JPS63283040A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS63283040A
JPS63283040A JP62116727A JP11672787A JPS63283040A JP S63283040 A JPS63283040 A JP S63283040A JP 62116727 A JP62116727 A JP 62116727A JP 11672787 A JP11672787 A JP 11672787A JP S63283040 A JPS63283040 A JP S63283040A
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Japan
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region
insulating layer
bonding
substrate
semiconductor device
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Hiroshi Matsumoto
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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。

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、多層配線′WJ造の半導体装置に関するもの
で、特にホンディング領域直下に介在する層間絶縁層の
クラック防止に使用されるものである。
(従来の技術) 従来出力容量特性の低減、高出力化等の要求により電極
を多層化し、能動領域の有効活用を図ると共に、横方向
の電極抵抗を減少し、動作効率の向上を計った多層配線
構造の半導体装置が開発されている。 電極材料として
はアルミニウム又はアルミニウム合金等から成る比較的
低融点材料のものか使用されている。
第3図はこのような半導体装置の一例である。
この半導体装置をバイポーラトランジスタとすると、符
号1はN型半導体基板で、コレクタ領域である。 基板
1の所定領域にはP型のベース領域2が形成されている
。 ベース領域2内にはN型のエミッタ領域3が形成さ
れている。 基板1の主面には、厚さ0.5〜1.0μ
mの第1絶縁層4が形成され、第1絶縁層4の所定領域
にはベース領域2及びエミッタ領域3のそれぞれに通じ
る第1コンタクトホール5か開口される。 第1絶縁層
4上には厚さ0.5〜1.5μmのベース第1電極パタ
ーン6a及びエミッタ第1電極パターン6bが積層され
、その一部分は第1コンタクトホール5を充填してベー
ス領域2及びエミッタ領域3にそれぞれオーム接触をす
るベース第1コンタクト領域5a及びエミッタ第1コン
タクト領域5bを形成する。 ベース及びエミッタの第
1電極パターン6a 、6b及び第1絶縁層4上には、
SiO2膜又はSi3N、膜から成る厚さ1〜4μmの
第2絶縁層7が例えは減圧CVD (Chellica
l Vapour Deposition )法にて積
層されている。 第2絶縁層7には第1電極パターン6
a及び6bにそれぞれ通する第2コンタクトホール8が
開口されている。 第2絶縁層7上には厚さ2〜5μm
のベース第2電極パターン9a及びエミッタ第2電極パ
ターン9bが積層され、その一部分は第2コンタクトホ
ール8を充填して第1電極パターン6a 、6bに接続
するベース第2コンタクト領域8a及びエミッタ第2コ
ンタクト領域8bを形成する。 又第2電極パターンの
他の一部分はそれぞれ外部接続線(ボンディングワイヤ
)10a及び10bを固着するベースボンディング領域
11a及びエミッタボンディング領域11bを形成する
。 第2絶縁N7と、ボンディング領域部分を除く第2
電極パターン9a 、9bとを覆うようにパッシベーシ
ョン膜12が形成されている。
第4図は、第3図の破線で示すA部の拡大断面図である
このように構成された半導体装置では、例えはベースボ
ンディング領域11a上に外部接続線10aを熱圧着法
により接続する際の圧力によって第2絶縁層7の段差部
13に大きなストレスか加わり、段差部13にクラック
が発生し易く、著しい場合は絶縁層7の破壊を招く。 
このようなりラックは電気的な初期検査にて発見するこ
とが器しく、半導体装置の信頼性を著しく低下する問題
点となっている。
(発明か解決しようとする問題点) 前述のように従来の多層配線構造の半導体装置では、多
層配線構造の上層のホンディング領域面直下に介在する
絶縁層の段差部近傍がボンディング時の圧力によりクラ
