JP2012164826A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤボンディングによる絶縁膜のクラックの発生を抑制することのできる半導体装置を提供する。
【解決手段】絶縁膜１上のパッド開口部の金属膜２の上にＡＣＦ４を設け、ＡＣＦ４の上からボンディングを行う。ＡＣＦ４には、複数の導電粒子４ｂがバインダ４ａの内部で分散しているので、ワイヤ５とパッドの金属膜２とはボンディングするときの応力により導通することができる。また、応力はＡＣＦ４の歪みにより、ＡＣＦ４に吸収され、これにより、金属膜２および絶縁膜１にクラックが発生するのを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤボンディングされるパッドを備える半導体装置に関する。

半導体装置には、半導体集積回路へ電源電圧あるいはグランド電位を供給したり、外部とデータのやり取りを行ったりするためにパッドが設けられる。従来の半導体装置について、図５の断面模式図を用いて説明する。半導体基板７の表面には絶縁膜１０が設けられている。絶縁膜１０の上に設けられた最上層の金属層２０の一部はパッドとなる。半導体基板全面を覆う保護膜３０の開口部がパッド開口部として定義され、そのパッド開口部に対し、ワイヤ５０がワイヤボンディングされている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平０３−０４９２３１号公報

しかし、従来の技術においては、ワイヤボンディングの衝撃で発生した応力によっては、金属膜２０であるパッドやパッド下の絶縁膜１０にクラックが入ってしまう可能性があり、課題となっている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、ワイヤボンディングによるクラックが入りにくい半導体装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、ワイヤボンディングされるパッドを備える半導体装置において、金属膜と、前記金属膜の上に設けられ、前記金属膜の一部を露出させる開口部を備える保護膜と、前記開口部の前記金属膜の上に設けられる異方性導電フィルムと、前記開口部の前記異方性導電フィルムに対してワイヤボンディングされるワイヤと、を備えることを特徴とする半導体装置とする。

本発明では、ワイヤボンディングの衝撃で発生した応力は、異方性導電フィルムの歪みにより、異方性導電フィルムにほとんど吸収される。よって、この衝撃で発生した応力によって金属膜及び絶縁膜にクラックが入る可能性は極めて低くなる。

実施例である半導体装置を示す断面模式図である。 変形例１の実施例である半導体装置を示す断面模式図である。 変形例２の実施例である半導体装置を示す断面模式図である。 変形例３の実施例である半導体装置を示す断面模式図である。 従来の半導体装置を示す断面模式図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
まず、半導体装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施例である半導体装置を示す断面模式図である。

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、半導体装置は、半導体基板７の上に設けられた絶縁膜１、さらにその上に配置された金属膜２、保護膜３、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）４、ワイヤ５、及び、封止樹脂６を備える。また、ＡＣＦ４は、バインダ４ａ、及び、導電粒子４ｂを備える。

図１（Ａ）はワイヤボンディングがなされる前の状態を示す、断面模式図である。保護膜３は、金属膜２の上に設けられる。この保護膜３は、パッドとなる金属膜２の一部を露出させる開口部を備えている。ＡＣＦ４は、開口部の金属膜２の上部全面に設けられ、開口部以外においては保護膜３の上に設けられる。ＡＣＦ４は、バインダ４ａと導電粒子４ｂとからなり、複数の導電粒子４ｂがバインダ４ａの内部で分散している。

図１（Ｂ）はワイヤボンディングがなされた後の状態を示す、断面模式図である。ワイヤ５は、開口部上に配置されたＡＣＦ４に対してワイヤボンディングされる。従って、ボンディングされたワイヤ５と金属膜２との間にＡＣＦ４が挟まれていることになる。この後、ワイヤ５とＡＣＦ４を覆って封止樹脂６が充填され、パッケージに封止された半導体装置となる。

次に、ワイヤボンディングにより発生する応力の影響について説明する。
保護膜３の開口部はパッドの領域を定義していて、ワイヤボンディングがパッドに対して実施される前では、図１（Ａ）に示すように、ＡＣＦ４は略平面状になっている。

