JPH0526738Y2 - - Google Patents

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JPH0526738Y2
JPH0526738Y2 JP1985111524U JP11152485U JPH0526738Y2 JP H0526738 Y2 JPH0526738 Y2 JP H0526738Y2 JP 1985111524 U JP1985111524 U JP 1985111524U JP 11152485 U JP11152485 U JP 11152485U JP H0526738 Y2 JPH0526738 Y2 JP H0526738Y2
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insulating film
hole
pad
film
passivation film
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この考案はシリコン又は化合物半導体からなる
超高速デバイス(半導体チツプ)に設けたバンプ
の構造に関する。
(従来の技術) 従来より、半導体チツプを外部装置の基板等に
実装するため半導体チツプに設けられた、種々の
バンプ構造が提案されている。
第3図は例えばGaAs半導体を用いた超高速半
導体チツプに形成された従来のバンプ構造とその
周辺を拡大して示す断面図である。
この図を参照して、半導体チツプにおける従来
のバンプと能動素子等の他の構成成分との位置関
係につき簡単に説明する。
図において、11は半絶縁性GaAs基板を示
し、この基板11上には電極間絶縁膜13が設け
られている。又、この基板11には、例えば、こ
の基板11の所望とする領域に選択的にシリコン
の注入を行つて形成したn+領域15とn領域1
7とが設けられ、さらに、n領域17上に例えば
Alを用いてシヨツトキーゲート19が、又、n+
領域15上に例えばAu−Geを用いてソース電極
21及びドレイン電極23がそれぞれ設けられ
て、能動素子25であるGaAs−FETが形成され
ている。このソース及びドレイン電極を設ける際
に同時に配線パターンの一部である第一層配線2
7も設けられる。
この能動素子25及び第一層配線27を含む基
板上には層間絶縁膜29として例えばSiO2が
2000〜5000Åの膜厚で設けられており、この層間
絶縁膜上には、例えばTi/Pt/Auを用いて配線
パタンの一部である第二層配線31と、第二層配
線31の一部ではあるがボンデイングのために一
辺を80〜150μmとした正方形状の広い面積のパツ
ド33とが設けてある。さらに、この第二層配線
31の一部は、層間絶縁膜の所望とする個所に設
けたスルーホールを介して第一層配線27及び能
動素子25の電極等の必要な部分と接続されてい
る。
この第二層配線31の設けられた層間絶縁膜2
9上にはパツシベーシヨン膜35として例えば耐
湿性及び絶縁性に優れたSi3N4膜が2000Åの膜厚
で設けてある。又、このパツシベーシヨン膜35
の、第二層配線のパツド33に対応する部分を除
去して設けた穴37を介して、パツド33とパツ
シベーシヨン膜35の表面との間にバンプ金属部
39が設けられている。このバンプ金属部39は
一般にバリアメタル41とバンプ金属43とで構
成されており、バリアメタルとして例えばPtが、
バンプ金属として例えばPbSn合金が用いられて
いる。ここで、バンプ45はパツド33とバンプ
金属部39とを具える部分を云う。
このようなバンプ構造を有する半導体チツプに
おいては、端子接続の技術上の問題から、一辺が
80〜150μmもある正方形状のパツドを半導体チツ
プに設ける必要があつた。
(考案が解決しようとする問題点) しかしながら、従来のバンプ構造を有する半導
体チツプにおいては、ボンデイングを行うためだ
けの目的で一辺が80〜150μmもある正方形状のパ
ツドを半導体チツプに設けている。超高速半導体
チツプ内部の配線を2μm以下の配線として、半導
体チツプの小型化を目指していることを考える
と、このパツドの大きさはチツプの小型化に対し
ては大きな問題点となつていた。
又、このパツド近傍の層間絶縁膜上に他の配線
を設けようとすると、パツシベーシヨン膜が薄い
ため、このパツドと接続されているパツシベーシ
ヨン膜上のバンプ金属部分と、このバンプ金属部
分と対向するこのパツシベーシヨン膜を挟んだ層
間絶縁膜上の他の配線との間の電極間容量が大き
くなる。従つて、この容量を通して信号が漏れ、
伝送損失を招く原因となるため、パツドの近傍に
は他の配線を設けることは出来ず、この点からも
実装密度を低下させる原因となつていた。
この考案の目的は、上述した問題点を解決し
て、バンプ金属近傍のパツシベーシヨン膜下にも
配線が行えるような半導体チツプのバンプ構造を
提供することにより、実装密度が高く、かつ、小
型で高性能な半導体チツプを提供することにあ
る。
(問題点を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この考案によれ
ば、半導体チツプのパツドと、パツシベーシヨン
膜と、該パツシベーシヨン膜に設けた穴と、該穴
を介して該パツド及び該パツシベーシヨン膜の間
に設けたバンプ金属部とを有する半導体チツプの
バンプ構造において、 パツシベーシヨン膜上に該パツシベーシヨン膜
の厚みよりも厚い絶縁膜を設けてあり、 該絶縁膜の、前述のパツシベーシヨン膜に設け
た穴と対応する位置に、該パツシベーシヨン膜側
の開口面積が該パツシベーシヨン膜に設けられた
穴の開口面積と同程度の穴であつて、該絶縁膜の
表面に向かうに従い開口面積が大きくされている
穴を設けてあり、 該パツシベーシヨン膜及び絶縁膜に設けた穴を
介して、前述のパツドと前述の絶縁膜表面との間
にバリアメタル及びバンプ金属で構成したバンプ
金属部を設けてあり、 前述のパツドの大きさを前述のバンプ金属部の
前述の絶縁膜上での大きさより小さくしてあるこ
とを特徴とする。
この考案の実施に当り、絶縁膜の厚みを5〜
20μmの厚みとするのが好適である。
さらに、この考案の実施に当り、絶縁膜を耐熱
性ポリイミド樹脂とするのが好適である。
(作用) このような構成によれば、パツドが形成されて
いる下地の、該パツドの近傍でバンプ金属部下方
に当たる部分に、他の配線を設けるための領域が
得られる。また、この領域に他の配線を設けて
も、絶縁膜の厚さが厚いためこの配線と絶縁膜上
のバンプ金属部分との距離は大きくなるから、絶
縁膜上のバンプ金属部分と、当該他の配線との間
の電極間容量は低減される。従つて、伝送特性を
悪化させる原因にはならない。さらに、ボンデイ
ングに必要な大きな面積を有するバンプは絶縁膜
上に設け、この絶縁膜上のバンプとパツシベーシ
ヨン膜下のパツドとは絶縁膜及びパツシベーシヨ
ン膜に設けた穴を介してバンプ金属により接続出
来る。従つてパツシベーシヨン膜下のパツドの面
積は小さくてすむ。
これがため、バンプ近傍のパツシベーシヨン膜
下にも高密度な配線を設けることが出来る。ま
た、絶縁膜に設けた穴は絶縁膜表面に向かう程開
口面積が広い穴であるので該穴の形状はあたかも
すり鉢状になる。
(実施例) 以下、第1図及び第2図を参照して、この考案
の実施例につき説明する。尚、これら図はこの考
案が理解出来る程度に概略的に示してあるにすぎ
ずその形状、寸法及び配置関係は図示例に限定さ
れるものではない。又、従来と同一の構成成分に
ついては同一の符号を付して示してある。尚、従
来と同一の構成成分についてはその説明を省略し
たものもある。
実施例 第1図はこの考案の半導体チツプのバンプ構造
の実施例を説明するため、半導体チツプの要部を
示す断面図である。
図において、11は例えば半絶縁性GaAs基板
を示し、この基板11上には従来と同様に、電極
間絶縁膜13、能動素子25、第一層配線27、
層間絶縁膜29及び第二層配線31が設けてあ
る。又、第二層配線31と同時に形成するパツド
33の大きさを、この場合、従来のバツドの大き
さの半分以下、例えば一辺が40μmの正方形状と
してある。この第二層配線31及びパツド33の
設けられた層間絶縁膜29上には、従来と同様
に、パツシベーシヨン膜35として例えば耐湿性
及び絶縁性に優れたSi3N4膜を2000Åの膜厚で設
けてある。このパツシベーシヨン膜35は、パツ
ド33に対応する部分を除去して設けた、パツド
33とほぼ同面積の穴37を有している。さら
に、この考案のバンプ構造では、パツシベーシヨ
ン膜35上に、膜厚10μmの厚みで耐熱性に優れ
たポリイミド樹脂からなる絶縁膜51を設けてあ
る。この絶縁膜51はパツシベーシヨン膜35に
設けた穴37の位置にこの穴37より少なくとも
大きな穴53を有している。この実施例では、こ
の絶縁膜51に設ける穴53の形状を、パツシベ
ーシヨン膜35側でパツシベーシヨン膜の穴37
の大きさとほぼ同面積の開口面積を有し、絶縁層
51の表面に向かうに従い開口面積が大きくなる
ようにし、絶縁層51の表面で、ボンデイングに
必要な面積を有する形状、例えば一辺が150μmの
正方形状となるような形状としてある。この絶縁
層に設けた穴53とパツシベーシヨン膜35に設
けた穴37とを介してパツド33及び絶縁膜51
の表面の間にバンプ金属部39が設けてある。こ
のバンプ金属部は従来と同様に、バリアメタル4
1とバンプ金属43とで構成されており、バリア
メタルとして例えばPtが、バンプ金属として例
えばPbSn合金が用いられている。ここで、バン
プ45はパツド33とバンプ金属部39とを具え
る部分を云う。また、パツド33が形成された下
地(この場合層間絶縁膜29)の、該パツド33
の近傍でかつバンプ金属部39下方に当たる部分
上に、第二層配線31のうちの一部を設けてあ
る。
参考例 第2図はこの考案の半導体チツプのバンプ構造
の参考例を説明するため、半導体チツプの要部を
示す断面図である。
この実施例は、絶縁膜51に設ける穴53の形
状を実施例とは異なる形状とした例を示したもの
である。絶縁膜51を設けるところまでは実施例
と同様であるのでその説明は省略する。この場
合、絶縁膜51のパツシベーシヨン膜35に設け
た穴37の位置に、パツシベーシヨン膜35の穴
37と同じ大きさの穴、つまり、一辺を40μmの
正方形状としたパツド33の大きさとほぼ同じ大
きさの穴53を設けた例である。
この絶縁層に設けた穴53とパツシベーシヨン
膜35に設けた穴37とを介してパツド33及び
絶縁膜51の表面の間にバンプ金属部39が設け
てある。さらに、絶縁層51の表面のバンプ金属
部部分の面積はボンデイングに必要な面積、例え
ば一辺を150μmの正方形状の面積としてある。こ
のバンプ金属部は従来と同様に、バリアメタル4
1とバンプ金属43とで構成されており、バリア
メタルとして例えばPtが、バンプ金属として例
えばPbSn合金が用いられている。ここで、バン
プ45はパツド33とバンプ金属部39とを具え
る部分を云う。また、パツド33が形成された下
地(この場合層間絶縁膜29)の、該パツド33
の近傍でかつバンプ金属部39下方に当たる部分
上に、第二層配線31のうちの一部を設けてあ
る。この参考例においても、実施例と同様に、パ
ツド33が形成された下地(この場合層間絶縁膜
29)の、該パツド33の近傍でかつバンプ金属
部39下方に当たる部分上に別途に配線を形成で
きるので半導体装置の高集積化に寄与でき、ま
た、厚い絶縁膜51を有するので別途に形成した
配線とバンプ金属部との間の容量軽減が図れる
が、絶縁膜51の穴の開口面積が絶縁膜51の厚
み全域で一様なのでバンプ金属部の形成が実施例
に比べ大変である。
この考案のバンプ構造において、パツシベーシ
ヨン膜上に設ける絶縁層の厚みを5〜20μmとし
た理由は、絶縁層の厚みが5μm未満の厚みでは、
絶縁層表面のバンプ金属部分と、この金属部分に
対向する絶縁層及びパツシベーシヨン膜下の配線
との間の電極間容量が伝送特性の悪化を防止出来
る程小さくならないためである。又、絶縁層の厚
みを20μmを越える厚みとすると、この絶縁層に
穴を開けること及びこの穴の中にバンプ金属を設
けることとが容易に行えなくなるからである。
尚、この考案のバンプ構造は上述した実施例に
限定されるものではない。実施例で説明したパツ
ド33の大きさ、パツシベーシヨン膜35に設け
た穴37の形状及び大きさ、絶縁膜51の材質及
びその膜厚、絶縁膜51に設ける穴53の形状及
び大きさはこの実施例の値に限定されるものでは
なく、半導体チツプに要求される諸特性に応じ
て、所望とする値に変更出来る。
(考案の効果) 上述した説明からも明らかなように、この考案
によれば、パツシベーシヨン膜上に所定の開口の
穴を有した所定の膜厚の絶縁膜を設け然もパツド
の大きさを適正化してあるため、パツドが形成さ
れている下地の、パツド近傍でかつ前述の絶縁膜
上のバンプ金属部分に対向する部分に、他の配線
を設けることができる。さらに、この絶縁膜上の
バンプ金属部部分と、これに対向して設けた配線
との間の電極間容量は従来と比較して著しく低減
される。このため、伝送特性が悪化することはな
い。さらに、ボンデイングに必要な大きな面積を
有するバンプは絶縁膜上に設け、パツシベーシヨ
ン膜下のパツドの面積は小さく出来る。
従つて、バンプ近傍のパツシベーシヨン膜下に
も高密度な配線が行えるようになるため、配線可
能領域が従来より広がる。因つて、半導体チツプ
の大きさを小さくすることが出来る。
又、従来のバンプは半導体チツプの外周部分に
設けられるのがほとんどであるが、この考案のバ
ンプ構造によれば半導体チツプ内の任意の位置に
設けても他の配線に悪影響を及ぼすことはない。
従つて、例えば電源ラインであれば従来は幅広の
配線を用いて半導体チツプ内をひき回していた
が、この考案では、従来より細い線で半導体チツ
プ内の数個所に供給出来る。同様に、高速のクロ
ツク信号も半導体チツプの周辺から細い線路を用
いてチツプ各部に伝えることをせずに、半導体チ
ツプ内の数個所に供給可能となる。また、絶縁膜
に設けた穴の形状はあたかもすり鉢状になる。バ
ンプ金属部のバリアメタル用薄膜の形成は一般に
蒸着法又はスパツタ法により行われるので、厚い
膜厚の絶縁膜に設ける穴の断面形状がもし矩形状
であつたり逆テーパ形状であるとこの薄膜を穴の
側壁に良好に形成することやステツプカバレージ
良く形成することがいずれも困難となる。しか
し、穴の形状をすり鉢にできる本願の構成では、
絶縁膜の膜厚が厚いにもかかわらず、穴の底部、
側壁及び絶縁膜表面にわたりバリヤメタル用薄膜
を蒸着法やスパツタ法を用い良好に形成できるか
ら、所望のバンプ金属部を容易に形成できる。
これがため、実装密度が高く、かつ、小型で高
性能な半導体チツプを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案のバンプ構造の実施例を説明
するための半導体チツプの要部断面図、第2図は
この考案のバンプ構造の参考例を説明するための
半導体チツプの要部断面図、第3図は従来のバン
プ構造を説明するための半導体チツプの要部断面
図である。 33……パツド、35……パツシベーシヨン
膜、37……パツシベーシヨン膜の穴、39……
バンプ金属部、41……バリアメタル、43……
バンプ金属、45……バンプ、51……絶縁膜、
53……絶縁膜の穴。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 半導体チツプのパツドと、パツシベーシヨン
    膜と、該パツシベーシヨン膜に設けた穴と、該
    穴を介して該パツド及び該パツシベーシヨン膜
    の間に設けたバンプ金属部とを有する半導体チ
    ツプのバンプ構造において、 パツシベーシヨン膜上に該パツシベーシヨン
    膜の厚みよりも厚い絶縁膜を設けてあり、 該絶縁膜の、前記パツシベーシヨン膜に設け
    た穴と対応する位置に、該パツシベーシヨン膜
    側の開口面積が該パツシベーシヨン膜に設けら
    れた穴の開口面積と同程度の穴であつて、該絶
    縁膜の表面に向かうに従い開口面積が大きくさ
    れている穴を設けてあり、 該パツシベーシヨン膜及び絶縁膜に設けた穴
    を介して、前記パツドと前記絶縁膜表面との間
    にバリアメタル及びバンプ金属で構成したバン
    プ金属部を設けてあり、 前記パツドの大きさを前記パンプ金属部の前
    記絶縁膜上での大きさより小さくしてあること を特徴とする半導体チツプのバンプ構造。 (2) 前記絶縁膜の厚みを5〜20μmの厚みとした
    ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第1
    項に記載の半導体チツプのバンプ構造。 (3) 前記絶縁膜を耐熱性ポリイミド樹脂としたこ
    とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第1項
    に記載の半導体チツプのバンプ構造。
JP1985111524U 1985-07-20 1985-07-20 Expired - Lifetime JPH0526738Y2 (ja)

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