JPH11233544A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH11233544A
JPH11233544A JP10036276A JP3627698A JPH11233544A JP H11233544 A JPH11233544 A JP H11233544A JP 10036276 A JP10036276 A JP 10036276A JP 3627698 A JP3627698 A JP 3627698A JP H11233544 A JPH11233544 A JP H11233544A
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JP
Japan
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pad
film
thickness
semiconductor device
surface protection
Prior art date
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Pending
Application number
JP10036276A
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English (en)
Inventor
Masahiro Kubota
真啓 久保田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の製造過程におけるインナーリー
ドボンディングの際の加圧に強い半導体装置を提供す
る。 【解決手段】 外部回路との接続のため半導体基板1上
に形成されたパッド4と、パッド4およびその周辺部の
半導体基板1を被覆して形成され、かつパッド4上の中
央部領域を開口した表面保護膜5と、前記開口部に露出
したパッド4の表面上に形成されたバンプ電極7とを有
し、パッド4の周辺部に形成された表面保護膜5の表面
からパッド4の底部までの厚さt2が、パッド4上の表
面保護膜5の膜厚t1より厚くなるように構成したもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフィルムキャリアに
よって実装される半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置を高密度で実装する手法の一
つとしてフィルムキャリアあるいはTAB(テープ・オ
ートメイテッド・ボンディング)法と呼ばれる技術があ
る。これは、プリント基板上の回路などの外部回路と半
導体装置との接続のため、半導体チップに設けられたパ
ッド上にAu等でバンプ電極を形成し、これらのバンプ
電極とその配置に対応して用意されたCu箔製のインナ
ーリード群とを一括ボンディングし、さらにリード群の
他端を上記プリント基板等の電極にボンディングする実
装技術である。
【0003】以下図面を参照しながらこの実装技術を実
現するための従来の半導体装置について説明する。図5
は従来の半導体装置のパッド近傍の構造の一例を示す断
面図、図6は従来の半導体装置のパッド近傍の構造の他
の例を示す断面図である。
【0004】図5において、Al等の配線金属層の一部
で形成されたパッド14は、シリコン基板11上の素子
分離用フィールド酸化膜12及びパッド14と他の導体
層の分離用のBPSG等の層間絶縁膜13上の平坦面上
に形成される。次にシリコン窒素化膜等の表面保護膜1
5を形成後パッド14の中央付近のみを開口させ開口部
に露出したパッド表面と、その周囲の表面保護膜15を
覆って通常2〜3種の金属薄膜(例えばNi−Cr−A
u、Ti−Pd等)を積層して作られるバリアメタル層
16が設けられ、その上に少なくとも表面保護膜15の
パッド開口部を覆いさらに開口部の周囲も5〜10μm
の幅で覆うようにAu等で10〜20μmの高さのバン
プ電極17が形成される。このバンプ電極17は、頂上
面において例えばSnメッキを施したCu箔で作られた
インナーリードとの熱圧着(インナーリードボンディン
グ)により接合される。ところがバンプ電極17の下の
構造は、剛性の乏しいAl等のパッド14の上にシリコ
ン窒素化膜等のひ弱な絶縁性の表面保護膜15が形成さ
れているため、バンプ電極17とインナーリードとの熱
圧着の際にインナーリードを介して上方から下向きに加