ワイヤボンディングがパッドに対して実施された後では、図１（Ｂ）に示すように、ワイヤボンディングの衝撃点を中心に、この衝撃で発生した応力により、ＡＣＦ４は大きく歪む。具体的には、ＡＣＦ４において、バインダ４ａ及び導電粒子４ｂ内部の樹脂が、ワイヤボンディングの衝撃に基づいた方向にそれぞれ潰れる。この時、この応力は、ＡＣＦ４の歪みにより、ＡＣＦ４にほとんど吸収される。すると、ＡＣＦ４と金属膜２との接合面はほとんど歪まないので、ワイヤボンディングの衝撃は金属膜２及び絶縁膜１にほとんど影響しない。つまり、ワイヤボンディングの衝撃で発生した応力により金属膜２及び絶縁膜１にクラックが入る可能性ほとんどないことになる。

また、ＡＣＦ４が大きく歪むことでバインダ４ａの内部で分散していた複数の導電粒子４ｂが互いに接触し、ワイヤ５と金属膜２とは、接触している複数の導電粒子４ｂを介して電気的に接続される。

［効果］以上のように本実施例で示した構造においては、ワイヤボンディングの衝撃で発生した応力は、ＡＣＦ４の歪みにより、ＡＣＦ４にほとんど吸収される。よって、この衝撃で発生した応力により金属膜２及び絶縁膜１にクラックが入る可能性はほとんどない。

［変形例１］図２は変形例１を示す。変形例１では、ＡＣＦ４は、開口部において、開口部の金属膜２の一部の面の上に設けられ、開口部以外においては保護膜３の上に設けられる。このような構成にすると、開口部において、前述のＡＣＦ４が設けられた一部の領域をボンディング領域として使用し、他の領域はプローブ領域として使用することが可能となる。

ここで、ＡＣＦ４を金属層２の上に選択的に配置するには、導電粒子４ｂが分散された感光性のバインダ４ａを半導体ウェハ上に塗布し、感光性のバインダ４ａの露光および現像により、感光性のバインダ４ａが選択的に残るようにすれば良い。

また、非感光性のバインダを用いてもＡＣＦ４を選択的に配置することが可能である。導電粒子４ｂが分散された非感光性のバインダ４ａをウェハ上に塗布し、その上にレジストを塗布し、露光および現像により、レジストを選択的に残す。このレジストをマスクとし、前述の非感光性のバインダ４ａをエッチングし、非感光性のバインダ４ａを選択的に残す。その後、レジストを剥離すれば、ＡＣＦ４が選択的に設けられることになる。なお、導電粒子４ｂが分散された非感光性のバインダ４ａの膜を、塗布ではなく接着によりウェハ上に配置しても良い。

［変形例２］図３は変形例２を示す。変形例２では、ＡＣＦ４は、開口部のみにおいて、開口部の金属膜２の全面の上に設けられる。この時、ＡＣＦ４は、開口部以外において、保護膜３の上には設けられない。

［変形例３］図４は変形例３を示す。変形例３では、ＡＣＦ４は、開口部のみにおいて、開口部の金属膜２の一部の面の上に設けられる。この時、ＡＣＦ４は、開口部以外において、保護膜３の上に設けられない。こうすると変形例１と同様に、開口部において、前述のＡＣＦが設けられた一部の領域はボンディング領域として使用し、他の領域はプローブ領域として使用することが可能となる。

１ 絶縁膜
２ 金属膜
３ 保護膜
４ ＡＣＦ（異方性導電フィルム）
４ａ バインダ
４ｂ 導電粒子
５ ワイヤ
６ 封止樹脂
７ 半導体基板

Claims (5)

1. ワイヤボンディングされるパッドを備えた半導体装置であって、
   半導体基板と
   前記半導体基板の表面に設けられた絶縁膜と、
   前記絶縁膜の上に設けられた金属膜と、
   前記金属膜の上に設けられ、前記金属膜の一部を露出させる開口部を備えた保護膜と、
   前記開口部の前記金属膜の上に設けられた異方性導電フィルムと、
   前記開口部の前記異方性導電フィルムに対してワイヤボンディングされたワイヤと、
   を備えることを特徴とする半導体装置。
2. 前記異方性導電フィルムは、
   前記開口部において、前記開口部の前記金属膜の全面の上に設けられ、
   前記開口部以外において、前記保護膜の上に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 前記異方性導電フィルムは、
   前記開口部において、前記開口部の前記金属膜の一部の面の上に設けられ、
   前記開口部以外において、前記保護膜の上に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
4. 前記異方性導電フィルムは、
   前記開口部のみにおいて、前記開口部の前記金属膜の全面の上に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
5. 前記異方性導電フィルムは、
   前記開口部のみにおいて、前記開口部の前記金属膜の一部の面の上に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。

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