(57)【要約】【課題】予めチップに取り付けられているハンダバンプで接続相手先の電気回路基板との電気的接続が行なわれる半導体集積回路で、半導体プロセスの微細化が進んでも、ハンダバンプと当接する開口部周縁の絶縁層の構造的な強化をはかって、ハンダバンプに加わる外力によって破壊されにくい構造を実現する。【解決手段】半導体集積回路１を、ハンダバンプ接続面２５の外周側周縁部の半導体基板２の板面方向に沿った内側で、ハンダバンプ接続面２５を構成する絶縁層２２に、下層側に配設された別の絶縁層１８が半導体基板２の板厚方向に沿った下層側から接触している構造とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された半導体チップ回路の絶縁層に形成した開口部から、前記絶縁層よりも下層側に配設された前記半導体チップ回路の導体層の一部を露出させ、一のハンダバンプを前記導体層の露出面とともに前記絶縁層の開口部周縁に対して接続して取り付けた構成の半導体集積回路であって、
前記導体層の露出面を含む前記導体層のハンダバンプ取付用の導電パターン部分の外周側周縁部は、前記ハンダバンプと前記絶縁層の開口部周縁との接続面の外周側周縁部よりも、前記半導体基板の板面方向に沿って内側に位置し、
前記ハンダバンプと前記絶縁層の開口部周縁との接続面の外周側周縁部の、前記半導体基板の板面方向に沿った内側で、前記絶縁層には前記導体層よりも下層側に配設された別の絶縁層が前記半導体基板の板厚方向に沿った下層側から接触している
ことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体集積回路において、
前記ハンダバンプと前記絶縁層の開口部周縁との接続面の外周側周縁部は、前記導体層の露出面を含む前記導体層のハンダバンプ取付用の導電パターン部分の外周側周縁部と交差しない
ことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体集積回路において、
前記別の絶縁層には、前記半導体基板の板厚方向に沿った下層側からさらに別の絶縁層が接触している
ことを特徴とする半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体部品としての半導体集積回路に係り、予めチップに取り付けられているハンダバンプで接続相手先の電気回路基板との接続を行えるＣＣＢ(Controlled Collapse Bonding)半導体集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
チップ（ペレット）上に取り付けられたハンダバンプをリフローして、接続相手先の電気回路基板上に形成されたランド(Land)と接続することによって終端接合を行うＣＣＢ(Controlled Collapse Bonding)では、半導体部品として、半導体基板上に形成された半導体チップ回路にハンダバンプ（ＣＣＢバンプ）が取り付けられたＣＣＢ半導体集積回路が用いられる。
【０００３】
従来のＣＣＢ半導体集積回路では、例えば特開昭６３−１７９５３５の第１図に示されているように、ハンダバンプと、半導体チップ回路の表面保護膜の下層に配設された配線層とは、表面保護膜に形成した開口部を介して、ハンダバンプを配線層の露出面と接続することにより導通（電気的接続）されている。また、ハンダバンプは、この配線層の露出面に加えて、表面保護膜の開口部周縁とも接続されて、半導体集積回路のチップに取り付け支持された構造になっている。なお、多くの場合、ハンダバンプと、これら配線層の露出面及び表面保護膜の開口部周縁の接続面との間には、例えばタンタル（Ｔａ）, 窒化タンタル（ＴａＮ）からなるバリアメタル層が形成されて介在するが、チップの構造的には、バリアメタル層はハンダバンプの一部と考えるものとする。
【０００４】
具体的には、半導体チップ回路の配線が２層導体配線になっている従来のＣＣＢ半導体集積回路の場合は、上述した配線層の露出面を含むハンダバンプ取付用の導電パターン部分、すなわちハンダバンプの被取付ランドは、ハンダバンプと配線層の露出面及び表面保護膜の開口部周縁との接続面の投影部分の投影面積よりも大きな面積を有する導電パターン部分となっており、被取付ランドの周縁は、ハンダバンプと表面保護膜の開口部周縁との接続面の外周部よりも、半導体基板の板面方向に沿って、外方に位置する構造になっている。
【０００５】
そのため、ハンダバンプと表面保護膜の開口部周縁との接続部分におけるＣＣＢ半導体集積回路の構造は、半導体基板の板厚方向に沿って、ハンダバンプ、チップの表面保護膜としての第二絶縁層、２層導体配線の上層側導体配線（配線層）を構成する第二導体層、２層導体配線の下層側導体配線の層間絶縁膜としての第一絶縁層、２層導体配線の下層側導体配線（配線層）を構成する第一導体層、半導体基板の表面保護膜としての酸化膜、半導体基板の順で、チップの表面側から裏面側へ重なった層構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１７９５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ハンダバンプと表面保護膜の開口部周縁との接続部分が、上述したような層構造になっている半導体集積回路では、ハンダバンプに外力が作用すると、ハンダバンプと表面保護膜の開口部周縁との接続部分では、軟らかい第二導体層の上に硬い第二絶縁層が重なっている構造になっているため、ハンダバンプを介して受ける外力による応力は、ハンダバンプが接続されている硬い第二絶縁層に集中する。
【０００８】
