による回路への電気的影響が非常に小さ
くなる。また、絶縁膜を重ねることで層間絶縁膜に存在
するピンホールによる電気的なリークを防止できる。

【０００９】図２は、本発明による半導体装置の実施例
の断面図である。本発明では、基板１上に形成されてい
る回路４と第二の絶縁膜層３上の電極５との電気的接続
を得るための開口部の大きさを第一の絶縁膜層２と第二
の絶縁膜層３で変えることで階段状に形成している。こ
のような構造により絶縁膜層の厚みが３〜５μｍ以上で
あっても良好なステップカバレージが得られ、断線が起
き難くなった。

【００１０】図３は、本発明による半導体装置の実施例
の断面図である。第一の絶縁膜層上に第二の絶縁膜層を
複数層形成した時の例である。第一の絶縁膜にシリコン
窒化膜を形成し、第二の絶縁膜層にポリイミド膜を用い
る。ここで、ポリイミド膜を形成する際に、感光性のポ
リイミドを用いればフォトレジストをパターニングする
方法と同様に開口部を形成でき、更にベークすることで
絶縁膜としてのポリイミドを形成できる。

【００１１】図６は、本発明による半導体装置の実施例
である。本発明によれば基板上の回路と接続し、外部と
の電気的接続を行うための電極５を回路領域７上に形成
した。実際には基板上の回路と電極５の間には層間絶縁
膜を形成し、図２または図３に示した様な構造をしてい
る。本発明の様に外部との電気的接続を行う電極を回路
領域上に形成する事で半導体装置を小型化する事がで
き、種々な実装方法を取る事ができ非常に有利である。

【００１２】図７は、本発明による半導体装置である。
半導体装置に発振増幅回路を有する場合には外部との電
気的導通を取るための電極を発振回路領域８以外の回路
領域７上へ形成した。このような構造を形成する事で電
気特性に悪影響を与えることが無くなった。実際には基
板上の回路と電極５の間には層間絶縁膜を形成し、図２
または図３に示した様な構造をしている。

【００１３】図８は、本発明による半導体装置の実施例
である。本発明は、例えば時計用半導体装置等に実用で
きる。時計用半導体装置の一例として、水晶振動子を発
振増幅回路と電気的に接続した電極に接続するが、該水
晶接続用電極のみを回路領域外へ形成した。また、その
他の電極も発振回路以外の回路領域上に形成した。図８
では水晶振動子等の発振源を接続する電極を発振源接続
用電極９として発振回路領域８及び回路領域７以外の部
分へ形成している。発振源接続用電極が発振増幅回路や
他の回路上に形成されていると発振源の高周波によって
ノイズや電流リークが発生し、発振停止電圧や発振開始
電圧が上昇したり、消費電流が増加する。従って本発明
による位置へ電極を形成することで従来の半導体装置と
同レベル以上の電気特性が得られると同時に半導体装置
の小型化が実現できる。

【００１４】また、各々の電極と回路部分との間には層
間絶縁膜が形成されている。層間絶縁膜の厚みとしては
約３μｍ以上の成膜によって電極の形成による回路への
悪影響を防ぐ効果がある。層間絶縁膜の形成方法として
は、図２や３に示した通り複数の絶縁膜層を形成し、電
極と回路の接続を行うための絶縁膜の開口部の形状は断
線を防ぐ為に階段状にした。

【００１５】図９は、本発明による半導体装置の実施例
である。回路領域７上に形成した電極１０のサイズは従
来よりも大きく形成してある。これは回路領域上へ電極
を形成できるようになったため可能となった構造であ
る。このように電極のサイズを大きくすることで電極へ
の位置合わせが容易になり、半導体装置の実装方法の多
様化が実現できる。

