(57)【要約】【課題】ボンディングパッドと第２配線層および絶縁膜との密着性が良好であり、かつ、ボンディングパッドに上方からストレスが加わっても、ボンディングパッドと第２配線層との間の絶縁膜に亀裂が入ることを回避することのできる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体集積回路１１ａにおいて、他の配線１２を、ボンディングパッド１の対向する２つのエッジ７ａ・７ｂ直下やインナーリード８の対向する２つのエッジ９ａ・９ｂ直下を避けて形成するようにする。一例として、他の配線１２の形成可能領域を、エッジ７ａ・７ｂ直下と、インナーリード８のエッジ９ａ・９ｂ直下とを除いた、エッジ７ａ直下とエッジ９ａ直下との間の領域１３ａ、および、エッジ７ｂ直下とエッジ９ｂ直下との間の領域１３ｂとする。また、他の配線１２上に形成する絶縁膜５を無機絶縁膜のみからなる膜とする。【選択図】  図１
2004311832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が形成された半導体基板と、
上記半導体基板上で、上記半導体素子が形成された領域である動作領域の上方に形成され、上記動作領域と電気的に接続された第１配線層と、
上記半導体基板上で上記第１配線層の上方に形成された第２配線層と、
外部接続端子との電気的接続のために、上記半導体基板上で上記第２配線層の上方に形成されるとともに、少なくとも一部が上記動作領域の直上に位置するように形成されたボンディングパッドとを備え、
上記第２配線層は上記ボンディングパッドの直下領域に複数の配線を有し、上記複数の配線のうちの所定の配線が上記ボンディングパッドと接合されている一方で、上記複数の配線のうちの上記所定の配線以外の配線である他の配線と上記ボンディングパッドとの間に絶縁膜が形成されている半導体装置において、
上記他の配線は、上記ボンディングパッドのエッジ直下を上記エッジと平行に延びることのないように形成され、
上記絶縁膜は無機絶縁膜のみからなることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記ボンディングパッドが上記外部接続端子との電気的接続工程において応力により広がる部分の直下となる広がり領域には、上記広がる部分の広がる方向に移動するエッジと平行に延びる上記他の配線が形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
上記広がり領域の、上記ボンディングパッドの広がる方向に見た長さは、２μｍ〜３μｍの範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
上記電気的接続工程における上記ボンディングパッドと上記外部接続端子との電気的接続はチップ・オン・グラスによることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
上記電気的接続工程における上記ボンディングパッドと上記外部接続端子との電気的接続はチップ・オン・ボードによることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項６】
半導体素子が形成された半導体基板と、
上記半導体基板上で、上記半導体素子が形成された領域である動作領域の上方に形成され、上記動作領域と電気的に接続された第１配線層と、
上記半導体基板上で上記第１配線層の上方に形成された第２配線層と、
インナーリードボンディングによりインナーリードとの電気的接続を行うために、上記半導体基板上で上記第２配線層の上方に形成されるとともに、少なくとも一部が上記動作領域の直上に位置するように形成されたボンディングパッドとを備え、
上記第２配線層は上記ボンディングパッドの直下領域に複数の配線を有し、上記複数の配線のうちの所定の配線が上記ボンディングパッドと接合されている一方で、上記複数の配線のうちの上記所定の配線以外の配線である他の配線と上記ボンディングパッドとの間に絶縁膜が形成されている半導体装置において、
上記他の配線は、上記インナーリードのエッジ直下を上記インナーリードの上記エッジと平行に延びることのないように形成され、
上記絶縁膜は無機絶縁膜のみからなることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
上記他の配線は、上記ボンディングパッドのエッジ直下を上記ボンディングパッドの上記エッジと平行に延びることのないように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
上記ボンディングパッドが上記インナーリードボンディングにおいて応力により広がる部分の直下となる広がり領域には、上記広がる部分の広がる方向に移動するエッジと平行に延びる上記他の配線が形成されていないことを特徴とする請求項６または７に記載の半導体装置。
【請求項９】
上記広がり領域の、上記ボンディングパッドの広がる方向に見た長さは、２μｍ〜３μｍの範囲にあることを特徴とする請求項８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、半導体基板表面の活性領域上部に形成されたボンディングパッドを備える半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、携帯情報端末等の、電子機器の小型軽量化に伴い、それらの機器に搭載される電子部品の高密度化が進んでいる。それに伴い、半導体装置の集積度が増大し、個々の半導体装置のチップサイズが大きくなる傾向にある。一方では、半導体装置の軽薄短小化を図るために、加工寸法の微細化が求められ、デザインルールの縮小化が行われている。
【０００３】
ウェハから切り出された状態にある半導体装置は、内部に形成される活性領域と、半導体装置表面に形成されるパッド領域とに大別できる。活性領域は、トランジスタやダイオード等の半導体素子が形成された動作領域、およびそれら半導体素子を導通させるために半導体素子を半導体装置内部の所定箇所に繋げる金属配線、例えばアルミニウム（Ａｌ）配線等の配線領域からなる。パッド領域は、電圧や信号を半導体装置の外部から活性領域に与えたり活性領域から半導体装置の外部へ与えたりするために、半導体装置外部と接続されるように形成されたバンプの領域であり、バンプにはボンディングパッドが形成される。半導体装置は、例えば液晶ドライバである場合、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ；集積回路）チップをフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ；Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）上に実装する実装方式、いわゆるＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  ＦＰＣ；チップ・オン・フレキシブルプリント回路）実装方式で主に用いられる。液晶ドライバの場合、パッド領域は、液晶駆動用の信号の入出力を行う領域である。
【０００４】
ここで、１例としてＣＯＦ実装方式に関して、図７を用いて説明する。
【０００５】
図７（ａ）では、半導体素子（ＩＣチップ）３０１、半導体素子３０１の表面に形成された入出力用の端子電極３０２、入出力用の端子電極３０２上に設けられたボンディングパッド３０３、絶縁性フィルム基板３０４、絶縁性フィルム基板３０４の表面に形成された金属配線パターン３０５、およびボンディングツール３０６を示している。
【０００６】
半導体素子３０１は、一般に、その表面にアルミニウムパッド等の入出力用の端子電極３０２が形成されており、さらに入出力用の端子電極３０２上に厚さ１０μｍ〜１８μｍ程度のボンディングパッド３０３が形成されている。一方、半導体素子３０１が実装されるフレキシブルプリント配線板は、ポリイミド樹脂やポリエステル等のプラスチック絶縁材料を主材料とした絶縁フィルム基板（フィルム基板）３０４上に金属配線パターン３０５が形成された構造となっている。
