JPS62245655A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電極形成技術、さらには有機膜な層間膜とす
る多層配線に適用して特に有効な技術に関するもので、
たとえば半導体装置における電極形成に利用して有効な
技術に関するものである。
る多層配線に適用して特に有効な技術に関するもので、
たとえば半導体装置における電極形成に利用して有効な
技術に関するものである。
多層配線技術に関しては本出願人に係る特開昭56−1
9639号に記載されている。その概要を述べれば下記
のとおりである。
9639号に記載されている。その概要を述べれば下記
のとおりである。
IC,LSI等のごとき半導体集積回路装置においては
、一般に半導体基板(チップ)の一平面に拡散接合を有
する回路素子を形成し、基板表面絶縁膜上に各素子と接
続′1″る1層又は多層のAノ(アルミニウム)配線を
配設してその各端子とワイヤボンディング用パッドとし
て露出させ、パッド周辺にはパッシベーション膜として
絶縁膜で被覆している。多層のA婆配線の場合には眉間
膜として高耐熱性樹脂のポリイミドを用いることが知ら
れている。
、一般に半導体基板(チップ)の一平面に拡散接合を有
する回路素子を形成し、基板表面絶縁膜上に各素子と接
続′1″る1層又は多層のAノ(アルミニウム)配線を
配設してその各端子とワイヤボンディング用パッドとし
て露出させ、パッド周辺にはパッシベーション膜として
絶縁膜で被覆している。多層のA婆配線の場合には眉間
膜として高耐熱性樹脂のポリイミドを用いることが知ら
れている。
ポリイミド膜はフェス状態でスピンナ塗布し、300〜
400℃の高温ベークにより形成されるために、極めて
平坦性が良く形成され、上層A!配線の形成に際して下
地段差によるA、7i!配線のカバレージ不良や断線が
生じることな(、多層配線の眉間絶縁膜として極めて都
合が良い。
400℃の高温ベークにより形成されるために、極めて
平坦性が良く形成され、上層A!配線の形成に際して下
地段差によるA、7i!配線のカバレージ不良や断線が
生じることな(、多層配線の眉間絶縁膜として極めて都
合が良い。
しかし、ポリイミド膜は水分を容易に透過・吸収jる性
質があり、プラスチック・パッケージされた製品を高温
高湿状態で信頼性の評価テストを行うと、ポリイミドに
吸収された水分のためにM配線が腐食し、製品が故障す
る問題がある。この対策として、ペレットの最上層を覆
うプロテクション膜として水分を通しにくい、又は全く
通さないシリコン系ガラスなどの無機絶縁膜を使用し、
高温、高湿状態での信頼性を向上させるものである。
質があり、プラスチック・パッケージされた製品を高温
高湿状態で信頼性の評価テストを行うと、ポリイミドに
吸収された水分のためにM配線が腐食し、製品が故障す
る問題がある。この対策として、ペレットの最上層を覆
うプロテクション膜として水分を通しにくい、又は全く
通さないシリコン系ガラスなどの無機絶縁膜を使用し、
高温、高湿状態での信頼性を向上させるものである。
第7図、第8図は上記した技術を用いた2層局配線構造
において、製品組立時に外部との電気的接続のためのA
u線によるボンディングパッド部の平面図及び断面図を
示すものである。同図において、1は半導体基板(チッ
プ)、2は第1層り配線の延長部である第2層A1パッ
ド部、3は層間膜であるポリイミド膜、4は第2層A1
パッドの延長部である第2層A1パッド、5はプロテク
ション膜である8iN(シリコン・ナイトライド)膜で
ある。この場合、同図に示すように層間のポリイミド膜
3の一部はボンディングエリアの第2層Affl膜4の
下に入りこんでプロテクション無機膜5との間でA1膜
4を挟む構造となる。
において、製品組立時に外部との電気的接続のためのA
u線によるボンディングパッド部の平面図及び断面図を
示すものである。同図において、1は半導体基板(チッ
プ)、2は第1層り配線の延長部である第2層A1パッ
ド部、3は層間膜であるポリイミド膜、4は第2層A1
パッドの延長部である第2層A1パッド、5はプロテク
ション膜である8iN(シリコン・ナイトライド)膜で
ある。この場合、同図に示すように層間のポリイミド膜
3の一部はボンディングエリアの第2層Affl膜4の
下に入りこんでプロテクション無機膜5との間でA1膜
4を挟む構造となる。
Auワイヤボンディング時にAuボー/I/6の接合部
分にかかる応力により無機膜5にクラック等7を発生し
、そのクラックから水分が侵入してM配線の腐食が発生
jる。
分にかかる応力により無機膜5にクラック等7を発生し
、そのクラックから水分が侵入してM配線の腐食が発生
jる。
これは眉間膜に用いられているポリイミド膜3が無機膜
に較べて柔らかく、Auボールの接合時の応力により変
形してしまうためであり、又、このポリイミド膜3上で
無機膜5に大きい応力が働いた場合に無機膜よりの応力
に耐えられず、結果としてクラックするためである。
に較べて柔らかく、Auボールの接合時の応力により変
形してしまうためであり、又、このポリイミド膜3上で
無機膜5に大きい応力が働いた場合に無機膜よりの応力
に耐えられず、結果としてクラックするためである。
本発明は上記した問題を克服するべくなされたものであ
って、その目的とするところは、ボンディングによるプ
