JPH079908B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH079908B2 JPH079908B2 JP62318576A JP31857687A JPH079908B2 JP H079908 B2 JPH079908 B2 JP H079908B2 JP 62318576 A JP62318576 A JP 62318576A JP 31857687 A JP31857687 A JP 31857687A JP H079908 B2 JPH079908 B2 JP H079908B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bump
- film
- semiconductor device
- metal film
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
Landscapes
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
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、ワイヤレスボンディングにより電極の引出し
を行う半導体装置に関するもので、特にバンプ電極直下
の金属層の構造に係るものである。
を行う半導体装置に関するもので、特にバンプ電極直下
の金属層の構造に係るものである。
（従来の技術） 従来の半導体装置のバンプ形成工程と、バンプとリード
との接合工程とについて第３図を参照して以下に説明す
る。第３図（ａ）において、拡散済みのSi基板１上にSi
O2膜（層間絶縁膜）２が形成され、その上に配線パター
ンと接続しているAl電極パッド３が形成されている。Al
電極パッド３の上の部分を開孔した保護用のSi3N4膜４
が半導体素子上の全面に被覆されている。まず、この基
板の全面に真空蒸着法により1000〜2000Å厚のTi層を形
成し、その上に連続して1000〜2000ÅのPd層を蒸着し、
Ti/Pdの２層金属膜５を形成する。
との接合工程とについて第３図を参照して以下に説明す
る。第３図（ａ）において、拡散済みのSi基板１上にSi
O2膜（層間絶縁膜）２が形成され、その上に配線パター
ンと接続しているAl電極パッド３が形成されている。Al
電極パッド３の上の部分を開孔した保護用のSi3N4膜４
が半導体素子上の全面に被覆されている。まず、この基
板の全面に真空蒸着法により1000〜2000Å厚のTi層を形
成し、その上に連続して1000〜2000ÅのPd層を蒸着し、
Ti/Pdの２層金属膜５を形成する。
次に同図（ｂ）において、液状ホトレジスト６をスピン
ナー塗布（約1.2μｍ厚）し、電極パッド３の上部にの
み、所望の大きさのバンプ径をパターニング開孔する。
同図（ｃ）において、このホトレジスト６をメッキマス
クとし、前記Ti/Pd金属膜５を電解メッキの一方の電極
（この場合には陰極）として、電極パッド上部にのみ選
択的にAu7を析出させる。次に同図（ｄ）において、ホ
トレジストの除去を行い、析出させたAu7をマスクにし
て、電極パッド上部以外のTi/Pd金属膜５を硝酸、塩
酸、酢酸の混酸でエッチングする。このようにしてAl電
極パッド３上部に、Au−Al相互拡散抑制層（バリヤ層と
も呼ばれる）のTi/Pd金属膜５を介してAuバンプ７を形
成する。また必要な場合には金属各層の接触抵抗の低減
を目的とする約380℃のN2雰囲気中の熱処理を行う。
ナー塗布（約1.2μｍ厚）し、電極パッド３の上部にの
み、所望の大きさのバンプ径をパターニング開孔する。
同図（ｃ）において、このホトレジスト６をメッキマス
クとし、前記Ti/Pd金属膜５を電解メッキの一方の電極
（この場合には陰極）として、電極パッド上部にのみ選
択的にAu7を析出させる。次に同図（ｄ）において、ホ
トレジストの除去を行い、析出させたAu7をマスクにし
て、電極パッド上部以外のTi/Pd金属膜５を硝酸、塩
酸、酢酸の混酸でエッチングする。このようにしてAl電
極パッド３上部に、Au−Al相互拡散抑制層（バリヤ層と
も呼ばれる）のTi/Pd金属膜５を介してAuバンプ７を形
成する。また必要な場合には金属各層の接触抵抗の低減