【０００７】
まず、ＣＯＦ実装方式では、このボンディングパッド３０３が形成された半導体素子３０１を、図７（ａ）に示すように、絶縁フィルム基板３０４上に形成された金属配線パターン３０５に対して位置合わせする。即ち、ボンディングパッド３０３が金属配線パターン３０５上の所定の位置と合致するように位置合わせを行う。
【０００８】
ここで、金属配線パターン３０５は、主体が銅（Ｃｕ）等の導電性物質からなり、該導電性物質の表面には錫（Ｓｎ）メッキや金（Ａｕ）メッキ等のメッキが施されている。なお、金属配線パターン３０５には、インナーリード、アウターリード、中間リードなどの種別があるが、ここではその種別は関係ないので詳細な説明は省略する。
【０００９】
また、絶縁性フィルム基板３０４は、帯状の形態をしており、テープキャリアとも呼ばれている。その両側縁には送り孔が所定の間隔であけられ、長手方向に移動可能となっている。
【００１０】
この絶縁性フィルム基板３０４と半導体素子３０１との位置合わせを行った後、ボンディングパッド３０３と、絶縁性フィルム基板３０４の表面に形成された金属配線パターン３０５とを、ボンディングツール３０６を用いて熱圧着させ、図７（ｂ）に示すように接合する。この接続方法は、一般に、インナーリードボンディング（ＩＬＢ；Ｉｎｎｅｒ  Ｌｅａｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）と称されている。
【００１１】
このＩＬＢを行った後、図示しないが、半導体素子３０１が、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の材料で樹脂封止される。樹脂封止は、ノズルにより半導体素子３０１の周囲に樹脂を塗布し、リフロー方式等により熱を加えて樹脂を硬化させる方法で行われる。その後、半導体素子３０１が実装された部分を絶縁性フィルム基板３０４より打ち抜き、個別の半導体装置（集積回路）として液晶表示パネル等に実装される。
【００１２】
以上が、半導体装置をパッケージングする方法についての説明である。
【００１３】
従来の通常の半導体装置では、ボンディングパッドは、動作領域には形成されず、動作領域の周辺部に設けられている。これは、Ａｕバンプと外部接続端子とを接合する際の機械的な圧力や、熱ストレス等による応力がボンディングパッドを介して動作領域に印加されないようにするためである。尚、液晶ドライバ等のボンディングパッドは、現状では、典型的には５０μｍ〜１００μｍのピッチ（間隔）で半導体素子周辺部に形成されており、ピッチにもよるが、典型的には４０μｍ×９０μｍの長方形である。
【００１４】
現在、半導体装置は、高密度化、集積度の増大化により、素子間を結ぶ金属パターンが複雑化する傾向にあり、また、配線層を何層も重ねる多層配線構造が主流となっている。それに伴い、半導体装置を外部端子と接続するための端子数も５００個に達している。そのため、端子であるボンディングパッドの領域（パッド領域）が動作領域以外に存在すると、端子数の増加に従って動作領域以外の領域の面積が増大し、半導体装置のサイズも大きくなり、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ；携帯情報機器）等の軽薄短小化に逆行することとなる。
【００１５】
そこで、半導体装置の縮小化の手法として、半導体装置の動作領域の直上にボンディングパッドを形成する手法が提案されている。この手法は、『エリアパッド』と称されている。以下、半導体装置の動作領域の直上に形成されたボンディングパッドを『エリアパッド』と称する。
【００１６】
エリアパッドに関する従来技術について以下に説明する。
【００１７】
特許文献１に開示された２層配線構造の半導体装置におけるエリアパッドの形成例を、図８に基づいて説明する。
【００１８】
図８に示すように、半導体素子１２０が形成された領域である動作領域を有するシリコン基板１０１と、シリコン基板１０１上に形成され、上記動作領域と電気的に接続された第１配線層１０２（配線領域の一部）と、第１配線層１０２の上方に層間絶縁膜１０６を介して形成された第２配線層１０７（配線領域の一部）と、第２配線層１０７の上方に、少なくとも一部が上記動作領域の直上となる位置に形成された、外部との電気的接続のためのボンディングパッド１１２とを備えている。ボンディングパッド１１２は、バリアメタル１１３と金バンプ１１４とを備えている。バリアメタル１１３は、ボンディングパッド１１２の下端部（ボンディングパッド１１２の、第２配線層１０７との接合面の近傍部分）に形成されている。半導体素子１２０は、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；金属酸化膜半導体）トランジスタであり、シリコン基板１０１の表層に形成されたソース領域として機能する不純物拡散層や、ドレイン領域として機能する不純物拡散層等からなっている。
【００１９】
半導体素子１２０の構造については、後述する本発明の特徴部分に直接関係ないため、詳細な説明を省略し、他の構成要素についてのみ詳細に説明する。すなわち、ここでは、動作領域と電気的に接続されている第１配線層１０２、およびその上に形成された各構成についてのみ詳細に説明する。
【００２０】
第１配線層１０２は、アルミニウム等の導電体からなる単層または複層からなっている。第１配線層１０２は、動作領域上に絶縁膜を介して形成されており、複数の配線からなっている。第１配線層１０２の配線の一部は、動作領域とコンタクトホールを介して接続されている。第１配線層１０２の上部には、第１配線層１０２と第２配線層１０７とを絶縁する（電気的に未接続とする）ために層間絶縁膜１０６が形成されている。
【００２１】
層間絶縁膜１０６は、シリコン基板１０１側よりシリコン酸化膜１０６ａ／ＳＯＧ膜１０６ｂ／シリコン酸化膜１０６ｃの順番に積層されている。ＳＯＧ膜１０６ｂは第１配線層１０２により発生した表面の凹凸を平坦化するべく形成されている。シリコン酸化膜１０６ａ・１０６ｃは、例えば５００ｎｍ程度の厚さで形成される。
【００２２】
第２配線層１０７も、第１配線層１０２と同様、アルミニウム等の導電体により形成されており、単層または複層からなっている。第２配線層１０７は、ボンディングパッド１１２の直下領域に配置され、互いに絶縁された複数の配線からなる。同図には、これら複数の配線として配線１０７ａ・１０７ｂ・１０７ｃが示されている。配線１０７ａは、ボンディングパッド１１２と接続されている。配線１０７ｂ・１０７ｃは、ボンディングパッド１１２との間に保護膜１０８およびポリイミド膜１１０が介在するように形成された層である。保護膜１０８およびポリイミド膜１１０には、ボンディングパッド１１２と配線１０７ａとの接合のための開口部１０９・１１１が設けられている。また、配線１０７ｂは、層間絶縁膜１０６のビアホールを介して第１配線層１０２の一部と接続されている。
【００２３】
ボンディングパッド１１２は、これら開口部１０９・１１１を通して第２配線層１０７の配線の一部である配線１０７ａと接続されている。また、ボンディングパッド１１２と接続されている配線１０７ａの接合面はボンディングパッド１１２の平面寸法（シリコン基板１上に投影した正射影の寸法）よりもかなり小さくなっている。このため、ボンディングパッド１１２の直下領域における、第２配線層１０７とボンディングパッド１１２との接合面以外の領域に、配線１０７ｂ・１０７ｃという、配線１０７ａ以外の配線である他の配線を配置することが可能となっている。なお、エリアパッドを備える特許文献１以前の半導体装置では、配線層とボンディングパッド（突起電極）との接合面積はボンディングパッドの断面積と同程度である。これに対し、特許文献１の半導体装置では、第２配線層１０７とボンディングパッド１１２との接合面積を小さくして、第２配線層１０７の配線の自由度を増している。
【００２４】
