JPH11145171A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH11145171A
JPH11145171A JP9302898A JP30289897A JPH11145171A JP H11145171 A JPH11145171 A JP H11145171A JP 9302898 A JP9302898 A JP 9302898A JP 30289897 A JP30289897 A JP 30289897A JP H11145171 A JPH11145171 A JP H11145171A
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順一 上野
Tetsumasa Maruo
哲正 丸尾
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置のアルミ電極パッドとパッシベー
ション膜の構造において、パッシベーション層の膜厚を
アルミ層の膜厚より厚く形成することにより、機械構造
的に高い信頼性を有した半導体装置を提供する。 【解決手段】 まず、シリコン基板1の表面上に二酸化
シリコン等の層間絶縁膜2を形成し、その上に厚さ1.
0μmのアルミ配線層3を形成する。次に、CVD法に
よる窒化シリコン膜4を1.2μmの膜厚でアルミ電極
パッドを含む全面に成長させる。次に、アルミ電極パッ
ド部のパッシベーション膜にドライエッチ法によりアル
ミが露出した開口部7を形成する。次に、アルミ露出部
を含むアルミ電極パッド上にバリアメタル8を形成し、
その上に電解めっき法により金バンプ9を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特にアルミ電極パッドの構造と絶縁膜とアルミ電極
パッドとを被覆するパッシベーション膜の構造に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置においては、金属配線
層であるアルミ層とそれを被覆するパッシベーション層
の構造について、それぞれの膜厚は多様であり、それぞ
れの目的に応じた膜厚に設定されていた。これにより、
アルミ層とパッシベーション層の膜厚の大小関係は一定
でなく、アルミ層の方が厚かったり、パッシベーション
層の方が厚かったりと様々であった(特開昭62−94
964号公報、特開平6−275604号公報等)。
【0003】このとき、特にアルミ電極パッド上に金属
突起を形成して、この突起を他の配線と接続することに
より電気信号を外部とやり取りする構成を持った半導体
装置において、電極パッド上の金属突起と他の配線を接
続する際の加圧と加熱によって発生する応力が、アルミ
電極パッドへ伝播し、アルミが膨張する現象が起こる。
その結果、従来の半導体装置では、アルミ電極パッドの
端部において、アルミがパッシベーション膜を押し破り
パッシベーションクラックを発生し、半導体装置の信頼
性を損なうという問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前期従来の
課題を解決するものであり、機械構造的に高い信頼性を
有した半導体装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の半導体装置は、半導体基板上の絶縁膜上に
形成したアルミ電極パッドと、絶縁膜とアルミ電極パッ
ドとを被覆するパッシベーション膜とを具備し、パッシ
ベーション膜がアルミ電極パッドのアルミ膜厚より厚く
且つ1層又は2層以上(好ましくは1〜2層)の材料層
からなる膜であることを特徴とする。
【0006】また、本発明の半導体装置において、パッ
シベーション膜が電極パッドのアルミ膜厚より0.1〜
0.3μm厚いことが好ましい。
【0007】また、本発明の半導体装置において、パッ
シベーション膜の材料が窒化シリコン膜、シリコン酸化
膜、膜中にリンを含む酸化膜、膜中に窒素を含む酸化
膜、膜中にリンと窒素の混合物を含む酸化膜、及びポリ
イミドからなる群より選ばれる1種以上であることが好
ましい。
【0008】また、本発明の半導体装置は、アルミ電極
パッドがアルミ膜の端部に単数または複数の段差(好ま
しくは1〜2の段差)を具備するものを含む。
【0009】さらに、本発明の半導体装置は、アルミ電
極パッドがアルミ膜の端部付近に、アルミ膜の下層にお
いてアルミ膜に段差を形成するためのへこみまたは突起
を具備するものを含む。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の第一
の実施形態について図面を参照して説明する。図1
(a)〜(g)は、本発明の第一の実施形態についてそ
の製造工程に沿って説明するための工程断面図である。
【0011】まず、シリコン基板1の表面上に二酸化シ
リコン等の層間絶縁膜2を形成し《図1(a)》、その
上に厚さ1.0μmのアルミ配線層3を形成する《図1
(b)》。このときアルミ電極パッド3が形成される。
アルミ材料としては、純アルミに限られず、Al−Si
−Cu合金なども挙げられる。
【0012】次に、CVD(chemical vap
our deposition)法による窒化シリコン
膜4を1.2μmの膜厚でアルミ電極パッドを含む全面
