(57)【要約】【課題】ボンディングワイヤの断線を抑制することができる半導体装置を提供する。【解決手段】一実施形態に係る半導体装置は、第１ボンディングパッドと、金を含有する材料で形成された第１膜とを含む第１接続電極を有する半導体チップと、銅を含有する材料で形成された第１ボンディングワイヤとを備えている。第１ボンディングパッドは、平面視において、第１領域と、第１領域から離間して配置された第２領域とを有している。第１膜は、第１領域にある第１ボンディングパッド上にのみ形成され、かつ第１ボンディングワイヤに接続されている。【選択図】図２
2020017642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ボンディングパッドと、金を含有する材料で形成された第１膜とを含む第１接続電極を有する半導体チップと、
銅を含有する材料で形成された第１ボンディングワイヤとを備え、
前記第１ボンディングパッドは、平面視において、第１領域と、前記第１領域から離間して配置された第２領域とを有し、
前記第１膜は、前記第１領域にある前記第１ボンディングパッド上にのみ形成され、かつ前記第１ボンディングワイヤに接続されている、半導体装置。
【請求項２】
前記第２領域にある前記第１ボンディングパッドの表面には、プローブ痕が形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体チップは、前記第１ボンディングパッドを覆うように形成されたパッシベーション膜をさらに有し、
前記パッシベーション膜には、平面視において前記第１領域と重なるように配置された第１開口と、平面視において前記第２領域に重なるように配置された第２開口とが形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１接続電極は、前記第２領域にある前記第１ボンディングパッド上にのみ形成され、かつ金を含有する材料で形成された第２膜をさらに含む、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１膜及び前記第２膜は、無電解めっき膜又は電解めっき膜である、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１接続電極は、前記第２領域にある前記第１ボンディングパッド上にのみ形成され、かつ金を含有する材料で形成された第２膜をさらに含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１接続電極の表面には、前記第１膜と前記第２膜とを分離する溝が形成されており、
前記溝の底部からは、前記第１領域と前記第２領域との間にある前記第１ボンディングパッドが露出している、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
平面視において、前記第２領域の面積は、前記第１領域の面積の０．４倍以上２．３倍以下である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１ボンディングワイヤは、前記第１膜に接続されている第１ボール部を有し、
平面視において、前記第１ボール部と前記第１膜との接合面積は、前記第１膜の面積の０．１倍以上０．８倍以下である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
銅を含有する材料で形成された第２ボンディングワイヤとをさらに備え、
前記半導体チップは、第２ボンディングパッドと、金を含有する材料で形成された第３膜とをさらに有し、
前記第２ボンディングパッドは、平面視において、第３領域と、前記第３領域から離間して配置された第４領域とを有し、
前記第３膜は、前記第３領域にある前記第１ボンディングパッド上にのみ形成され、かつ前記第２ボンディングワイヤに接続されており、
平面視において、前記第１膜の面積は、前記第３膜の面積よりも小さく、
前記第１ボンディングワイヤは、前記第１膜に接続された第１ボール部を有しており、
前記第２ボンディングワイヤは、前記第３膜に接続された第２ボール部を有しており、
平面視における前記第１ボール部の径は、平面視における前記第２ボール部の径よりも小さい、請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特開２０１４−１８７０７３号公報（特許文献１）に記載の半導体装置が知られている。特許文献１に記載の半導体装置は、ボンディングパッドと、ＯＰＭ（Over  Pad  Metal）密着膜と、ＯＰＭ膜と、導電性ワイヤとを有している。
【０００３】
ボンディングパッドは、アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）合金で形成されている。ＯＰＭ密着膜は、ボンディングパッド上にパラジウム（Ｐｄ）で形成されている。ＯＰＭ膜は、ＯＰＭ密着膜上に金（Ａｕ）で形成されている。導電性ワイヤは、銅で形成されている。導電性ワイヤは、ボンディングパッド（より具体的には、ＯＰＭ膜）に接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１８７０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の半導体装置が高温環境下に長時間曝されると、導電性ワイヤに含まれる銅がＯＰＭ膜中に拡散することにより、導電性ワイヤ中に空隙が形成されてしまうおそれがある。このような空隙の形成は、導電性ワイヤの断線の原因となる。
【０００６】
その他の課題及び新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態に係る半導体装置は、第１ボンディングパッドと、金を含有する材料で形成された第１膜とを含む第１接続電極を有する半導体チップと、銅を含有する材料で形成された第１ボンディングワイヤとを備える。第１ボンディングパッドは、平面視において、第１領域と、第１領域から離間して配置された第２領域とを有する。第１膜は、第１領域にある第１ボンディングパッド上にのみ形成され、かつ第１ボンディングワイヤに接続されている。
【発明の効果】
【０００８】
一実施形態に係る半導体装置によると、ボンディングワイヤの断線を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の上面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。
【図４】第１実施形態の第１変形例に係る半導体装置の上面図である。
【図５】第１実施形態の第２変形例に係る半導体装置の上面図である。