ところが、半導体集積回路では、半導体プロセスの微細化に伴って各層の厚さも薄厚化されたことにより第二絶縁層の厚さは薄くなっていて、ハンダバンプが接続される表面保護膜の開口部周縁の構造的強度は従来に比して弱くなっている。一方で、半導体チップ回路を形成する半導体基板は、接続相手先の電気回路基板との接続等の関係から、半導体プロセスのような微細化は進んでおらず、ＣＣＢ半導体集積回路は、従来と同様な板面大きさを有した半導体基板上に、さらに微細化された半導体チップ回路が高密度で実装された構造になっている。そのため、半導体基板上に実装される半導体チップ回路の素子や配線の寸法は小さくなって集積度は高まっているのに対し、ハンダバンプは微細化されていないＣＣＢ半導体集積回路が作られるようになった。
【０００９】
ところで、従来の半導体集積回路を搭載した製品の製造工程では、半導体プロセスの微細化が進んでいない半導体集積回路では、ハンダバンプと当接する開口部周縁の第二絶縁層は厚さがあり、その厚さに依存した構造的強度がハンダバンプよりも強かったため、接続相手先の電気回路基板上に組み付ける場合等、半導体集積回路へ加わる振動や衝撃等の外力は、ハンダバンプを破壊しない程度の大きさ未満の力で管理していればよかった。
【００１０】
しかし、前述したように半導体プロセスの微細化が進み、表面保護膜として開口部周縁部分を構成する第二絶縁層が薄くなり、その厚さに依存した構造的強度がハンダバンプよりも弱くなると、製造工程では、従来と同じ外力の管理のままでは第二絶縁層が破壊され、ハンダバンプがチップから剥れたり、電気的に断線する等といった不具合が発生し易くなる。そして、このような不具合を防ぐために、製造工程では、半導体集積回路に振動や衝撃の加わる工程での制限が増えることになる。
【００１１】
例えば、ハンダバンプが取り付けられた半導体チップ回路が多数作製されている半導体ウエハを切断して半導体集積回路の個片（ペレット）に加工するダイシング工程では、１度でウエハを切断するのではなく、同じ個所を複数回に分けて切り進めて、ハンダバンプ及び半導体チップ回路にかかる振動の低減をはかりながら切断している。また、電気回路基板への搭載時等における半導体集積回路の取り出し工程や、チップ上に取り付けられたハンダバンプにフラックスを塗布する工程でも、第二絶縁層に対しての押し付け力を強くできないため、装置の速度を下げる等の対策を施す必要があった。
【００１２】
この結果、半導体プロセスの微細化によって各層の薄厚化が進んだ半導体集積回路では、その半導体集積回路自体の作製工程や、その半導体集積回路を使用した製品の製造工程での上述したような制限が、半導体集積回路や製品の製造時間の増加につながり、生産性の悪化を招いていた。また、電気的な断線をしたままの半導体集積回路が製品に組み付けられてしまうと、その組み付け製品が電気的特性の検査工程に行くまで見つけることができないので、仕損費の増加にもつながっていた。
【００１３】
本発明は、上述した問題点に鑑み、半導体プロセスの微細化が進んでも、ハンダバンプと当接する開口部周縁の絶縁層の構造的な強化をはかり、ハンダバンプに加わる外力によって破壊されにくい構造にした半導体集積回路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】
【００１４】
本発明は、上記した課題を解決するために、半導体基板上に形成された半導体チップ回路の絶縁層に形成した開口部から、絶縁層よりも下層側に配設された半導体チップ回路の導体層の一部を露出させ、一のハンダバンプを導体層の露出面とともに絶縁層の開口部周縁に対して接続して取り付けた構成の半導体集積回路であって、導体層の露出面を含む導体層のハンダバンプ取付用の導電パターン部分の外周側周縁部は、ハンダバンプと絶縁層の開口部周縁との接続面の外周側周縁部よりも、半導体基板の板面方向に沿って内側に位置し、ハンダバンプと絶縁層の開口部周縁との接続面の外周側周縁部の、半導体基板の板面方向に沿った内側で、絶縁層には導体層よりも下層側に配設された別の絶縁層が半導体基板の板厚方向に沿った下層側から接触していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の半導体集積回路によれば、ハンダバンプとの接続面を形成し、外部からの力による応力の集中する絶縁層の開口部周縁は、ハンダバンプと絶縁層の開口部周縁との接続面の外周側周縁部の、半導体基板の板面方向に沿った内側で、絶縁層には導体層よりも下層側に配設された別の絶縁層が半導体基板の板厚方向に沿った下層側から接触していることから、ハンダバンプと絶縁層の開口部周縁との接続面の外周側周縁部の、半導体基板の板面方向に沿った内側で、ハンダバンプとの接続面を形成する絶縁層と、導体層よりも下層側に配設された別の絶縁層とが一体となるため、ハンダバンプとの接続面を形成する絶縁層の構造的強度が向上する。
【００１６】
これにより、ハンダバンプがチップに取り付けられてなる半導体集積回路の構造的な強度を、半導体プロセスの微細化が進んでも強く維持することができる。さらに、半導体集積回路の作製工程や半導体集積回路を使用した製品の製造工程での、半導体プロセスの微細化に伴った作業制限を緩和することができ、半導体集積回路や製品の製造時間の増加を抑え、生産性の向上をはかることができる。また、半導体プロセスの微細化が進んでも、電気的な断線をしたままの半導体集積回路が製品に組み付けられてしまうことが増加しなくなり、仕損費の増加も抑制できる。
【００１７】
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る半導体集積回路の第一の実施の形態の概略構成断面図である。
【図２】本実施の形態に係る半導体集積回路に設けられた接続電極部分の拡大断面図である。
【図３】図２に示した半導体集積回路の接続電極部分を基板の板厚方向に沿って眺めた際の各部の配置説明図である。