を目的とする約380℃のN2雰囲気中の熱処理を行う。
次にリード８との接合は、ボンディングツール９によ
り、ツール温度約350℃、素子加熱約270℃、ツール加圧
約50g/バンプ程度の条件で、Cuリード表面に約0.4μｍ
厚でメッキされているSnとAuバンプとの共晶析出形式に
よる接合を行う。
り、ツール温度約350℃、素子加熱約270℃、ツール加圧
約50g/バンプ程度の条件で、Cuリード表面に約0.4μｍ
厚でメッキされているSnとAuバンプとの共晶析出形式に
よる接合を行う。
上述の従来技術によれば、近年の高集積化の進むLSIに
対して、TAB（Tape Automated Bonding）法を用いる場
合、バンプ７とリード８との接合時の衝撃荷重により、
電極パッド３直下の層間絶縁膜２にクラックが発生し、
半導体素子の電気的特性変動を引き起こす。パッド径、
パッドピッチが比較的大きい従来の半導体素子の場合、
衝撃荷重の吸収は、個々の電極パッド周辺で行われてお
り、バンプ電極、電極パッド材料を伝搬する機械的衝撃
波或いは熱伝導流の隣接パッド間の干渉は起こらない
が、高密度実装に対応するパッド径、パッドピッチの縮
小化に伴ない、前記の干渉効果が増大し、前述した層間
絶縁膜のクラックを誘発する。
対して、TAB（Tape Automated Bonding）法を用いる場
合、バンプ７とリード８との接合時の衝撃荷重により、
電極パッド３直下の層間絶縁膜２にクラックが発生し、
半導体素子の電気的特性変動を引き起こす。パッド径、
パッドピッチが比較的大きい従来の半導体素子の場合、
衝撃荷重の吸収は、個々の電極パッド周辺で行われてお
り、バンプ電極、電極パッド材料を伝搬する機械的衝撃
波或いは熱伝導流の隣接パッド間の干渉は起こらない
が、高密度実装に対応するパッド径、パッドピッチの縮
小化に伴ない、前記の干渉効果が増大し、前述した層間
絶縁膜のクラックを誘発する。
また、半導体素子の高集積化に伴い、半導体基板表面に
形成される拡散層の深さが浅くなり、この活性領域とオ
ーミック接触する配線パターン（配線層）及び延長上に
形成されるバンプ電極の下地金属層の熱的な安定性が低
い場合には、バンプ電極の下地金属層と配線パターンと
の相互拡散により、配線パターン内に組成ゆらぎが生
じ、この組成ゆらぎが基板の活性領域とこれとオーミッ
ク接触する配線パターンとの相互拡散を誘発し、半導体
素子の電気的特性を著しく変動させてしまう。
形成される拡散層の深さが浅くなり、この活性領域とオ
ーミック接触する配線パターン（配線層）及び延長上に
形成されるバンプ電極の下地金属層の熱的な安定性が低
い場合には、バンプ電極の下地金属層と配線パターンと
の相互拡散により、配線パターン内に組成ゆらぎが生
じ、この組成ゆらぎが基板の活性領域とこれとオーミッ
ク接触する配線パターンとの相互拡散を誘発し、半導体
素子の電気的特性を著しく変動させてしまう。
（発明が解決しようとする問題点） 前述のようにバンプとリードとの接合時の機械的及び熱
的の衝撃荷重により、電極パッド直下の層間絶縁膜にク
ラックが発生したり、基板活性層と配線パターンとの接
合部の組成変動を生じたりして、結果として電気的特性
を劣化する問題点がある。
的の衝撃荷重により、電極パッド直下の層間絶縁膜にク
ラックが発生したり、基板活性層と配線パターンとの接
合部の組成変動を生じたりして、結果として電気的特性
を劣化する問題点がある。
これらの問題点のために、TAB実装工程の歩留り低下、
信頼性の低下は避けられず、適用可能な半導体素子の制
約となり、多ピンLSIに対してパッケージコストの低減
が一向に進展しない。ディスプレイパネル、カード用LS
Iに対しては、高い信頼性が得られずに、商品付加価値
の増大につながらないといった不経済が生じている。
信頼性の低下は避けられず、適用可能な半導体素子の制
約となり、多ピンLSIに対してパッケージコストの低減
が一向に進展しない。ディスプレイパネル、カード用LS
Iに対しては、高い信頼性が得られずに、商品付加価値
の増大につながらないといった不経済が生じている。
本発明の目的は、ワイヤレスボンディングにより電極引
出しを行う半導体装置において、バンプとリードとの接
合時の機械的及び熱的の衝撃荷重に対して、電極パッド
下の層間絶縁膜を保護しクラックを防止すると共に、同