ック等が発生し易く、多層配線′WJ造の層間絶縁性低
下の原因となっている。
本発明の目的は、多層配線構造における層間絶縁不良を
防止し、信頼性の向上を計った半導体装置を提供するも
のである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段と作用)本発明は、半導
体基板の所定領域に設けられた能動領域と、該能動領域
を含む半導体基板の主面を覆うように形成された多層配
線構造と、該多層配線構造上層の電極パターンに含まれ
るポンディング領域と、該ボンディング領域の下面から
基板主面にほぼ垂直に絶縁層を貫通して能動領域に達す
る導電性コンタクト領域とを具備することを特徴とする
半導体装置である。 基板主面に接する側から第1絶縁
層、第1電極パターン、第2絶縁層及びホンディング領
域を含む第2電極パターンの順に積層された2層配線構
造のバイポーラトランジスタを一例とし、第1図及び第
2図を用い以下説明する。 N型半導体基板31の能動
領域32.33を含む基板主面を覆うように、第1絶縁
層34.第1電極パターン36a 、36b 、第2絶
縁層37及び第2電極パターン39a。
39bから成る多層配線m遺か形成されている。
ベース第2電極パターン39a (又はエミッタ第2電
極パターン39b)のボンディング領41a(又は41
b)の下面から基板主面にほぼ垂直に第2絶縁層37及
び第1絶縁層34を貫通して能動領域32(又は33)
に達する導電性(例えばAI)コンタクト領域38a 
、35a  (又は38b 、35b )が形成される
。 なお0内はエミッタ側に適用した場合で、ベース側
と同じ説明となるので以下ベース側についてのべる。 
本発明においては、ベースボンデインク領域41a直下
に配設するベースコンタクト領域38a及び35aの少
なくとも一部分が互いに衝合し一体化されたコンタクト
領域となり、この領域の一端は基板のベース領域とオー
ム接触し、他端はベースボンディング領域裏面に合体さ
れ、ホンディング領域を保持する金属柱を形成する。
このような半導体装置ではワイヤホンディング時、ホン
ディング領域直下の層間絶縁層のクラック等の破損か防
止されることか試行結果より確認された。 これよりホ
ンディング圧力は主として金属柱を形成するコンタクト
領域に荷重され、層間絶縁層に加えられる圧力は小さく
その段差部分のホンディングストレスは大幅に緩和され
、そのためクラックの発生が防止されるものと推論され
る。 したがって金属柱を形成するコンタクト領域(第
2図の斜線部分)は、ベースホンディング領域41a直
下にあるベースコンタクト領域35aの全域にわたって
形成されることが望ましい。
(実施例) 以下図面を参照して本発明の2層配線構造NPNトラン
ジスタの一実施例について説明する。
第1図はこのトランジスタの模式的X−X線断面図であ
る。 第2図は、その平面図であるか繁雑化を避けるた
め絶縁層等を省略し、符号で表わす各領域の輪郭のみを
示す簡略化したものである。
符号31はN型半導体基板でコレクタとする。
この基板31の所定領域には能動領域であるP型ベース
領域32、N型エミッタ領域33及び面領域による接合
43が形成されている。 ベース領域32及びエミッタ
領域33を含む基板31の主面を覆うように厚さ300
0人の第1絶縁層(シリコン基板のときはシリコン酸化
膜)34を形成する。
第1絶縁層34にはベース領域32及びエミッタ領域3
3の一部を取り出すため第1コンタクトホール35か写
真食刻法により開口される。 第1絶縁層34を含む基
板主面に厚さ約1μmのAl蒸着膜を積層し、写真食刻
法によりベース第1電極パターン36a及びエミッタ第
1電極パターン36bを形成する。 第1電極パターン
の一部分は、コンタクトホール35を充填しP型ベース
領域32及びN型エミッタ領域33とそれぞれオーム接
触をするベース第1コンタクト領域35a及びエミッタ
第1コンタクト領域35bを形成する。
次に第1電極パターン36a 、36bを含む基板主面
を覆うように厚さ約2μmの第2絶縁層37(酸化膜S
iO2又は窒化膜S ! 3 Na )をプラズマCV
D等により積層する。 第2絶縁層37には、ベースボ
ンデインク領域41a直下にあるコンタクト領域35a
に又エミッタボンデインク領域41b直下にあるコンタ
クト領域35bにそれぞれ当接するように第2コンタク
トホール38を設ける。 次に第2絶縁層37及び第2
コンタクトホール38を覆うように厚さ約3μmのAl
蒸着膜を積層し写真食刻法によりベース第2電極パター
ン39a及びエミッタ第2電極パターン39bを形成す
る。 第2電極パターン39a。
= 9− 39bの一部分はコンタクトホール38を充填し、それ