【図４】図２に示した半導体集積回路の接続電極部分におけるハンダバンプ接続面の外周側周縁部の拡大図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る半導体集積回路に設けられた接続電極部分の拡大断面図である。
【図６】図５に示した半導体集積回路の接続電極部分を基板の板厚方向に沿って眺めた際の各部の配置説明図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路に設けられた接続電極部分の拡大断面図である。
【図８】図７に示した半導体集積回路の接続電極部分を基板の板厚方向に沿って眺めた際の各部の配置説明図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る半導体集積回路に設けられた接続電極部分の拡大断面図である。
【図１０】図９に示した半導体集積回路の接続電極部分を基板の板厚方向に沿って眺めた際の各部の配置説明図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係る半導体集積回路に設けられた接続電極部分の拡大断面図である。
【図１２】図１１に示した半導体集積回路の接続電極部分を基板の板厚方向に沿って眺めた際の各部の配置説明図である。
【図１３】比較例としての、従来の半導体集積回路に設けられた接続電極部分の拡大断面図である。
【図１４】図１３に示した半導体集積回路の接続電極部分を基板の板厚方向に沿って眺めた際の各部の配置説明図である。
【図１５】図１３に示した半導体集積回路の接続電極部分におけるハンダバンプ接続面の外周側周縁部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る半導体集積回路の実施の形態について、図面に基づき説明する。なお、説明に当たって、半導体集積回路の半導体基板上に形成された半導体チップ回路の構成は簡略化して説明するが、本発明の半導体集積回路は、その半導体チップ回路の構成に限られることなく、チップ上にハンダバンプが取り付けられた半導体集積回路であれば適用可能である。
【００２０】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明に係る半導体集積回路の第１の実施の形態の概略構成断面図である。
半導体集積回路１は、半導体基板２上に形成された半導体チップ回路３にハンダバンプ４が取り付けられた構成になっている。
【００２１】
半導体集積回路１は、表面に酸化膜が形成されたウエハ（半導体基板２）に半導体プロセスによって多数の半導体チップ回路３を形成するとともに、各半導体チップ回路３のハンダバンプ取付用の被取付ランド５それぞれにはハンダバンプ４を取り付けて接続相手先の電気回路基板との接続電極６を形成した後、ダイシングによりウエハを１個１個の半導体集積回路１のチップに切り分けることにより構成されている。
【００２２】
図２は、本実施の形態に係る半導体集積回路に設けられた接続電極部分の拡大断面図である。
【００２３】
図３は、図２に示した半導体集積回路の接続電極部分を基板の板厚方向に沿って眺めた際の各部の配置説明図である。
【００２４】
図示の例では、半導体集積回路１の接続電極６が配置されたチップは、半導体基板２上に、半導体素子１１と、配線パターン１２，１３とを有した半導体チップ回路３が設けられた構成になっている。
【００２５】
半導体素子１１は、半導体集積回路１の半導体基板２に該当するウエハのシリコン母材の一部に、ヒ素やホウ素等の不純物をドーピングして構成されている。また、ウエハのシリコン母材の表面を酸化して形成される半導体集積回路１の酸化膜１４には、半導体素子１１，１１と配線パターン１２とを導通接続するためのコンタクトホール１５が開口されている。
【００２６】
配線パターン１２は、ウエハ表面に形成された酸化膜に該当する酸化膜１４上に形成された第一導体層１６で構成されている。ここでは、配線パターン１２は、半導体素子１１とは半導体基板２の基板面に沿って離間して酸化膜１４上に形成された接続電極部１２ａと、酸化膜１４上に接続電極部１２ａから半導体素子１１へ延設された配線部１２ｂと、酸化膜１４のコンタクトホール１５を閉塞して半導体素子１１，１１と導通接続された素子電極部１２ｃとを備える。図示の例では、配線パターン１２の、半導体基板２の板厚方向に沿って上方側から眺めた接続電極部１２ａの平面形状は、正方形になっている。
【００２７】
配線パターン１２は、そのパターン面を層間絶縁膜１７によって覆われて絶縁されている。層間絶縁膜１７は、第一導体層１６上に形成された第一絶縁層１８で構成されている。その上で、層間絶縁膜１７にはコンタクトホール１９が開口され、このコンタクトホール１９を介して、接続電極部１２ａ部分の第一導体層１６が露出され、接続電極部１２ａの少なくとも一部のパターン面が臨める構成になっている。
【００２８】
一方、配線パターン１３は、第一絶縁層１８上に形成された第二導体層２０で構成されている。図示の例では、配線パターン１３は、層間絶縁膜１７のコンタクトホール１９を閉塞して配線パターン１２と導通接続された接続電極部１３ａを有する。この場合、配線パターン１３の接続電極部１３ａは、半導体基板２の板厚方向に沿って上方側から眺めた平面形状が、層間絶縁膜１７のコンタクトホール１９よりも大きな面積でコンタクトホール１９を覆う円形になっている。
【００２９】
配線パターン１３は、そのパターン面をチップの表面保護膜２１によって覆われて絶縁保護されている。表面保護膜２１は、第二導体層２０上に形成された第二絶縁層２２で構成されている。その上で、表面保護膜２１にはコンタクトホール２３が開口され、このコンタクトホール２３を介して、配線パターン１３の第二導体層２０が露出され、配線パターン１３の一部のパターン面が臨める構成になっている。この第二導体層２０の露出面となる配線パターン１３のパターン部分は、半導体チップ回路３にハンダバンプ４を取り付けるための導電パターン部分として、半導体チップ回路３の被取付ランド５を構成する。また、図示の例では、被取付ランド５を構成する配線パターン１３の接続電極部１３ａは、配線パターン１２の接続電極部１２ａに接触し、配線パターン１３を配線パターン１２に導通接続するパターン接続電極部を兼ねた構成になっている。