【図６】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図７】半導体ウェハ準備工程Ｓ１での第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図８】パッシベーション膜形成工程Ｓ２での第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図９】下地膜成膜工程Ｓ３での第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１０】オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４での第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１１】検査工程Ｓ５での第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１２】比較例に係る半導体装置の断面図である。
【図１３】第２実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１４】第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図１５】下地膜成膜工程Ｓ３での第２実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１６】オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４での第２実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１７】エッチング工程Ｓ８での第２実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１８】第３実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１９】第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図２０】下地膜成膜工程Ｓ３での第３実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２１】オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４での第３実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２２】エッチング工程Ｓ８での第３実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２３】第４実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２４】オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４での第４実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２５】エッチング工程Ｓ８での第４実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態の詳細を、図面を参照して説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付すものとし、重複する説明は繰り返さない。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００１１】
（第１実施形態）
以下に、第１実施形態に係る半導体装置の構成を説明する。
【００１２】
図１及び図２に示されるように、第１実施形態に係る半導体装置は、半導体チップＣＨＰと、ボンディングワイヤＢＷ１とを有している。半導体チップＣＨＰは、層間絶縁膜ＩＬＤと、接続電極ＥＬ１と、パッシベーション膜ＰＶ１とを有している。
【００１３】
なお、図示されていないが、半導体チップＣＨＰは、半導体基板と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とを有している。半導体基板は、例えば単結晶のシリコン（Ｓｉ）で形成されている。半導体基板の主面には、トランジスタのソース領域、ドレイン領域及びウェル領域が形成されている。ウェル領域は、ソース領域及びドレイン領域を取り囲むように形成されており、ソース領域及びドレイン領域に挟み込まれている部分を有している。
【００１４】
ゲート絶縁膜は、ソース領域及びドレイン領域に挟み込まれるウェル領域の部分上に形成されている。ゲート絶縁膜は、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ２）で形成されている。ゲート電極は、ゲート絶縁膜上に形成されている。ゲート電極は、例えば不純物がドープされた多結晶のシリコンで形成されている。
【００１５】
層間絶縁膜ＩＬＤは、半導体チップＣＨＰに含まれる複数の層間絶縁膜のうちの、最上層にある層間絶縁膜である。層間絶縁膜ＩＬＤは、例えばシリコン酸化物で形成されている。図示されていないが、層間絶縁膜ＩＬＤ中には、接続電極ＥＬ１に電気的に接続されている配線が形成されている。
【００１６】
接続電極ＥＬ１は、層間絶縁膜ＩＬＤ上に形成されている。接続電極ＥＬ１は、ボンディングパッドＢＰ１と、下地膜ＵＦ１及び下地膜ＵＦ２と、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２とを有している。
【００１７】
ボンディングパッドＢＰ１は、平面視において、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２とを有している。第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は、平面視において、互いに離間している。平面視において、第２領域Ｒ２の面積は、第１領域Ｒ１の面積の０．４倍以上２．３倍以下であることが好ましい。
【００１８】
ボンディングパッドＢＰ１は、層間絶縁膜ＩＬＤ上に形成されている。ボンディングパッドＢＰ１は、例えばアルミニウムを含有する材料（アルミニウム、アルミニウム合金）で形成されている。下地膜ＵＦ１は、第１領域Ｒ１にあるボンディングパッドＢＰ１上に形成されている。下地膜ＵＦ２は、第２領域Ｒ２にあるボンディングパッドＢＰ１上に形成されている。下地膜ＵＦ１及び下地膜ＵＦ２は、例えば、ボンディングパッドＢＰ１側から順に、ニッケル（Ｎｉ）膜及びパラジウム（Ｐｄ）膜を積層することで形成されている。下地膜ＵＦ１及び下地膜ＵＦ２は、例えば、無電解めっき膜である。なお、無電解めっき膜とは、無電解めっきにより形成されためっき膜をいう。
【００１９】
オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１は、下地膜ＵＦ１を介して、第１領域Ｒ１にあるボンディングパッドＢＰ１上にのみ形成されている。オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１は、金を含有する材料（金、金合金）で形成されている。オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１は、例えば、無電解めっき膜である。