また、保護膜１０８とポリイミド膜１１０は、前述した配線１０７ｂ・１０７ｃとボンディングパッド１１２との間を含め、第２配線層１０７とボンディングパッド１１２との接合面以外のボンディングパッド１１２と第２配線層１０７との間に、互いを絶縁する（電気的に未接続とする）ために形成されている。ポリイミド膜１１０の形状は、第２配線層１０７とボンディングパッド１１２との接合面からボンディングパッド１１２の外周に行くにつれ、傾斜している形状となっている。このポリイミド膜１１０は、第２配線層１０７の配線１０７ｂ・１０７ｃとボンディングパッド１１２とを電気的に絶縁する絶縁膜としての役割と、ボンディングパッド１１２にＣＯＦ等に実装する際の荷重や圧力等によるストレスを軽減し、ボンディングパッド１１２の下方の第１配線層１０２や第２配線層１０７にダメージを与えないようにするための緩衝材としての役割とを担っている。
【００２５】
【特許文献１】
特開２００２−１９８３７４号公報（２００２年７月１２日公開）
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような、半導体素子が形成されている領域である動作領域の上方に第１配線層および第２配線層を備え、第２配線層の上方にさらにボンディングパッドを備えた半導体装置においては、ボンディングパッドに荷重がかかることにより、ボンディングパッドと第２配線層との間の絶縁膜に亀裂が入ることがあるという問題がある。以下に、このことについて説明する。
【００２７】
図９は、このような半導体装置の構成を簡略化して第２配線層より上側だけ図示したものである。同図において、ボンディングパッド２０１の直下領域に第２配線層２０２が形成されており、第２配線層２０２は、ボンディングパッド２０１と接続されていることによりこれと同電位になっているパッドメタル２０３と、ボンディングパッド２０１と絶縁されていることによりこれと異電位になっている他の配線２０４…とにより形成されている。また、パッドメタル２０３は、図８では配線１０７ａに相当している。更に、第２配線層２０２とボンディングパッド２０１との間には、ボンディングパッド２０１と他の配線２０４…とを絶縁するための無機絶縁膜２０５が形成されており、パッドメタル２０３上の無機絶縁膜２０５はボンディングパッド２０１とパッドメタル２０３との導通をとるために開口されている。
【００２８】
上記の構成の半導体装置においては、第２配線層２０２とボンディングパッド２０１との間の無機絶縁膜２０５は、第２配線層２０２の形状のとおりに凹凸を形成してしまう。無機絶縁膜２０５に凹凸があると、上部からのストレスがボンディングパッド２０１を介して加わったときに無機絶縁膜２０５に亀裂２１１が入ることがある。無機絶縁膜２０５に亀裂２１１が入ると、水分が染み込み、その水分が染み込んだ箇所に電流が流れることにより腐食し、最終的には断線する可能性がある。もしくは、亀裂２１１部の水分が媒体となり、ボンディングパッド２０１と絶縁されるべき箇所がボンディングパッド２０１とショートを起こしたり、目的外の箇所を電流が流れるリーク不良を発生させたりする可能性がある。
【００２９】
特に、他の配線２０４が、ボンディングパッド２０１のエッジ２０１ａ直下に形成される場合や、該半導体装置のＩＬＢを行う際にインナーリード２０８のエッジ２０８ａ直下に形成される場合に、エッジ２０１ａ直下およびエッジ２０８ａ直下の両方あるいはいずれか一方に亀裂２１１が入りやすいことが分かっている。ボンディングパッド２０１のエッジ２０１ａはＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ；チップ・オン・グラス）実装、ＣＯＦ実装においても上方からのストレスにより最も応力が加わりやすい箇所である。
【００３０】
更に、ＣＯＦ実装の一例として、ボンディングパッド２０１のサイズが４０μｍ×９０μｍであるものに関して、荷重１５０Ｎ〜２００Ｎ、温度３８０℃〜４３０℃においてＩＬＢを実施した場合、四方八方に２μｍ程度ボンディングパッド２０１が広がることが確認されている。つまり、上方からの応力に加えて横方向にも応力が印加されることとなる。図９の広がり部２０１ｂは、ボンディングパッド２０１の横に広がった部分を示している。
【００３１】
従って、実装時にボンディングパッド２０１のエッジ２０１ａより２μｍ〜３μｍ程度外側には上方および横方向より応力が加わり、実装前にエッジ２０１ａ直下、およびエッジ２０１ａ直下より２μｍ〜３μｍ程度外側に他の配線２０４が存在すると亀裂２１１が入りやすくなる。
【００３２】
更に、ＣＯＦ実装のようにＩＬＢを実施する場合は、ＩＬＢ前にインナーリード２０８のエッジ２０８ａ直下およびその外側近辺に他の配線２０４が存在すると亀裂の原因となる。
【００３３】
このように、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ；テープ・キャリア・パッケージ）、ＣＯＦ、ＣＯＧに係わらず、半導体装置のパッケージングを行う場合は、ボンディングパッド２０１の電気的接続を行うことにより、上述した応力によって無機絶縁膜２０５に亀裂が入りやすい。また、ＴＣＰ、ＣＯＦのようにインナーリード２０８を用いてパッケージングを行う場合にも、インナーリード２０８から同様の応力が加わることによって、無機絶縁膜２０５に亀裂が入りやすい。
【００３４】
上述の亀裂の発生を回避させるために、特許文献１では、図８に示したように、ボンディングパッド１１２と第２配線層１０７との間の絶縁層の一部にポリイミド膜１１０などの有機高分子膜を設け、ボンディングパッド１１２側から第２配線層１０７に加わる衝撃を緩和するようにしている。しかし、ポリイミド膜１１０は第２配線層１０７の上方に形成されており、第２配線層１０７とボンディングパッド１１２との接合面からボンディングパッド１１２の外周に向かうにつれて傾斜する形状となっている。そのため、ポリイミド膜１１０の上部にあるボンディングパッド１１２の下面の形状は、外側が高く中心部が低いものとなってしまう。ボンディングパッド１１２の下面が平坦でないと、ボンディングパッド１１２と第２配線層１０７との良好な接続が不可能となり、接合不良という新たな問題が発生する。
【００３５】
また、バリアメタル１１３は、金バンプ１１４とパッドメタル４およびポリイミド膜１１０との界面に形成されるが、ポリイミド膜１１０は、有機絶縁材料であるので、バリアメタル１１３との密着力が小さい。そのため、ボンディングパッド１１２が、バリアメタル１１３とポリイミド膜１１０との界面から外的圧力により剥がれてしまう可能性がある。
【００３６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ボンディングパッドと第２配線層および絶縁膜との密着性が良好であり、かつ、ボンディングパッドに上方からストレスが加わっても、ボンディングパッドと第２配線層との間の絶縁膜に亀裂が入ることを回避することのできる半導体装置を提供することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、半導体素子が形成された半導体基板と、上記半導体基板上で、上記半導体素子が形成された領域である動作領域の上方に形成され、上記動作領域と電気的に接続された第１配線層と、上記半導体基板上で上記第１配線層の上方に形成された第２配線層と、外部接続端子との電気的接続のために、上記半導体基板上で上記第２配線層の上方に形成されるとともに、少なくとも一部が上記動作領域の直上に位置するように形成されたボンディングパッドとを備え、上記第２配線層は上記ボンディングパッドの直下領域に複数の配線を有し、上記複数の配線のうちの所定の配線が上記ボンディングパッドと接合されている一方で、上記複数の配線のうちの上記所定の配線以外の配線である他の配線と上記ボンディングパッドとの間に絶縁膜が形成されている半導体装置において、上記他の配線は、上記ボンディングパッドのエッジ直下を上記エッジと平行に延びることのないように形成され、上記絶縁膜は無機絶縁膜のみからなることを特徴としている。
【００３８】
上記の発明によれば、ボンディングパッドと外部接続端子との電気的接続が行われるときに、ボンディングパッドに上方からストレスが加わったとしても、第２配線層が有する他の配線がボンディングパッドのエッジ直下を該エッジと平行に延びることのないように形成されるので、該エッジ直下の絶縁膜が該エッジと平行に延びるような他の配線によって凹凸を形成することがなく、この部分の絶縁膜に亀裂が入りにくい。
