JP2018037429A - 半導体装置 - Google Patents

【課題】絶縁膜上に形成されたボンディングパッドにボンディングワイヤーを打つ際に生じる絶縁膜のクラックが、横方向に広がらないようにする。【解決手段】ボンディングパッド直下の絶縁膜内部に、ボンディングパッドとボンディングパッド下部の配線金属とを接続し、ボンディングパッド面とボンディングパッド下部の配線金属面の一部領域を囲い込む構造の囲い込み層を形成する。これによってボンディングパッド直下の絶縁膜内部に生じたクラックが、囲い込み層内部に閉じ込められるため、横方向の広がりを防ぐことができる。【選択図】図２

本発明は、半導体装置の保護膜である絶縁膜上に形成されたボンディングパッドにボンディングワイヤーを打つ際生じる、絶縁膜のクラックの横方向の広がりを防止するための半導体装置の構造に関する。

半導体装置に保護膜として形成された絶縁膜は、配線と配線間を絶縁し、チップ面を、可動イオンなどから保護する働きがあり、半導体装置の電気特性、信頼性を確保する上で重要である。絶縁膜にクラックが入ると、そこから可動イオンなどが侵入し、半導体の電気特性を劣化し信頼性を低くする。

半導体基板上に酸化膜とナイトライド膜を順次積層し、さらにナイトライド膜上にボンディングパッドを積層してワイヤーボンディング時の振動、荷重によって酸化膜にクラックが生じることを防ぐ構造が示されている、しかし荷重がかかりすぎて酸化膜にクラックが生じた場合、クラックが横方向全体に広がり、半導体装置の信頼性を低下させる。

本発明は、上記問題点を解決し、絶縁膜にクラックが生じた場合、クラックの横方向への広がりを最小限に阻止できる構造を提供する。

本発明によれば、ボンディングパッドに加わる衝撃でボンディングパッド直下の絶縁膜にクラックが生じた場合、囲い込み層内部にクラックを閉じ込めることができ、クラックの横方向への広がりを最小限に阻止できる。

本発明の従来例の構造の断面図である。 本発明の実施例１の構造の断面図である。 本発明の実施例１の構造の平面図である。 本発明の実施例２の構造の断面図である。

以下、本発明の実施の形態となる構造について説明する。

図１に従来構造のボンディングパッドと、その下部の構造の断面図を記す。従来構造では、ボンディングパッド２の下に、絶縁膜３が存在し、ボンディングパッド２にボンディングワイヤー１を打ち、この衝撃で下地の絶縁膜３にクラック４が生じた場合、クラック４が絶縁膜３の横方向に伸び、半導体装置全域にクラック４が広がるため、半導体装置の信頼性を確保できなかった。図２に本発明の実施例1の構造を示す。実施例１では、ボンディングパッド２の直下の絶縁膜３内部に、ボンディングパッド２とボンディングパッド２の下部の配線金属６とを接続し、ボンディングパッド２およびボンディングパッド２下部の配線金属６の一部の領域を取り囲む構造の、囲い込み層５が埋められている。囲い込み層５は、平面視における形状は八角形であることが好ましく、、また内部には絶縁膜が充填されている。このように囲い込み層５を設けることで、ボンディングパッド２にボンディングワイヤー１を打つ際の振動、荷重で生じた、絶縁膜３のクラック４を、囲い込み層５の内部に抑えることができる。また、囲い込み層の外郭の形状は、八角形以外に平面視において円形でもよい。
囲い込み層５の材質は、材質が硬く、内部に生じたクラックをしっかりブロックできる金属を用いることが好ましく、中でもタングステンで形成することが好ましい。また、構造を安定化するために、ハ角形の外角は45°であることが好ましい。囲い込み層５は、絶縁膜にレジスト等でパターンニングし、ドライエッチングでトレンチを掘り、その後スパッタ、ＣＶＤ等でタングステンを埋めるが、例えば囲い込み層５の平面視における形状が長方形、正方形であると、トレンチの直角部分をタングステンで充分埋め込むことは難しく、隙間ができれしまうという問題がある。

実施例２の構造を、図4に示す。前記囲い込み層５の、ボンディングパッド２およびボンディングパッド２の下部の配線金属６とを接続する部分の領域７は、金属の相互拡散を防ぐ、バリア金属で形成されている。配線金属６に他の金属が拡散すると、配線金属６の抵抗値が変化したり、また、配線金属が硬化し、接続強度が確保できないという問題がある。接続強度が確保できないと、そこからクラックが横方向に伸びるため、囲い込み層によってクラックの横方向の伸びを防止できなくなる。これらを回避し、より、クラックの横方向の伸びを防ぐには、バリア金属７を形成することが有効であり、バリア金属７としてはバリア性の高い窒化チタンが有効である。

１、ボンディングワイヤー
２、ボンディングパッド
３、絶縁膜
４、クラック
５、囲い込み層
６、配線電極
７、バリア金属

1. ボンディングパッド下の絶縁膜中に、前記ボンディングパッドと、前記ボンディングパッドの下部の配線金属とを接続し、前記ボンディングパッド面と、前記配線金属面の一部領域を囲い込む構造の、囲い込み層を有することを特徴とする半導体装置。
   

2. 前記囲い込み層の形状が、平面視においてハ角形であり、前記囲い込み層の内部に絶縁膜が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
   

3. 前記平面視おいて八角形の囲い込み層の外角が45°であることを特徴とする請求項１から請求項２に記載の半導体装置。
   

4. 前記囲い込み層が、タングステンで形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項３に記載の半導体装置。
   

5. 前記絶縁膜がシリコン酸化膜であることを特徴とする、請求項１から請求項４に記載の半導体装置。
   

6. 前記囲い込み層の前記ボンディングパッドおよび、前記ボンディングパッド下部の前記配線金属との接続領域が、金属の相互拡散を阻止するバリア金属層で形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項５に記載の半導体装置。
   

7. 前記バリア金属層が、窒化チタンであることを特徴とする、請求項１から請求項６に記載の半導体装置。