【００２０】
オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２は、下地膜ＵＦ２を介して、第２領域Ｒ２にあるボンディングパッドＢＰ１上にのみ形成されている。オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２は、金を含有する材料（金、金合金）で形成されている。オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２は、例えば、無電解めっき膜である。
【００２１】
オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２の表面には、プローブ痕ＰＭ１が形成されている。プローブ痕ＰＭ１において、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２の表面は窪んでいる。平面視において、プローブ痕ＰＭ１は、例えば、細長い形状を有している。すなわち、平面視におけるプローブ痕ＰＭ１の長手方向での幅が、平面視におけるプローブ痕ＰＭ１の短手方向での幅（プローブ痕ＰＭ１の長手方向に直交する方向での幅）よりも広くなっている。プローブ痕ＰＭ１は、平面視において、円形形状を有していてもよい。
【００２２】
図１及び図３に示されるように、半導体チップＣＨＰは、接続電極ＥＬ２をさらに有していてもよい。接続電極ＥＬ２は、ボンディングパッドＢＰ２と、下地膜ＵＦ３及び下地膜ＵＦ４と、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４とを有している。
【００２３】
ボンディングパッドＢＰ２は、平面視において、第３領域Ｒ３と、第４領域Ｒ４とを有している。第３領域Ｒ３及び第４領域Ｒ４は、平面視において、互いに離間している。平面視において、第４領域Ｒ４の面積は、第３領域Ｒ３の面積の０．４倍以上２．３倍以下であることが好ましい。
【００２４】
ボンディングパッドＢＰ２は、層間絶縁膜ＩＬＤ上に形成されている。ボンディングパッドＢＰ２は、例えばアルミニウムを含有する材料（アルミニウム、アルミニウム合金）で形成されている。下地膜ＵＦ３は、第３領域Ｒ３にあるボンディングパッドＢＰ２上に形成されている。下地膜ＵＦ４は、第４領域Ｒ４にあるボンディングパッドＢＰ２上に形成されている。下地膜ＵＦ３及び下地膜ＵＦ４は、例えば、ボンディングパッドＢＰ２側から順に、ニッケル膜及びパラジウム膜を積層することで形成されている。下地膜ＵＦ３及び下地膜ＵＦ４は、例えば、無電解めっき膜である。
【００２５】
オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３は、下地膜ＵＦ３を介して、第３領域Ｒ３にあるボンディングパッドＢＰ２上にのみ形成されている。オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３は、金を含有する材料（金、金合金）で形成されている。オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３は、例えば、無電解めっき膜である。平面視において、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３の面積は、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１の面積よりも大きい。
【００２６】
オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４は、下地膜ＵＦ４を介して、第４領域Ｒ４にあるボンディングパッドＢＰ２上にのみ形成されている。オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４は、金を含有する材料（金、金合金）で形成されている。オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４は、例えば、無電解めっき膜である。平面視において、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４の面積は、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２の面積よりも大きい。
【００２７】
オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４の表面には、プローブ痕ＰＭ２が形成されている。プローブ痕ＰＭ２において、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４の表面は窪んでいる。プローブ痕ＰＭ２は、プローブ痕ＰＭ１と同様の形状を有している。
【００２８】
ボンディングワイヤＢＷ１は、銅を含有する材料（銅、銅合金）で形成されている。ボンディングワイヤＢＷ１は、ワイヤ部ＢＷ１ａと、ボール部ＢＷ１ｂとを有している。ワイヤ部ＢＷ１ａは、ボンディングワイヤＢＷ１のうち、ワイヤ状の形状を有している部分である。
【００２９】
ボール部ＢＷ１ｂは、ボンディングワイヤＢＷ１のうち、ボール状の形状を有している部分である。ボール部ＢＷ１ｂは、ワイヤ部ＢＷ１ａの一方端に形成されている。ボンディングワイヤＢＷ１は、ボール部ＢＷ１ｂにおいて、接続電極ＥＬ１（オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１）に接続されている。
【００３０】
第１実施形態に係る半導体装置は、ボンディングワイヤＢＷ２をさらに有していてもよい。ボンディングワイヤＢＷ２は、銅を含有する材料（銅、銅合金）で形成されている。ボンディングワイヤＢＷ２は、ワイヤ部ＢＷ２ａと、ボール部ＢＷ２ｂとを有している。
【００３１】
ワイヤ部ＢＷ２ａは、ボンディングワイヤＢＷ２のうち、ワイヤ状の形状を有している部分である。ボール部ＢＷ２ｂは、ボンディングワイヤＢＷ２のうち、ボール状の形状を有している部分である。ボール部ＢＷ２ｂは、ワイヤ部ＢＷ２ａの一方端に形成されている。ボンディングワイヤＢＷ２は、ボール部ＢＷ２ｂにおいて、接続電極ＥＬ２（オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３）に接続されている。
【００３２】
オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１とボール部ＢＷ１ｂとの接合面積は、平面視におけるオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１の面積の０．１倍以上０．８倍以下であることが好ましい。オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３とボール部ＢＷ２ｂとの接合面積は、平面視におけるオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３の面積の０．１倍以上０．８倍以下であることが好ましい。平面視におけるボール部ＢＷ２ｂの直径Ｄ２は、平面視におけるボール部ＢＷ１ｂの直径Ｄ１よりも大きいことが好ましい。
【００３３】
パッシベーション膜ＰＶ１は、例えば、シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）で形成されている。パッシベーション膜ＰＶ１は、ボンディングパッドＢＰ１を覆うように、層間絶縁膜ＩＬＤ上に形成されている。
【００３４】
パッシベーション膜ＰＶ１には、開口ＯＰ１及び開口ＯＰ２が形成されている。開口ＯＰ１及び開口ＯＰ２は、パッシベーション膜ＰＶ１を厚さ方向に貫通している。開口ＯＰ１は第１領域Ｒ１に位置しており、開口ＯＰ２は第２領域Ｒ２に位置している。オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２は、開口ＯＰ１及び開口ＯＰ２の間にあるパッシベーション膜ＰＶ１の部分により相互に分離されている。
【００３５】
半導体チップＣＨＰが接続電極ＥＬ２を有している場合、パッシベーション膜ＰＶ１には、開口ＯＰ３及び開口ＯＰ４がさらに形成されていてもよい。開口ＯＰ３及び開口ＯＰ４は、パッシベーション膜ＰＶ１を厚さ方向に貫通している。開口ＯＰ３は第３領域Ｒ３に位置しており、開口ＯＰ４は第４領域Ｒ４に位置している。オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４は、開口ＯＰ３及び開口ＯＰ４の間にあるパッシベーション膜ＰＶ１の部分により相互に分離されている。
【００３６】
上記においては、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１〜オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４の平面形状（第１領域Ｒ１〜第４領域Ｒ４の形状）が矩形形状である場合を例として示したが、図４及び図５に示されるように、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２（オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４）の平面形状は、多角形形状又は円形形状であってもよい。この場合、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１とボール部ＢＷ１ｂとの接合面積は、平面視におけるオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１の面積の０．１倍以上０．９９倍以下であってもよい。
【００３７】
以下に、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
図６に示されるように、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウェハ準備工程Ｓ１と、パッシベーション膜形成工程Ｓ２と、下地膜成膜工程Ｓ３と、オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４と、検査工程Ｓ５と、ダイシング工程Ｓ６と、ワイヤボンディング工程Ｓ７とを有している。
【００３８】
図７に示されるように、半導体ウェハ準備工程Ｓ１においては、ボンディングパッドＢＰ１及びボンディングパッドＢＰ２が形成された半導体ウェハＷＦが準備される。図８に示されるように、パッシベーション膜形成工程においては、パッシベーション膜ＰＶ１が形成される。パッシベーション膜ＰＶ１の形成においては、第１に、ボンディングパッドＢＰ１を覆うように、パッシベーション膜ＰＶ１を構成する材料が、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）等で成膜される。パッシベーション膜ＰＶ１の形成においては、第２に、成膜されたパッシベーション膜ＰＶ１を構成する材料に対してフォトリソグラフィ及びエッチングを行うことにより、開口ＯＰ１及び開口ＯＰ２（開口ＯＰ３及び開口ＯＰ４）が形成される。
【００３９】
図９に示されるように、下地膜成膜工程Ｓ３においては、無電解めっき法を用いてニッケル膜及びパラジウム膜を順次成膜することにより、下地膜ＵＦ１及び下地膜ＵＦ２（下地膜ＵＦ３及び下地膜ＵＦ４）が成膜される。ニッケル膜は、例えば置換型の無電解めっき法で成膜される。パラジウム膜は、例えば自己触媒型の無電解めっき法で成膜される。
【００４０】
図１０に示されるように、オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４においては、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２（オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４）が成膜される。オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２（オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４）は、例えば自己触媒型の無電解めっき法で成膜される。
【００４１】
なお、オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４を電解めっき法で行うとともに、その後に後述するエッチング工程Ｓ８を行うことにより、電解めっきでオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２（オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４）を成膜することも可能である。
【００４２】
検査工程Ｓ５においては、半導体ウェハＷＦの電気検査が行われる。半導体ウェハＷＦの電気検査は、プローブカードに形成されたプローブニードルを接続電極ＥＬ１（接続電極ＥＬ２）に接触させることにより行われる。その結果、図１１に示されるように、プローブ痕ＰＭ１（プローブ痕ＰＭ２）が、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２（オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４）にそれぞれ形成される。
【００４３】