時に基板活性領域と配線パターンとの接合部の熱的安定
性を保持し、大幅な信頼性の向上を可能とするバンプ電
極を具備した半導体装置を提供することである。
出しを行う半導体装置において、バンプとリードとの接
合時の機械的及び熱的の衝撃荷重に対して、電極パッド
下の層間絶縁膜を保護しクラックを防止すると共に、同
時に基板活性領域と配線パターンとの接合部の熱的安定
性を保持し、大幅な信頼性の向上を可能とするバンプ電
極を具備した半導体装置を提供することである。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、（ａ）半導体素子の入出力用金属突起電極で
あるバンプと、（ｂ）半導体基板の活性領域と相互拡散
抑制層を介してオーミック接触し、更に基板の絶縁膜
（層間絶縁膜）上に延在する配線パターン（配線層）の
バンプ直下の部分である電極パッドと、（ｃ）バンプと
電極パッドとの間にあってバンプ下面に接する第１金属
膜と、（ｄ）バンプ直下にあって電極パッドの下方に設
けられる第２の金属膜とを互いに重ねてなる積層電極を
具備し、電極パッド下方の第２金属膜の組成が前記相互
拡散抑制層の組成と等しいことを特徴とする半導体装置
である。なお第１金属膜は例えばPd/Ni/Tiなどの多層金
属膜、TiW合金膜、Ag/Ni,Au/Coなどの互いに非固溶な多
層金属膜であり、第２金属膜は、例えばV,Nb,Ta,Cr,Mo,
Wなどの遷移金属或いはこれらの多元合金薄膜からな
る。
あるバンプと、（ｂ）半導体基板の活性領域と相互拡散
抑制層を介してオーミック接触し、更に基板の絶縁膜
（層間絶縁膜）上に延在する配線パターン（配線層）の
バンプ直下の部分である電極パッドと、（ｃ）バンプと
電極パッドとの間にあってバンプ下面に接する第１金属
膜と、（ｄ）バンプ直下にあって電極パッドの下方に設
けられる第２の金属膜とを互いに重ねてなる積層電極を
具備し、電極パッド下方の第２金属膜の組成が前記相互
拡散抑制層の組成と等しいことを特徴とする半導体装置
である。なお第１金属膜は例えばPd/Ni/Tiなどの多層金
属膜、TiW合金膜、Ag/Ni,Au/Coなどの互いに非固溶な多
層金属膜であり、第２金属膜は、例えばV,Nb,Ta,Cr,Mo,
Wなどの遷移金属或いはこれらの多元合金薄膜からな
る。
（作用） バンプとバンプ直下の層間絶縁膜との間に、電極パッド
のほかに第１及び第２金属膜を介在させたことにより、
バンプとリードとの接合時の機械的熱的衝撃荷重が層間
絶縁膜に与える影響は、大幅に緩和され、絶縁膜のクラ
ック発生は抑えられる。
のほかに第１及び第２金属膜を介在させたことにより、
バンプとリードとの接合時の機械的熱的衝撃荷重が層間
絶縁膜に与える影響は、大幅に緩和され、絶縁膜のクラ
ック発生は抑えられる。
また第１金属膜は、バンプ形成のメッキ工程の一方の電
極となると共に、パンプのAuと配線パターンのAlとの相
互拡散を抑制する。第２金属膜と組成の等しい相互拡散
抑制層は、第１金属膜によって組成のゆらぎを防止され
た配線パターンと半導体基板とのオーミックコンタクト
部の熱的安定性をより安定に保持する作用をもつ。
極となると共に、パンプのAuと配線パターンのAlとの相
互拡散を抑制する。第２金属膜と組成の等しい相互拡散
抑制層は、第１金属膜によって組成のゆらぎを防止され
た配線パターンと半導体基板とのオーミックコンタクト
部の熱的安定性をより安定に保持する作用をもつ。
これらの作用により本発明の半導体装置では電気的特性
変動が改善され、信頼性の高い半導体装置が得られる。
変動が改善され、信頼性の高い半導体装置が得られる。
（実施例） 本発明の実施例及び参考例について図面を参照して以下
に説明する。
に説明する。
第１図は、本発明の半導体装置に関連する参考例で、そ
の要部の部分拡大断面図である。同図に示す半導体装置
は、（ａ）入出力金属突起電極であるバンプ19と、
（ｂ）基板11の活性領域13とオーミック接触し、更に基
板の絶縁膜即ちフィールド酸化膜12及びCVD−SiO2膜14
上に延在する配線パターン15のバンプ直下の部分である
電極パッド15aと、（ｃ）バンプ下面に接する第１金属
膜18と、（ｄ）バンプ直下にあって電極パッド15aの上
方に設けられる第２金属膜16とを互いに重ねた積層電極
