JPH03112135A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH03112135A
JPH03112135A JP1251675A JP25167589A JPH03112135A JP H03112135 A JPH03112135 A JP H03112135A JP 1251675 A JP1251675 A JP 1251675A JP 25167589 A JP25167589 A JP 25167589A JP H03112135 A JPH03112135 A JP H03112135A
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JP
Japan
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metal
bump electrode
opening
metal film
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JP1251675A
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English (en)
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Masayoshi Omura
昌良 大村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔概要〕 配線接続構造とその製造方法に関し、 半導体装置の信頼性を低下させることなく、製作期間を
短縮して、低価格化するごとを目的とし、その構造は、
基板上に複数層の金属膜からなるパッド部を設けて、該
金属膜上に少なくとも金属バンプ電極またはボンディン
グワイヤーのいずれか一方を接続してなることを特徴と
する。
その製造方法は、基板上に被着形成したパッド部を構成
する第1金属膜上に酸化シリコン膜を被覆し、該酸化シ
リコン膜上にガラス膜を被覆して熱処理する工程、次い
で、前記酸化シリコン膜とガラス膜とをエツチングして
第1金属nりに達する第1の開口を形成する工程、 次いで、前記第1の開口内に露出した第1金属膜上に第
2金属膜を形成し、該第2金属膜上に窒化シリコン膜を
被覆し、該窒化シリコン膜上に燐シリケートガラス膜を
被覆して熱処理する工程、次いで、前記ガラス膜と窒化
シリコン膜とをエツチングして前記第1の開口上の第2
金属膜に達する第2の開口を形成する工程が含まれてな
ることを特徴とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置とその製造方法にかかり、そのうち
特に配線接続構造上その製造方法に関する。
半導体チップの配線接続法には種々の接続方式があるが
、ワイヤーボンディングと金属バンブ電極は特に良く用
いられている方式で、その信頼性の高い互換性ある構成
が望まれている。
[従来の技術〕 バンプ(bump )電極を設けた半導体装置は、ワイ
ヤーをボンディングする必要がなく、TAB(Tape
 Automated Bonding)技術によって
実装できるために、半導体容器の厚みを薄くできて半導
体容器を偏平な形状にできる利点がある。しかし、一方
、ワイヤーボンディングによる配線接続方式は極めて汎
用されており、同品種の半導体チップをバンブ電極とワ
イヤーボンディングとの両方に使用する場合も多くみら
れる。
さて、第5図はそのうちの従来の金属バンプ電極部分の
断面図を示しており、図中の記号1は半導体基板、2は
酸化シリコン(stoz)膜からなる絶縁膜、3はパッ
ド部のアルミニウム膜、4は燐シリケートガラス(PS
G)JIIなどからなるカバー絶縁11先5はTi (
チタン)とI’d (パラジウム)の複合膜からなるバ
リヤメタル膜、6はマツシュルーム型の金(Au)から
なるバンブ電極(金バンブ電極)である。ここに、バリ
ヤメタル膜はアルミニウム膜3と金バンプ電極6との反
応を抑制するために介在させる膜である。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上記のように、通常、金属バンブ電極を有す
る半導体装置は1層のパッド部のアルミニウム膜3上に
バリヤメタル膜を介してバンブ電極6を形成しており、
これは出来るだけ凹凸のない平坦なアルミニウム膜3上
にバンブ電極6を設けて、金属バンブ電極による配線接
続を高倍転化したいためである。
一方、ワイヤーボンディング接続構造の半導体装置の場
合には、2層、3層などの多層からなるパッド部のアル
ミニウム膜上にワイヤーをボンディングして接続してお
り、これはボンディング時の押圧によって基板ダメージ
や膜剥離などが起こらないように、厚いパッド部を設け
て、その上にボンディングしたいためである。
しかし、そのように、金属バンプ電極接続とワイヤーボ
ンディング接続との接続構造がカバー絶縁膜下のパッド