ダイシング工程Ｓ６においては、半導体ウェハＷＦのダイシングが行われる。これにより、半導体ウェハＷＦが半導体チップＣＨＰに個片化される。半導体ウェハＷＦのダイシングは、例えば、ダイシングブレード又はレーザを用いて行われる。なお、個片化された半導体チップＣＨＰは、例えば、リードフレーム（図示せず）のダイパッド上に載置される。
【００４４】
ワイヤボンディング工程Ｓ７においては、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１にボンディングワイヤＢＷ１が接続される（オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３にボンディングワイヤＢＷ２が接続される）。ボンディングワイヤＢＷ１（ボンディングワイヤＢＷ２）の接続は、例えば、ボール部ＢＷ１ｂ（ボール部ＢＷ２ｂ）がオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１（オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３）に押し付けられた状態で、ボール部ＢＷ１ｂ（ボール部ＢＷ２ｂ）に超音波を印加することにより行われる。以上により、図１〜図３に示される第１実施形態に係る半導体装置の構造が形成される。
【００４５】
以下に、第１実施形態に係る半導体装置の効果を、比較例と対比しながら説明する。
図１２に示されるように、比較例に係る半導体装置は、半導体チップＣＨＰと、ボンディングワイヤＢＷとを有している。半導体チップＣＨＰには、接続電極ＥＬ及びパッシベーション膜ＰＶが形成されている。接続電極ＥＬは、ボンディングパッドＢＰ１と、下地膜ＵＦと、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭを有している。
【００４６】
パッシベーション膜ＰＶは、ボンディングパッドＢＰ１を覆うように形成されており、かつ開口ＯＰを有している。開口ＯＰは、パッシベーション膜ＰＶを厚さ方向に貫通している。
【００４７】
下地膜ＵＦは、例えば、ニッケル膜とパラジウム膜を積層することにより形成されている。下地膜ＵＦは、第１領域Ｒ１にあるボンディングパッドＢＰ１上及び第２領域Ｒ２上にあるボンディングパッドＢＰ１上に跨って形成されている。すなわち、下地膜ＵＦは、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間にあるボンディングパッドＢＰ１上にも形成されている。
【００４８】
オーバーパッドメタル膜ＯＰＭは、金を含有する材料（金又は金合金）で形成されている。下地膜ＵＦ１上に形成されている。すなわち、第１領域Ｒ１にあるオーバーパッドメタル膜ＯＰＭと第２領域Ｒ２にあるオーバーパッドメタル膜ＯＰＭとは、互いに分離されていない。
【００４９】
ボンディングワイヤＢＷは、銅を含有する材料（銅又は銅合金）で形成されている。ボンディングワイヤＢＷは、下地膜ＵＦを介して第１領域Ｒ１にあるボンディングパッドＢＰ１上に形成されたオーバーパッドメタル膜ＯＰＭに接続されている。
【００５０】
比較例に係る半導体装置においては、第１領域Ｒ１にあるオーバーパッドメタル膜ＯＰＭが第２領域Ｒ２にあるオーバーパッドメタル膜ＯＰＭと分離されていない。そのため、ボンディングワイヤＢＷ中の銅は、第１領域Ｒ１にあるボンディングパッドＢＰ１上に形成されたオーバーパッドメタル膜ＯＰＭを介して、第２領域Ｒ２にあるボンディングパッドＢＰ１上に形成されたオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ中まで拡散する。
【００５１】
その結果、ボンディングワイヤＢＷから拡散する銅の量が相対的に多くなり、ボンディングワイヤＢＷ中に空隙が生じやすい。すなわち、比較例に係る半導体装置においては、ボンディングワイヤＢＷに断線が生じる懸念が相対的に大きい。
【００５２】
他方で、第１実施形態に係る半導体装置においては、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１とオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２とは、開口ＯＰ１及び開口ＯＰ２の間にあるパッシベーション膜ＰＶ１の部分で分離されているため、ボンディングワイヤＢＷ１からオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１中へ拡散した銅は、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２まで到達することができない。
【００５３】
その結果、ボンディングワイヤＢＷ１から拡散する銅の量が相対的に少なくなり、ボンディングワイヤＢＷ１中における空隙の発生が抑制される。このように、第１実施形態に係る半導体装置によると、ボンディングワイヤＢＷ１に断線が生じることを抑制できる。
【００５４】
第１実施形態に係る半導体装置においては、ボンディングパッドＢＰ１がパッシベーション膜ＰＶ１でマスクされているため、下地膜ＵＦ１、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２（下地膜ＵＦ２、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ４）を無電解めっきで形成することができる。すなわち、第１実施形態に係る半導体装置においては、これらの膜を別途パターンニングする必要がないため、プロセスプロ―を簡略化することができる。
【００５５】
第１実施形態に係る半導体装置においては、第２領域Ｒ２にあるボンディングパッドＢＰ１上に下地膜ＵＦ２及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２が形成されているため、プローブニードルによりボンディングパッドＢＰ１が損傷すること及び第２領域Ｒ２にあるボンディングパッドＢＰ１の表面が酸化されることを抑制できる。
【００５６】
ボンディングワイヤＢＷ１中の銅は、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１との接合部の端部を介してオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１中へと拡散するため、ボール部ＢＷ１ｂのサイズを大きくすることにより、ボンディングワイヤＢＷ１からオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１へと拡散する銅の量を減らすことができる。そのため、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１とボール部ＢＷ１ｂとの接合面積が平面視におけるオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１の面積の０．１倍以上０．８倍以下である場合には、ボンディングワイヤＢＷ１に断線が生じることをさらに抑制できる。
