(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成されたポリシリコン膜と、
前記ポリシリコン膜上に絶縁膜を介して形成されたフローティング状態にあるメタル層と、
前記メタル層上に、絶縁膜を介して前記メタル層と対向するように形成されたボンディング用のパッドと、
を具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板上に形成されたメタル配線と、
前記半導体基板上に、前記メタル配線と絶縁されて形成されたメタル層と、
前記メタル層上に、絶縁膜を介して前記メタル層と対向するように形成されたボンディング用のパッドと、
前記半導体基板と前記メタル層との間に形成されたポリシリコン膜と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
半導体基板上に階層状に形成された多層の配線層と、
前記多層の配線層のうち、最上層の配線層に形成されたボンディング用のパッドと、
前記半導体基板上に、前記多層の配線層と絶縁されて前記パッドと対向するように形成されたメタル層と、
前記半導体基板と前記メタル層との間に形成されたポリシリコン膜と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記多層の配線層には多層のメタル配線が形成され、前記多層のメタル配線はｎ（ｎは３以上の整数）層のメタル配線からなり、
前記メタル層が、前記半導体基板上に、この半導体基板面から（ｎ−２）層のメタル配線と同じ高さの層に、前記パッドと対向するようにフローティング状態で形成されることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記メタル層の領域の大きさは、前記パッドの領域以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関し、特に多層配線を有する半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体装置（ＩＣチップ）には、通常、外部との接続を行うためのボンディングパッドが設けられている。
【０００３】
図４は、従来の半導体装置におけるボンディングパッド部分の構造を示す断面図である。半導体基板１０１上には絶縁膜１１０を介してポリシリコン膜１０２が形成され、このポリシリコン膜１０２上には層間絶縁膜１０３を介してボンディングパッド１０４が形成されている。このボンディングパッド１０４上には、パッド部分が開口された絶縁膜１０５が形成されている。
【０００４】
また、パッド開口部の下を除く半導体基板１０１には、１層目のメタル配線１０６が形成されている。このメタル配線１０６上には、層間絶縁膜１０３を介して２層目のメタル配線１０７が形成されている。前記メタル配線１０６とメタル配線１０７、メタル配線１０７とボンディングパッド１０４は、それぞれビヤ１０８、１０９にて接続されている。
【０００５】
このように構成されたボンディングパッド部分には、ボンディング時の圧力、加熱、あるいは振動により、クラックが発生することがある。そこで、このクラックが半導体基板にまで及ぶのを防ぐために、パッドの下にポリシリコン膜を設けたり、シリコン窒化膜を設けたりしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポリシリコン膜やシリコン窒化膜をボンディングパッドの下層に設けた場合でも、クラックが半導体基板にまで及ぶことがあり、ポリシリコン膜やシリコン窒化膜を設けるだけでは対策が不十分であるため、さらなる強化が必要とされている。
【０００７】
そこで本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、ボンディングパッド部分に発生するクラックが基板まで達するのを防止できる半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の一実施形態の半導体装置は、半導体基板上に形成されたポリシリコン膜と、前記ポリシリコン膜上に絶縁膜を介して形成されたフローティング状態にあるメタル層と、前記メタル層上に、絶縁膜を介して前記メタル層と対向するように形成されたボンディング用のパッドとを具備することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の実施形態の半導体装置は、半導体基板上に形成されたメタル配線と、前記半導体基板上に、前記メタル配線と絶縁されて形成されたメタル層と、前記メタル層上に、絶縁膜を介して前記メタル層と対向するように形成されたボンディング用のパッドと、前記半導体基板と前記メタル層との間に形成されたポリシリコン膜とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の他の実施形態の半導体装置は、半導体基板上に階層状に形成された多層の配線層と、前記多層の配線層のうち、最上層の配線層に形成されたボンディング用のパッドと、前記半導体基板上に、前記多層の配線層と絶縁されて前記パッドと対向するように形成されたメタル層と、前記半導体基板と前記メタル層との間に形成されたポリシリコン膜とを具備することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る実施形態の半導体装置の平面図である。