を具備している。
の要部の部分拡大断面図である。同図に示す半導体装置
は、（ａ）入出力金属突起電極であるバンプ19と、
（ｂ）基板11の活性領域13とオーミック接触し、更に基
板の絶縁膜即ちフィールド酸化膜12及びCVD−SiO2膜14
上に延在する配線パターン15のバンプ直下の部分である
電極パッド15aと、（ｃ）バンプ下面に接する第１金属
膜18と、（ｄ）バンプ直下にあって電極パッド15aの上
方に設けられる第２金属膜16とを互いに重ねた積層電極
を具備している。
次に製造方法について延べる。Ｐ型シリコン基板11表面
のフィールド酸化膜12の形成、開孔、イオン注入による
N+領域13の形成、CVD法によるSiO2膜（層間絶縁膜）14
の形成、コンタクトホールの選択開孔、この上にスパッ
タリング法でAlまたはAl合金膜の堆積、光蝕刻法により
配線パターン15の形成までは通常のLSI製造工程に従
う。本参考例では配線パターンは厚さ約0.8μｍのAl−S
i合金とした。次に蒸着法またはスパッタリング法によ
り厚さ2000ÅのＷ薄膜を形成し、メッキ用レジストマス
ク形成に用いる同一のホトマスクによりパターン形成し
第２金属膜16を得る。第２金属膜はＷのほか、例えばV,
Nb,Ta,Cr,Mo,Wなどの遷移金属或いはこれらの多元合金
薄膜が使用できる。続いてCVD法によるPSG膜、プラズマ
CVD法によるSi3N4膜を順次堆積し、半導体素子の絶縁保
護膜17を形成し、所望の開孔を行い第２金属膜16を露出
させた後にバンプ形成を行う。まず蒸着法またはスパッ
タリング法により厚さ約4000ÅのPd/Ni/Tiの多層金属膜
を形成し、その上に所望寸法、厚さの開孔を有する絶縁
樹脂（レジスト、フィルムレジスト、ポリイミドなど）
膜のメッキマスクを形成し、Pd/Ni/Ti膜を一方の陰極と
して、湿式メッキ法によりAuバンプ19を形成する。次に
メッキマスク剥離、バンプ19直下以外の領域の下地金属
膜を選択エッチングにより除去し、第１金属膜18を得
る。第１金属膜は、Pd/Ni/TiのほかTiW合金膜、Ag/Ni,A
u/Coなどの互いに非固溶な多層金属膜が使用できる。
のフィールド酸化膜12の形成、開孔、イオン注入による
N+領域13の形成、CVD法によるSiO2膜（層間絶縁膜）14
の形成、コンタクトホールの選択開孔、この上にスパッ
タリング法でAlまたはAl合金膜の堆積、光蝕刻法により
配線パターン15の形成までは通常のLSI製造工程に従
う。本参考例では配線パターンは厚さ約0.8μｍのAl−S
i合金とした。次に蒸着法またはスパッタリング法によ
り厚さ2000ÅのＷ薄膜を形成し、メッキ用レジストマス
ク形成に用いる同一のホトマスクによりパターン形成し
第２金属膜16を得る。第２金属膜はＷのほか、例えばV,
Nb,Ta,Cr,Mo,Wなどの遷移金属或いはこれらの多元合金
薄膜が使用できる。続いてCVD法によるPSG膜、プラズマ
CVD法によるSi3N4膜を順次堆積し、半導体素子の絶縁保
護膜17を形成し、所望の開孔を行い第２金属膜16を露出
させた後にバンプ形成を行う。まず蒸着法またはスパッ
タリング法により厚さ約4000ÅのPd/Ni/Tiの多層金属膜
を形成し、その上に所望寸法、厚さの開孔を有する絶縁
樹脂（レジスト、フィルムレジスト、ポリイミドなど）
膜のメッキマスクを形成し、Pd/Ni/Ti膜を一方の陰極と
して、湿式メッキ法によりAuバンプ19を形成する。次に
メッキマスク剥離、バンプ19直下以外の領域の下地金属
膜を選択エッチングにより除去し、第１金属膜18を得
る。第１金属膜は、Pd/Ni/TiのほかTiW合金膜、Ag/Ni,A
u/Coなどの互いに非固溶な多層金属膜が使用できる。
上述の半導体装置では、バンプ19と層間絶縁膜14との間
に、配線パターン15のほかに第1,第２金属膜18,16を介
在させたので、これらの膜が、リードとバンプとの接合
時に加えられる機械的熱的衝撃荷重に対し、緩衝膜とし
て作用し、配線パターン15直下の層間絶縁膜14のクラッ
ク発生は抑えられる。また、第１金属膜18及び第２金属
膜16の界面が互いに非固溶或いは一次固溶体組成範囲の
極めて狭い金属系から成っているため相互拡散が抑制さ
れ、Al−Si,Al−Si−Cuなどの配線パターン15の合金組