に成長させる《図1(c)》。このときパッシベーショ
ン膜はアルミ電極パッドの端部を充分に被覆しているも
のとする。
【0013】次に、アルミ電極パッド部のパッシベーシ
ョン膜にドライエッチ法によりアルミが露出した開口部
7を形成する《図1(d)》。
【0014】次に、アルミ露出部を含むアルミ電極パッ
ド上にバリアメタル8を形成し《図1(e)》、その上
に電解めっき法により金バンプ9を形成する《図1
(f)》。パッシベーション層の膜総厚10はアルミ電
極パッドのアルミ層端部において、アルミ層の膜厚11
より厚い構造となる《図1(g)》。これにより、アル
ミ層に発生する横方向への応力に対しパッシベーション
層が応力を食い止めることができる。
【0015】次に、本発明の半導体装置の第二の実施形
態について図面を参照して説明する。図2(a)〜
(h)は、本発明の第二の実施形態についてその製造工
程に沿って説明するための工程断面図である。
【0016】まず、シリコン基板1の表面上に二酸化シ
リコン等の層間絶縁膜2を形成し《図2(a)》、その
上に厚さ1.0μmのアルミ配線層3を形成する《図2
(b)》。このときアルミ電極パッド3が形成される。
アルミ材料としては、純アルミに限られず、Al−Si
−Cu合金なども挙げることができる。
【0017】次に、CVD法により窒化シリコン膜4を
0.8μm《図2(c)》、リンドープシリコン酸化膜
5を0.5μm《図2(d)》の膜厚でアルミ電極パッ
ドを含む全面に成長させる。このときパッシベーション
膜はアルミ電極パッドの端部を充分に被覆しているもの
とする。
【0018】次に、アルミ電極パッド部のパッシベーシ
ョン膜にドライエッチ法によりアルミが露出した開口部
7を形成する《図2(e)》。
【0019】次に、アルミ露出部を含むアルミ電極パッ
ド上にバリアメタル8を形成し《図2(f)》、その上
に電解めっき法により金バンプ9を形成する《図2
(g)》。パッシベーション層の膜総厚10はアルミ電
極パッドのアルミ層端部において、アルミ層の膜厚11
より厚い構造となる《図2(h)》。これにより、アル
ミ層に発生する横方向への応力に対しパッシベーション
層が応力を食い止めることができる。
【0020】次に、本発明の半導体装置の第三の実施形
態について図面を参照して説明する。図3(a)〜
(h)は、本発明の第三の実施形態についてその製造工
程に沿って説明するための工程断面図である。
【0021】まず、シリコン基板1の表面上に二酸化シ
リコン等の層間絶縁膜2を形成し《図3(a)》、その
上に厚さ1.0μmのアルミ配線層3を形成する《図3
(b)》。このときアルミ電極パッド3が形成される。
アルミ材料としては、純アルミには限られず、Al−S
i−Cu合金などが挙げられる。
【0022】次に、アルミ電極パッドの端部にウェット
エッチ法またはドライエッチ法により段差12を形成す
る《図3(c)》。
【0023】次に、CVD法により窒化シリコン膜4を
1.2μmの膜厚でアルミ電極パッドを含む全面に成長
させる《図3(d)》。このときパッシベーション膜は
アルミ電極パッドの端部を充分に被覆しているものとす
る。
【0024】次に、アルミ電極パッド部のパッシベーシ
ョン膜にドライエッチ法によりアルミが露出した開口部
7を形成する《図3(e)》。
【0025】次に、アルミ露出部を含むアルミ電極パッ
ド上にバリアメタル8を形成し《図3(f)》、その上
に電解めっき法により金バンプ9を形成する《図3
(g)》。アルミ電極パッドのアルミ層端部において、
アルミ層に複数の段差13が存在し、アルミ層端部が末
広がり構造になっていることにより《図3(h)》、ア
ルミ層からパッシベーションに至る横方向への応力によ
って、アルミ層がパッシベーション層の上へ押し上げら
れることを防ぐことができる。
【0026】次に、本発明の半導体装置の第四の実施形
態について図面を参照して説明する。図4(a)〜
(h)は、本発明の第四の実施形態についてその製造工
程に沿って説明するための工程断面図である。
【0027】まず、シリコン基板1の表面上に二酸化シ
リコン等の層間絶縁膜2を形成し《図4(a)》、その
上に厚さ0.5μmのポリシリコン層6を、次の工程で
形成される、アルミ電極パッド端部の下に配置される位
置に形成する《図4(b)》。その上に厚さ1.0μm
のアルミ配線層3を形成する《図4(c)》。このとき
アルミ電極パッド3が形成される。アルミ材料として
は、純アルミには限られず、Al−Si−Cu合金など
も挙げられる。
【0028】次に、CVD法による窒化シリコン膜4を
1.3μmの膜厚でアルミ電極パッドを含む全面に成長
させる《図4(d)》。このときパッシベーション膜は
アルミ電極パッドの端部を充分に被覆しているものとす
る。
【0029】次に、アルミ電極パッド部のパッシベーシ
ョン膜にドライエッチ法によりアルミが露出した開口部
7を形成する《図4(e)》。
【0030】次に、アルミ露出部を含むアルミ電極パッ
ド上にバリアメタル8を形成し《図4(f)》、その上
に電解めっき法により金バンプ9を形成する《図4
(g)》。アルミ電極パッドのアルミ層端部において、
アルミ層に凸部14が存在することにより《図4
(h)》、アルミ層に発生する横方向への応力に対し、
これを分散し、パッシベーションに至る横方向への応力
を低減することができる。