ロチクシロン膜のクラックを防止し、Affl配線に腐
食を生じることのない多層配線技術を提供することにあ
る。
って、その目的とするところは、ボンディングによるプ
ロチクシロン膜のクラックを防止し、Affl配線に腐
食を生じることのない多層配線技術を提供することにあ
る。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになろう。
本明細書の記述および添付図面からあきらかになろう。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記のとおりである。
を簡単に説明すれば下記のとおりである。
すなわち、基体上に多層のA!配線が形成され、上下の
A、6配線の層間膜にポリイミド樹脂などの有機絶縁膜
が使用され、上層のA−e配線の上は無機絶縁膜で榎わ
れ、多層配線の延長された端子部は眉間膜を介せずに重
なり、プロテクション膜の−Sがボンディングパッドと
して開口された半導体装置であって、上記ボンディング
パッドの開口部の周辺部は所定の間隔で有機絶縁膜を存
在させないことを特徴と′1″るものである。
A、6配線の層間膜にポリイミド樹脂などの有機絶縁膜
が使用され、上層のA−e配線の上は無機絶縁膜で榎わ
れ、多層配線の延長された端子部は眉間膜を介せずに重
なり、プロテクション膜の−Sがボンディングパッドと
して開口された半導体装置であって、上記ボンディング
パッドの開口部の周辺部は所定の間隔で有機絶縁膜を存
在させないことを特徴と′1″るものである。
上記した手段によれば、ボンディング部とその近傍に有
機絶縁膜が存在しないことでその部分でのプロテクショ
ン膜がボンディングの応力によりクラックを生じること
なく、AA配線の腐食を防止でき、前記目的を達成でき
る。
機絶縁膜が存在しないことでその部分でのプロテクショ
ン膜がボンディングの応力によりクラックを生じること
なく、AA配線の腐食を防止でき、前記目的を達成でき
る。
第1図は本発明の一実施例を示すものであって、多層配
線構造を有する半導体装置のボンディングパッド部分の
平面図、第2図は第1図におけるX−X断面図である。
線構造を有する半導体装置のボンディングパッド部分の
平面図、第2図は第1図におけるX−X断面図である。
1はSi半導体基板(チップ)、8は表面酸化膜(8i
0* )、2は第2層A1配線でその延長部(2a)は
ボンディングパッドの第1層Aノ膜となっている。3は
ポリイミド系樹脂からなる眉間絶縁膜である。4は第2
層A1配線の延長されたボンディングパッドの第2層A
!膜である。5はプラズマ・ナイトライド(SiN)か
らなるプロテクション膜であって、ボンディングパッド
となる部分が開口されている。
0* )、2は第2層A1配線でその延長部(2a)は
ボンディングパッドの第1層Aノ膜となっている。3は
ポリイミド系樹脂からなる眉間絶縁膜である。4は第2
層A1配線の延長されたボンディングパッドの第2層A
!膜である。5はプラズマ・ナイトライド(SiN)か
らなるプロテクション膜であって、ボンディングパッド
となる部分が開口されている。
第3図乃至第6図は上記実施例で述べた半導体装置の多
層配線プロセスを示す工程断面図である。
層配線プロセスを示す工程断面図である。
以下工程順に従って説明する。
(1)公知の選択拡散技術によりSt 結晶基板1の
主面に拡散接合を有する回路素子(図示されない)を形
成し、表面酸化膜8の上にA1蒸着(スパッタ)、ホト
エツチングにより第1層A−e配線2を形成する。この
人2配線はたとえばA1に2%のSiを含むものであり
、人!厚さは1μm程度である(第3図)。
主面に拡散接合を有する回路素子(図示されない)を形
成し、表面酸化膜8の上にA1蒸着(スパッタ)、ホト
エツチングにより第1層A−e配線2を形成する。この
人2配線はたとえばA1に2%のSiを含むものであり
、人!厚さは1μm程度である(第3図)。
(2)層間絶縁膜としてポリイミド系樹脂膜3を形成す
る。このポリイミド系樹脂は、たとえば、ポリイミド、
イソインドロキナゾリンジオンのごとき高分子重合物で
あって、その厚さはキュア後で約2μm、キュア温度は
350〜400℃、時間は約15分である。
る。このポリイミド系樹脂は、たとえば、ポリイミド、
イソインドロキナゾリンジオンのごとき高分子重合物で
あって、その厚さはキュア後で約2μm、キュア温度は
350〜400℃、時間は約15分である。
その後、通常のポジ型ホトレジストを3μm膜厚に形成
し、プリベーク、感光、現像、ボストベ−りの通常プロ
セスでパターニング′1″る。その後、ot M囲気中
でプラズマ・ドライエツチングにより、ポリイミドをエ
ツチングし、その後レジスト除去を行う(第4図)。
し、プリベーク、感光、現像、ボストベ−りの通常プロ
セスでパターニング′1″る。その後、ot M囲気中
でプラズマ・ドライエツチングにより、ポリイミドをエ
ツチングし、その後レジスト除去を行う(第4図)。
この場合、ポリイミド膜にあけられるボンディング部の
窓孔は、後工程でプロテクション膜にあげられるボンデ
ィング開口部よりも所定幅(りだけひとまわり大きい寸
法であけられ石。
窓孔は、後工程でプロテクション膜にあげられるボンデ
ィング開口部よりも所定幅(りだけひとまわり大きい寸
法であけられ石。
