(57)【要約】 【課題】  ワイヤーボンディングによる衝撃で信号伝達配線上の保護膜に入りうるクラックを防止し、外部電極端子と、この外部電極端子に隣接する信号伝達配線との距離を縮めることができる半導体チップ、半導体デバイス、半導体チップの製造方法を提供する。【解決手段】  外部電極端子１３と信号伝達配線１４との間に、これら外部電極端子１３および信号伝達配線１４に離隔してダミー配線１２が設けられるので、ワイヤーボンディング工程でワイヤーを結線すると、ワイヤーボンディング時の衝撃またはワイヤーボール１１の位置ずれによって、外部電極端子１３周辺に応力が付与されたとしても、ダミー配線１２上の保護膜１５が破れてその応力を吸収し、信号伝達配線１３上の保護膜１５にクラックなどが生じることを防止し、水分浸入による信号伝達配線１４の腐食などを防止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路のパッケージに電気的に接続される集積回路上の外部電極端子と、
前記外部電極端子に隣接して配設される信号伝達配線と、
外部電極端子と信号伝達配線との間に少なくとも設けられるダミー配線とを有することを特徴とする半導体チップ。
【請求項２】
集積回路のパッケージに電気的に接続される集積回路上の外部電極端子と、
前記外部電極端子に隣接して配設される信号伝達配線と、
外部電極端子と信号伝達配線との間に、これら外部電極端子および信号伝達配線にそれぞれ離隔して設けられる弱部であって、外部電極端子付近に付与される応力により破断させ得る弱部とを有することを特徴とする半導体チップ。
【請求項３】
外部電極端子とダミー配線との距離を、ワイヤーボールが配設される目標位置からの誤差以上に設定することを特徴とする請求項１に記載の半導体チップ。
【請求項４】
ダミー配線と信号伝達配線との距離を、半導体プロセスの配線パターンルール以上に設定することを特徴とする請求項１または３に記載の半導体チップ。
【請求項５】
ダミー配線の地下部分は、該ダミー配線に臨む絶縁膜に形成される開口を介して基板に接続されることを特徴とする請求項１、３、４のいずれか１つに記載の半導体チップ。
【請求項６】
ダミー配線は、多層配線を利用して形成されることを特徴とする請求項５に記載の半導体チップ。
【請求項７】
ダミー配線の裏面側にシリコン多結晶膜を設けることを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか１つに記載の半導体チップ。
【請求項８】
ダミー配線の隅部付近に配設される保護膜を、前記隅部以外の保護膜より薄くすることを特徴とする請求項１、３〜７のいずれか１つに記載の半導体チップ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかの半導体チップを含む半導体デバイス。
【請求項１０】
集積回路のパッケージに電気的に接続される集積回路上の外部電極端子と、前記外部電極端子に隣接して配設される信号伝達配線とを有する半導体チップの製造方法であって、
外部電極端子と信号伝達配線との間に少なくともダミー配線を設けるダミー配線形成工程を有することを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項１１】
ダミー配線は多層配線を利用して形成され、
ダミー配線形成工程は、
信号伝達配線を形成するのと同時にダミー配線の下層を形成する下層形成段階と、
多層配線を形成するのと同時に前記ダミー配線の上層を形成する上層形成段階とを有することを特徴とする請求項１０に記載の半導体チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップ、半導体デバイス、半導体チップの製造方法に関する。
本発明において、「外部電極端子付近」とは、外部電極端子および外部電極端子周辺を含む。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来技術に係る半導体チップ１を示し、図６（ａ）は半導体チップ１の平面図、図６（ｂ）は半導体チップ１の断面図である。半導体チップ１のコストはチップ面積に大きく依存する。余分なチップ面積を如何に削減するかが大きな問題となり、素子の大きさを小さくしたり配線領域を少なくしたりと工夫されてきた。半導体チップ１内の外部電極端子２、この外部電極端子２に隣接する信号伝達配線３間の距離ｄをできるだけ短縮することによっても、半導体チップ１の面積を削減できる。
【０００３】