成ゆらぎは抑えられ、従って、基板のN+領域と配線パタ
ーン15との接触部の熱的安定性は高くなる。
に、配線パターン15のほかに第1,第２金属膜18,16を介
在させたので、これらの膜が、リードとバンプとの接合
時に加えられる機械的熱的衝撃荷重に対し、緩衝膜とし
て作用し、配線パターン15直下の層間絶縁膜14のクラッ
ク発生は抑えられる。また、第１金属膜18及び第２金属
膜16の界面が互いに非固溶或いは一次固溶体組成範囲の
極めて狭い金属系から成っているため相互拡散が抑制さ
れ、Al−Si,Al−Si−Cuなどの配線パターン15の合金組
成ゆらぎは抑えられ、従って、基板のN+領域と配線パタ
ーン15との接触部の熱的安定性は高くなる。
なお第１金属膜18及び第２金属膜16の接合界面の安定性
は高く、高温放置試験後のバンプの剥離強度の低下はな
い。第４図に、本参考例の半導体装置のバンプ剥離強度
試験結果を示す。Auバンプの頂面80×80μm2、絶縁保護
膜17の開口60×60μm2で、第１金属膜18はPd/Ni/Ti多層
金属膜、第２金属膜16はＷ膜、配線パターン15はAl−Si
合金膜である。横軸は200℃で放置した時間（ｈ）、縦
軸はバンプ剥離強度（g/バンプ）を示し、図中の○印点
に従来例、●印点は本参考例のそれぞれの結果を表す。
同図より明らかなように本発明に関連する参考例の装置
のバンプ剥離強度は従来例に比し優るとも劣らない結果
が得られた。
は高く、高温放置試験後のバンプの剥離強度の低下はな
い。第４図に、本参考例の半導体装置のバンプ剥離強度
試験結果を示す。Auバンプの頂面80×80μm2、絶縁保護
膜17の開口60×60μm2で、第１金属膜18はPd/Ni/Ti多層
金属膜、第２金属膜16はＷ膜、配線パターン15はAl−Si
合金膜である。横軸は200℃で放置した時間（ｈ）、縦
軸はバンプ剥離強度（g/バンプ）を示し、図中の○印点
に従来例、●印点は本参考例のそれぞれの結果を表す。
同図より明らかなように本発明に関連する参考例の装置
のバンプ剥離強度は従来例に比し優るとも劣らない結果
が得られた。
第２図に本発明の実施例の半導体装置の要部拡大断面図
を示す。第１図と同符号は同一部分を示すので説明を省
略する。参考例と異なる点は、配線パターン15は基板活
性領域であるN+領域13と相互拡散抑制層21を介してオー
ミック接触をすることと、第２金属膜20が電極パッド15
aの下方に設けられ、且つ相互拡散抑制層21と第２金属
膜20との組成が互いに等しいことである。周知のよう
に、高集積化によりN+領域13が浅くなるとコンタクト部
におけるSiとAlの相互拡散の影響が大きくなるので、Ti
N,WNなどの化合物層を相互拡散抑制層21としてコンタク
ト部に設ける。この場合、スパッタ法によりTiNまたはW
Nなどの化合物層を形成し、抑制層21のパターニングの
際、バンプ形成予定領域直下にもこの膜を残存させ、第
２金属膜20とした後、Al配線パターン15を形成する。
を示す。第１図と同符号は同一部分を示すので説明を省
略する。参考例と異なる点は、配線パターン15は基板活
性領域であるN+領域13と相互拡散抑制層21を介してオー
ミック接触をすることと、第２金属膜20が電極パッド15
aの下方に設けられ、且つ相互拡散抑制層21と第２金属
膜20との組成が互いに等しいことである。周知のよう
に、高集積化によりN+領域13が浅くなるとコンタクト部
におけるSiとAlの相互拡散の影響が大きくなるので、Ti
N,WNなどの化合物層を相互拡散抑制層21としてコンタク
ト部に設ける。この場合、スパッタ法によりTiNまたはW
Nなどの化合物層を形成し、抑制層21のパターニングの
際、バンプ形成予定領域直下にもこの膜を残存させ、第
２金属膜20とした後、Al配線パターン15を形成する。
この場合、バンプ直下領域の第２金属膜20、配線パター
ン15、第１金属層18間での金属間化合物の生成は抑制さ
れ、界面は安定であり、参考例と同様な熱的信頼性の高
い半導体装置が得られた。またバンプ剥離強度について
も第４図と同様の結果が得られた。一方TAB実装、フリ
ップチップ実装時のバンプに加えられる接合衝撃荷重
は、第1,第２金属膜が緩衝層となり、下層の層間絶縁膜
14のクラック発生は抑えられ、電気的特性変動、信頼性
の低下を招くことはない。第５図はその検証結果を示す