【００３９】
また、上記絶縁膜は無機絶縁膜のみからなるため、ポリイミド膜などの有機絶縁材料を用いていた場合とは異なって、絶縁膜が平坦になるとともに、ボンディングパッドの絶縁膜との界面にバリアメタルを設けた場合にボンディングパッドと絶縁膜との密着力が損なわれることはない。その結果、ボンディングパッドと第２配線層の所定の配線との密着性、およびボンディングパッドと絶縁膜との密着性は良好になる。
【００４０】
以上により、ボンディングパッドと第２配線層および絶縁膜との密着性が良好であり、かつ、ボンディングパッドに上方からストレスが加わっても、ボンディングパッドと第２配線層との間の絶縁膜に亀裂が入ることを回避することのできる半導体装置を提供することができる。
【００４１】
さらに本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、上記ボンディングパッドが上記外部接続端子との電気的接続工程において応力により広がる部分の直下となる広がり領域には、上記広がる部分の広がる方向に移動するエッジと平行に延びる上記他の配線が形成されていないことを特徴としている。
【００４２】
上記の発明によれば、ボンディングパッドが外部接続端子と電気的に接続される工程で応力によって広がったとしても、ボンディングパッドが広がった部分の直下となる広がり領域には、広がる部分の広がる方向に移動するエッジと平行に延びる他の配線が形成されていないので、この広がり領域においても絶縁膜に亀裂が入ることを回避することができる。
【００４３】
さらに本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、上記広がり領域の、上記ボンディングパッドの広がる方向に見た長さは、２μｍ〜３μｍの範囲にあることを特徴としている。
【００４４】
上記の発明によれば、半導体装置の実装においてボンディングパッドが外部接続端子と電気的に接続されるときの絶縁膜の亀裂の回避が、２μｍ〜３μｍという典型的な範囲の広がり領域に対応したものとなる。
【００４５】
さらに本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、上記電気的接続工程における上記ボンディングパッドと上記外部接続端子との電気的接続はチップ・オン・グラスによることを特徴としている。
【００４６】
上記の発明によれば、チップ・オン・グラスによりボンディングパッドが外部接続端子と電気的に接続されるときに、絶縁膜に亀裂が入ることを回避することができる。
【００４７】
さらに本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、上記電気的接続工程における上記ボンディングパッドと上記外部接続端子との電気的接続はチップ・オン・ボードによることを特徴としている。
【００４８】
上記の発明によれば、チップ・オン・ボードによりボンディングパッドが外部接続端子と電気的に接続されるときに、絶縁膜に亀裂が入ることを回避することができる。
【００４９】
また、本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、半導体素子が形成された半導体基板と、上記半導体基板上で、上記半導体素子が形成された領域である動作領域の上方に形成され、上記動作領域と電気的に接続された第１配線層と、上記半導体基板上で上記第１配線層の上方に形成された第２配線層と、インナーリードボンディングによりインナーリードとの電気的接続を行うために、上記半導体基板上で上記第２配線層の上方に形成されるとともに、少なくとも一部が上記動作領域の直上に位置するように形成されたボンディングパッドとを備え、上記第２配線層は上記ボンディングパッドの直下領域に複数の配線を有し、上記複数の配線のうちの所定の配線が上記ボンディングパッドと接合されている一方で、上記複数の配線のうちの上記所定の配線以外の配線である他の配線と上記ボンディングパッドとの間に絶縁膜が形成されている半導体装置において、上記他の配線は、上記インナーリードのエッジ直下を上記インナーリードの上記エッジと平行に延びることのないように形成され、上記絶縁膜は無機絶縁膜のみからなることを特徴としている。
【００５０】
上記の発明によれば、ボンディングパッドにインナーリードボンディングによりインナーリードとの電気的接続が行われるときに、ボンディングパッドに上方からストレスが加わったとしても、第２配線層が有する他の配線がインナーリードのエッジ直下を該エッジと平行に延びることのないように形成されるので、該エッジ直下の絶縁膜が該エッジと平行に延びるような他の配線によって凹凸を形成することがなく、この部分の絶縁膜に亀裂が入りにくい。
【００５１】
また、上記絶縁膜は無機絶縁膜のみからなるため、ポリイミド膜などの有機絶縁材料を用いていた場合とは異なって、絶縁膜が平坦になるとともに、ボンディングパッドの絶縁膜との界面にバリアメタルを設けた場合にボンディングパッドと絶縁膜との密着力が損なわれることはない。その結果、ボンディングパッドと第２配線層の所定の配線との密着性、およびボンディングパッドと絶縁膜との密着性は良好になる。
【００５２】
以上により、ボンディングパッドと第２配線層および絶縁膜との密着性が良好であり、かつ、ボンディングパッドに上方からストレスが加わっても、ボンディングパッドと第２配線層との間の絶縁膜に亀裂が入ることを回避することのできる半導体装置を提供することができる。
【００５３】
さらに本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、上記他の配線は、上記ボンディングパッドのエッジ直下を上記ボンディングパッドの上記エッジと平行に延びることのないように形成されていることを特徴としている。
【００５４】
上記の発明によれば、ボンディングパッドのエッジ直下の絶縁膜に亀裂が入ることを回避することができる。
【００５５】
さらに本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、上記ボンディングパッドが上記インナーリードボンディングにおいて応力により広がる部分の直下となる広がり領域には、上記広がる部分の広がる方向に移動するエッジと平行に延びる上記他の配線が形成されていないことを特徴としている。
【００５６】
上記の発明によれば、ボンディングパッドがインナーリードボンディングで応力によって広がったとしても、ボンディングパッドが広がった部分の直下となる広がり領域には、広がる部分の広がる方向に移動するエッジと平行に延びる他の配線が形成されていないので、この広がり領域において絶縁膜に亀裂が入ることを回避することができる。
【００５７】
さらに本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、上記広がり領域の、上記ボンディングパッドの広がる方向に見た長さは、２μｍ〜３μｍの範囲にあることを特徴としている。
【００５８】
上記の発明によれば、半導体装置の実装においてボンディングパッドがインナーリードボンディングにより電気的に接続されるときの亀裂の回避が、２μｍ〜３μｍという典型的な範囲の広がり領域に対応したものとなる。
【００５９】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置の実施の形態について、図１ないし図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００６０】
まず、図６を用いて、本実施の形態に係る半導体装置の基本的構成を述べる。
【００６１】
図６は、本実施の形態の半導体装置としての半導体集積回路１１の断面図である。半導体集積回路１１は、表面付近にトランジスタ１６を有する半導体素子が形成された、半導体基板としてのシリコン基板１４上を備えている。トランジスタ１６はＭＯＳトランジスタであり、シリコン基板１４の表層には、ソース領域とドレイン領域とからなる領域が存在する。半導体素子の構成は、本発明の特徴部分には直接関係なく、また、一般的な構成であるため、詳細な説明を省くこととする。