【００１３】
図１に示すように、半導体装置（ＩＣチップ）１には、この半導体装置に形成された回路の端子である外部接続用のパッド（以下ボンディングパッド）２が形成されている。通常、この半導体装置はパッケージに収納され、ボンディングパッド２はパッケージに設けられた外部リード端子にワイヤボンディングによって接続される。
【００１４】
［第１の実施の形態］
次に、第１の実施形態の半導体装置におけるボンディングパッド部分の断面構造について説明する。
【００１５】
図２は、本発明の第１の実施形態の半導体装置におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１６】
半導体基板１１上には絶縁膜２０を介してポリシリコン膜１２が形成され、このポリシリコン膜１２上には層間絶縁膜１３を介して、フローティング状態のメタルパターン１４が形成されている。このメタルパターン１４上には、層間絶縁膜１３を介してこのメタルパターン１４に対向するようにボンディングパッド２が形成されている。このボンディングパッド２上には、パッド２の所定エリアが開口された絶縁膜１５が形成されている。
【００１７】
前記メタルパターン１４の大きさは、ボンディングパッド２の大きさと同等か、これよりも小さくしておく。これは、メタルパターン１４とボンディングパッド２との間に形成される容量によって悪い影響を生じないようにするためである。
【００１８】
また、ボンディングパッド２のパッド開口部下層を除く半導体基板１１上には、層間絶縁膜１３を介して１層目の第１メタル配線１６が形成されている。この第１メタル配線１６上には、層間絶縁膜１３を介して２層目の第２メタル配線１７が形成され、この第２メタル配線１７上には層間絶縁膜１３を介してボンディングパッド（３層目のメタル材）２が形成されている。第２メタル配線１７とボンディングパッド２はビヤ１９にて接続されている。また、前記第１メタル配線１６と第２メタル配線１７はビヤ１８にて接続されてもよい。前記ボンディングパッド２、第１メタル配線１６、及び第２メタル配線１７はＡｌなどからなる。ビヤ１８、ビヤ１９は、タングステンなどからなる。
【００１９】
図２に示すこの第１の実施形態のように、メタル材を３層構造で使用する半導体装置では、基板面から１層目の第１メタル配線１６と同じ高さにメタルパターン１４を形成している。これは、ボンディングパッド２と比較的近い層（例えば、２層目の第２メタル配線１７と同じ層）にメタルパターン１４が形成されると、パッド２がはがれやすくなる場合があるからである。そこで、１層目の第１メタル配線１６の形成工程と同一の工程を用いて、１層目の第１メタル配線１６と同じ高さにメタルパターン１４を形成する。このように、同一の工程を用いてメタルパターン１４を形成すれば製造工程が増加しないため、製造上、有利である。
【００２０】
このように構成された半導体装置のボンディングパッド部分では、ワイヤボンディングによってボンディングパッド２、層間絶縁膜１３にクラックが発生した場合でも、層間絶縁膜１３の下にメタルパターン１４が存在しているため、クラックはこのメタルパターン１４で止められる。したがって、さらに下の半導体基板１１に達することはない。なおここでは、クラックの防止をさらに強化するために、メタルパターン１４の下にポリシリコン膜１２を形成したが、メタルパターン１４のみでクラックを防止できる場合にはポリシリコン膜１２は形成しなくてもよい。
【００２１】
以上説明したようにこの第１の実施の形態によれば、ボンディングパッドの下層に対向するようにメタルパターンを形成することにより、ボンディングパッド部分に発生するクラックが基板近くまで達するのを防止できる。さらに、前記メタルパターンの形成にメタル配線層を使用することにより、マスク及びＰＥＰを追加することなく、充分なクロック対策を行うことができる。
【００２２】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施形態の半導体装置におけるボンディングパッド部分の断面構造について説明する。
【００２３】
図３は、本発明の第２の実施形態の半導体装置におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００２４】
半導体基板１１上にはポリシリコン膜１２が形成され、このポリシリコン膜１２上には層間絶縁膜１３を介して、フローティング状態のメタルパターン１４が形成されている。このメタルパターン１４上には、層間絶縁膜１３を介してこのメタルパターン１４に対向するようにボンディングパッド２が形成されている。このボンディングパッド２上には、パッド２の所定エリアが開口された絶縁膜１５が形成されている。
【００２５】
前記メタルパターン１４の大きさは、ボンディングパッド２の大きさと同等か、これよりも小さくしておく。これは、メタルパターン１４とボンディングパッド２との間に形成される容量によって悪い影響を生じないようにするためである。