また半導体チップにおいて、最終保護膜とその地下保護膜との界面の接合面積を増加させて、接続部に加えられる応力を緩和する技術が提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４４２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体チップ１の面積を削減する前記従来の技術では、外部電極端子２にワイヤーボンディング工程でワイヤーを形成する際の強い衝撃、ワイヤーの位置ずれによって、最上位の配線層上の最終保護膜４が剥離するかまたはクラックを生じる。このように最終保護膜４が剥離することによって、そこから水分が浸入して信号伝達配線３を腐食させてしまう問題が起こる。このようなことを考慮に入れて、外部電極端子２と、この外部電極端子２に隣接する信号伝達配線３とはある程度の距離ｄをあける必要があった。
【０００６】
特許文献１のものでは、最終保護膜の剥離は防止できるが、信号伝達配線を外部電極端子に近づけたときにクラックが生じることは阻止できないことがわかった。またワイヤーボンディング工程で、ワイヤーを形成する位置が多少ずれてしまうことは避けられず、そのときには、近づけた信号伝達配線上の保護膜にかなりのクラックを生じさせてしまう。そのクラックにより、信号伝達配線が腐食してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、ワイヤーボンディングによる衝撃で信号伝達配線上の保護膜に入りうるクラックを防止し、外部電極端子と、この外部電極端子に隣接する信号伝達配線との距離を縮めることができる半導体チップ、半導体デバイス、半導体チップの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、集積回路のパッケージに電気的に接続される集積回路上の外部電極端子と、
前記外部電極端子に隣接して配設される信号伝達配線と、
外部電極端子と信号伝達配線との間に少なくとも設けられるダミー配線とを有することを特徴とする半導体チップである。
【０００９】
また本発明は、集積回路のパッケージに電気的に接続される集積回路上の外部電極端子と、
前記外部電極端子に隣接して配設される信号伝達配線と、
外部電極端子と信号伝達配線との間に、これら外部電極端子および信号伝達配線にそれぞれ離隔して設けられる弱部であって、外部電極端子付近に付与される応力により破断させ得る弱部とを有することを特徴とする半導体チップである。
【００１０】
また本発明は、外部電極端子とダミー配線との距離を、ワイヤーボールが配設される目標位置からの誤差以上に設定することを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、ダミー配線と信号伝達配線との距離を、半導体プロセスの配線パターンルール以上に設定することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、ダミー配線の地下部分は、該ダミー配線に臨む絶縁膜に形成される開口を介して基板に接続されることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、ダミー配線は、多層配線を利用して形成されることを特徴とする。
また本発明は、ダミー配線の裏面側にシリコン多結晶膜を設けることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、ダミー配線の隅部付近に配設される保護膜を、前記隅部以外の保護膜より薄くすることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記半導体チップを含む半導体デバイスである。
また本発明は、集積回路のパッケージに電気的に接続される集積回路上の外部電極端子と、前記外部電極端子に隣接して配設される信号伝達配線とを有する半導体チップの製造方法であって、
外部電極端子と信号伝達配線との間に少なくともダミー配線を設けるダミー配線形成工程を有することを特徴とする半導体チップの製造方法である。
【００１６】
また本発明は、ダミー配線は多層配線を利用して形成され、
ダミー配線形成工程は、
信号伝達配線を形成するのと同時にダミー配線の下層を形成する下層形成段階と、
多層配線を形成するのと同時に前記ダミー配線の上層を形成する上層形成段階とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、信号伝達配線は外部電極端子に隣接して配設される。これら外部電極端子と信号伝達配線との間に、少なくともダミー配線が設けられるので、次のような効果を奏する。ワイヤーボンディング工程でワイヤーを結線すると、ワイヤーボンディング時の衝撃またはワイヤーボールの位置ずれによって、外部電極端子周辺に応力が付与されたとしても、ダミー配線上の保護膜が破れてその応力を吸収し得る。それ故、信号伝達配線上の保護膜にクラックなどが生じることを防止することができ、水分浸入による信号伝達配線の腐食などを防止できる。ダミー配線は断線、腐食の影響を受けるが、当該半導体チップの性能上何ら問題ない。したがって外部電極端子、信号伝達配線間の距離を縮めることが可能となり、チップコストの削減を図ることができる。