もので横軸はバンプとリードとの接合荷重（g/バン
プ）、縦軸はパッド下の層間絶縁膜14のクラック発生
率、同図の実曲線は本発明の、また破線は従来例のそれ
ぞれの結果を示す。同図より明らかなように、本発明の
半導体装置は従来例に比しクラック発生に対する強度が
向上している。
ン15、第１金属層18間での金属間化合物の生成は抑制さ
れ、界面は安定であり、参考例と同様な熱的信頼性の高
い半導体装置が得られた。またバンプ剥離強度について
も第４図と同様の結果が得られた。一方TAB実装、フリ
ップチップ実装時のバンプに加えられる接合衝撃荷重
は、第1,第２金属膜が緩衝層となり、下層の層間絶縁膜
14のクラック発生は抑えられ、電気的特性変動、信頼性
の低下を招くことはない。第５図はその検証結果を示す
もので横軸はバンプとリードとの接合荷重（g/バン
プ）、縦軸はパッド下の層間絶縁膜14のクラック発生
率、同図の実曲線は本発明の、また破線は従来例のそれ
ぞれの結果を示す。同図より明らかなように、本発明の
半導体装置は従来例に比しクラック発生に対する強度が
向上している。
また本発明においてリードとバンプとの接合時の衝撃荷
重により、仮にバンプ直下のAlまたはAl合金の15aが塑
性変形し、膜厚が減少したり、或いはバンプ直下の配線
パターン15の一部が破断することが発生したりしても、
第２金属層16または20が配線パターン15に積層されてい
るので、電気的接続は常に保持されており、不良発生に
は至らない。
重により、仮にバンプ直下のAlまたはAl合金の15aが塑
性変形し、膜厚が減少したり、或いはバンプ直下の配線
パターン15の一部が破断することが発生したりしても、
第２金属層16または20が配線パターン15に積層されてい
るので、電気的接続は常に保持されており、不良発生に
は至らない。
［発明の効果］ 以上説明したように、ワイヤレスボンディングにより電
極引出しを行う本発明のLSI等の半導体装置では、バン
プと層間絶縁膜との間に、配線パターンのほかに第1,第
２の金属膜を設けたので、これらの金属膜がバンプに加
えられる機械的、熱的のボンディング衝撃荷重の緩衝層
として作用し、電極パッド下の層間絶縁膜を保護し、そ
のクラックは防止される。また同時に、所定の組成の第
1,第２金属膜により、これらの層及び配線パターンの熱
による組成のゆらぎを減少し、基板活性領域と配線パタ
ーンとのコンタクト部の熱的安定性は向上する。
極引出しを行う本発明のLSI等の半導体装置では、バン
プと層間絶縁膜との間に、配線パターンのほかに第1,第
２の金属膜を設けたので、これらの金属膜がバンプに加
えられる機械的、熱的のボンディング衝撃荷重の緩衝層
として作用し、電極パッド下の層間絶縁膜を保護し、そ
のクラックは防止される。また同時に、所定の組成の第
1,第２金属膜により、これらの層及び配線パターンの熱
による組成のゆらぎを減少し、基板活性領域と配線パタ
ーンとのコンタクト部の熱的安定性は向上する。
これらにより、電気的特性の変動が少なく、大幅な信頼
性の向上を可能とするバンプ電極を具備した半導体装置
を提供することができる。
性の向上を可能とするバンプ電極を具備した半導体装置
を提供することができる。
第１図は本発明の半導体装置の参考例の要部拡大断面
図、第２図は本発明の半導体装置の実施例の要部拡大断
面図、第３図は従来の半導体装置の製造工程を示す断面
図、第４図は本発明及び従来の半導体装置のバンプ剥離
強度と200℃放置時間との関係を示す図、第５図は本発
明及び従来の半導体装置のパッド下の層間絶縁膜のクラ
ック発生率と接合荷重との関係を示す図である。 11……半導体基板、12……フィールド酸化膜、13……活
性領域（N+領域）、14……層間絶縁膜、15……配線パタ
ーン、15a……電極パッド、16,20……第２金属膜、17…
…絶縁保護膜、18……第１金属膜、19……バンプ、21…
…相互拡散抑制層。
図、第２図は本発明の半導体装置の実施例の要部拡大断
面図、第３図は従来の半導体装置の製造工程を示す断面
図、第４図は本発明及び従来の半導体装置のバンプ剥離
強度と200℃放置時間との関係を示す図、第５図は本発
明及び従来の半導体装置のパッド下の層間絶縁膜のクラ
ック発生率と接合荷重との関係を示す図である。 11……半導体基板、12……フィールド酸化膜、13……活