(3)スパッタによりA!膜(八!に2%84を含む)
を1.0μm厚に形成し、通常のホトエツチング法によ
り第2層A−e配線4のパターンを形成する(第5図)
。
を1.0μm厚に形成し、通常のホトエツチング法によ
り第2層A−e配線4のパターンを形成する(第5図)
。
(4) プロテクション膜5として、プラズマCvD
法により、ナイトライド(S Is N4 )膜を約1
μm程度の厚さに被着し、その後、ボンディングパッド
部を窓開してパッドを形成する(第6図)。
法により、ナイトライド(S Is N4 )膜を約1
μm程度の厚さに被着し、その後、ボンディングパッド
部を窓開してパッドを形成する(第6図)。
上記のプロセスを径で製造された多層配線構造のボンデ
ィングパッドにおいては、第1図、第2図を参照し、A
uボール6が接続される開口部と周辺のポリイミドの層
間膜との間は距離またけずらせてあり、Auボールの応
力はポリイミド膜上にかかることはなく、したがってプ
ロテクション膜にクラックを生じることはない。
ィングパッドにおいては、第1図、第2図を参照し、A
uボール6が接続される開口部と周辺のポリイミドの層
間膜との間は距離またけずらせてあり、Auボールの応
力はポリイミド膜上にかかることはなく、したがってプ
ロテクション膜にクラックを生じることはない。
上記の距離1はボンディング時の位置合せ精度及びAu
ボールの大きさの変動によって実際には決定される。
ボールの大きさの変動によって実際には決定される。
同図中、Lはパッド開口部の寸法で、Au線の太さによ
り決定される。ICにおいてはL=60〜150μmで
ある。
り決定される。ICにおいてはL=60〜150μmで
ある。
Jを大きくすると内部配線領域がそれだけ少な(なるの
で適当な値が選ばれる。たとえば0.1≦A/L≦1.
0 程度が実用的な範囲であろう。
で適当な値が選ばれる。たとえば0.1≦A/L≦1.
0 程度が実用的な範囲であろう。
上記実施例によれば、層間絶縁膜の領域を上記のように
限定jることにより、ボンディング時にポリイミド上の
無機絶縁膜にクラックの発生を防止でき、その結果クラ
ックからの水分の侵入を防止でき、A4配線の腐食を防
止できる効果が得られ、層間絶縁膜として有機膜を用い
、プロテクション膜として無機膜を用いる多層配線構造
のプラスチック封止品として高信頼化が確保できる。
限定jることにより、ボンディング時にポリイミド上の
無機絶縁膜にクラックの発生を防止でき、その結果クラ
ックからの水分の侵入を防止でき、A4配線の腐食を防
止できる効果が得られ、層間絶縁膜として有機膜を用い
、プロテクション膜として無機膜を用いる多層配線構造
のプラスチック封止品として高信頼化が確保できる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で下記のよう
に種々変更可能であることはいうまでもない。
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で下記のよう
に種々変更可能であることはいうまでもない。
(1)層間絶縁膜として、ポリイミド系樹脂を単独で構
成する場合以外に、無機膜、たとえば、CvD−PSG
、スパッタ5iof+プラズマ・ナイトライド、プラズ
マSin、などとポリイミド系樹脂との2層構造とjる
。この場合1.、e/Lの範囲はポリイミド系樹脂の存
在部分により決められる。
成する場合以外に、無機膜、たとえば、CvD−PSG
、スパッタ5iof+プラズマ・ナイトライド、プラズ
マSin、などとポリイミド系樹脂との2層構造とjる
。この場合1.、e/Lの範囲はポリイミド系樹脂の存
在部分により決められる。
(2)プロテクション膜として、プラズマ・ナイトライ
ドの他、スパッタ810!+プラズマ5iO1及びこれ
らの2層膜などが適合する。
ドの他、スパッタ810!+プラズマ5iO1及びこれ
らの2層膜などが適合する。
(3)ポリイミド膜としては、プロテクション膜形成後
、350℃程度までの熱処理なら通常のポリイミド系樹
脂がそのまま用いることができるが、本出願人により開
発された熱膨張係数を小さくしたポリイミド系樹脂が本
発明の目的を達成する上で最適である。
、350℃程度までの熱処理なら通常のポリイミド系樹
脂がそのまま用いることができるが、本出願人により開
発された熱膨張係数を小さくしたポリイミド系樹脂が本
発明の目的を達成する上で最適である。
(4)有機膜としては、ポリイミド系1t4Q&の他に
、シリコーン系高耐熱性樹脂、イミド・シリコーン系高
耐熱性樹脂など適用することができる。
、シリコーン系高耐熱性樹脂、イミド・シリコーン系高
耐熱性樹脂など適用することができる。
本発明は半導体トランジスタ、ICであって高温高湿状
態におかれたとき外部からベレット表面に水分が侵入す
るパッケージ構造を有する半導体装置で適用できる。
態におかれたとき外部からベレット表面に水分が侵入す
るパッケージ構造を有する半導体装置で適用できる。
本発明はハイブリッドICの基板となる多層配線基板に
も応用することができる。
も応用することができる。
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
。
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