【００３０】
ハンダバンプ４は、バリアメタル層２４を介在させて、表面保護膜２１に形成されたコンタクトホール２３を介して被取付ランド５である配線パターン１３の露出面と導通接続されるとともに、表面保護膜２１の開口部周縁にも構造的に接続されて、チップ上に取り付けられている。
【００３１】
これにより、ハンダバンプ４は、ハンダバンプ４が接触する表面保護膜２１の開口部周縁部分と配線パターン１３の露出面部分とからなるハンダバンプ接続面２５（図中では、バリアメタル層２４が介在する部分として現れている）によって、半導体基板２上の半導体チップ回路３に取り付けられて支持された構造になっている。配線パターン１３の露出面を含むハンダバンプ接続面２５に一体的に取り付けられたハンダバンプ４は、半導体集積回路１のチップの接続電極６を構成する。
【００３２】
上述のように構成された半導体集積回路１の接続電極６部分の構成において、上層側の配線パターン１３は、ハンダバンプ４の被取付ランド５を構成する円形形状の接続電極部１３ａを半導体基板２の板厚方向に沿って上方側から眺めた大きさ（接続電極部１３ａの投影部分の面積）が、ハンダバンプ４がそれぞれ接触する表面保護膜２１の開口部周縁部分と被取付ランド５を構成する接続電極部１３ａの露出面部分とからなるハンダバンプ接続面２５を同じく板厚方向に沿って上方側から眺めた大きさ（ハンダバンプ接続面２５の投影部分の面積）よりも、小さくなっている。
【００３３】
ここで、図３は、半導体集積回路１のチップの上方側から、図２に示した半導体集積回路１の接続電極６部分を、ハンダバンプ４，表面保護膜２１を構成する第二絶縁層２２，及び層間絶縁膜１７を構成する第一絶縁層１８を便宜的に取り除いて眺めた様子に該当する。図３中で、符号２５を付して太実線で表した円は、ハンダバンプ接続面２５の、半導体基板２の板面方向に沿った外周側周縁部に当たる。
【００３４】
さらに、半導体基板２の板厚方向に沿って眺めて、配線パターン１３の接続電極部１３ａの投影部分は、図３に示されているように、ハンダバンプ接続面２５の投影部分の内部に含まれるようになっており、ハンダバンプ接続面２５の外周側周縁部の全域において、配線パターン１３はハンダバンプ接続面２５の外周側周縁部と交差しないようになっている。
【００３５】
これにより、本実施の形態に係る半導体集積回路１の接続電極６部分の構成においては、ハンダバンプ４と接触する表面保護膜２１の開口部周縁部分のハンダバンプ接続面２５には、その周方向に沿った全域で、配線パターン１３の下層側に配設された配線パターン１２の層間絶縁膜１７が直接接触するようになっている。
【００３６】
図４は、図３に示した半導体集積回路の接続電極部分におけるハンダバンプ接続面の外周側周縁部の拡大図である。
【００３７】
図４に示すように、ハンダバンプ接続面２５の、ハンダバンプ４が接続される表面保護膜２１の開口部周縁部分は、そのハンダバンプ接続面２５の外周側周縁部の周方向に沿った全域において、半導体基板２の板厚方向に沿って、ハンダバンプ４、チップ全体の表面保護膜２１としての第二絶縁層２２、下層側の配線パターン１２の層間絶縁膜１７としての第一絶縁層１８、下層側の配線パターン１２を構成する第一導体層１６、半導体基板２の表面保護膜２１としての酸化膜１４、半導体基板２の順で、チップの表面側から裏面側へ重なった層構造になる。
【００３８】
これにより、ハンダバンプ接続面２５の、ハンダバンプ４が接続される表面保護膜２１の開口部周縁部分では、その外周側周縁部の周方向に沿った全域において、第二絶縁層２２と第一絶縁層１８との間に、上層側の配線パターン１３を構成する第二導体層２０が介在せず、第二絶縁層２２と第一絶縁層１８とが直接接触している構造部分ができる。その結果、この構造部分では、ハンダバンプ４とのハンダバンプ接続面２５を形成する第二絶縁層２２と、第二絶縁層２２とともにハンダバンプ接続面２５を形成する第二導体層２０よりも下層側に配設された層間絶縁膜１７としての第一絶縁層１８とが一体となるため、ハンダバンプ接続面２５を形成する表面保護膜２１の開口部周縁部分の構造的強度が、第二絶縁層２２に直接接触している第一絶縁層１８の厚さ分だけ向上する。
【００３９】
次に、上述のように構成された接続電極６部分を備えた本実施の形態に係る半導体集積回路１の作用，効果について、従来の半導体集積回路１'の接続電極６'部分を比較例にして説明する。
【００４０】
図１３は、比較例としての、従来の半導体集積回路に設けられた接続電極部分の拡大断面図である。
【００４１】
図１４は、図１３に示した半導体集積回路の接続電極部分を基板の板厚方向に沿って眺めた際の各部の配置説明図である。
【００４２】
図１５は、図１４に示した半導体集積回路の接続電極部分におけるハンダバンプ接続面の外周側周縁部の拡大図である。
【００４３】
なお、比較例の半導体集積回路１'の構成説明に当たって、本実施の形態に係る半導体集積回路１における各部と対応する構成については、図中に、ダッシュ記号を追加した同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