【００１８】
また本発明によれば、信号伝達配線は外部電極端子に隣接して配設される。これら外部電極端子と信号伝達配線との間には弱部が設けられ、該弱部は外部電極端子付近に付与される応力により破断する。ワイヤーボンディング時の衝撃またはワイヤーボールの位置ずれなどに起因する前記応力が付与されたとしても、その応力により弱部を積極的に破断させることで、信号伝達配線に影響（信号伝達配線上のクラック防止など）が及ばないようにすることが可能となる。それ故、水分浸入による信号伝達配線の腐食などを防止できる。したがって外部電極端子、信号伝達配線間の距離を縮めることが可能となり、チップコストの削減を図ることができる。
【００１９】
また本発明によれば、外部電極端子、ダミー配線間の距離を、ワイヤーボンディング時においてワイヤーボールが配設される目標位置からの誤差以上に設定するので、ワイヤーボールの位置ずれを確実に見込んでダミー配線上の保護膜を破りその応力を確実に吸収することができる。
【００２０】
また本発明によれば、ダミー配線、信号伝達配線間の距離を、半導体プロセスの配線パターンルール以上に設定することで、信号伝達配線に影響が及ばないようにすることができるうえ、外部電極端子、信号伝達配線間の距離を一層短縮することが可能となる。
【００２１】
また本発明によれば、ダミー配線の地下部分は、該ダミー配線に臨む絶縁膜に形成される開口を介して基板に接続されるので、ダミー配線の衝撃吸収時の強度を増すことが可能となる。逆に言えば、より衝撃吸収し易くすることができる。
【００２２】
また本発明によれば、ダミー配線は多層配線を利用して形成されるので、ダミー配線の衝撃吸収時の強度を確実に増すことができる。
【００２３】
また本発明によれば、ダミー配線の裏面側にシリコン多結晶膜を設けるので、ダミー配線およびその周辺の段差がより大きくなる。それ故、ダミー配線上の保護膜を薄くして、ワイヤーボンディング時にワイヤーボールの位置ずれが起きたときに、前記保護膜を破れ易くして衝撃をより吸収することができる。
【００２４】
また本発明によれば、ダミー配線の隅部付近に配設される保護膜を薄くするので、ワイヤーボンディング時にワイヤーボールの位置ずれが起きたときに、前記隅部付近の保護膜を破れ易くすることができる。したがって衝撃をより吸収することができる。
【００２５】
また本発明によれば、このような半導体チップを含む半導体デバイスを実現することができる。
【００２６】
また本発明によれば、ダミー配線形成工程において、外部電極端子と信号伝達配線との間に、少なくともダミー配線が設けられるので、次のような効果を奏する。ワイヤーボンディング時の衝撃またはワイヤーボールの位置ずれによって、外部電極端子周辺に応力が付与されたとしても、ダミー配線上の保護膜が破れてその応力を吸収し得る。それ故、信号伝達配線上の保護膜にクラックなどが生じることを防止することができ、水分浸入による信号伝達配線の腐食などを防止できる。ダミー配線は断線、腐食の影響を受けるが、当該半導体チップの性能上何ら問題ない。したがって外部電極端子、信号伝達配線間の距離を縮めることが可能となり、チップコストの削減を図ることができる。
【００２７】
また本発明によれば、下層形成段階において、信号伝達配線を形成するのと同時にダミー配線の下層を形成し、上層形成段階において、多層配線を形成するのと同時にダミー配線の上層を形成するので、ダミー配線を別工程で形成するのに比べて、設備費用の低減を図ることができるうえ、工数削減を図ることが可能となる。したがってチップコストを格段に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。以下の説明は、半導体チップの製造方法の説明をも含む。図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体チップ１０を示し、図１（ａ）は半導体チップ１０の平面図、図１（ｂ）は半導体チップ１０の断面図である。図２は、ワイヤーボンディング時のボール１１と、ダミー配線１２との関係を説明するための図であり、図２（ａ）は半導体チップ１０の平面図、図２（ｂ）はボール１１とダミー配線１２との関係を示す半導体チップ１０の断面図である。
【００２９】
第１の半導体チップ１０は、外部電極端子１３と、信号伝達配線１４と、ダミー配線１２と、最終保護膜１５とを有する。図１において、前記外部電極端子１３を「パッド」と表記する。集積回路上の前記外部電極端子１３は、前記集積回路のパッケージに電気的に接続される。信号伝達配線１４はこの外部電極端子１３に隣接して配設される。外部電極端子１３と信号伝達配線１４との間には、これら外部電極端子１３および信号伝達配線１４に離隔して設けられるダミー配線１２が配設されている。このダミー配線１２とは、多層配線による電位を持たない配線であって、本実施形態において基準位置からの高さｈ１が信号伝達配線１４の高さｈ２と同一となるように規定されている。ただしダミー配線１２の高さｈ１と信号伝達配線１４の高さｈ２とは必ずしも同一に規定されない場合もあり得る。
【００３０】
ここで信号伝達配線１４と外部電極端子１３との距離をα（αは、たとえば１５０μｍ）とし、外部電極端子１３の一辺の長さをβ（βは、たとえば１００μｍ）とし、ワイヤーボンディングのずれを外部電極端子１３の一辺の長さβの３０％とした。このように外部電極端子１３とダミー配線１２との距離は、ワイヤーボンディングで結線する際に、ワイヤーボール１１（単に、ボール１１と称す場合がある）ができる場所のずれを考慮に入れて、そのずれ以上の距離を離すべく規定している。具体的に外部電極端子１３とダミー配線１２との距離はγ（γは、たとえば６０μｍ）とし、ダミー配線１２の幅をδ（δは、たとえば１０μｍ）として形成している。ただしこれらの数値例に必ずしも限定されるものではない。
【００３１】
最終保護膜１５は、信号伝達配線１４、ダミー配線１２および外部電極端子１３の外周縁部にわたって形成されている。ダミー配線１２を形成したうえで、最終保護膜（単に、保護膜１５と称す）１５を形成しているので、ダミー配線１２上の保護膜１５に周辺の保護膜１５の厚さと比べて薄くなるところができる。つまりダミー配線１２の幅δは、たとえば１０μｍと狭幅に形成されるとともに、ダミー配線１２の外周縁部１２ａ付近の保護膜１５は、該ダミー配線１２の平坦頂部１２ｂおよび立設部１２ｃに対して傾斜状に覆うように形成される。したがってダミー配線１２の外周縁部１２ａ付近の保護膜は、周辺の保護膜１５の厚さと比べて薄くなる。ダミー配線１２およびこのダミー配線１２の外周縁部１２ａ付近の保護膜１５が、弱部に相当する。
【００３２】
以上説明した第１の半導体チップ１０によれば、外部電極端子１３と信号伝達配線１４との間に、これら外部電極端子１３および信号伝達配線１４に離隔してダミー配線１２が設けられるので、次のような効果を奏する。ワイヤーボンディング工程でワイヤーを結線すると、ワイヤーボンディング時の衝撃またはワイヤーボール１１の位置ずれによって、外部電極端子１３周辺に応力が付与されたとしても、ダミー配線１２上の保護膜１５が破れてその応力を吸収し得る。それ故、信号伝達配線１３上の保護膜１５にクラックなどが生じることを防止することができ、水分浸入による信号伝達配線１４の腐食などを防止できる。ダミー配線１２は断線、腐食の影響を受けるが、当該半導体チップ１０の性能上何ら問題ない。したがって外部電極端子１３、信号伝達配線１４間の距離αを縮めることが可能となり、チップコストの削減を図ることができる。
【００３３】
外部電極端子１３とダミー配線１２との距離γを、ワイヤーボンディング時においてワイヤーボール１１が配設される目標位置からの誤差以上に設定するので、ワイヤーボール１１の位置ずれを確実に見込んでダミー配線１２上の保護膜１５を破りその応力を確実に吸収することができる。ダミー配線１２と信号伝達配線１４との距離を、半導体プロセスの配線パターンルール以上に設定することで、信号伝達配線１４に影響が及ばないようにすることができるうえ、外部電極端子１３、信号伝達配線１４間の距離αを一層短縮することが可能となる。
【００３４】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る半導体チップ１０Ａを示し、図３（ａ）は半導体チップ１０Ａの平面図、図３（ｂ）は半導体チップ１０Ａの断面図である。第２の実施形態に係る半導体チップ１０Ａ（第２半導体チップ１０Ａと称す）では、外部電極端子１３と信号伝達配線１４との間には、これら外部電極端子１３および信号伝達配線１４に離隔して設けられるダミー配線１２が配設されている。特に、ダミー配線１２と信号伝達配線１４との距離は、半導体プロセスのデザインルールを考慮に入れて最小配線幅以上でかつ、αからγおよびδを減じた値（たとえば１０μｍ）に規定される。この第２半導体チップ１０Ａによれば、ダミー配線１２、信号伝達配線１４間の距離を、半導体プロセスの配線パターンルール以上に設定することで、信号伝達配線１４にワイヤーボンディング時などの影響が及ばないようにすることができるうえ、外部電極端子１３、信号伝達配線１４間の距離αを一層短縮することが可能となる。具体的に第１半導体チップ１０よりも、外部電極端子１３、信号伝達配線１４間の距離αを７０μｍ縮めることが可能となる。したがってチップコストの削減を一層図ることができる。
【００３５】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る半導体チップ１０Ｂを示し、図４（ａ）は半導体チップ１０Ｂの平面図、図４（ｂ）は半導体チップ１０Ｂの断面図である。第３の実施形態に係る半導体チップ１０Ｂ（第３半導体チップ１０Ｂと称す）では、外部電極端子１３と信号伝達配線１４との間には、これら外部電極端子１３および信号伝達配線１４に離隔して設けられるダミー配線１２が配設されている。このダミー配線１２の地下部分は、該ダミー配線１２に臨む絶縁膜１６に形成される開口１６ａを一層配線１７および二層配線１８を介して基板に接続されている。こうすることで、ダミー配線１２の衝撃吸収時の強度を増すことが可能となる。逆に言えば、より衝撃吸収し易くすることができる。その他第１半導体チップ１０と同様の効果を奏する。
【００３６】
図５は、本発明の第４の実施形態に係る半導体チップ１０Ｃを示し、図５（ａ）は半導体チップ１０Ｃの平面図、図５（ｂ）は半導体チップ１０Ｃの断面図である。第４の実施形態に係る半導体チップ１０Ｃ（第４半導体チップ１０Ｃと称す）では、外部電極端子１３と信号伝達配線１４との間には、これら外部電極端子１３および信号伝達配線１４に離隔して設けられるダミー配線１２が配設されている。このダミー配線１２の裏面側にシリコン多結晶膜１９が設けられている。こうすることで、ダミー配線１２の基準位置からの高さｈ１は、信号伝達配線１４、外部電極端子１３よりも高くなる。換言すれば、ダミー配線１２と周辺部との段差がより大きくなり、ダミー配線１２上の保護膜１５を薄くして、ワイヤーボンディング時のボール位置のずれが起きたときに、保護膜１５を破れ易くして衝撃をより吸収することになる。
【００３７】
ダミー配線１２を形成するための工程（ダミー配線形成工程）について説明する。ダミー配線形成工程は、下層形成段階と上層形成段階とを有する。先ず下層形成段階において、信号伝達配線１４を形成するのと同時にダミー配線１２の下層を形成する。その後上層形成段階において、多層配線を形成するのと同時に前記ダミー配線１２の上層を形成する。このようにダミー配線１２を、信号伝達配線１４または多層配線とは別工程で形成するのに比べて、設備費用の低減を図ることができるうえ、工数削減を図ることが可能となる。したがってチップコストを格段に低減することができる。
【００３８】
以上説明した複数の実施形態の半導体チップ１０〜１０Ｃの少なくともいずれか１つの半導体チップを含む半導体デバイスを実現することができる。ダミー配線の裏面側に、シリコン多結晶膜以外の結晶膜を設け、ダミー配線と周辺部との段差を大きくすることも可能である。この場合にも、ダミー配線上の保護膜を薄くして、ワイヤーボンディング時のボール位置のずれが起きたときに、保護膜を破れ易くして衝撃をより吸収することが可能となる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を付加した形態で実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体チップ１０を示し、図１（ａ）は半導体チップ１０の平面図、図１（ｂ）は半導体チップ１０の断面図である。
【図２】ワイヤーボンディング時のボール１１と、ダミー配線１２との関係を説明するための図であり、図２（ａ）は半導体チップ１０の平面図、図２（ｂ）はボール１１とダミー配線１２との関係を示す半導体チップ１０の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る半導体チップ１０Ａを示し、図３（ａ）は半導体チップ１０Ａの平面図、図３（ｂ）は半導体チップ１０Ａの断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る半導体チップ１０Ｂを示し、図４（ａ）は半導体チップ１０Ｂの平面図、図４（ｂ）は半導体チップ１０Ｂの断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る半導体チップ１０Ｃを示し、図５（ａ）は半導体チップ１０Ｃの平面図、図５（ｂ）は半導体チップ１０Ｃの断面図である。
【図６】従来技術に係る半導体チップ１を示し、図６（ａ）は半導体チップ１の平面図、図６（ｂ）は半導体チップ１の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  半導体チップ
１１  ボール
１２  ダミー配線
１３  外部電極端子
１４  信号伝達配線
１５  保護膜
１６ａ  開口
１７  一層配線
１８  二層配線
１９  シリコン多結晶膜
【図１】
2006303238.tif 000003
【図２】
2006303238.tif 000004
【図３】
2006303238.tif 000005
【図４】
2006303238.tif 000006
【図５】
2006303238.tif 000007
【図６】
2006303238.tif 000008