。
すなわち、多層配線の層間膜に有機膜を使用し、ボンデ
ィングによるプロテクション膜に生じるクラックをなく
し、半導体装置の信頼性を向上できる。
ィングによるプロテクション膜に生じるクラックをなく
し、半導体装置の信頼性を向上できる。
第1図は本発明による多層配線構造のボンディングパッ
ド部の平面図、 第2図は第1図におけるX−X断面図である。 第3図乃至第6図は本発明による多層配線構造をうるた
めのプロセスを示す工程断面図である。 第7図は従来の多層配線構造のボンディングパッド部の
平面図、 第8図は第7図におけるX−X断面図である。 1・・・基板、2・・・第1層配線、3・・・層間膜(
ポリイミド系樹脂)、4・・・第2配線、5・・・プロ
テクシ日ン膜(ナイトライド)。 □□□−か 代理人 弁理士 小 川 勝 男 第 5 図 f / 1 / 第 7 図 第 8 図
ド部の平面図、 第2図は第1図におけるX−X断面図である。 第3図乃至第6図は本発明による多層配線構造をうるた
めのプロセスを示す工程断面図である。 第7図は従来の多層配線構造のボンディングパッド部の
平面図、 第8図は第7図におけるX−X断面図である。 1・・・基板、2・・・第1層配線、3・・・層間膜(
ポリイミド系樹脂)、4・・・第2配線、5・・・プロ
テクシ日ン膜(ナイトライド)。 □□□−か 代理人 弁理士 小 川 勝 男 第 5 図 f / 1 / 第 7 図 第 8 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、基体上に有機絶縁膜を層間に介在させて設けられた
多層配線と前記多層配線上を覆う無機絶縁膜と、前記多
層配線の一部は層間に絶縁膜を介することなく重なった
ボンディングパッドを有し、上記ボンディングパッドの
開口部の周辺は所定の間隔で絶縁膜を存在させないこと
を特徴とする半導体装置。 2、開口部と有機絶縁膜は少なくとも平面方向における
ボンディング誤差分だけ間隔をあけてある特許請求の範
囲第1項に記載の半導体装置。 3、多層の配線はアルミニウムを主体とする2層の配線
である特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の半導体
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61087936A JPS62245655A (ja) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61087936A JPS62245655A (ja) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62245655A true JPS62245655A (ja) | 1987-10-26 |
Family
ID=13928788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61087936A Pending JPS62245655A (ja) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62245655A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0420231U (ja) * | 1990-06-12 | 1992-02-20 | ||
JP2007103852A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Fujifilm Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2008192971A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Renesas Technology Corp | 半導体装置 |
WO2012070168A1 (ja) * | 2010-11-22 | 2012-05-31 | パナソニック株式会社 | 半導体チップ及び半導体装置 |
-
1986
- 1986-04-18 JP JP61087936A patent/JPS62245655A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0420231U (ja) * | 1990-06-12 | 1992-02-20 | ||
JP2007103852A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Fujifilm Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2008192971A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Renesas Technology Corp | 半導体装置 |
WO2012070168A1 (ja) * | 2010-11-22 | 2012-05-31 | パナソニック株式会社 | 半導体チップ及び半導体装置 |
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