比較例の半導体集積回路１'では、接続電極６'部分は、上層側の配線パターン１３'は、ハンダバンプ４'の被取付ランド５'を構成する円形形状の接続電極部１３ａ'を半導体基板２'の板厚方向に沿って上方側から眺めた大きさ（接続電極部１３ａ'の投影部分の面積）が、ハンダバンプ４'が接触する表面保護膜２１'の開口部周縁部分と被取付ランド５'を構成する接続電極部１３ａ'の露出面部分とからなるハンダバンプ接続面２５'を同じく板厚方向に沿って上方側から眺めた大きさ（ハンダバンプ接続面２５'の投影部分の面積）よりも、大きくなっている。そして、半導体基板２'の板厚方向に沿って眺めて、配線パターン１３'の接続電極部１３ａ'の投影部分は、図１４に示されているように、ハンダバンプ接続面２５'の投影部分の全部を含むようになっている。
【００４５】
これにより、図１５に示すように、比較例の半導体集積回路１'では、ハンダバンプ接続面２５'の、ハンダバンプ４'が接続される表面保護膜２１'の開口部周縁部分は、そのハンダバンプ接続面２５'の外周側周縁部の周方向に沿った全域において、半導体基板２'の板厚方向に沿って、ハンダバンプ４'、チップ全体の表面保護膜２１'としての第二絶縁層２２'、上層側の配線パターン１３'を構成する第二導体層２０'、下層側の配線パターン１２'の層間絶縁膜１７'としての第一絶縁層１８'、下層側の配線パターン１２'を構成する第一導体層１６'、半導体基板２'の表面保護膜２１'としての酸化膜１４'、半導体基板２'の順で、チップの表面側から裏面側へ重なった層構造になる。その結果、ハンダバンプ接続面２５'の外周側周縁部の周方向に沿った全域において、表面保護膜２１'としての第二絶縁層２２'と、層間絶縁膜１７'としての第一絶縁層１８'との間には、配線パターン１３'を構成する第二導体層２０'が介在することとなり、第二絶縁層２２'に第一絶縁層１８'が接触しなくなる。
【００４６】
このように構成された本実施の形態の半導体集積回路１及び比較例の半導体集積回路１'のいずれとも、半導体集積回路１，１'の作製工程や半導体集積回路１，１'を使用した製品の製造工程でハンダバンプ４，４'へ外部から力が加わった場合、その応力を受ける位置は、ハンダバンプ４，４'が接触する表面保護膜２１，２１'の開口部周縁部分と配線パターン１３，１３'の被取付ランド５，５'を構成する接続電極部１３ａ，１３ａ'の露出面部分とからなるハンダバンプ接続面２５，２５'の周縁部に集中する。その上で、バリアメタル層２４，２４'はハンダバンプ４，４'の一部と考えると、ハンダバンプ接続面２５，２５'と、半導体チップ回路３，３'が半導体基板２，２'上に形成されてなるチップとの間の引張り強度は、主に最上層に配置される絶縁層、すなわち、この場合はハンダバンプ接続面２５，２５'の周縁部を形成するチップ全体の表面保護膜２１，２１'としての第二絶縁層２２，２２'の強度に依存する。ところが、その一方で、半導体集積回路１，１'とも、半導体プロセスの微細化に伴い、この第二絶縁層２２，２２'の厚さが薄くなってくると、第二絶縁層２２，２２'によるハンダバンプ４，４'との接続における構造的強度が弱くなっている。
【００４７】
また、材質的には、半導体チップ回路３，３'とも、通常は、上層側の配線パターン１３，１３'を構成する第二導体層２０，２０'や下層側の配線パターン１２，１２'を構成する第一導体層１６，１６ 'は、アルミニウムを主としたパターン材であり、表面保護膜２１，２１'としての第二絶縁層２２，２２'や層間絶縁膜１７，１７'としての第一絶縁層１８，１８'は、窒化シリコン等の絶縁膜材である。この場合、アルミニウムのヤング率は７０ＧＰａ程であるのに対し、窒化シリコンのヤング率は３００ＧＰａ程であり、窒化シリコンはアルミより硬く脆い。
【００４８】
このため、比較例の半導体集積回路１'のように、ハンダバンプ接続面２５'に係り、図１５に示したように、第一絶縁層１８'と第二絶縁層２２'との間に第二導体層２０'が配置されている場合は、第二導体層２０'のパターン材であるアルミニウムが軟らかく延び易いので、ハンダバンプ４'で受けた外部からの力によるひずみは、第一絶縁層１８'では少なく、第二絶縁層２２'で大きなひずみとなる。この結果、ハンダバンプ接続面２５'において、ハンダバンプ４'と、半導体チップ回路３'が半導体基板２'上に形成されてなるチップとの間における引張りによる破壊強度は、ハンダバンプ４'が直接接触するチップの第二絶縁層２２'の強度に依存する。
【００４９】
このような比較例の半導体集積回路１'に対し、本実施の形態の半導体集積回路１では、図４に示したとおり、ハンダバンプ接続面２５に係り、その外周側周縁部の周方向に沿った全域において、第二絶縁層２２と第一絶縁層１８との間に、上層側の配線パターン１３を構成する第二導体層２０が介在せず、第二絶縁層２２と第一絶縁層１８とが直接接触している構造である。そのため、ハンダバンプ接続面２５において、ハンダバンプ４と、半導体チップ回路３が半導体基板２上に形成されてなるチップとの間における引張りによる破壊強度は、第二絶縁層２２と第一絶縁層１８と合わせた層の強度に依存する。このため、第二絶縁層２２'の強度にのみ依存していた比較例の半導体集積回路１'の構造の場合に対して、２倍の強度を得ることができる。
【００５０】
したがって、本実施の形態によれば、ハンダバンプ４がチップに取り付けられてなる半導体集積回路１の構造的な強度を、半導体プロセスの微細化が進んでも強く維持することができる。さらに、半導体集積回路１の作製工程や半導体集積回路１を使用した製品の製造工程での、半導体プロセスの微細化に伴った作業制限を緩和することができ、半導体集積回路１や製品の製造時間の増加を抑え、生産性の向上をはかることができる。また、半導体プロセスの微細化が進んでも、電気的な断線をしたままの半導体集積回路１が製品に組み付けられてしまうことが増加しなくなり、仕損費の増加も抑制できる。
【００５１】
＜第２の実施の形態＞
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体集積回路に設けられた接続電極部分の拡大断面図である。
【００５２】
