(57)【要約】      （修正有）【課題】製造コストが増加せず、接合を形成する場合に破損することのない半導体装置を提供する。【解決手段】電極パッド２とバンプ電極３との間に、中央に開口部を備えた補強層７を設け、開口部内で電極パッドとバンプ電極を確実に接続し、同時に、バンプ電極に印加される超音波エネルギーあるいは荷重を、補強層を介して電極パッドに伝搬し、電極パッドの破損を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の一部を絶縁膜で保護した電極パッド上にバンプ電極を備えた半導体装置において、
前記電極パッドと前記バンプ電極との間に絶縁材からなる補強層を備え、
該補強層は、前記絶縁膜との間に前記電極パッドの表面を露出するとともに、中央部に前記電極パッドの表面を露出する開口部を備え、
前記バンプ電極は、前記開口部内で前記電極パッドと接続し、前記補強層上に積層した構造であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、前記電極パッドがアルミニウムを含み、前記バンプ電極が金を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２いずれか記載の半導体装置において、前記補強層は、前記電極パッドの表面の一部を保護する前記絶縁膜と同じ絶縁材で構成されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に電極パッド上にバンプ電極を備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な半導体装置のバンプ電極は、例えば図４に示すような構造となっており、半導体素子等が形成された基板１上に、図示しない配線に接続した電極パッド２が形成され、この電極パッド２上にバンプ電極３が形成されている。
【０００３】
図４に示す構造のバンプ電極３は、例えば、バンプ製造用キャピラリを用いて金属ワイヤの先端に金属ボールを形成し、この金属ボールを電極パッド２に超音波を印加しながら圧着、あるいは熱圧着することで形成することができる。
【０００４】
このとき、バンプ電極３が形成される領域にパッシベーション膜４が近接して配置されていると、バンプ電極３の形成工程でパッシベーション膜４に接触し、パッシベーション膜４にクラックが生じてしまい好ましくない。そのため、図４に示すように、パッシベーション膜４はバンプ電極３が形成される領域を大きく開口するように形成されている。
【０００５】
このような構造のバンプ電極は、図５に示すように実装基板５上の実装基板電極６に超音波を印加しながら圧着することで接合される。
【０００６】
ところで、電極パッド２をアルミニウム（Ａｌ）、バンプ電極３を金（Ａｕ）で形成した場合、バンプ電極３を形成する際、あるいは実装基板５にバンプ電極３を接合させる際に、電極パッド２や電極パッド２の下側の基板１が破損してしまうという問題が発生した。
【０００７】
これは、バンプ電極３を形成する際に電極パッド２を構成するＡｌとバンプ電極３を構成するＡｕとが反応して合金化が進み、超音波のエネルギーを緩和したり、熱圧着の荷重を緩和する柔らかなアルミニウム層がなくなってしまうためと考えられる。
【０００８】
この種の問題を解決するため、図６に示すように電極パッド２上にニッケル（Ｎｉ）−金メッキ層などからなる補強層７を形成する方法等が提案されている（特許文献１、図８）。しかし、補強層７を形成する工程が追加され製造コストが増加してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３５９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来提案されている半導体装置では、補強材を形成するための製造工程を追加する必要があり、製造コストが増加してしまうという問題があった。本発明はこのような問題点を解消し、製造コストが増加せず、接合を形成する場合に破損することのない半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、表面の一部を絶縁膜で保護した電極パッド上にバンプ電極を備えた半導体装置において、前記電極パッドと前記バンプ電極との間に絶縁材からなる補強層を備え、該補強層は、前記絶縁膜との間に前記電極パッドの表面を露出するとともに、中央部に前記電極パッドの表面を露出する開口部を備え、前記バンプ電極は、前記開口部内で前記電極パッドと接続し、前記補強層上に積層した構造であることを特徴とする。
【００１２】
また本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の半導体装置において、前記電極パッドがアルミニウムを含み、前記バンプ電極が金を含むことを特徴とする。
【００１３】
さらにまた本願請求項３に係る発明は、請求項１または２いずれか記載の半導体装置において、前記補強層は、前記電極パッドの表面の一部を保護する前記絶縁膜と同じ絶縁材で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の半導体装置は、電極パッドとバンプ電極との間に、中央に開口部を備えた補強層を設けることで、開口部内で電極パッドとバンプ電極を確実に接続すると同時に、バンプ電極に印加される超音波エネルギーあるいは荷重が、補強層を介して電極パッドに伝搬するため、電極パッドの破損を防止することができる。特に超音波エネルギーが印加される場合、ドーナツ形状の補強膜が電極パッドの表面と平行な方向の振動を制限する機能を果たし、電極パッドの破損を防止することができる。