【００５７】
平面視におけるオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３の面積は平面視におけるオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１の面積よりも大きいため、直径Ｄ１及び直径Ｄ２が等しい場合、ボンディングワイヤＢＷ２中の銅は、相対的にオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３中へと拡散しやすい。しかしながら、直径Ｄ２が直径Ｄ１よりも大きい場合、ボンディングワイヤＢＷ２中からオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ３中へと拡散する銅の量を減らすことができるため、ボンディングワイヤＢＷ２に断線が生じることをさらに抑制できる。
【００５８】
以下に、第２実施形態に係る半導体装置の構成を説明する。なお、第１実施形態に係る半導体装置の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
【００５９】
図１３に示されるように、第２実施形態に係る半導体装置は、半導体チップＣＨＰと、ボンディングワイヤＢＷ１とを有している。半導体チップＣＨＰは、半導体基板（図示せず）と、接続電極ＥＬ１と、層間絶縁膜ＩＬＤと、パッシベーション膜ＰＶ１とをさらに有している。接続電極ＥＬ１は、ボンディングパッドＢＰ１と、下地膜ＵＦ１と、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１とを有している。これらの点に関して、第２実施形態に係る半導体装置の構成は、第１実施形態に係る半導体装置の構成と共通している。
【００６０】
第２実施形態に係る半導体装置は、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２を有していない。また、第２実施形態に係る半導体装置においては、第２領域Ｒ２にあるボンディングパッドＢＰ１上に下地膜ＵＦ２が形成されていない。すなわち、第２領域Ｒ２にあるボンディングパッドＢＰ１の表面には、プローブ痕ＰＭ１が形成されている。
【００６１】
さらに、下地膜ＵＦ１はスパッタ膜であり、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１は電解めっき膜である。下地膜ＵＦ１は、チタン膜及びパラジウム膜を積層することで形成されている。これらの点に関して、第２実施形態に係る半導体装置の構成は、第１実施形態に係る半導体装置の構成と異なっている。
【００６２】
以下に、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。なお、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
【００６３】
図１４に示されるように、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウェハ準備工程Ｓ１と、パッシベーション膜形成工程Ｓ２と、下地膜成膜工程Ｓ３と、オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４と、検査工程Ｓ５と、ダイシング工程Ｓ６と、ワイヤボンディング工程Ｓ７とを有している。この点に関して、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法と共通している。
【００６４】
第２実施形態に係る半導体装置の製造方法は、エッチング工程Ｓ８を有している点に関して第１実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なっている。また、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法は、下地膜成膜工程Ｓ３及びオーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４の詳細に関して、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なっている。
【００６５】
図１５に示されるように、下地膜成膜工程Ｓ３においては、スパッタリングでチタン膜及びパラジウム膜を順次積層することにより、下地膜ＵＦ１が形成される。下地膜ＵＦ１は、半導体ウェハＷＦ上に全面的に形成される。
【００６６】
図１６に示されるように、オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４においては、電解めっき法を用いて、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１のみが成膜される。電解めっきが行われる前に、開口を有するフォトレジストＰＲが下地膜ＵＦ１上に形成される。開口は、第１領域Ｒ１にあるボンディングパッドＢＰ１の上方に形成されている。そのため、電解めっきを行うことにより、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１は、第１領域Ｒ１にあるボンディングパッドＢＰ１上にのみ形成されることになる。なお、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１の形成後、フォトレジストＰＲは除去される。
【００６７】
エッチング工程Ｓ８は、オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４が行われた後に、行われる。図１７に示されるように、エッチング工程Ｓ８は、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１をマスクとして下地膜ＵＦ１をエッチングすることにより行われる。このエッチングにより、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１の下にある下地膜ＵＦ１のみが残存する。このエッチングは、ドライエッチングであることが好ましい。
【００６８】
以下に、第２実施形態に係る半導体装置の効果を説明する。
第２実施形態に係る半導体装置においては、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１中にしかボンディングワイヤＢＷ１中の銅が拡散しえないので、ボンディングワイヤＢＷ１から拡散する銅の量が相対的に少なくなる。そのため、第２実施形態に係る半導体装置によっても、ボンディングワイヤＢＷ１中に空隙が生じること、ひいては、ボンディングワイヤＢＷ１に断線が生じることを抑制できる。
【００６９】