【００６２】
また、上記半導体素子は絶縁膜１９によって覆われている。シリコン基板１４上で上記半導体素子が形成された領域を動作領域１５とする。動作領域１５は、上記半導体素子が動作する領域である。動作領域１５の上方には上記絶縁膜１９を介して第１配線層１７が形成されている。第１配線層１７は複数の配線を有しており、アルミニウム等の導電体からなる単層または複層からなっている。複層の場合、例えば、シリコン基板側から、３００ｎｍ程度のＴｉＷ層、６００ｎｍ程度のＡｌＳｉ層の順番に形成されている。また、第１配線層１７の一部は、絶縁膜１９に設けられたコンタクトホール２０を介して、動作領域１５と、すなわち、半導体素子と電気的に接続されている。
【００６３】
さらに、第１配線層１７の上方には層間絶縁膜１８が形成されており、さらに層間絶縁膜１８の上方に第２配線層２が形成されている。
【００６４】
層間絶縁膜１８は、第１配線層１７と第２配線層２とを互いに電気的に絶縁状態（未接続）とするための絶縁膜である。層間絶縁膜１８は、シリコン基板１４側より、シリコン酸化膜、塗布シリコン酸化膜（ＳＯＧ膜；Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）、シリコン酸化膜の順番に膜が積層されたものである。塗布シリコン酸化膜（ＳＯＧ膜）は、第１配線層１７により発生した凹凸を平坦化するべく形成されている。シリコン酸化膜は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；化学蒸着法）法等の堆積法により、例えば５００ｎｍ程度の厚さで形成されている。また、層間絶縁膜１８には、第１配線層１７と第２配線層２とを電気的に接続させるためのビアホール２１が設けられている。
【００６５】
第２配線層２は互いに絶縁された複数の配線を有している。このうちの所定の配線はパッドメタル４となっており、上記複数の配線は該パッドメタル４と、パッドメタル４以外の配線である他の配線１２…とからなる。他の配線１２…のうちの所定のものは、上記ビアホール２１を介して第１配線層１７の一部と接続されている。他の配線１２の残りの配線は、第１配線層１７と絶縁されている。第２配線層２は、アルミニウム等の導電体により形成されており、単層または複層からなっている。複層の場合、例えば、シリコン基板側から、１５０ｎｍ程度のＴｉＷ層、１０００ｎｍ程度のＡｌＳｉ層の順番に形成されている。
【００６６】
上記絶縁膜１９、第１配線層１７、層間絶縁膜１８、および第２配線層２が形成されている領域は配線領域であり、この配線領域と前記動作領域とで半導体集積回路１１の活性領域が形成されている。
【００６７】
第２配線層２の上方にはボンディングパッド１が形成されている。ボンディングパッド１は、少なくとも一部が動作領域の直上となるように形成されている。すなわち、ボンディングパッド１を上方から見ると、少なくとも一部が動作領域と重なるようになっており、ボンディングパッド１はエリアパッドとなっている。ボンディングパッド１は、外部接続端子と電気的接続を行うための接続部である。前記第２配線層２が有する複数の配線はこのボンディングパッド１の直下領域に形成されている。該複数の配線のうちのパッドメタル４はボンディングパッド１と接続され、これと同電位になっている。また、他の配線１２…はボンディングパッド１とは接続されておらず、これと異電位になっている。なお、第２配線層２は、上記複数の配線の他に、ボンディングパッド１の直下領域以外の下方領域に配線を有していてもよい。
【００６８】
他の配線１２とボンディングパッド１との間には、互いを絶縁するための絶縁膜５が形成されている。絶縁膜５は無機絶縁膜のみからなっており、ＣＶＤ法等の堆積法により形成される酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等の堆積膜である。絶縁膜５は、例えば、厚さ４００ｎｍのＳｉＯ２膜と、厚さ７２０ｎｍのＳｉＮ膜との２層で形成されている。
【００６９】
絶縁膜５には、第２配線層２のパッドメタル４とボンディングパッド１との接続のための開口部６が形成されている。ボンディングパッド１の直下領域に位置する第２配線層２の複数の配線に対応する絶縁膜５には、開口部６以外の開口部は形成されていない。
【００７０】
また、図示しないが、ボンディングパッド１の、絶縁膜５およびパッドメタル４との界面にはバリアメタルが形成されている。ボンディングパッド１は、バリアメタルを介して第２配線層２のパッドメタル４と接合される。バリアメタルは、第２配線層２を構成する材料とボンディングパッド１を構成する金等の材料とが反応することを阻止する高融点金属である。
【００７１】
ボンディングパッド１、絶縁膜５、およびバリアメタルは半導体集積回路１１のパッド領域を形成している。
【００７２】
次に、第２配線層２の配置の仕方について、種々の実施例を挙げて説明する。
【００７３】
〔実施例１〕
図１に、半導体集積回路１１の第１の実施例である半導体集積回路１１ａの構成を示す。
【００７４】
図１（ａ）は半導体集積回路１１ａをボンディングパッド１側から見た透視平面図であり、ボンディングパッド１周辺部の第２配線層２の形成箇所を示している。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお、図１（ｂ）では、半導体集積回路１１ａの第２配線層２の下方にある部分の図示を省略してある。
【００７５】
半導体集積回路１１ａは、特にＣＯＦ、ＴＣＰ等のようにＩＬＢによってボンディングパッド１を外部接続端子であるインナーリードと接合する方式が採用されるものである。図１（ａ）・（ｂ）は、ＩＬＢの終了後の状態を示している。
【００７６】
図１（ａ）において、ボンディングパッド１は直方体形状をなしており、上方から見ると長方形をなす。ボンディングパッド１の下方にはボンディングパッド１と同電位であるパッドメタル４と、ボンディングパッド１とは異電位である他の配線１２…とが形成されている。半導体集積回路１１ａは、実装においてＩＬＢにより、ボンディングパッド１がその上面で外部接続端子としてのインナーリード８と電気的に接続されるようになっている。
【００７７】
半導体集積回路１１ａでは、他の配線１２は、ボンディングパッド１の上記長方形の長手方向と平行に延びるように形成されている。インナーリード８は、ボンディングパッド１の直方体の側面として上記長方形の短辺方向に対向する２つのエッジ７ａ・７ｂ間の距離よりも短い幅で、かつパッドメタル４の全てを直下に臨むよう、ボンディングパッド１上にこれと長手方向が一致するように配置されている。インナーリード８の上記幅を決める、対向する２つのエッジ９ａ・９ｂのうち、ボンディングパッド１のエッジ７ａに近い側のエッジ９ａはエッジ７ａよりもエッジ７ｂ側に寄っており、ボンディングパッド１のエッジ７ｂに近い側のエッジ９ｂはエッジ７ｂよりもエッジ７ａ側に寄っている。他の配線１２は、ボンディングパッド１のエッジ７ａ・７ｂの直下と、インナーリード８のエッジ９ａ・９ｂ直下とを避けて形成されており、各エッジ直下は他の配線１２がかからない無配線領域となっている。そして、他の配線１２の形成可能領域を、図１（ａ）・（ｂ）に示すように、各エッジ直下を除いた、ボンディングパッド１のエッジ７ａ直下とインナーリード８のエッジ９ａ直下との間の領域１３ａ、および、ボンディングパッド１のエッジ７ｂ直下とインナーリード８のエッジ９ｂ直下との間の領域１３ｂとしている。従って、他の配線１２…は、全て領域１３ａ・１３ｂの範囲内に納まっている。
【００７８】
ボンディングパッド１のエッジ７ａ・７ｂおよびインナーリード８のエッジ９ａ・９ｂは、例えばＣＯＦ、ＴＣＰ実装の際に最も応力が加わる箇所である。このことを具体的に述べると以下のとおりである。
【００７９】