ぞれベース第2コンタクト領域38a及びエミッタ第2
コンタクト領域38bを形成する。
又第2電極パターン39a 、39bの他の一部分はそ
れぞれベース及びエミッタのボンディング領域41a及
び41bとなる。 ボンディング領域41a及び41b
を除く基板主面にはこれを保護するパッシベーション膜
42が形成される。 このように形成された半導体装置
は、金ワイヤ40a及び40b (第2図では図示を省
略)をそれぞれホンディング領域41a及び41bにポ
ールボンディング法(ネールへラドボンディング法とも
いう)により熱圧着する。
以上のようにコンタクト領域35aと38aとを、又3
5bと38bとをそれぞれ衝合一体化した半導体装置(
第1図)と従来の半導体装置(第3図)とについて、第
1電極パターン及び第1、第2絶縁層を一定にし更にホ
ンディング条件を一定にした場合、それぞれのクラック
発生率を調査した。 その結果の一例では、本発明の半
導体装置のクラック発生率は15%(3/20個)、従
来の装置は60%(12/20個)であり、明らかに本
発明の装置の方か従来に比しクラック発生に対し有利で
あることが確認された。 又発生した不良品について顕
微鏡写真等により調べてみると、層間絶縁層のクラック
は第1電極パターンのコーナ一部分に集中しておリボン
ディング時のストレスによることがわかる。
以上によりボンデインク領域とその直下の能動領域との
間に衝合一体化されたコンタクト領域を設けるとボンデ
ィング時の眉間絶縁層のクラック防止に効果があること
がわかる。 これはボンディング時のボンデインク圧力
は主として金属柱を形成するコンタクト領域に負荷され
るためと推定される。
本実施例においては、ボンディング領域直下の対応する
能動領域の全域にわたって前記コンタクト領域を設け、
更にベース第2電極パターン直下にも設けてあり、これ
はホンディング時の層間絶縁層のクラック防止及び配線
抵抗低減に対し望ましいが、ボンティング領域直下の対
応する能動領域の一部分に前記コンタクト領域を設けて
も有効である。
又本発明は2層以上の多層配線構造の半導体装置に適用
できることは勿論である。
[発明の効果] 以上説明したように、多層配線構造を有する半導体装置
のボンディング領域直下に、能動領域に達する一体化さ
れたコンタクト領域を設けることで、層間絶縁層に印加
されるボンディング応力を緩和し、電極パターンの段差
部でのクラック発生を低減することができる。 これに
より信頼性の向上を計った半導体装置を提供できた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る半導体装置の模式的断
面図、第2図は第1図の半導体装置の簡略化した平面図
、第3図は従来の半導体装置の断面図、第4図は第3図
の半導体装置の一部拡大断面図である。 1.31・・・半導体基板、 2,3,32.33・・
・能動領域、 4.34・・・第1絶縁層、 5a。 5b 、35a 、35b−・・第1コンタクト領域、
6a 、6b 、36a 、36b −・・第1電極パ
ターン、7.37−・・第2絶縁層、 8a 、8b 
、38a 。 38b・・・第2コンタクト領域、 9a 、 9b 
。 39a、39b−第2電極パターン、 11a。 11b 、41a 、41b・・・ボンデインク領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板の所定領域に設けられた能動領域と、該
    能動領域を含む半導体基板の主面を覆うように複数層の
    電極パターンを絶縁層を介在させて積み重ねた多層配線
    構造と、該多層配線構造上層の電極パターンに含まれる
    ボンディング領域と、該ボンディング領域の下面から基
    板主面にほぼ垂直に前記絶縁層を貫通して能動領域に達
    する導電性コンタクト領域とを具備することを特徴とす
    る半導体装置。 2 前記多層配線構造が、前記基板主面に接する側から
    第1絶縁層、第1電極パターン、第2絶縁層及びボンデ
    ィング領域を含む第2電極パターンの順に積層された特
    許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 3 前記ボンディング領域の下面から能動領域に達する
    導電性コンタクト領域が当該能働領域に開口するコンタ
    クトホールの全域にわたり形成される特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載の半導体装置。
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