JPS612351A - 半導体装置 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置、特に有機性絶縁膜を有するＩＣに
おけるアルミニウム配線の耐蝕防止に関する。

〔背景技術〕

バイポーラＩＣの高性能化、低消費電力化及びコスト節
減化は微細加工技術によって実現しつつあるが、一方で
は微細化されたアルミニウム配線の腐蝕による断線不良
や信頼性の低下が問題となっている。

バイポーラ・トランジスタやバイポーラＩＣにおいては
、第３図に示すように、シリコン半導体基体１の表面に
ｎｐｎトランジスタ素子２が形成され、この素子の表面
は半導体酸化膜３で履われるが、外部からの金属による
半導体接合の劣化を防止するために上記酸化膜表面にリ
ン酸化物（Ｐ２０ｇ）を含むガラス膜、いわゆるリンガ
ラスが形成される。

このリンガラスを有する酸化膜３の上に素子の電極とし
て接続するアルミニウム配線４，５が１層又は多層（同
図では２層の場合を示す）に形成され、このアルミニウ
ム配線５の一部は端子６となる。（Ｉ　Ｂ　Ｍ　　ＪＯ
ＵＲＮＡＬ　ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ１９６４３〜６頁） このアルミニウム配線は無機又は有機の絶縁物よりなる
パッシベーション膜７，８によって層間及び最終的に履
われ、チップ周辺部でパッシベーション膜８の一部が開
口し、アルミニウム配線５の端子６がポンディングパッ
ドとして露出され、ここにワイヤ９がボンディングされ
て外部リードに接続されるようになっている。

上記したポンディングパッド部分では、周辺部でパッシ
ベーション膜７，８が重なり盛り上がった状態になって
いるが、ワイヤボンディング時のストレス等により、ア
ルミニウム膜６に重なる最終パッシベーション膜８の一
部がはがれて隙間１０が生じるものも一部あることが明
らかとなった。この隙間１０より水が浸入し、下部のア
ルミニウム配線４を腐蝕させる。時に第１層アルミニウ
ム配線４はその下地には高濃度のリンガラス層があり、
このリンガラス部分が水に溶けてリンが溶出し、リンと
水分とが反応しリン酸を形成し、これがアルミニウム配
線腐蝕の原因となっていることが明らかとなった。

〔発明の目的〕

本発明は上述した問題を解決したものであり、その目的
とするところは、ポンディングパッド近傍における耐湿
性を向上させ、アルミニウム配線腐蝕を防止することに
ある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本発明帯の記載及び添付図面からあきらかになるであろ
う。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、シリコン半導体基体の一主面にトランジスタ
等の半導体素子を形成し、この半導体素子の表面をシリ
コン酸化膜で履い、この酸化膜上に上記素子を接続する
アルミニウム配線を１層又は２層に形成し、アルミニウ
ム配線が１層の場合は配線上、２層の場合は配線間及び
配線上をポリイミド系樹脂等の有機性絶縁膜で履い、ア
ルミニウム配線の一部はワイヤボンディング・パッドと
して上記絶縁膜の窓孔より露出させた半導体装置であっ
て、上記ワイヤボンディング・パッド又はその下地とな
るアルミニウム膜の周辺にアルミニウムよりなるガード
リングを設けることにより、上記窓孔を通じて水の浸入
があってもガードリングの腐蝕についやさせ、たとえば
、パッド周りの１層目アルミニウム配線の腐蝕を防止し
、前記目的を達成するものである。

〔実施例１〕 第１図、第２図は本発明の一実施例を示すものであって
、第１図は半導体装置のポンディングパッド近傍におけ
る第１層アルミニウム配線（鎖線で示す）４．４ａと第
２層アルミニウム配線（実線で示す）５．６の配置を示
す平面図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ″切断断面図
である。

■は半導体基板、３は半導体酸化膜、７はポリイミド樹
脂よりなる層間絶縁膜、８はポリイミド樹脂よりなる最
終絶縁膜である。６は第２層アルミニウム配線５の１端
子であるポンディングパッド、４ａは第１層アルミニウ
ム配線からなりポンディングパッドの下地膜となる部分
である。１１は第１層アルミニウム配線からなるガード
リングで、ポンディングパッド下地膜４ａの周囲に設け
られる。ガードリング１１の幅ｄ１は、１０〜１５μｍ
とし、ポンディングパッド下地膜４ａとガードリング１
１との間隔ｄ２は４０μｍ程度とする。

〔効果〕

上記実施例１で述べた変発明によれは、ポンディングパ
ッドを通じて浸入してきた水は下地膜の部分でリンガラ
スを有する酸化膜３表面にそってひろがっても、ガード
リングのアルミニウムを腐蝕するのみに費させることに
より、それよりも外側の第１層アルミニウム配線４の腐
蝕をまぬがれることになる。一方、ポンディングパッド
よりの線の引き出しは第２層アルミニウム配線５により
行うためこの部分ではリンガラスがないためにアルミニ
ウム腐蝕は起りにくい。