図６は、図５に示した半導体集積回路の接続電極部分を基板の板厚方向に沿って眺めた際の各部の配置説明図である。
【００５３】
なお、本実施の形態に係る半導体集積回路１の構成説明に当たって、前述した第１の実施の形態に係る半導体集積回路１における各部と対応する構成については、図中に、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
本実施の形態に係る半導体集積回路１では、配線パターン１２の、半導体基板２の板厚方向に沿って上方側から眺めた接続電極部１２ａの平面形状が、円形になっている。さらに、配線パターン１３の接続電極部１３ａの場合と同様に、配線パターン１２の接続電極部１２ａを半導体基板２の板厚方向に沿って上方側から眺めた大きさ（接続電極部１２ａの投影部分の面積）が、ハンダバンプ４がそれぞれ接触する表面保護膜２１の開口部周縁部分と被取付ランド５を構成する接続電極部１３ａの露出面部分とからなるハンダバンプ接続面２５を板厚方向に沿って同じく上方側から眺めた大きさ（ハンダバンプ接続面２５の投影部分の面積）よりも、小さくなっている。
【００５５】
さらに、半導体基板２の板厚方向に沿って上方側から眺めて、配線パターン１２の接続電極部１２ａの投影部分は、配線パターン１３の接続電極部１３ａの場合と同様に、図６に示されているように、ハンダバンプ接続面２５の投影部分の内部に含まれるようになっており、ハンダバンプ接続面２５の外周側周縁部の全域において、配線パターン１２は、接続電極部１２ａから半導体素子１１への配線部１２ｂの延設部分を除いて、ハンダバンプ接続面２５の外周側周縁部と交差しないようになっている。
【００５６】
これにより、ハンダバンプ接続面２５の外周側周縁部の全域において、接続電極部１２ａから半導体素子１１への配線部１２ｂの延設部分を除いて、表面保護膜２１を構成する第二絶縁層２２の層傾斜部分と、層間絶縁膜１７の層傾斜部分とを直接接触させて配置することができるようになり、半導体基板２の板厚方向に沿った第二絶縁層２２と第一絶縁層１８と合わせた層の厚さＤを、第二絶縁層２２，第一絶縁層１８それぞれの本来の厚さの合計分Ｄ０よりも増加させることができるようになり、２倍強の強度を得ることができる。
【００５７】
＜第３の実施の形態＞
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路に設けられた接続電極部分の拡大断面図である。
【００５８】
図８は、図７に示した半導体集積回路の接続電極部分を基板の板厚方向に沿って眺めた際の各部の配置説明図である。
【００５９】
なお、本実施の形態に係る半導体集積回路１の構成説明に当たって、前述した第１及び第２の実施の形態に係る半導体集積回路１における各部と対応する構成については、図中に、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
本実施の形態の半導体集積回路１では、上層側の配線パターン１３は、層間絶縁膜１７のコンタクトホール１９を閉塞して配線パターン１２の接続電極部１２ａと導通接続された接続電極部１３ａに加えて、層間絶縁膜１７上に接続電極部１３ａから半導体素子１１へ延設された配線部１３ｂと、層間絶縁膜１７及び酸化膜１４を貫通するコンタクトホール１５を閉塞して半導体素子１１，１１と導通接続された素子電極部１３ｃとを備える。図示の例では、配線パターン１３の、半導体基板２の板厚方向に沿って上方側から眺めた接続電極部１３ａの平面形状は、層間絶縁膜１７に形成したコンタクトホール１９の開口部よりも大きな面積で、コンタクトホール１９及び層間絶縁膜１７の開口部周縁を覆う円形になっている。
【００６１】
また、半導体基板２の板厚方向に係り、配線パターン１３の配線部１３ｂと半導体基板２上の酸化膜１４との間には、層間絶縁膜１７を構成する第一絶縁層１８が介在し、さらに、半導体基板２の板面に沿った方向に係り、配線パターン１３の素子電極部１３ｃと配線パターン１２の接続電極部１２ａとの間にも、層間絶縁膜１７を構成する第一絶縁層１８が介在する構成になっている。
【００６２】
このように構成された本実施の形態に係る半導体集積回路１の接続電極６部分の構成において、上層側の配線パターン１３は、ハンダバンプ４の被取付ランド５を構成する円形形状の接続電極部１３ａを半導体基板２の板厚方向に沿って上方側から眺めた大きさ（接続電極部１３ａの投影部分の面積）が、ハンダバンプ４が接触する表面保護膜２１の開口部周縁部分と被取付ランド５を構成する接続電極部１３ａの露出面部分とからなるハンダバンプ接続面２５を同じく板厚方向に沿って上方側から眺めた大きさ（ハンダバンプ接続面２５の投影部分の面積）よりも、小さくなっている。
【００６３】
ここで、図８は、半導体集積回路１のチップの上方側から、図７に示した半導体集積回路１の接続電極６部分を、ハンダバンプ４，表面保護膜２１を構成する第二絶縁層２２，及び層間絶縁膜１７を構成する第一絶縁層１８を便宜的に取り除いて眺めた様子に該当する。図８中で、符号２５を付して太実線で表した円は、ハンダバンプ接続面２５の、半導体基板２の板面方向に沿った外周側周縁部に当たる。
【００６４】
本実施の形態の半導体集積回路１でも、半導体基板２の板厚方向に沿って眺めて、配線パターン１３の接続電極部１３ａの投影部分は、図８に示されているように、ハンダバンプ接続面２５の外周側周縁部の、半導体基板３の板面方向に沿った内側に含まれる。また、配線パターン１３は、接続電極部１３ａから延びる配線部１３ｂを除いて、ハンダバンプ接続面２５の外周側周縁部の全域の大半において、ハンダバンプ接続面２５の外周側周縁部と交差しないようになっている。
【００６５】