【００１５】
本発明の補強層は、半導体装置の表面を保護する絶縁膜と分離して形成されているため、バンプ電極に印加される超音波エネルギーや荷重によりクラック等のダメージが生じた場合でも、半導体装置の表面を保護する絶縁膜にそのダメージが伝搬しないため、半導体装置の耐湿性低下を招くこともない。
【００１６】
また電極パッドにアルミニウムを含み、バンプ電極に金を含む場合、その接合部でアルミニウムと金との合金化が進む場合でも、本発明の半導体装置によれば、合金化される領域は狭い領域に限られ、超音波エネルギーあるいは荷重は、補強層とその下の合金化されずに残るアルミニウム層に伝搬するため、電極パッドの破損を効果的に防止することが可能となる。
【００１７】
本発明の補強層は、半導体装置の表面保護のため形成する絶縁膜と同じ絶縁材で構成することもでき、同時にパターニング構成することが可能となり、製造コストを抑えることができる。
【００１８】
また補強層を備えることで、横方向のバンプ電極の変形が抑えられ、バンプ電極の高さを維持することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の半導体装置の説明図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の半導体装置の実装基板への実装構造を説明する図である。
【図４】従来の半導体装置の説明図である。
【図５】従来の半導体装置の実装構造の説明図である。
【図６】従来の別の半導体装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の半導体装置は、表面を保護する絶縁膜（パッシベーション膜）と分離し中央部に開口部を備えた補強層を介して電極パッドとバンプ電極を接合する構成としている。このように構成することで、バンプ電極に印加される超音波エネルギーあるいは荷重は、補強層とその下に合金化されずに残るアルミニウムを介して電極パッドに印加されるため、電極パッドの破損を防止することができる。また補強層は表面を保護する絶縁膜と分離しているため、バンプ電極に印加される超音波エネルギー等によってダメージ（クラック）が入ったとしても、そのダメージは表面を保護する絶縁膜に伝搬することがなく、半導体装置の耐湿性の低下を招くこともない。以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
本発明の第１の実施例について説明する。図１は本発明の第１の実施例の半導体装置である。図４に示す従来の半導体装置と比較して、補強層７を備えている点が相違する。また図６に示す従来の補強層７と異なり、絶縁膜からなり、パッシベーション膜４と接触することなく、電極パッド２上に配置されている。また中央部に電極パッド２の表面を露出するような開口部を備えており、この開口部内でバンプ電極３が電極パッド２と接触する構造となっている。さらに補強膜７上にバンプ電極３が積層した構造となっている。
【００２２】
このような補強層７は、次のように形成することができる。まず通常の半導体装置の製造工程に従い、基板１上に所望の配線に接続した電極パッド２を形成する（図２ａ）。
【００２３】
表面保護のため、絶縁膜からなるパッシベーション膜で全面を被覆する。パッシベーション膜は、半導体装置の製造工程で使用される絶縁膜を適宜選択すれば良い。その後、電極パッド２の表面を露出させる。このとき同時に、パッシベーション膜４の開口内に、補強膜７を形成する。この補強膜７は、パッシベーション膜４から離間し、電極パッド２のバンプ電極形成予定領域の中央部を開口する開口部８を備える構造とする（図２ｂ）。この開口部８の大きさは、後述するバンプ電極３と十分な接合強度を保つことができるよう適宜設定すればよい。
【００２４】
その後、通常の金属ワイヤを用いたワイヤボンディング法によりバンプ電極３を形成する（図２ｃ）。具体的には、金属ワイヤの先端に金属ボールを形成し、この金属ボールを電極パッド２に超音波を印加しながら押圧する。その結果、金属ボールの先端が変形して、開口部８内に入り込み、電極パッド２と接合する。金属ボールの一部は、補強膜７上に積層する構造となる。
【００２５】
ところで、電極パッド２がアルミニウムあるいはアルミニウムを主成分とする材料からなり、金属ワイヤが金あるいは金を主成分とする材料からなるとき、アルミニウムと金とが合金化する。しかし本発明では、バンプ電極３の下に補強層７と合金化しないアルミニウムからなる電極パッド２が存在するため、超音波を印加して接合を形成しても電極パッド２や基板１が破損に至ることはない。
【００２６】
同様に、実装基板５の実装基板電極６に超音波を印加しながら圧着することで接合を形成する場合も、バンプ電極３から補強層７と合金化しないアルミニウムからなる電極パッド２が存在するため、電極パッド２や基板１が破損に至ることはない。
【００２７】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、上記実施例では超音波を印加しながら接合を形成する場合の電極パッドの破損防止について説明したが、超音波を印加せず、熱圧着による接合形成の場合も電極パッドの破損を防止することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１：基板、２：電極パッド、３：バンプ電極、４：パッシベーション膜、５：実装基板、６：実装基板電極、７：補強層、８：開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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