【００２６】
また、ボンディングパッド２のパッド開口部下層を除く半導体基板１１上には、層間絶縁膜１３を介して１層目の第１メタル配線２１が形成されている。この第１メタル配線２１上には、層間絶縁膜１３を介して２層目の第２メタル配線２２が形成され、この第２メタル配線２２上には層間絶縁膜１３を介して３層目の第３メタル配線２３が形成されている。同様に、第３メタル配線２３上には、層間絶縁膜１３を介して４層目の第４メタル配線２４が形成され、この第４メタル配線２４上には層間絶縁膜１３を介してボンディングパッド（５層目のメタル材）２が形成されている。
【００２７】
第４メタル配線２４とボンディングパッド２はビヤ２８にて接続されている。前記第１メタル配線２１と第２メタル配線２２はビヤ２５にて接続され、第２メタル配線２２と第３メタル配線２３はビヤ２６にて接続され、第３メタル配線２３と第４メタル配線２４はビヤ２７にて接続されてもよい。前記ボンディングパッド２、第１メタル配線２１、第２メタル配線２２、第３メタル配線２３、及び第４メタル配線２４はＡｌなどからなる。ビヤ２５〜２８は、タングステンなどからなる。
【００２８】
図３に示すこの第２の実施形態のように、メタル材を５層構造で使用する半導体装置では、基板面から２層目の第２メタル配線２２と同じ高さにメタルパターン１４を形成している。これは、ボンディングパッド２と比較的近い層（例えば、４層目の第４メタル配線２４と同じ層）にメタルパターン１４が形成されると、パッド２がはがれやすくなる場合があるからである。そこで、２層目の第２メタル配線２２の形成工程と同一の工程を用いて、２層目の第２メタル配線２２と同じ高さにメタルパターン１４を形成する。このように、同一の工程を用いてメタルパターン１４を形成すれば製造工程が増加しないため、製造上、有利である。なお、ここでは、２層目の第２メタル配線２２と同じ高さにメタルパターン１４を形成した例を示したが、これに限るわけではなく、１層目の第１メタル配線２１あるいは３層目の第３メタル配線２３と同じ高さにメタルパターン１４を形成してもよい。
【００２９】
このように構成された半導体装置のボンディングパッド部分では、ワイヤボンディングによってボンディングパッド２、層間絶縁膜１３にクラックが発生した場合でも、層間絶縁膜１３の下にメタルパターン１４が存在しているため、クラックはこのメタルパターン１４で止められる。したがって、クラックがさらに下の半導体基板１１に達することはない。なおここでは、クラックの防止をさらに強化するために、メタルパターン１４の下にポリシリコン膜１２を形成したが、メタルパターン１４のみでクラックを防止できる場合にはポリシリコン膜１２は形成しなくてもよい。
【００３０】
また、１層目の第１メタル配線２１と同じ高さにメタルパターン１４を形成してもクラックが半導体基板１１に達するのを防ぐことができる。しかし、２層目の第２メタル配線２２あるいは３層目の第３メタル配線２３と同じ高さにメタルパターン１４を形成した場合はボンディングパッド２がはがれやすくならず、かつ第１メタル配線２１と同じ高さに形成したときに比べて、基板１１から離れ位置でクラックを防ぐことができるため、より好ましい。
【００３１】
以上説明したようにこの第２の実施の形態によれば、ボンディングパッドの下層に対向するようにメタルパターンを形成することにより、ボンディングパッド部分に発生するクラックが基板近くまで達するのを防止できる。さらに、前記メタルパターンの形成にメタル配線層を使用することにより、マスク及びＰＥＰを追加することなく、充分なクロック対策を行うことができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ボンディングパッド部分に発生するクラックが基板まで達するのを防止できる半導体装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の半導体装置の平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の半導体装置におけるボンディングパッド部分の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の半導体装置におけるボンディングパッド部分の断面図である。
【図４】従来の半導体装置におけるボンディングパッド部分の断面図である。
【符号の説明】
１…半導体装置（ＩＣチップ）
２…外部接続用のパッド（ボンディングパッド）
１１…半導体基板
１２…ポリシリコン膜
１３…層間絶縁膜
１４…メタルパターン
１５…絶縁膜
１６…第１メタル配線
１７…第２メタル配線
１８…ビヤ
１９…ビヤ
２１…第１メタル配線
２２…第２メタル配線
２３…第３メタル配線
２４…第４メタル配線
２５…ビヤ
２６…ビヤ
２７…ビヤ
２８…ビヤ
【図１】
0003645450.tif 000002
【図２】
0003645450.tif 000003
【図３】
0003645450.tif 000004
【図４】
0003645450.tif 000005