なお、第２実施形態に係る半導体装置においては、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１が電解めっきで形成されているため、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１を緻密に形成することができる。その結果、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１に対するワイヤボンディング性を改善することができる。
【００７０】
（第３実施形態）
以下に、第３実施形態に係る半導体装置の構成を説明する。なお、第１実施形態に係る半導体装置の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
【００７１】
図１８に示されるように、第３実施形態に係る半導体装置は、半導体チップＣＨＰと、ボンディングワイヤＢＷ１とを有している。半導体チップＣＨＰは、半導体基板（図示せず）と、接続電極ＥＬ１と、層間絶縁膜ＩＬＤと、パッシベーション膜ＰＶ１とをさらに有している。接続電極ＥＬ１は、ボンディングパッドＢＰ１と、下地膜ＵＦ１及び下地膜ＵＦ２と、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２とを有している。これらの点に関して、第３実施形態に係る半導体装置の構成は、第１実施形態に係る半導体装置の構成と共通している。
【００７２】
第３実施形態に係る半導体装置において、パッシベーション膜ＰＶ１は、開口ＯＰ１及び開口ＯＰ２に代えて、開口ＯＰ５を有している。開口ＯＰ５は、平面視において、その内側に第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の双方が含まれるように形成されている。
【００７３】
第３実施形態に係る半導体装置においては、接続電極ＥＬ１の表面に溝ＴＲが形成されている。溝ＴＲは、平面視において、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間にある。溝ＴＲの底部からは、ボンディングパッドＢＰ１が露出している。すなわち、下地膜ＵＦ１及び下地膜ＵＦ２は溝ＴＲで分離されており、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２は溝ＴＲで分離されている。
【００７４】
第３実施形態に係る半導体装置において、下地膜ＵＦ１及び下地膜ＵＦ２はスパッタ膜であり、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２は電解めっき膜である。これらの点に関して、第３実施形態に係る半導体装置の構成は、第１実施形態に係る半導体装置の構成と異なっている。
【００７５】
以下に、第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。なお、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
【００７６】
図１９に示されるように、第３実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウェハ準備工程Ｓ１と、パッシベーション膜形成工程Ｓ２と、下地膜成膜工程Ｓ３と、オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４と、検査工程Ｓ５と、ダイシング工程Ｓ６と、ワイヤボンディング工程Ｓ７とを有している。この点に関して、第３実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法と共通している。
【００７７】
第３実施形態に係る半導体装置の製造方法は、エッチング工程Ｓ８を有している点に関して第１実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なっている。また、第３実施形態に係る半導体装置の製造方法は、下地膜成膜工程Ｓ３及びオーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４の詳細に関して、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なっている。
【００７８】
図２０に示されるように、下地膜成膜工程Ｓ３においては、スパッタリングでチタン膜及びパラジウム膜を順次積層することにより、下地膜ＵＦ５が形成される。下地膜ＵＦ５は、半導体ウェハＷＦ上に全面的に形成される。
【００７９】
図２１に示されるように、オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４においては、電解めっき法を用いて、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２が成膜される。
【００８０】
電解めっきが行われる前に、開口を有するフォトレジストＰＲが下地膜ＵＦ５上に形成される。開口は、第１領域Ｒ１にあるボンディングパッドＢＰ１の上方及び第２領域Ｒ２にあるボンディングパッドＢＰ１の上方に形成されている。そのため、電解めっきを行うことにより、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２は、第１領域Ｒ１にあるボンディングパッドＢＰ１上及び第２領域Ｒ２にあるボンディングパッドＢＰ２上にそれぞれ形成されることになる。なお、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２の形成後、フォトレジストＰＲは除去される。
【００８１】
エッチング工程Ｓ８は、オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４が行われた後に、行われる。図２２に示されるように、エッチング工程Ｓ８は、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１をマスクとして下地膜ＵＦ５をエッチングすることにより行われる。このエッチングは、ドライエッチングであることが好ましい。
【００８２】
上記のとおり、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２は、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の間にあるボンディングパッドＢＰ１の上方には形成されていない。そのため、エッチング工程Ｓ８におけるエッチングにより、下地膜ＵＦ５を下地膜ＵＦ１及び下地膜ＵＦ２に分離する溝ＴＲが形成されるとともに、不要な下地膜ＵＦ５が除去される。
【００８３】
以下に、第３実施形態に係る半導体装置の効果を説明する。