部の構造まで相違してくることは、受注後の製作期間が
長くかかり、また、予定見込み生産の場合には製品を多
く貯蔵してコストアップに繋がるという欠点がある。
本発明はこのような問題点を低減させて、半導体装置の
信頼性を低下させることな(、製作期間を短縮して、低
価格化(コストダウン)することを目的とした接続の互
換性ある半導体装置とその製造方法を提案するものであ
る。
[課題を解決するための手段] その課題は、基板上に複数層の金属■りからなるパッド
部を設けて、該金属膜上に少なくとも金属バンブ電極ま
たはボンディングワイヤーのいずれか一方を接続してな
る構造を具備している半導体装置によって解決される。
且つ、その製造方法は、基板上に被着形成したパッド部
を構成する第1金属膜上に酸化シリコン膜を被覆し、該
酸化シリコン膜上にガラス膜を被覆して熱処理する工程
、 次いで、前記酸化シリコン膜とガラス膜とをエツチング
して第1金属膜に達する第1の開口を形成する工程、 次いで、前記第1の開口内に露出した第1金属膜上に第
2金属膜を形成し、該第2金属膜上に窒化シリコン膜を
被覆し、該窒化シリコン膜上に燐シリケートガラス膜を
被覆して熱処理する工程、次いで、前記ガラス膜と窒化
シリコン膜とをエツチングして前記第1の開口上の第2
金属膜に達する第2の開口を形成する工程が含まれてい
ることを特徴とする。
[作用] 即ち、本発明は、パッド部を複数層の金属膜で構成し、
そのパッド部上に金属バンプ電極またはボンディングワ
イヤーを接続した構造にする。
且つ、そのパッド部の平坦化のために、複数層のパッド
部形成工程において積層毎に絶縁膜を被覆し、且つ、熱
処理を加える。
そうすれば、パッド部を構成する複数層からなる金属膜
は平坦化されて、その上に金属バンプ電極を形成しても
問題なく、また、ボンディングワイヤーを形成してもダ
メージや剥離がな゛(て、その信頬性が維持され、しか
も、製作期間の短縮、低価格化することができる。
[実施例] 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第1図は本発明にかかる金属バンプ電極部分の断面図を
示しており、lは半導体基板、2はSiO2膜、5はT
i膜とPd膜からなるバリヤメタル膜。
6は金バンプ電極、 11はパッド部の第1アルミニウ
ム膜(金属膜)、12はパッド部の第2アルミニウム膜
(金属膜)、21はSiO□膜、22はPSG膜。
23は窒化シリコン(Sis Na )膜、24はPS
G膜である。図のように、パッド部のアルミニウム膜は
2層に積層されているが、パッド部上面が平坦になって
いるため金属バンプ電極を形成しても接続の信顛性は低
下せず、また、多層のパッド部であるからダメージ、剥
離がなくワイヤーをボンディングすることができる。そ
の2層のアルミニウム膜の平坦化は1層毎に絶縁膜を被
■l・し、且つ、熱処理しながら積層すれば得られ、そ
の形成方法は後述する。
第2図は第1図に示す金属バンプ電極の代わりにワイヤ
ーボンディングした、本発明にかかるワイヤーボンディ
ング部分の断面図を示しており、第1図に示す断面図部
分においてバリヤメタル膜5、金バンプ電極6を形成す
ることなく、アルミニウムまたは金からなるボンディン
グワイヤー7を接着した断面図である。ただSiz N
a膜23.PSG膜24の開口部の広さは相違する場合
があり、ワイヤーをボンディングする場合に面積を広く
することもあるが、これは最終形成工程であるから製作
期間に影響することは少ない。
上記のように、本発明によれば金バンブ電極とワイヤー
ボンディングとの互換性が得られ、金属バンプ電極また
はボンディングワイヤーのいずれか一方または両方を接
続した半導体装置が形成できて、しかも、いずれの接続
方式も高信頼性が維持される。
次に、本発明にかかる製造方法の工程順断面図を第3図
(a)〜(e)に示しており、その概要を順を追って説
明する。
第3図(a)参照;まず、半導体基板1のSiO□膜2
上にアルミニウム膜をスパック法で被着した後、フォト
プロセスを適用してパターンニングして第1アルミニウ
ム膜11のパターン(パッド部)を形成し、その上に化
学気相成長(CVD)法によってSiO2膜21膜上1
PSG膜22を被着した後、500℃以下で熱処理する
。そうすれば、アルミニウムは溶融しないが、内部スト
レスが緩和されて、同時に接触抵抗が低下する。且つ、
固いSiO□膜21で被覆されているためにアルミニウ
ム膜のヒロックなどの発生が抑えられる。ヒロックとは
熱処理または電流によるアルミニウム原子の移動で発生
する突起物のことである。
第3図(b)参照;次いで、フォトプロセスを適用して
Sin、膜21とPSG膜22を同時にパターンニング
して開口部15を形成する。開口は、反応ガスとしてC
F J系のものを用いたドライエツチングをおこなう。
なお、PSG膜22は絶縁膜を厚くして、配線容量を減
少させるために被着するものである。
第3図(C)参照;次いで、再びアルミニウム膜をスパ
ッタ法で被着し、フォトプロセスを適用してパターンニ
ングして第2アルミニウム膜12のパターン(パッド部
)を形成し、その上にCVD法によってSi3Nm膜2
3およびPSG膜24を被着した後、500°C以下で
熱処理する。そうすれば、上記と同じく、アルミニウム
は熔融せず、内部ストレスが緩和されて、同時に接触抵
抗が低下する。且つ、アルミニウム膜のヒロックなどの
発生が抑えられる。
第3図(d)参照;しかる後、フォトプロセスを適用し
てPSGJi24を開口した後、全面にバリヤメタル膜
5を被着し、次にレジスト膜マスクを形成して、金バン
プ電極6をメツキ形成し、余分のバリヤメタル膜を除去
する。かくして、金属バンブ電極(直径100〜200
 amφ、高さ20〜30μm程度)を形成する。
第3図(e)参照;また、ワイヤーをボンディングする
場合には、フォトプロセスを適用してPSG膜24を開
口した後、ボンディングワイヤー7を接着する。
このようにすれば、金バンプ電極、ワイヤーボンディン
グのいずれの接続方式も高い信頼性が得られる。
次に、第4図は本発明にかかる他の金属バンプ電極部分
の断面図を示している。即ち、本例はパッド部のアルミ
ニウム膜を3層に積層した構造で、11、12.13が
第1アルミニウム膜、第2アルミニウム膜、第3アルミ
ニウム膜であり、その他の部材は第1図と同一部位に同
一記号が付けである。
即ち、各層のアルミニウム膜は積層する毎に熱処理して
平坦化しており、このように構成すればパッド部が更に
平坦になって、本例は多層配線構造に好適な構成である
なお、上記実施例はパッド部の金属膜をアルミニウム膜
としているが、その他のパッド材料、例えば、Ti膜に
よってパッド部を構成する構造に適用することもできる
[発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば金属バ
ンプ電極、ボンディングワイヤーのいずれの方式に切り
換えて接続しても高信頬化した接続構造が得られ、半導
体装置の製作期間が短縮できて、且つ、低価格化するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる金属バンプ電極部分の断面図、 第2図は本発明にかかるワイヤーボンディング部分の断
面図、 第3図(a)〜(e)は本発明にかかる製造方法の工程
順断面図、 第4図は本発明にかかる他の金属バンプ電極部分の断面
図、 第5図は従来の金属バンプ電極部分の断面図である。 図において、 1は半導体基板、 2はSin、膜(絶縁膜)、 3はアルミニウム膜(パッド部)、 4はPSG膜(絶縁膜)、 5はバリヤメタル膜、 6は金バンプ電極(金属バンブ電極) 7はボンディングワイヤー 11は第1アルミニウム膜(パッド部)12は第2アル
ミニウム膜(パッド部)13は第3アルミニウム膜(パ
ッド部)15は開口部、 21はSi0g膜(絶縁膜)、 23はSi3 N4膜(絶縁膜)、 22、24はPSG膜(絶縁膜) を示している。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に複数層の金属膜からなるパッド部を設け
    て、該金属膜上に少なくとも金属バンプ電極またはボン
    ディングワイヤーのいずれか一方を接続してなる構造を
    具備していることを特徴とする半導体装置。
  2. (2)基板上に被着形成したバッド部を構成する第1金
    属膜上に酸化シリコン膜を被覆し、該酸化シリコン膜上
    にガラス膜を被覆して熱処理する工程、次いで、前記酸
    化シリコン膜とガラス膜とをエッチングして第1金属膜
    に達する第1の開口を形成する工程、 次いで、前記第1の開口内に露出した第1金属膜上に第
    2金属膜を形成し、該第2金属膜上に窒化シリコン膜を
    被覆し、該窒化シリコン膜上に燐シリケートガラス膜を
    被覆して熱処理する工程、次いで、前記ガラス膜と窒化
    シリコン膜とをエッチングして前記第1の開口上の第2
    金属膜に達する第2の開口を形成する工程が含まれてな
    ることを特徴とするバンプ電極形半導体装置の製造方法
JP1251675A 1989-09-26 1989-09-26 半導体装置およびその製造方法 Pending JPH03112135A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05109731A (ja) * 1991-10-21 1993-04-30 Mitsubishi Electric Corp ボンデイングパツド
JP2009194152A (ja) * 2008-02-14 2009-08-27 Casio Comput Co Ltd 半導体集積回路装置
WO2018168316A1 (ja) * 2017-03-13 2018-09-20 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法

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