性領域（N+領域）、14……層間絶縁膜、15……配線パタ
ーン、15a……電極パッド、16,20……第２金属膜、17…
…絶縁保護膜、18……第１金属膜、19……バンプ、21…
…相互拡散抑制層。
Claims (3)
- 【請求項１】半導体素子の入出力用金属突起電極である
バンプと、半導体基板の活性領域と相互拡散抑制層を介
してオーミック接触し更に基板の絶縁膜上に延在する配
線パターンのバンプ直下の部分である電極パッドと、バ
ンプと電極パッドとの間にあってバンプ下面に接する第
１金属膜と、バンプ直下にあって電極パッドの下方に設
けられる第２の金属膜とを互いに重ねてなる積層電極を
具備し、電極パッド下方の第２金属膜の組成が前記相互
拡散抑制層の組成と等しいことを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項２】第１金属膜が、TiW合金膜、Pd/Ni/Ti,Ag/N
i,Au/Coの各多層金属膜のいずれかである特許請求の範
囲第１項記載の半導体装置。 - 【請求項３】第２金属膜がV,Nb,Ta,Cr,Mo,Wの各遷移金
属膜及びこれらの多元合金膜のいずれかである特許請求
の範囲第１項または第２項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62318576A JPH079908B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62318576A JPH079908B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01161735A JPH01161735A (ja) | 1989-06-26 |
| JPH079908B2 true JPH079908B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=18100674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62318576A Expired - Fee Related JPH079908B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079908B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3561084B2 (ja) * | 1995-07-24 | 2004-09-02 | シャープ株式会社 | 回路内蔵受光素子、電子部品、光ピックアップ装置および回路内蔵受光素子の製造方法 |
| JP3678239B2 (ja) | 2003-06-30 | 2005-08-03 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS509885U (ja) * | 1973-05-24 | 1975-01-31 | ||
| JPS59131A (ja) * | 1982-06-25 | 1984-01-05 | Toshiba Corp | 液晶表示装置の組立装置 |
| JPS5984468A (ja) * | 1982-11-05 | 1984-05-16 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS61134063A (ja) * | 1984-12-05 | 1986-06-21 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS6235540A (ja) * | 1985-08-08 | 1987-02-16 | Seiko Epson Corp | 半導体装置 |