第３実施形態に係る半導体装置においては、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２が溝ＴＲによって分離されているため、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１中にしかボンディングワイヤＢＷ１中の銅が拡散しえない。すなわち、第３実施形態に係る半導体装置においては、ボンディングワイヤＢＷ１から拡散する銅の量が相対的に少なくなる。そのため、第３実施形態に係る半導体装置によっても、ボンディングワイヤＢＷ１中に空隙が生じること、ひいては、ボンディングワイヤＢＷ１に断線が生じることを抑制できる。
【００８４】
（第４実施形態）
以下に、第４実施形態に係る半導体装置の構成を説明する。なお、第３実施形態に係る半導体装置の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
【００８５】
図２３に示されるように、第４実施形態に係る半導体装置は、半導体チップＣＨＰと、ボンディングワイヤＢＷ１とを有している。半導体チップＣＨＰは、半導体基板（図示せず）と、接続電極ＥＬ１と、層間絶縁膜ＩＬＤと、パッシベーション膜ＰＶ１とをさらに有している。接続電極ＥＬ１は、ボンディングパッドＢＰ１と、下地膜ＵＦ１と、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１とを有している。パッシベーション膜ＰＶ１には、開口ＯＰ５が形成されている。これらの点に関して、第４実施形態に係る半導体装置の構成は、第３実施形態に係る半導体装置の構成と共通している。
【００８６】
第３実施形態に係る半導体装置は、下地膜ＵＦ１及びオーバーパッドメタル膜ＯＰＭ２を有していない。この点に関して、第４実施形態に係る半導体装置の構成は、第３実施形態に係る半導体装置の構成と異なっている。
【００８７】
以下に、第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。なお、第３実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
【００８８】
第４実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第３実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様に、半導体ウェハ準備工程Ｓ１と、パッシベーション膜形成工程Ｓ２と、下地膜成膜工程Ｓ３と、オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４と、検査工程Ｓ５と、ダイシング工程Ｓ６と、ワイヤボンディング工程Ｓ７と、エッチング工程Ｓ８とを有している。
【００８９】
しかしながら、図２４に示されるように、オーバーパッドメタル膜成膜工程Ｓ４においては、フォトレジストＰＲの開口が第１領域Ｒ１にあるボンディングパッドＢＰ１の上方にのみ形成されることにより、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１が第１領域Ｒ１にあるボンディングパッドＢＰ１上にのみ形成される。
【００９０】
その結果、エッチング工程Ｓ８においては、図２５に示されるように、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１の下にある下地膜ＵＦ５のみが残存して下地膜ＵＦ１となり、その他の不要な下地膜ＵＦ５が除去される。この点に関して、第４実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第３実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なっている。
【００９１】
以下に、第４実施形態に係る半導体装置の効果を説明する。
第４実施形態に係る半導体装置においては、オーバーパッドメタル膜ＯＰＭ１中にしかボンディングワイヤＢＷ１中の銅が拡散しえないので、ボンディングワイヤＢＷ１から拡散する銅の量が相対的に少なくなる。そのため、第４実施形態に係る半導体装置によっても、ボンディングワイヤＢＷ１中に空隙が生じること、ひいては、ボンディングワイヤＢＷ１に断線が生じることを抑制できる。
【００９２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００９３】
ＢＰ１，ＢＰ２  ボンディングパッド、ＢＷ，ＢＷ１，ＢＷ２  ボンディングワイヤ、ＢＷ１ａ，ＢＷ２ａ  ワイヤ部、ＢＷ１ｂ，ＢＷ２ｂ  ボール部、Ｄ１，Ｄ２  直径、ＥＬ，ＥＬ１，ＥＬ２  接続電極、ＩＬＤ  層間絶縁膜、ＯＰ，ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３，ＯＰ４，ＯＰ５  開口、ＯＰＭ１，ＯＰＭ２，ＯＰＭ３，ＯＰＭ４  オーバーパッドメタル膜、ＰＭ１，ＰＭ２  プローブ痕、ＰＲ  フォトレジスト、ＰＶ，ＰＶ１  パッシベーション膜、Ｒ１  第１領域、Ｒ２  第２領域、Ｒ３  第３領域、Ｒ４  第４領域、Ｓ１  半導体ウェハ準備工程、Ｓ２  パッシベーション膜形成工程、Ｓ３  下地膜成膜工程、Ｓ４  オーバーパッドメタル膜成膜工程、Ｓ５  検査工程、Ｓ６  ダイシング工程、Ｓ７  ワイヤボンディング工程、Ｓ８  エッチング工程、ＴＲ  溝、ＵＦ，ＵＦ１，ＵＦ２，ＵＦ３，ＵＦ４，ＵＦ５  下地膜、ＷＦ  半導体ウェハ、ＣＨＰ  半導体チップ。
【図１】
2020017642.tif 000003
【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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【図７】
2020017642.tif 000009
【図８】
2020017642.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020017642.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2020017642.tif 000014
【図１３】
2020017642.tif 000015
【図１４】
2020017642.tif 000016
【図１５】
2020017642.tif 000017
【図１６】
2020017642.tif 000018
【図１７】
2020017642.tif 000019
【図１８】
2020017642.tif 000020
【図１９】
2020017642.tif 000021
【図２０】
2020017642.tif 000022
【図２１】
2020017642.tif 000023
【図２２】
2020017642.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2020017642.tif 000026
【図２５】
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