ＣＯＦ実装の場合、半導体素子裏面より荷重と熱を加え、ボンディングパッド１を、外部接続端子である配線、つまりインナーリード８と接合するが、その際、ボンディングパッド１に上方より応力が加わる。このとき、ボンディングパッド１のエッジ直下に形成される他の配線１２のうちでも、このエッジと平行に延びる他の配線１２が形成されていると、これによって該エッジ直下の絶縁膜５が凹凸を形成することにより、該他の配線１２が形成されている箇所の絶縁膜５に亀裂が入ることが分かった。従って、上述のように、他の配線１２の形成可能領域を、各エッジ直下を除いた、領域１３ａおよび領域１３ｂとし、他の配線１２を、ボンディングパッド１のエッジ７ａ・７ｂ直下およびインナーリード８のエッジ９ａ・９ｂ直下を、それぞれのエッジと平行に延びることのないように形成した。これにより、絶縁膜５に亀裂が入ることを回避することができる。また、このとき、他の配線１２は、ボンディングパッド１のエッジ７ａ・７ｂとは直交する側面をなすエッジに対してはこれと直交する方向に延びており、該エッジ直下の絶縁膜５に亀裂が入ることはない。
【００８０】
なお、ＩＬＢ時において、ボンディングパッド１のエッジ７ａ・７ｂ直下でのみ他の配線１２による絶縁膜５の亀裂が問題となる場合には、エッジ７ａ・７ｂ直下のみを避けて他の配線１２を形成するようにしてもよい。また、ＩＬＢ時において、インナーリード８のエッジ９ａ・９ｂ直下でのみ他の配線１２による絶縁膜５の亀裂が問題となる場合には、エッジ９ａ・９ｂ直下のみを避けて他の配線１２を形成するようにしてもよい。どのエッジの直下を避けて他の配線１２を形成するかは、必要に応じて選択すればよいことである。
【００８１】
また、ＩＬＢ時には、ボンディングパッド１に上方より応力が加わる以外に、上部からの応力によりボンディングパッド１が四方八方に広がる応力が加わり、ボンディングパッド１が横方向に広がる。この様子を図２に示す。同図に示すように、ボンディングパッド１はＩＬＢによって、紙面上側に示すＩＬＢ前の状態から、紙面下側に示すＩＬＢ後の状態となり、その時にエッジ７ａ側に広がったボンディングパッド１の部分が広がり部１０ａであり、エッジ７ｂ側に広がったボンディングパッド１の部分が広がり部１０ｂである。ＣＯＦ実装等ではボンディングパッド１が２μｍ〜３μｍ横方向に広がった状態で実装が行われる。つまり、ボンディングパッド１の広がり部１０ａ・１０ｂは、ＩＬＢ時に上方および横方向よりストレスが印加される箇所である。
【００８２】
既出の図９に示す様に、ＩＬＢを行う前にはボンディングパッド１の直下領域以外の下方領域にあった配線が、ＩＬＢを行うことでボンディングパッド１の広がり部２０１ｂの直下の領域に入って他の配線１２となる場合、すなわち、ＩＬＢを行う前に、広がり部２０１ｂの直下の領域である広がり領域に結果的に他の配線１２となる配線を形成した場合は、該他の配線１２上の無機絶縁膜２０５に亀裂２１１が入る可能性がある。亀裂２１１が入ることにより、他の配線１２の断線、または、他の配線１２とボンディングパッド１とのショート、リーク不良が発生する可能性がある。
【００８３】
一例であるが、ＩＬＢ条件を通常量産条件より、荷重を高くした場合、広がり部２０１ｂの直下の領域である広がり領域に形成した場合亀裂２１１が発生することが確認されている。上記条件は量産時のＩＬＢ条件ではないが、マージンが狭くなる傾向であると考え、本実施例では、図２に示すように、ボンディングパッド１の広がり部１０ａの直下の領域である広がり領域２５ａ、および、広がり部１０ｂの直下の領域である広がり領域２５ｂも無配線領域とした。すなわち、ＩＬＢ前にボンディングパッド１の直下領域以外の下方領域にあった配線が、ＩＬＢ時に広がり部１０ａ・１０ｂの直下に入ることで他の配線１２とならないように、広がり領域２５ａ・２５ｂを避けて他の配線１２を形成した。これにより、広がり領域２５ａには、広がり部１０ａの広がる方向に移動するエッジ７ａと平行に延びる他の配線１２が、広がり領域２５ｂには、広がり部１０ｂの広がる方向に移動するエッジ７ｂと平行に延びる他の配線１２が、それぞれ形成されていないようにした。
【００８４】
本実施例の半導体集積回路１１ａによれば、ＩＬＢによりボンディングパッド１がインナーリード８という外部接続端子と電気的接続が行われるときに、ボンディングパッド１に上方からストレスが加わったとしても、第２配線層２が有する他の配線１２がボンディングパッド１のエッジ７ａ・７ｂ直下には形成されていない、従ってエッジ７ａ・７ｂ直下をこれらのエッジと平行に延びることのないように形成されている。これにより、エッジ７ａ・７ｂ直下の絶縁膜５がエッジ７ａ・７ｂと平行に延びるような他の配線１２によって凹凸を形成することがなく、この部分の絶縁膜５に亀裂が入りにくい。
【００８５】
また、半導体集積回路１１ａによれば、ボンディングパッド１にＩＬＢによりインナーリード８との電気的接続が行われるときに、ボンディングパッド１に上方からストレスが加わったとしても、第２配線層２が有する他の配線１２がインナーリード８のエッジ９ａ・９ｂ直下には形成されていない、従ってエッジ９ａ・９ｂ直下をこれらのエッジと平行に延びることのないように形成されている。これにより、エッジ９ａ・９ｂ直下の絶縁膜５がエッジ９ａ・９ｂと平行に延びるような他の配線によって凹凸を形成することがなく、この部分の絶縁膜５に亀裂が入りにくい。
【００８６】
その結果、他の配線１２上の絶縁膜５にＩＬＢ時の応力で発生する亀裂の発生率を軽減することができ、水分の染み込みを防ぐことができる。従って、水分が染み込んだ箇所に電流が流れることにより他の配線１２が腐食したり、断線したりすることを防ぐことが可能となる。また、亀裂部に染み込んだ水分が媒体となってボンディングパッド１と他の配線１２とがショートを起こしたり、ボンディングパッド１と他の配線１２との間でのリーク不良を起こしたりすることを防ぐことが可能となる。
【００８７】
また、絶縁膜５は無機絶縁膜のみからなるため、ポリイミド膜などの有機絶縁材料を用いていた場合とは異なって、絶縁膜５が平坦になるとともに、ボンディングパッド１の絶縁膜５との界面にバリアメタルを設けた場合にボンディングパッド１と絶縁膜５との密着力が損なわれることはない。その結果、ボンディングパッド１と第２配線層２のパッドメタル４との密着性、およびボンディングパッド１と絶縁膜５との密着性は良好になる。
【００８８】
以上のように、半導体集積回路１１ａは、ボンディングパッド１と第２配線層２および絶縁膜５との密着性が良好であり、かつ、ボンディングパッド１に上方からストレスが加わっても、ボンディングパッド１と第２配線層２との間の絶縁膜５に亀裂が入ることを回避することのできる半導体装置である。
【００８９】
さらに、半導体集積回路１１ａによれば、ボンディングパッド１がＩＬＢで応力によって広がったとしても、他の配線１２は、広がり部１０ａ・１０ｂの直下となる広がり領域２５ａ・２５ｂを避けて形成されている、従って広がり領域２５ａ・２５ｂには、広がり部１０ａ・１０ｂの広がる方向に移動するエッジ７ａ・７ｂと平行に延びる他の配線１２が形成されていないので、この広がり領域２５ａ・２５ｂにおいて絶縁膜５に亀裂が入ることを回避することができる。
【００９０】
また、その場合、広がり領域２５ａ・２５ｂのそれぞれの、ボンディングパッド１の広がる方向に見た長さを、２μｍ〜３μｍの範囲とすることにより、半導体集積回路１１ａの実装においてボンディングパッド１がＩＬＢにより電気的に接続されるときの絶縁膜５の亀裂の回避が、２μｍ〜３μｍという典型的な範囲の広がり領域２５ａ・２５ｂに対応したものとなる。
【００９１】
〔実施例２〕
図３に、半導体集積回路１１の第２の実施例である半導体集積回路１１ｂの構成を示す。
【００９２】
図３（ａ）は半導体集積回路１１ｂをボンディングパッド１側から見た透視平面図であり、ボンディングパッド１周辺部の第２配線層２の形成箇所を示している。図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、図３（ｂ）では、半導体集積回路１１ｂの第２配線層２の下方にある部分の図示を省略してある。
【００９３】
半導体集積回路１１ｂは、特にＣＯＦ、ＴＣＰ等のようにＩＬＢによってボンディングパッド１を外部接続端子であるインナーリードと接合する方式が採用されるものである。図３（ａ）・（ｂ）は、ＩＬＢの終了後の状態を示している。
【００９４】