【００１６】図１０は本発明による半導体装置を用いて
実装したときの実施例である。本発明による半導体装置
は、基板１上に回路部分、層間絶縁膜を形成し、該層間
絶縁膜上に電極５を形成してある。但し、本図において
は図を簡略化するために回路部分と層間絶縁膜を省略し
た。電極５の一部及び電極間には絶縁膜１１を形成して
いる。これは電極間の電流リークを防ぐためのものであ
る。この様に部分的に絶縁膜で覆われた電極５と、対向
する部分的に突出した基板１２に形成された配線１３を
位置合わせして接触し、電気的導通を取る方法も電極サ
イズを大きくできる事で可能となった。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体装置において複数の層間絶縁膜を形成し、さらに
層間絶縁膜の上下の電気的導通を取るための開口部を階
段状にする構成としたの以下に記載する効果を有する。

【００１８】（１）配線の段差が低くなるため、断線が
発生しにくくなり信頼性が向上する。 （２）絶縁層の膜厚を大きくすることが出来るので、層
間絶縁膜上に形成した電極の影響を回路が受けにくく、
層間絶縁膜を挟んで回路上に電極を形成した構造が可能
になった。従って半導体装置の小型化が実現できる。

【００１９】また、時計用半導体装置等の発振回路をも
つ半導体装置の場合には発振源を接続する電極のみを発
振回路を含む回路領域以外の部分へ形成し、他の電極は
発振回路以外の回路領域上へ形成することで従来の半導
体装置と同レベル以上の電気特性が得られ、且つ半導体
装置の小型化ができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体装置の実施例の断面図であ
る。

【図２】本発明による半導体装置の実施例の断面図であ
る。

【図３】本発明による半導体装置の実施例の断面図であ
る。

【図４】従来の半導体装置の実施例の断面図である。

【図５】従来の半導体装置の実施例の上面図である。

【図６】本発明による半導体装置の実施例の上面図であ
る。

【図７】本発明による半導体装置の実施例の上面図であ
る。

【図８】本発明による半導体装置の実施例の上面図であ
る。

【図９】本発明による半導体装置の実施例の上面図であ
る。

【図１０】本発明による半導体装置を実装したときの実
施例の断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 第一の絶縁膜層 ３ 第二の絶縁膜層 ３−ａ 第二の絶縁膜層 ３−ｂ 第二の絶縁膜層 ３−ｃ 第二の絶縁膜層 ３−ｄ 第二の絶縁膜層 ４ 回路 ５ 電極 ６ 層間絶縁膜 ７ 回路領域 ８ 発振回路領域 ９ 発振源接続用電極 １１ 絶縁膜 １２ 基板 １３ 配線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路（４）を形成した基板（１）上に第
   一の絶縁膜層（２）と該第一の絶縁膜層上に第二の絶縁
   膜層（３）と該第二の絶縁膜層上には電極（５）が形成
   されており、前記基板上の回路（４）と第二の絶縁膜層
   上に形成した電極（５）が電気的導通している事を特徴
   とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記第一の絶縁膜層（２）の開口部より
   第二の絶縁膜層（３）の開口部が大きい事を特徴とする
   請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 基板（１）上の一部に回路領域（７）
   と、前記基板（１）上に第一の絶縁膜層（２）と、該第
   一の絶縁膜層上に第二の絶縁膜層（３）と、該第二の絶
   縁層（３）上に回路（１）と電気的接続がされている電
   極（５）を形成した半導体装置において、電極（５）が
   回路領域（７）の上に形成されている事を特徴とする半
   導体装置。
4. 【請求項４】 基板（１）上の一部に発振回路（８）を
   部分的に有する回路領域（７）と、回路領域（７）を含
   んだ基板全体の上に第一の絶縁膜層（２）と、該第一の
   絶縁膜層上に第二の絶縁膜層（３）と、該第二の絶縁膜
   層（３）上に回路（４）と電気的接続がされている電極
   （５）を有する半導体装置において、発振回路と接続す
   る発振源接続用電極（９）が回路領域（７）の外部に形
   成され、その他の電極（５）は回路領域（７）のうち発
   振回路（８）を除く領域上に形成されている事を特徴と
   する半導体装置。