〔実施例２〕 第５図及至第１０図は本発明の一実施例であつて、２層
アルミニウム配線を有するバイポーラＩＣの製造プロセ
スの一部を工程断面図により示すものである。

（１）第５図に示すようにＰ型シリコン基板１２上の一
部にｎ＋＋埋込層１３を埋め込み、ｎ−型シリコン層１
４をエピタキシャル成長させる。このｎ−型シリコン層
１４の一部には表面がらＰ−型基板１２に接続するアイ
ソレーションＰ型１５を形成し、表面には酸化膜（Ｓｉ
Ｏ７）３を形成する。（２）ホトエッチ技術により酸化
膜３の一部を窓開し、この窓開部を通して一部でボロン
（Ｂ）を導入することにより第６図に示すようにｎｐｎ
トランジスタのベースとなるＰ型領域１６を拡散し、他
の一部にはリン（Ｐ）等を導入してコレクタ取り出し部
となるｎ＋型領領域１７びエミッタとなるｎ１型領域１
８を形成する。なお、エミッタ拡散時に酸化膜３表面に
全面汚染防止用のリンガラス（図示されない）を形成す
る。

（３）コンタクトホトエツチングを行って酸化膜３の一
部を窓開し、全面にアルミニウムを蒸着、パターニング
エツチングすることにより、第７図に示すように第１層
アルミニウム配線４を形成する。このときにポンディン
グパッドの下地部４ａとガードリング１１が同時に形成
される。

（４）全面にポリイミド系樹脂ワニスをスピンナ塗布し
、ベークすることにより層間膜となるポリイミド膜７を
形成した後、ホトエッチを行なって第８図に示すように
ポンディングパッドとなる部分を窓開する。このとき、
必要に応じて第１層アルミニウム配線の一部が露出する
スルーホール１９を開ける。

（５）全面にアルミニウムを蒸着し、パターニングエツ
チングすることにより、第９図に示すように第２層アル
ミニウム配線５と、その一端子となるボンディング・パ
ッド部６を形成する。なお、第２層アルミニウム配線５
の一部はスルーホール１９を通じて第１層アルミニウム
配線に接続される。

（６）全面に最終絶縁膜となるポリイミド膜８を形成し
、ホトエツチング技術によりポンディングパッド部を窓
開することにより第１０図に示すように半導体装置が完
成する。

〔効果〕

実施例２で述べた本発明によれば通常の２層アルミニウ
ム配線技術をそのまま利用し第１層アルミニウム配線の
パターンを一部変えるのみでアルミニウムガードリング
を有する耐湿構造が得られる。

〔実施例３〕 上記実施例１，２では２層アルミニウム配線構造を例と
したが本発明は１層アルミニウム配線構造においても同
様に応用できる。

たとえば、実施例２の工程（４）第８図で示した状態で
ポリイミド膜を最終絶縁膜とすれ、ばこのまま１層アル
ミニウム配線構造となる。この場合下地アルミニウム膜
４ａはボンデインパッドとなる。このポンディングパッ
ドから第１層アルミニウム配線を引き出すためには、第
４図に示すようにガードリング１１の一部２０を欠除さ
せてここから第１層アルミニウム配線を取り出すような
構造とする。

第１層アルミニウム配線構造の場合は２層配線構造の場
合よりもポンディングパッドからの水の浸入によるアル
ミニうム配線腐蝕の影響を一層受は易いが、パッドの周
辺にガードリングを設けることにより、２層配線の場合
と同様の理由で耐湿性向上効果が得られる。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置の形成技
術に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではない。

本発明はポリイミド絶縁膜に使用したアルミニウム１層
又は２層配線構造のＩＣに適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す半導体装置におけるボ
ンデインパッド近傍の平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ
’切断断面図である。 第３図はこれまでの半導体装置におけるボンディングパ
ッド近傍の断面図である。 第４図は本発明の他の一実施例を示すポンディングパッ
ド近傍の平面図である。 第５図及至第１０図は本発明の他の一実施例を示す半導
体装置の製造プロセスの一部を示す工程断面図である。 １・・半導体基板、２・・半導体素子、３・・半導体酸
化膜、４・・・第１層アルミニウム配線、４ａ・・・ア
ルミニウムよりなるポンディングパッド下地、５・・第
２層アルミニウム配線、６・・ポンディングパッド、７
・・・ポリイミド系樹脂よりなる層間絶縁膜、８・・・
ポリイミド系樹脂よりなる最終絶縁膜、９・・・ワイヤ
、１０・・・隙間、１１・・・ガードリング、１２・Ｐ
−型シリコン基板、１３・・・ｎ＋＋埋込層、１４・　
ｎ−型エピタキシャルシリコン層、１５・・・アイソレ
ーションＰ型層、１６・・・ベースＰ壁領域、１７・・
コレクタ取出しｎ＋型領領域１８・・・エミッタｎ＋型
領域、１９・・・スルーホール、２０・・・欠除部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基体の一主面に半導体素子が形成され、この
   半導体素子の表面は半導体酸化膜で履われ、この半導体
   酸化膜上に単層又は複数層のアルミニウム膜が配線とし
   て形成され、アルミニウム膜上は有機性の絶縁膜で履わ
   れ、上記アルミニウム膜の一部はワイヤボンディング・
   パッドとして絶縁膜の窓孔より露出する半導体装置であ
   って、上記ワイヤボンディング・パッド又はその下地と
   なるアルミニウム膜の周囲にアルミニウムよりなるガー
   ドリングを有することを特徴とする半導体装置。 ２、上記有機性の絶縁膜はポリイミド系樹脂からなる特
   許請求の範囲第１項記載の半導体装置。