これにより、本実施の形態に係る半導体集積回路１の接続電極６部分の構成においては、ハンダバンプ接続面２５の、ハンダバンプ４と接触する表面保護膜２１の開口部周縁部分は、その周方向に沿った大半で、配線パターン１３の下層側に配設された配線パターン１２の層間絶縁膜１７が直接接触する。そして、この直接接触部分では、ハンダバンプ接続面２５の周縁部分を形成する表面保護膜２１の第二絶縁層２２と、ハンダバンプ接続面２５の中央部分を形成する第二導体層２０よりも下層側に配設された層間絶縁膜１７の第一絶縁層１８とが一体となるため、ハンダバンプ接続面２５を形成する表面保護膜２１の開口部周縁部分の構造的強度が、第二絶縁層２２に直接接触している第一絶縁層１８の厚さ分だけ向上する。
【００６６】
なお、本実施の形態では、下層側の配線パターン１２については接続電極部１２ａを有する構成としたが、下層側の配線パターン１２は、この接続電極部１２ａに加えて、配線部１２ｂ及び素子電極部１３ｃを有する構成であってもよい。この場合、配線パターン１２の配線部１２ｂが、半導体基板３の板面方向に沿って配線パターン１３の配線部１３ｂの延設方向とは異なる方向に延び、素子電極部１３ｃは、半導体素子１１とは別の図示せぬ半導体素子と導通接続された構成であっても、ハンダバンプ接続面２５を形成する表面保護膜２１の開口部周縁部分の構造的強度は、第二絶縁層２２に直接接触している第一絶縁層１８の厚さ分だけ向上する。
【００６７】
＜第４の実施の形態＞
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体集積回路に設けられた接続電極部分の拡大断面図である。
【００６８】
図１０は、図９に示した半導体集積回路の接続電極部分を基板の板厚方向に沿って眺めた際の各部の配置説明図である。
【００６９】
なお、本実施の形態に係る半導体集積回路１の構成説明に当たって、前述した第１〜第３の実施の形態に係る半導体集積回路１における各部と対応する構成については、図中に、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００７０】
本実施の形態の半導体集積回路１では、第１の実施の形態に係る半導体集積回路１において、上層側の配線パターン１３が、接続電極部１３ａに加えて、配線部１３ｂを有する構成になっている。その上で、この配線部１３ｂが、半導体基板３の板面方向に沿って下層側の配線パターン１２の配線部１２ｂと同方向に延び、配線パターン１２の素子電極部１２ｃに到るようになっている。
【００７１】
本実施の形態に係る半導体集積回路１では、半導体素子１１と、ハンダバンプ４の被取付ランド５との間の配線抵抗を、配線パターン１３の配線部１３ｂによって増加した抵抗断面積分だけ下げることができるとともに、第３の実施の形態に係る半導体集積回路１の場合と同様に、ハンダバンプ接続面２５を形成する表面保護膜２１の開口部周縁部分の構造的強度が、第二絶縁層２２に直接接触している第一絶縁層１８の厚さ分だけ向上する。
【００７２】
＜第５の実施の形態＞
図１１は、本発明の第５の実施の形態に係る半導体集積回路に設けられた接続電極部分の拡大断面図である。
【００７３】
図１２は、図１１に示した半導体集積回路の接続電極部分を基板の板厚方向に沿って眺めた際の各部の配置説明図である。
【００７４】
なお、本実施の形態に係る半導体集積回路１の構成説明に当たって、前述した第１〜第４の実施の形態に係る半導体集積回路１における各部と対応する構成については、図中に、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００７５】
図示の例では、半導体集積回路１の接続電極６が配置されたチップは、半導体基板２上に、半導体素子１１と、配線パターン１２，１３，３３とを有した半導体チップ回路３が設けられた構成になっている。
【００７６】
配線パターン３３は、第一層間絶縁膜１７に対しての第二層間絶縁膜３４を構成する第二絶縁層２２上に形成された第三導体層３５で構成されている。図示の例では、配線パターン３３は、第二層間絶縁膜３４を構成する第二絶縁層２２のコンタクトホール２３を閉塞して、配線パターン１３の接続電極部１３ａと導通接続された接続電極部３３ａを有する。図示の例では、配線パターン３３の接続電極部３３ａは、半導体基板２の板厚方向に沿って上方側から眺めた平面形状が、配線パターン１３の接続電極部１３ａよりも小さな面積でコンタクトホール２３を覆う円形になっている。
【００７７】
配線パターン３３は、そのパターン面をチップの表面保護膜２１によって覆われて絶縁保護されている。表面保護膜２１は、第三導体層３５上に形成された第三絶縁層３６で構成されている。その上で、表面保護膜２１にはコンタクトホール３７が開口され、このコンタクトホール３７を介して、配線パターン３３の第三導体層３５が露出され、配線パターン３３の一部のパターン面が臨める構成になっている。この第三導体層３５の露出面部分が形成される配線パターン３３のパターン部分は、半導体チップ回路３にハンダバンプ４を取り付けるための導電パターン部分として、半導体チップ回路３の被取付ランド５を構成する。また、図示の例では、被取付ランド５を構成する配線パターン３３の接続電極部３３ａは、配線パターン１３の接続電極部１３ａに接触し、配線パターン３３を配線パターン１３に導通接続するパターン接続電極部を兼ねた構成になっている。
【００７８】
ハンダバンプ４は、バリアメタル層２４を介在させて、表面保護膜２１に形成されたコンタクトホール３５を介して被取付ランド５である配線パターン３３の露出面と導通接続されるとともに、表面保護膜２１の開口部周縁にも構造的に接続されて、チップ上に取り付けられる。
【００７９】
これにより、ハンダバンプ４は、ハンダバンプ４がそれぞれ接触する表面保護膜２１の開口部周縁部分と被取付ランド５を構成する接続電極部３３ａの露出面部分とからなるハンダバンプ接続面２５（図中では、バリアメタル層２４が介在する部分として現れている）によって、半導体基板２上の半導体チップ回路３に取り付けられて支持された構造になっている。配線パターン３３の被取付ランド５に一体的に取り付けられたハンダバンプ４は、半導体集積回路１のチップの接続電極６を構成する。
【００８０】
上述のように構成された半導体集積回路１の接続電極６部分の構成において、上層側の配線パターン３３は、ハンダバンプ４の被取付ランド５を構成する円形形状の接続電極部３３ａを半導体基板２の板厚方向に沿って上方側から眺めた大きさ（接続電極部１３ａの投影部分の面積）が、ハンダバンプ４がそれぞれ接触する表面保護膜２１の開口部周縁部分と接続電極部３３ａの露出面部分とからなるハンダバンプ接続面２５を同じく板厚方向に沿って上方側から眺めた大きさ（ハンダバンプ接続面２５の投影部分の面積）よりも、小さくなっている。また、接続電極部３３ａを半導体基板２の板厚方向に沿って上方側から眺めた大きさ（接続電極部３３ａの投影部分の面積）は、配線パターン１３の接続電極部１３ａを半導体基板２の板厚方向に沿って上方側から眺めた大きさ（接続電極部１３ａの投影部分の面積）よりも、小さくなっている。さらに、配線パターン１３の接続電極部１３ａを半導体基板２の板厚方向に沿って上方側から眺めた大きさ（接続電極部１３ａの投影部分の面積）は、ハンダバンプ４がそれぞれ接触する表面保護膜２１の開口部周縁部分と被取付ランド５を構成する接続電極部３３ａとからなるハンダバンプ接続面２５を同じく板厚方向に沿って上方側から眺めた大きさ（ハンダバンプ接続面２５の投影部分の面積）よりも、小さくなっている。
【００８１】
ここで、図１２は、半導体集積回路１のチップの上方側から、図１１に示した半導体集積回路１の接続電極６部分を、ハンダバンプ４，表面保護膜２１を構成する第三絶縁層３６，第二層間絶縁膜３４を構成する第二絶縁層２２，及び第一層間絶縁膜１７を構成する第一絶縁層１８を便宜的に取り除いて眺めた様子に該当する。図３中で、符号２５を付して太実線で表した円は、ハンダバンプ接続面２５の、半導体基板２の板面方向に沿った外周側周縁部に当たる。
【００８２】
ここでは、図３に示されているように、半導体基板２の板厚方向に沿って眺めて、配線パターン３３の接続電極部３３ａの投影部分は、配線パターン１３の接続電極部１３ａの投影部分の内部に含まれるようになっており、また、配線パターン１３の接続電極部１３ａの投影部分は、ハンダバンプ接続面２５の投影部分の内部に含まれるようになっていて、ハンダバンプ接続面２５の外周側周縁部の全域において、配線パターン３３及び配線パターン１３はハンダバンプ接続面２５の外周側周縁部と交差しないようになっている。
【００８３】
これにより、本実施の形態に係る半導体集積回路１の接続電極６部分の構成においては、ハンダバンプ４と接触する表面保護膜２１の開口部周縁部分のハンダバンプ接続面２５には、その周方向に沿った全域で、配線パターン３３の下層側に配設された配線パターン１３の第二層間絶縁膜３４が直接接触するようになっている。さらに、この第二層間絶縁膜３４には、配線パターン１３の下層側に配設された配線パターン１２の第一層間絶縁膜１７が直接接触するようになっている。
【００８４】
したがって、ハンダバンプ４と接触する表面保護膜２１の開口部周縁部分のハンダバンプ接続面２５には、その周方向に沿った全域で、半導体基板２の板厚方向に沿って、表面保護膜２１を構成する第三絶縁層３６、第二層間絶縁膜３４を構成する第二絶縁層２２、第一層間絶縁膜１７を構成する第一絶縁層１８の順で、チップの表面側から裏面側へ、各絶縁層間には導体層を介在させずに絶縁層同士を直接接触させて重ねた層構造にすることができる。これにより、ハンダバンプ接続面２５を形成する表面保護膜２１の第三絶縁層３６の構造的強度がさらに向上する。
【００８５】
したがって、本実施の形態に係る半導体集積回路１のような構成を、３層以上の多層導体配線構造になっている場合に適用すれば、ハンダバンプ４との接続面を形成する絶縁層の構造的強度を、その下層側に配置された複数の層間絶縁膜を利用してさらに向上させることができる。なお、その際に利用する層間絶縁膜の数は、必ずしも全部を利用する必要はない。
【００８６】
以上、第１〜第５の実施の形態を基に、本発明に係る半導体集積回路１の構成を説明したが、本発明に係る半導体集積回路１は、ハンダバンプ接続面２５の外周側周縁部の半導体基板２の板面方向に沿った内側で、ハンダバンプ接続面２５を構成する絶縁層に、下層側に配設された別の絶縁層が半導体基板２の板厚方向に沿った下層側から接触している構造の半導体集積回路であればよく、上述した実施の形態以外にも、種々の実施の形態が採用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１  半導体集積回路、  ２  半導体基板、  ３  半導体チップ回路、
４  ハンダバンプ、  ５  被取付ランド、  ６  接続電極、
１１  半導体素子、  １２  配線パターン、  １２ａ  接続電極部、
１２ｂ  配線部、  １２ｃ  素子電極部、  １３  配線パターン、
１３ａ  接続電極部、  １４  酸化膜、  １５  コンタクトホール、
１６  第一導体層、  １７  層間絶縁膜、  １８  第一絶縁層、
１９  コンタクトホール、  ２０  第二導体層、  ２１  表面保護膜、
２２  第二絶縁層、  ２３  コンタクトホール、  ２４  バリアメタル層、
２５  ハンダバンプ接続面、  ３３  配線パターン、  ３３ａ  接続電極部、
３４  第二層間絶縁膜、  ３５  第三導体層、  ３６  第三絶縁層、
３６  コンタクトホール
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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