本実施例でも、実施例１と同様にＣＯＦ、ＴＣＰ等のＩＬＢによってボンディングパッド１のエッジ７ａ・７ｂ直下およびインナーリード８のエッジ９ａ・９ｂ直下の絶縁膜５に亀裂が入ることを回避するようにしている。半導体集積回路１１ｂでは、他の配線１２は、ボンディングパッド１のエッジ７ａ・７ｂ直下と、インナーリード８のエッジ９ａ・９ｂ直下とを避けて形成されており、各エッジ直下は他の配線１２がかからない無配線領域となっている。そして、他の配線１２の形成可能領域を、図３（ａ）・（ｂ）に示すように、インナーリード８のエッジ９ａ・９ｂ直下を除いた、エッジ９ａとエッジ９ｂとの間の領域である領域２６としている。従って、他の配線１２…は、全て領域２６の範囲内に納まっており、ボンディングパッド１のエッジ７ａ直下とインナーリード８のエッジ９ａ直下との間の領域、および、ボンディングパッド１のエッジ７ｂ直下とインナーリード８のエッジ９ｂ直下との間の領域も無配線領域となっている。
【００９５】
更に、他の配線１２を、本実施の形態で示したようなインナーリード８の直下の領域２６内と、実施の形態１で示したようなボンディングパッド１のエッジ７ａとインナーリード８のエッジ９ａとの間の領域１３ａ内や、エッジ７ｂとエッジ９ｂとの間の領域１３ｂ内との両方に設けてもよい。
【００９６】
本実施例の半導体集積回路１１ｂによれば、ＩＬＢによりボンディングパッド１がインナーリード８という外部接続端子と電気的接続が行われるときに、ボンディングパッド１に上方からストレスが加わったとしても、第２配線層２が有する他の配線１２がボンディングパッド１のエッジ７ａ・７ｂ直下には形成されていない、従ってエッジ７ａ・７ｂ直下をこれらのエッジと平行に延びることのないように形成されている。これにより、エッジ７ａ・７ｂ直下の絶縁膜５がエッジ７ａ・７ｂと平行に延びるような他の配線１２によって凹凸を形成することがなく、この部分の絶縁膜５に亀裂が入りにくい。
【００９７】
また、半導体集積回路１１ｂによれば、ボンディングパッド１にＩＬＢによりインナーリード８との電気的接続が行われるときに、ボンディングパッド１に上方からストレスが加わったとしても、第２配線層２が有する他の配線１２がインナーリード８のエッジ９ａ・９ｂ直下には形成されていない、従ってエッジ９ａ・９ｂ直下をこれらのエッジと平行に延びることのないように形成されている。これにより、エッジ９ａ・９ｂ直下の絶縁膜５がエッジ９ａ・９ｂと平行に延びるような他の配線によって凹凸を形成することがなく、この部分の絶縁膜５に亀裂が入りにくい。
【００９８】
その結果、他の配線１２上の絶縁膜５にＩＬＢ時の応力で発生する亀裂の発生率を軽減することができ、水分の染み込みを防ぐことができる。従って、水分が染み込んだ箇所に電流が流れることにより他の配線１２が腐食したり、断線したりすることを防ぐことが可能となる。また、亀裂部に染み込んだ水分が媒体となってボンディングパッド１と他の配線１２とがショートを起こしたり、ボンディングパッド１と他の配線１２との間でのリーク不良を起こしたりすることを防ぐことが可能となる。
【００９９】
また、絶縁膜５は無機絶縁膜のみからなるため、ポリイミド膜などの有機絶縁材料を用いていた場合とは異なって、絶縁膜５が平坦になるとともに、ボンディングパッド１の絶縁膜５との界面にバリアメタルを設けた場合にボンディングパッド１と絶縁膜５との密着力が損なわれることはない。その結果、ボンディングパッド１と第２配線層２のパッドメタル４との密着性、およびボンディングパッド１と絶縁膜５との密着性は良好になる。
【０１００】
以上のように、半導体集積回路１１ｂは、ボンディングパッド１と第２配線層２および絶縁膜５との密着性が良好であり、かつ、ボンディングパッド１に上方からストレスが加わっても、ボンディングパッド１と第２配線層２との間の絶縁膜５に亀裂が入ることを回避することのできる半導体装置である。
【０１０１】
また、実施例１で説明した図２のように、他の配線１２を広がり部１０ａ・１０ｂの直下となる広がり領域２５ａ・２５ｂを避けて形成することにより、この広がり領域２５ａ・２５ｂにおいて絶縁膜５に亀裂が入ることを回避することができる。
【０１０２】
また、その場合、広がり領域２５ａ・２５ｂのそれぞれの、ボンディングパッド１の広がる方向に見た長さを、２μｍ〜３μｍの範囲とすることにより、半導体集積回路１１ｂの実装においてボンディングパッド１がＩＬＢにより電気的に接続されるときの絶縁膜５の亀裂の回避が、２μｍ〜３μｍという典型的な範囲の広がり領域２５ａ・２５ｂに対応したものとなる。
【０１０３】
〔実施例３〕
図４に、半導体集積回路１１の第３の実施例である半導体集積回路１１ｃの構成を示す。
【０１０４】
図４（ａ）は半導体集積回路１１ｃをボンディングパッド１側から見た透視平面図であり、ボンディングパッド１周辺部の第２配線層２の形成箇所を示している。図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。なお、図４（ｂ）では、半導体集積回路１１ｃの第２配線層２の下方にある部分の図示を省略してある。
【０１０５】
実施例１および２は、ＣＯＦ、ＴＣＰ等のようにＩＬＢを実施する実装形態のものに関する実施例であったが、本実施例ではＩＬＢを実施しないＣＯＧ、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ；チップ・オン・ボード）実装形態のものに関する実施例である。図４（ａ）・（ｂ）は、ＣＯＧ、ＣＯＢ実装によるボンディングの終了後の状態を示している。
【０１０６】
基本的にはＣＯＦ実装で示した内容と同様であるが、ＣＯＧやＣＯＢ実装はインナーリードを外部接続端子とせず、例えばＣＯＧではガラス基板上のＩＴＯ膜２２にフリップチップボンディングして接合する形式である。よって、図１および図３に示すような、ボンディングパッド上にエッジを有するインナーリードの、エッジ直下への無配線領域は必要としない。
【０１０７】
従って、半導体集積回路１１ｃでは、ボンディングパッド１のエッジ７ａ・７ｂ直下を無配線領域として、他の配線１２…をエッジ７ａ・７ｂ直下を避けて形成し、エッジ７ａ・７ｂ直下を除いた、エッジ７ａとエッジ７ｂとの間の領域である領域２７を他の配線１２…の形成可能領域としている。
【０１０８】
また、一例であるが、ＣＯＧ実装時の２倍程度の荷重を加えた場合、ボンディングパッド１は四方八方に２μｍ〜３μｍ程度広がり、その直下に他の配線１２が形成されていると、絶縁膜５に亀裂が発生する事が確認されている。
【０１０９】
そこで、外部接続端子との接合時、つまり、ＩＴＯ膜２２との接合時の応力によりボンディングパッド１が広がる箇所の直下にある領域は無配線領域とする。図５は、ボンディングパッド１が、紙面上側に示すＣＯＧやＣＯＢの実施前の状態から、ＣＯＧやＣＯＢの実施によって紙面下側に示すように応力により横方向に広がる様子を表している。同図に示すように、ボンディングパッド１のエッジ７ａ側の広がり部３０ａ直下となる広がり領域２８ａ、および、エッジ７ｂ側の広がり部３０ｂ直下となる広がり領域２８ｂは無配線領域とし、他の配線１２を形成しない。
【０１１０】
本実施例の半導体集積回路１１ｃによれば、ＣＯＧやＣＯＢによりボンディングパッド１がＩＴＯ膜２２などの外部接続端子と電気的接続が行われるときに、ボンディングパッド１に上方からストレスが加わったとしても、第２配線層２が有する他の配線１２がボンディングパッド１のエッジ７ａ・７ｂ直下には形成されていない、従ってエッジ７ａ・７ｂ直下をこれらのエッジと平行に延びることのないように形成されている。これにより、エッジ７ａ・７ｂ直下の絶縁膜５がエッジ７ａ・７ｂと平行に延びるような他の配線１２によって凹凸を形成することがなく、この部分の絶縁膜５に亀裂が入りにくい。
【０１１１】
その結果、他の配線１２上の絶縁膜５にＣＯＧやＣＯＢによる応力で発生する亀裂の発生率を軽減することができ、水分の染み込みを防ぐことができる。従って、水分が染み込んだ箇所に電流が流れることにより他の配線１２が腐食したり、断線したりすることを防ぐことが可能となる。また、亀裂部に染み込んだ水分が媒体となってボンディングパッド１と他の配線１２とがショートを起こしたり、ボンディングパッド１と他の配線１２との間でのリーク不良を起こしたりすることを防ぐことが可能となる。