えられる圧力や衝撃により、バンプ電極17の下の表面
保護膜15が破壊することがある。これは、パッド14
のエッジ部付近の表面保護膜15の膜厚が薄くなってい
るところで破壊が起こる。そこで一般的には図6に示す
ように、圧着工程での表面保護膜15の破壊を防ぐため
にパッド14を構成するAl等の配線金属層の膜厚を薄
くするとともに、表面保護膜15の膜厚を厚くして強度
を増す手段がとられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な構成では次のような問題点が発生する。
【0006】(1)表面保護膜の厚膜化、配線金属層の
薄膜化を行わない場合インナーリードボンディングの際
表面保護膜が破壊することがある。
【0007】(2)パッドを構成するAl等の金属層の
膜厚を減少させると、同じ層で形成された配線において
電気抵抗の増加を招いたり、配線の下地の凹凸が大きい
場合には断線をおこすことがある。
【0008】(3)表面保護膜の膜厚増加は、膜成長時
間やエッチング時間の増加や下地に加わる膜ストレスの
増加によるAl配線、素子の電気特性の変化や、Al配
線のストレスマイグレーション等の問題が生ずることが
ある。
【0009】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
であり、インナーリードボンディングの際の加圧に強い
半導体装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
外部回路との接続のため半導体基板上に形成されたパッ
ドと、前記パッドおよびその周辺部の前記半導体基板を
被覆して形成され、かつ前記パッド上の中央部領域を開
口した表面保護膜と、前記開口部に露出したパッド表面
上に形成されたバンプ電極とを有し、前記パッド周辺部
に形成された前記表面保護膜の表面から前記パッド底部
までの厚さが、パッド上の表面保護膜の膜厚より厚くな
るように構成したものである。
【0011】この発明によれば、従来のように表面保護
膜の厚膜化、配線金属層の薄膜化を行うことなく、イン
ナーリードボンディングの際の上からの圧力に対しての
機械強度が向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下本発明の各実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、各実施の形態間
で共通する部分には同一符号を用い、重複する説明は省
略する。
【0013】(実施の形態1)図1は本発明の半導体装
置の実施の形態1における構造を示す断面図であり、そ
の製造工程順に説明すると、まず、半導体基板1上にフ
ィールド酸化膜2を形成する。次に、ダミーパターン8
をパッドを形成すべき領域の近傍に設ける。これは例え
ばトランジスタのゲート電極となるポリシリコンから成
るパターンを形成する際に同時に形成することができ
る。次にBPSG等で層間絶縁膜3を形成し、Al等の
配線金属層の一部でパッド4を形成する。この後、シリ
コン窒化膜等の表面保護膜5を形成し、パッド中央付近
のみを開口する。この状態では、ダミーパターン8上の
層間絶縁膜3の表面は、パッド4の底部より高い位置に
形成され、パッド4近傍に凸部が形成できる。さらにパ
ッド4とダミーパターン8による凸部が接近して設けら
れているので、表面保護膜5を例えば化学気相成長法等
の段差被覆性に優れた方法で成長させれば、それらの間
にできた溝を埋めた形状となり、パッド4上の表面保護
膜5の膜厚t1とパッド4の周辺部におけるパッド4の
底部から表面保護膜5の上面までの膜厚t2の大小関係
はt1<t2となる。
【0014】したがって、パッド4の膜厚を従来のよう
に薄くしたり、表面保護膜5を厚く形成したりしなくて
も、パッド4のエッジによる表面保護膜5の段差は小さ
くなり、膜が薄くなるのを避けることができるのであ
る。そして凸部がパッド4に近づくにつれますます表面
保護膜の膜厚の減少を抑止することができる。ただしこ
の時、パッド4とダミーパターン8を近づけすぎると溝
のアスペクト比が増大して表面保護膜5が溝の内部に十
分成長せず、溝の中にボイドを生じるという別の問題を
生ずることがあるので、例えば、ダミーパターン8の膜
厚を0.4μm程度、パッド4の膜厚を1.0μm程
度、表面保護膜5の膜厚を0.8μm程度、パッドとダ
ミーパターン8の距離を0.5μm〜1.5μmとする
のが好ましい条件である。