| JPH01130545A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-23 | Mitsubishi Electric Corp | 樹脂封止型半導体装置 |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP62318576A patent/JPH079908B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01161735A (ja) | 1989-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1334519B1 (en) | Ball limiting metallurgy for input/outputs and methods of fabrication | |
| US7915741B2 (en) | Solder bump UBM structure | |
| US5059553A (en) | Metal bump for a thermal compression bond and method for making same | |
| US6077726A (en) | Method and apparatus for stress relief in solder bump formation on a semiconductor device | |
| JP5455285B2 (ja) | フリップチップ半導体デバイス用はんだバンプ構造およびその製造方法 | |
| JP4327656B2 (ja) | 半導体装置 | |
| US20030025202A1 (en) | Semiconductor device having an external electrode | |
| US20030022477A1 (en) | Formation of electroplate solder on an organic circuit board for flip chip joints and board to board solder joints | |
| US5272376A (en) | Electrode structure for a semiconductor device | |
| JP2001351940A (ja) | Ｉｃチップにおいて銅相互接続配線 | |
| JP5064632B2 (ja) | 相互接続構造を形成するための方法及び装置 | |
| US6312830B1 (en) | Method and an apparatus for forming an under bump metallization structure | |
| US20080251916A1 (en) | UBM structure for strengthening solder bumps | |
| JP2000357699A (ja) | 半導体装置 | |
| US5053851A (en) | Metal bump for a thermal compression bond and method for making same | |
| JPH079908B2 (ja) | 半導体装置 | |
| EP0540519B1 (en) | Method for making a thermal compression bond | |
| EP1322146A1 (en) | Method of electroplating solder bumps on an organic circuit board | |
| JPH11233542A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH11186309A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| JPH0845938A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP3230909B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH07263555A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH05343401A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2002305216A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |