(57)【要約】【課題】  半導体装置に関し、従来のベアチップ実装に於ける半導体装置の耐湿性劣化の問題を簡単な構成に依って抑止して高耐湿性を確保し、製造コストが低い高周波高出力の半導体装置を実現できるようにする。【解決手段】  複数の細線状ゲート１を結ぶゲート配線１０上を絶縁膜２１を介して覆う保護金属膜４１を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
櫛型ゲートを構成する複数の細線状ゲートを結ぶゲート配線を絶縁膜を介して覆う保護金属膜
を備えてなることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
ゲート配線を絶縁膜を介して覆う保護金属膜と他の金属膜との間隔がモールド樹脂或いはアンダーフィルに含まれるフィラーの径未満であること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
ゲート配線を絶縁膜を介して覆う保護金属膜は何れの端子にも接続されることなく浮遊状態で設けてなること
を特徴とする請求項１或いは請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
ゲート配線を絶縁膜を介して覆う保護金属膜がトランジスタ領域に近い側のみに形成されてなること
を特徴とする請求項１乃至３の何れか１記載の半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１記載の半導体装置が実装基板にフリップチップ実装され且つ半導体装置と実装基板との間にアンダーフィルである樹脂が充填されてなること
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、例えば１ＧＨｚ以上の高周波で動作する高耐湿且つ高出力の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高速光通信用集積回路、或いは、マイクロ波或いはミリ波で使用する集積回路などにおいては、これまで、気密封止パッケージに収容する構造になっていた為、半導体チップについては、耐湿性に関して特に配慮する必要はなかった。
【０００３】
然しながら、近年、低コスト化が厳しく要求される時代となり、ノンハーメチックにすることで低価格化したパッケージを用いるベアチップ実装が実用化されつつある。
【０００４】
半導体チップのベアチップ実装を行う場合、半導体チップの耐湿性を確保する為、モールド樹脂封止をしなければならない。
【０００５】
従来、モールド樹脂封止型の半導体装置は公知であり、そして、そのような半導体装置に於いて、ゲートを保護する為、誘電体膜で被覆することも知られている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照。）。
【０００６】
また、より高い周波数で半導体チップの性能を維持する為、フリップチップ実装が行われるのであるが、その場合、接続信頼性を確保する為、チップと実装基板間に例えばエポキシ樹脂からなるアンダーフィルを注入且つ固化することが行われている。
【０００７】
このようなベアチップ実装を行う場合に用いるモールド樹脂やアンダーフィルには、熱膨張係数を調整する為、直径１０μｍ程度のシリカからなるフィラーが混合される。
【０００８】
図９はベアチップ実装される従来の半導体装置を表す要部平面図であり、図に於いて、１は細線状ゲート、２はソース、３はドレイン、１０は細線状ゲートを結ぶゲート配線、１３Ｇはゲート配線を導出する配線、１３Ｄはドレインを導出する配線をそれぞれ示している。
【０００９】
図１０は図９に示した半導体装置を図中の線Ｘ−Ｘで切断した箇所を表す要部切断側面図であり、図９に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとし、そして、図に於いて、２１はＳｉＮからなる保護膜、３１は活性領域（トランジスタ領域）、５０は半導体基板をそれぞれ示している。
【００１０】
図１１は図１０に示した半導体装置をモールド樹脂で被覆した状態を表す要部切断側面図であり、切断面は図１０と同じく線Ｘ−Ｘであって、図９及び図１０に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００１１】
図に於いて、５１はフィラー、５１Ｄはフィラーでゲート配線が損傷された箇所、５２はモールド樹脂をそれぞれ示している。
【００１２】
図１１に見られる半導体装置に於いて、モールド樹脂５２でモールドするには、モールドすべき部分を型枠に入れ、その型枠内に樹脂を圧入するのであるが、ゲート配線１０を覆う保護膜２１は、かなり薄く形成されていて、通常、０．２μｍ程度である為、モールド樹脂５２内に混合されたフィラー５１が保護膜２１に衝突すると損傷される。
【００１３】
保護膜２１が損傷された場合、その部分からの水分の侵入が発生し易くなり、半導体装置の耐湿性は低下する。これを回避する為には、保護膜２１を厚くすれば、フィラー５１に依る損傷に耐え得ると考えられるであろうが、そのようにした場合、保護膜の膜ストレスが増大し、膜剥がれなどのプロセス障害が発生し、製造歩留りが低下することになる。また、保護膜の堆積時間やパッド窓開きのエッチングプロセス時間が長くなり、従って、製造コストが増加してしまう。更にまた、ＳｉＮ等の保護膜２１は、誘電率が８程度と比較的大きいので、厚くした場合、寄生容量が増加して高周波特性が劣化し、高性能の半導体装置を実現することが困難になる。
【００１４】
図１２は図１０に示した半導体装置をフリップチップ実装する場合を表す要部切断側面図であり、半導体装置の切断面は図１０と同じく線Ｘ−Ｘであって、図９乃至図１１に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００１５】
図に於いて、６０は実装基板を示し、半導体装置はアップサイドダウンに、従って、半導体装置の表面側を実装基板６０と対向させ、その間にアンダーフィル５３を注入固化する。
【００１６】
この場合も、実装基板６０と半導体装置の表面側との間にアンダーフィル５３を注入する際にフィラー５１が保護膜２１を損傷する事故が起こり、図１１について説明したモールド樹脂封止した半導体装置の場合と全く同じ問題が起こる。
【特許文献１】特開平７−９４６４２号公報
【特許文献２】特開平８−８３８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明では、従来のベアチップ実装に於ける半導体装置の耐湿性劣化の問題を簡単な構成に依って抑止して高耐湿性を確保し、製造コストが低い高周波高出力の半導体装置を実現できるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に依る半導体装置に於いては、櫛型ゲートを構成する複数の細線状ゲートを結ぶゲート配線を絶縁膜を介して覆う保護金属膜を備えてなることが基本になっている。
【発明の効果】
【００１９】
前記手段を採ることに依り、ベアチップ実装する半導体装置、或いは、フリップチップ実装する半導体装置に於いて、フィラーを混合して熱膨張係数を調節したモールド樹脂やアンダーフィルを用いても、フィラーに依ってゲート配線などの保護膜が損傷されるおそれは皆無となり、従って、水分の侵入も少なくなり、高耐湿性が確保された高周波高出力の半導体装置を容易に実現することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に依る半導体装置は、複数の細線状ゲートを結ぶゲート配線を覆う絶縁体からなる保護膜上に更に保護金属膜を配設し、ゲート保護膜やゲート配線に対して外部から損傷を加えられることを抑止し、その結果、耐湿性が向上した高周波高出力の半導体装置となっている。
【００２１】
図１は本発明に依る半導体装置を表す要部平面図であり、また、図２は図１の半導体装置を図中の線Ｘ−Ｘで切断した箇所を表す要部切断側面図であり、図９乃至図１２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００２２】
図１並びに図２に示した半導体装置が図９乃至図１２に見られる半導体装置と相違するところは、複数の細線状ゲート１を結ぶゲート配線１０を覆う保護膜２１上に保護金属膜４１が形成されている点である。このようにすると、保護金属膜４１で覆われずに露出されているゲート配線１０の領域幅は、フィラーの径（例えば１０μｍ）以下にすることができるので、フィラーに起因するゲート配線１０への損傷、延いては、保護膜２１への損傷も回避することが可能となり、従って、水分の侵入は抑止されて耐湿性は向上する。また、保護金属膜４１を形成するには、レイアウトパターンを変更するのみで、他の配線、例えばドレイン配線１３Ｄなどと同時に作製することができることから、工程の増加は起こらない。
【００２３】
図３は図１並びに図２について説明した半導体装置をモールド樹脂で被覆した状態を表す要部切断側面図であり、切断面は図２と同じく線Ｘ−Ｘであって、図１及び図２、図９乃至図１２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００２４】
本発明に依る半導体装置は図１及び図２について説明した構造になっているので、図３に見られるように、半導体装置の表面を樹脂でモールドしても，フィラー５１に依ってゲート配線１０を覆う保護膜２１が損傷されることはない。従って、水分が侵入するおそれは少なくなり、信頼性は向上する。
【００２５】
図４は図１及び図２について説明した半導体装置をフリップチップ実装した状態を表す要部切断側面図であり、半導体装置の切断面は図２と同じく線Ｘ−Ｘであって、図１乃至図３、図９乃至図１２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００２６】
図４に見られるフリップチップ実装する場合も、本発明に依る半導体装置は図１及び図２について説明した構造になっていることから、実装基板６０と半導体装置の表面側との間にアンダーフィル５３を注入した際、フィラー５１に依ってゲート配線１０を覆う保護膜２１が損傷されることはない。従って、水分が侵入するおそれは少なくなり、信頼性は向上する。
【００２７】
ところで、図２に見られる保護金属膜４１は、他の配線等との間隔、例えばドレイン配線１３Ｄとの間隔Ｌは１０μｍ以下にすることが好ましい。その理由は、現用のフィラー５１に於ける直径が最小で１０μｍ程度である為、間隔Ｌを１０μｍ以下にしておけば、その箇所にフィラー５１が侵入することを抑制できることに依る。
【００２８】
また、保護金属膜４１は、何れの端子にも接続せず、いわゆる、浮遊（フロート）状態にしておけば、寄生容量が増加することはなくなるから、高周波で動作させる半導体装置にとっては好ましい。
【００２９】
保護金属膜４１を設けたことに依る寄生容量の増加を抑止する他の手段としては、保護金属膜４１の面積を可能な限り縮小して、ゲート配線１０との重なりを少なくすることが有効である。
【００３０】
図５は保護金属膜の面積を縮小した半導体装置を表す要部平面図であり、また、図６は図５の半導体装置を図中の線Ｘ−Ｘで切断した箇所を表す要部切断側面図であり、図１乃至図４、図９乃至図１２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００３１】
図５及び図６に示した半導体装置が図１乃至図４について説明した半導体装置と相違することろは、保護金属膜４１がゲート配線１０の全てを覆うことなく、トランジスタが作製されている活性領域３１に近い側のみに必要最小限の面積を覆って形成されていることであり、このようにすることで、保護金属膜４１を形成したことに依る寄生容量の増加も抑制され、高周波で動作させるのに好適な半導体装置が実現される。
【００３２】
ところで、保護金属膜４１を活性領域に近い側を覆うように形成する理由は、一般に、水分の侵入はエレクトロマイグレーションに起因し、電位差に比例して加速されることに依る。通常、高出力半導体装置の場合、ゲート配線１０とドレイン配線１３Ｄとの間の電位差が最も大きく、この部分を強化することがエレクトロマイグレーション耐性向上に有効であることから、保護金属膜４１をドレイン配線１３Ｄ側に残すようにする。
【００３３】
図７は保護金属膜をソース配線と接続した半導体装置を表す要部平面図、また、図８は図７の半導体装置を図中の線Ｘ−Ｘで切断した箇所を表す要部切断側面図であり、図１乃至図６、図９乃至図１２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００３４】
図７及び図８に示した半導体装置が図１乃至図６について説明した半導体装置と相違するところは、保護金属膜４１をソース配線１３Ｓに接続した点にあり、この場合、対接地寄生容量は増加してしまうが、図５並びに図６について説明した半導体装置に比較した場合、ゲート配線１０が保護金属膜４１で覆われる面積が広くなるので、フィラーに依るゲート配線１０への損傷を少なくすることができるので、耐湿性確保には有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に依る半導体装置を表す要部平面図である。
【図２】図１の半導体装置を図中の線Ｘ−Ｘで切断した箇所を表す要部切断側面図である。
【図３】図１及び図２について説明した半導体装置をモールド樹脂で被覆した状態を表す要部切断側面図である。
【図４】図１及び図２について説明した半導体装置をフリップチップ実装した状態を表す要部切断側面図である。
【図５】保護金属膜の面積を縮小した半導体装置を表す要部平面図である。
【図６】図５の半導体装置を図中の線Ｘ−Ｘで切断した箇所を表す要部切断側面図である。
【図７】保護金属膜をソース配線と接続した半導体装置を表す要部平面図である。
【図８】図７の半導体装置を図中の線Ｘ−Ｘで切断した箇所を表す要部切断側面図である。
【図９】ベアチップ実装される従来の半導体装置を表す要部平面図である。
【図１０】図９に示した半導体装置を図中の線Ｘ−Ｘで切断した箇所を表す要部切断側面図である。
【図１１】図１０に示した半導体装置をモールド樹脂で被覆した状態を表す要部切断側面図である。
【図１２】図１０に示した半導体装置をフリップチップ実装する場合を表す要部切断側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  細線状ゲート
２  ソース
３  ドレイン
１０  細線状ゲートを結ぶゲート配線
１３Ｇ  ゲート配線を導出する配線
１３Ｄ  ドレインを導出する配線
１３Ｓ  ソースを導出する配線
２１  保護膜
３１  活性領域（トランジスタ領域）
４１  保護金属膜
５０  半導体基板
５１  フィラー
５１Ｄ  フィラーでゲート配線が損傷された箇所
５２  モールド樹脂
５３  アンダーフィル
６０  実装基板
【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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【図７】
2006147979.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006147979.tif 000011
【図１０】
2006147979.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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