【0031】次に、本発明の半導体装置の第五の実施形
態について図面を参照して説明する。図5(a)〜
(h)は、本発明の第五の実施形態についてその製造工
程に沿って説明するための工程断面図である。
【0032】まず、シリコン基板1の表面上に二酸化シ
リコン等の層間絶縁膜2を形成する《図5(a)》。次
に層間絶縁膜2のアルミ電極パッド端部の下に配置され
る位置に深さ0.5μmのへこみを、ドライエッチ法に
より形成する《図5(b)》。その上に厚さ1.0μm
のアルミ配線層3を形成する《図5(c)》。このとき
アルミ電極パッド3が形成される。アルミ材料として
は、純アルミには限られず、Al−Si−Cu合金など
も挙げられる。
【0033】次に、CVD法による窒化シリコン膜4を
1.3μmの膜厚でアルミ電極パッドを含む全面に成長
させる《図5(d)》。このときパッシベーション膜は
アルミ電極パッドの端部を充分に被覆しているものとす
る。
【0034】次に、アルミ電極パッド部のパッシベーシ
ョン膜にドライエッチ法によりアルミが露出した開口部
7を形成する《図5(e)》。
【0035】次に、アルミ露出部を含むアルミ電極パッ
ド上にバリアメタル8を形成し《図5(f)》、その上
に電解めっき法により金バンプ9を形成する《図5
(g)》。アルミ電極パッドのアルミ層端部において、
アルミ層に凹部15が存在することにより《図5
(h)》、アルミ層に発生する横方向への応力に対し、
これを分散し、パッシベーションに至る横方向への応力
を低減することができる。
【0036】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、半導体
装置のアルミ電極パッドとパッシベーション膜の構造に
おいて、パッシベーション層の膜厚をアルミ層の膜厚よ
り厚く形成する、または、アルミ電極パッドのアルミ層
端部に段差を形成する、またはアルミ層端部付近のアル
ミ層に段差を形成することにより、アルミ電極パッドに
発生する応力が横方向に伝播し、アルミ層端部に至った
ときにパッシベーション層が応力に耐える構造を有する
か、応力を低減する構造を有することによりパッシベー
ションクラックの発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態についてその製造工程
に沿って説明するため(a)〜(g)に分図して示す工
程断面図である。
【図2】本発明の第二の実施形態についてその製造工程
に沿って説明するため(a)〜(h)に分図して示す工
程断面図である。
【図3】本発明の第三の実施形態についてその製造工程
に沿って説明するため(a)〜(h)に分図して示す工
程断面図である。
【図4】本発明の第四の実施形態についてその製造工程
に沿って説明するため(a)〜(h)に分図して示す工
程断面図である。
【図5】本発明の第五の実施形態についてその製造工程
に沿って説明するため(a)〜(h)に分図して示す工
程断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 層間絶縁膜 3 アルミ電極パッド(アルミ配線層) 4 窒化シリコン膜パッシベーション層 5 リンドープシリコン酸化膜パッシベーション層 6 ポリシリコン膜 7 開口部 8 バリアメタル 9 金バンプ 10 パッシベーション膜総厚 11 アルミ膜厚 12 アルミ電極パッド端部のウェットエッチ法または
ドライエッチ法による段差 13 アルミ電極パッド端部段差 14 アルミ層凸部 15 アルミ層凹部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上の絶縁膜上に形成したアル
    ミ電極パッドと、絶縁膜とアルミ電極パッドとを被覆す
    るパッシベーション膜とを具備し、パッシベーション膜
    がアルミ電極パッドのアルミ膜厚より厚く且つ1層又は
    2層以上の材料層からなる膜であることを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項2】 パッシベーション膜が電極パッドのアル
    ミ膜厚より0.1〜0.3μm厚い請求項1に記載の半
    導体装置。
  3. 【請求項3】 パッシベーション膜の材料が窒化シリコ
    ン膜、シリコン酸化膜、膜中にリンを含む酸化膜、膜中
    に窒素を含む酸化膜、膜中にリンと窒素の混合物を含む
    酸化膜、及びポリイミドからなる群より選ばれる1種以
    上である請求項1に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 アルミ電極パッドがアルミ膜の端部に単
    数または複数の段差を具備する請求項1に記載の半導体
    装置。
  5. 【請求項5】 アルミ電極パッドがアルミ膜の端部付近
    に、アルミ膜の下層においてアルミ膜に段差を形成する
    ための凸部を具備する請求項1に記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 アルミ電極パッドがアルミ膜の端部付近
    に、アルミ膜の下層においてアルミ膜に段差を形成する
    ための凹部を具備する請求項1に記載の半導体装置。
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