【0015】このように構成した後、Ti−Pd等のバ
リアメタル層6、Au等のバンプ電極7を形成するとイ
ンナーリードボンディングの際、上から加えられる力に
対して機械強度の強い半導体装置が得られる。
【0016】以上のように本実施の形態によれば、ダミ
ーパターン上の層間絶縁膜の表面はパッド底部より高い
位置に形成され、パッド近傍に凸部が形成できるので、
パッドの膜厚を従来のように薄くしたり、表面保護膜を
厚く形成したりしなくても、インナーリードボンディン
グの際の表面保護膜の破壊などを防ぐことができる。ま
た、パッド上の表面保護膜より周辺部の膜厚の方を厚く
(t1<t2)形成することにより、インナーリードボ
ンディングの際、表面保護膜の破壊を防ぐだけでなく、
Al等の配線金属層の一部で形成されたパッドが、水平
方向に移動することを抑止する効果もある。
【0017】(実施の形態2)図2は本発明の半導体装
置の実施の形態2における構造を示す断面図であり、ま
ず、半導体基板1上にフィールド酸化膜2、層間絶縁膜
3を形成し、配線金属層から成るパッド4を形成する。
この時、ダミーパターン8をパッド4の形成時に同時に
その近傍に形成する。このダミーパターン8によりパッ
ド近傍に凸部が形成され、その間が溝となる。次に表面
保護膜5を形成しパッド中央部付近のみを開口する。こ
の時、前記実施の形態1の場合と同様に、表面保護膜5
は前記の溝を十分埋めることができるのでその膜厚はパ
ッド4のエッジ部分で厚くすることができる。そして凸
部がパッドに近づくにつれ表面保護膜の膜厚の減少をよ
り抑止することができることはいうまでもない。ただ
し、この時パッドと凸部を近づけすぎるとボイド等の別
の問題を生ずることがあるので、好ましくは、ダミーパ
ターン8の膜厚を1.0μm程度、パッド4の膜厚を
1.0μm程度、表面保護膜5の膜厚を0.8μm程
度、パッドとダミーパターン8の距離を0.5μm〜
1.5μmとするのがよい。
【0018】以上のように本実施の形態によれば、ダミ
ーパターンをパッドの形成時に同時にその近傍に形成す
ることにより、パッド近傍に凸部が形成され、後工程で
形成される表面保護膜の膜厚をパッドのエッジ部分で厚
くすることができるので、インナーリードボンディング
の際の表面保護膜の破壊などを防ぐことができる。ま
た、パッド上の表面保護膜より周辺部の膜厚の方を厚く
(t1<t2)形成することにより、インナーリードボ
ンディングの際、表面保護膜の破壊を防ぐだけでなく、
Al等の配線金属層の一部で形成されたパッドが、水平
方向に移動することを抑止する効果もある。
【0019】(実施の形態3)図3は本発明の半導体装
置の実施の形態3における構造を示す断面図であり、半
導体基板1上にフィールド酸化膜2、層間絶縁膜3が形
成され、パッド4が層間絶縁膜3の中に埋め込まれたよ
うな形になっている。これは図2に示す実施の形態2の
構造におけるダミーパターン8を形成する代わりに層間
絶縁膜3をパッド4の近傍に設けたものであり、例えば
パッド4が形成されるべき領域及びその近傍の層間絶縁
膜3の一部又は全部をエッチング等により取り除いて凹
部領域を形成する。このようにすれば前記実施の形態2
の構造と同様の配置となるから表面保護膜5の膜厚の減
少を抑止することができる。この場合も、例えば、パッ
ド4の膜厚を1.0μm程度、表面保護膜5の膜厚を
0.8μm程度、パッドと層間絶縁膜3の側面との距離
を0.5μm〜1.5μmとするのがよい。
【0020】以上のように本実施の形態によれば、層間
絶縁膜をパッドの近傍に設けることにより、パッド近傍
に凸部が形成され、後工程で形成される表面保護膜の膜
厚をパッドのエッジ部分で厚くすることができるので、
インナーリードボンディングの際の表面保護膜の破壊な
どを防ぐことができる。また、パッド上の表面保護膜よ
り周辺部の膜厚の方を厚く(t1<t2)形成すること
により、インナーリードボンディングの際、表面保護膜
の破壊を防ぐだけでなく、Al等の配線金属層の一部で
形成されたパッドが、水平方向に移動することを抑止す
る効果もある。
【0021】(実施の形態4)図4は本発明の半導体装
置の実施の形態4における構造を示す断面図であり、半
導体基板1上のパッド4が形成される領域及びその近傍
を除いて、選択酸化法(LOCOS法)によりフィール
ド酸化膜2を成長させる。次にBPSG等で層間絶縁膜
3を形成し配線金属層の一部でパッド4を形成する。こ
のようにすればパッド4の近傍の層間絶縁膜3の頂上面
をバッド4の底部より高い位置に形成でき、図3に示す
実施の形態3の場合と同様にパッド4を凹部領域中に形
成した形状となるので、パッド4のエッジにおいて表面
保護膜の膜厚の減少を抑止することができる。この場合
も、例えば、パッド4の膜厚を1.0μm程度、表面保
護膜5の膜厚を0.8μm程度、パッドと層間絶縁膜3
の側面との距離を0.5μm〜1.5μmとするのがよ
い。
【0022】以上のように本実施の形態によれば、半導
体基板上のパッドが形成される領域及びその近傍を除い
て、選択酸化法(LOCOS法)によりフィールド酸化
膜を成長させることにより、パッドの近傍の層間絶縁膜
の頂上面をパッドの底部より高い位置に形成でき、後工
程で形成される表面保護膜の膜厚をパッドのエッジ部分
で厚くすることができるので、インナーリードボンディ
ングの際の表面保護膜の破壊などを防ぐことができる。
また、パッド上の表面保護膜より周辺部の膜厚の方を厚
く(t1<t2)形成することにより、インナーリード
ボンディングの際、表面保護膜の破壊を防ぐだけでな
く、Al等の配線金属層の一部で形成されたパッドが、
水平方向に移動することを抑止する効果もある。
【0023】なお、本発明においてはパッド上の表面保
護膜の膜厚t1とパッドの周辺部におけるパッドの底部
から表面保護膜の上面までの膜厚t2の大小関係がt1
<t2になっていれば、上記4つの実施の形態に限るこ
とはなく、これらを組み合わせることによってもインナ
ーリードボンディングの際、上から加えられる力に対し
て機械強度の強い半導体装置が得られる。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、表面保護
膜の厚膜化、配線金属層の薄膜化を行なうことなく、ボ
ンデイングの際の表面保護膜の破壊などが起こらない低
コストで高品質の半導体装置を実現できるという有利な
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の実施の形態1における構
造を示す断面図
【図2】本発明の半導体装置の実施の形態2における構
造を示す断面図
【図3】本発明の半導体装置の実施の形態3における構
造を示す断面図
【図4】本発明の半導体装置の実施の形態4における構
造を示す断面図
【図5】従来の半導体装置のパッド近傍の構造の一例を
示す断面図
【図6】従来の半導体装置のパッド近傍の構造の他の例
を示す断面図
【符号の説明】
1 半導体基板 2 フィールド酸化膜 3 層間絶縁膜 4 パッド 5 表面保護膜 6 バリアメタル層 7 バンプ電極 8 ダミ−パターン t1 パッド上の表面保護膜の膜厚 t2 パッド周辺部におけるパッド底部から表面保護膜
の上面までの膜厚

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部回路との接続のため半導体基板上に
    形成されたパッドと、前記パッドおよびその周辺部の前
    記半導体基板を被覆して形成され、かつ前記パッド上の
    中央部領域を開口した表面保護膜と、前記開口部に露出
    したパッド表面上に形成されたバンプ電極とを有し、前
    記パッド周辺部に形成された前記表面保護膜の表面から
    前記パッド底部までの厚さが、パッド上の表面保護膜の
    膜厚より厚いことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 パッドの近傍には表面保護膜で被覆され
    た凸部が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. 【請求項3】 パッドは半導体基板に設けられた凹部領
    域内に形成されていることを特徴とする請求項1記載の
    半導体装置。
JP10036276A 1998-02-18 1998-02-18 半導体装置 Pending JPH11233544A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005045931A2 (de) 2003-11-06 2005-05-19 Infineon Technologies Ag Halbleiterchip mit flip-chip-kontakten und verfahren zur herstellung desselben
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