【０１１２】
また、絶縁膜５は無機絶縁膜のみからなるため、ポリイミド膜などの有機絶縁材料を用いていた場合とは異なって、絶縁膜５が平坦になるとともに、ボンディングパッド１の絶縁膜５との界面にバリアメタルを設けた場合にボンディングパッド１と絶縁膜５との密着力が損なわれることはない。その結果、ボンディングパッド１と第２配線層２のパッドメタル４との密着性、およびボンディングパッド１と絶縁膜５との密着性は良好になる。
【０１１３】
以上のように、半導体集積回路１１ｃは、ボンディングパッド１と第２配線層２および絶縁膜５との密着性が良好であり、かつ、ボンディングパッド１に上方からストレスが加わっても、ボンディングパッド１と第２配線層２との間の絶縁膜５に亀裂が入ることを回避することのできる半導体装置である。
【０１１４】
さらに、半導体集積回路１１ｃによれば、ボンディングパッド１がＣＯＧやＣＯＢで応力によって広がったとしても、他の配線１２は、広がり部３０ａ・３０ｂの直下となる広がり領域２８ａ・２８ｂを避けて形成されている、従って広がり領域２８ａ・２８ｂには、広がり部３０ａ・３０ｂの広がる方向に移動するエッジ７ａ・７ｂと平行に延びる他の配線１２が形成されていないので、この広がり領域２８ａ・２８ｂにおいて絶縁膜５に亀裂が入ることを回避することができる。
【０１１５】
また、その場合、広がり領域２８ａ・２８ｂのそれぞれの、ボンディングパッド１の広がる方向に見た長さを、２μｍ〜３μｍの範囲とすることにより、半導体集積回路１１ｃの実装においてボンディングパッド１がＣＯＧやＣＯＢにより電気的に接続されるときの絶縁膜５の亀裂の回避が、２μｍ〜３μｍという典型的な範囲の広がり領域２８ａ・２８ｂに対応したものとなる。
【０１１６】
【発明の効果】
本発明の半導体装置は、以上のように、半導体素子が形成された半導体基板と、上記半導体基板上で、上記半導体素子が形成された領域である動作領域の上方に形成され、上記動作領域と電気的に接続された第１配線層と、上記半導体基板上で上記第１配線層の上方に形成された第２配線層と、外部接続端子との電気的接続のために、上記半導体基板上で上記第２配線層の上方に形成されるとともに、少なくとも一部が上記動作領域の直上に位置するように形成されたボンディングパッドとを備え、上記第２配線層は上記ボンディングパッドの直下領域に複数の配線を有し、上記複数の配線のうちの所定の配線が上記ボンディングパッドと接合されている一方で、上記複数の配線のうちの上記所定の配線以外の配線である他の配線と上記ボンディングパッドとの間に絶縁膜が形成されている半導体装置において、上記他の配線は、上記ボンディングパッドのエッジ直下を上記エッジと平行に延びることのないように形成され、上記絶縁膜は無機絶縁膜のみからなる構成である。
【０１１７】
それゆえ、他の配線がボンディングパッドのエッジ直下を該エッジと平行に延びることのないように形成されるので、該エッジ直下の絶縁膜が該エッジと平行に延びるような他の配線によって凹凸を形成することがなく、この部分の絶縁膜に亀裂が入りにくい。また、上記絶縁膜は無機絶縁膜のみからなるため、ボンディングパッドと第２配線層の所定の配線との密着性、およびボンディングパッドと絶縁膜との密着性は良好になる。
【０１１８】
以上により、ボンディングパッドと第２配線層および絶縁膜との密着性が良好であり、かつ、ボンディングパッドに上方からストレスが加わっても、ボンディングパッドと第２配線層との間の絶縁膜に亀裂が入ることを回避することのできる半導体装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１１９】
さらに本発明の半導体装置は、以上のように、上記ボンディングパッドが上記外部接続端子との電気的接続工程において応力により広がる部分の直下となる広がり領域には、上記広がる部分の広がる方向に移動するエッジと平行に延びる上記他の配線が形成されていない構成である。
【０１２０】
それゆえ、ボンディングパッドが外部接続端子と電気的に接続される工程で応力によって広がったとしても、広がり領域においても絶縁膜に亀裂が入ることを回避することができるという効果を奏する。
【０１２１】
さらに本発明の半導体装置は、以上のように、上記広がり領域の、上記ボンディングパッドの広がる方向に見た長さは、２μｍ〜３μｍの範囲にある構成である。
【０１２２】
それゆえ、半導体装置の実装においてボンディングパッドが外部接続端子と電気的に接続されるときの絶縁膜の亀裂の回避が、２μｍ〜３μｍという典型的な範囲の広がり領域に対応したものとなるという効果を奏する。
【０１２３】
さらに本発明の半導体装置は、以上のように、上記電気的接続工程における上記ボンディングパッドと上記外部接続端子との電気的接続はチップ・オン・グラスによる構成である。
【０１２４】
それゆえ、チップ・オン・グラスによりボンディングパッドが外部接続端子と電気的に接続されるときに、絶縁膜に亀裂が入ることを回避することができるという効果を奏する。
【０１２５】
さらに本発明の半導体装置は、以上のように、上記電気的接続工程における上記ボンディングパッドと上記外部接続端子との電気的接続はチップ・オン・ボードによる構成である。
【０１２６】
それゆえ、チップ・オン・ボードによりボンディングパッドが外部接続端子と電気的に接続されるときに、絶縁膜に亀裂が入ることを回避することができるという効果を奏する。
【０１２７】
また、本発明の半導体装置は、以上のように、半導体素子が形成された半導体基板と、上記半導体基板上で、上記半導体素子が形成された領域である動作領域の上方に形成され、上記動作領域と電気的に接続された第１配線層と、上記半導体基板上で上記第１配線層の上方に形成された第２配線層と、インナーリードボンディングによりインナーリードとの電気的接続を行うために、上記半導体基板上で上記第２配線層の上方に形成されるとともに、少なくとも一部が上記動作領域の直上に位置するように形成されたボンディングパッドとを備え、上記第２配線層は上記ボンディングパッドの直下領域に複数の配線を有し、上記複数の配線のうちの所定の配線が上記ボンディングパッドと接合されている一方で、上記複数の配線のうちの上記所定の配線以外の配線である他の配線と上記ボンディングパッドとの間に絶縁膜が形成されている半導体装置において、上記他の配線は、上記インナーリードのエッジ直下を上記インナーリードの上記エッジと平行に延びることのないように形成され、上記絶縁膜は無機絶縁膜のみからなる構成である。
【０１２８】
それゆえ、第２配線層が有する他の配線がインナーリードのエッジ直下を該エッジと平行に延びることのないように形成されるので、該エッジ直下の絶縁膜が該エッジと平行に延びるような他の配線によって凹凸を形成することがなく、この部分の絶縁膜に亀裂が入りにくい。また、上記絶縁膜は無機絶縁膜のみからなるため、ボンディングパッドと第２配線層の所定の配線との密着性、およびボンディングパッドと絶縁膜との密着性は良好になる。
【０１２９】
以上により、ボンディングパッドと第２配線層および絶縁膜との密着性が良好であり、かつ、ボンディングパッドに上方からストレスが加わっても、ボンディングパッドと第２配線層との間の絶縁膜に亀裂が入ることを回避することのできる半導体装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１３０】
さらに本発明の半導体装置は、以上のように、上記他の配線は、上記ボンディングパッドのエッジ直下を上記ボンディングパッドの上記エッジと平行に延びることのないように形成構成である。
【０１３１】
それゆえ、ボンディングパッドのエッジ直下の絶縁膜に亀裂が入ることを回避することができるという効果を奏する。
【０１３２】
さらに本発明の半導体装置は、以上のように、上記他の配線は、上記ボンディングパッドが上記インナーリードボンディングにおいて応力により広がる部分の直下となる広がり領域には、上記広がる部分の広がる方向に移動するエッジと平行に延びる上記他の配線が形成されていない構成である。
【０１３３】
それゆえ、ボンディングパッドがインナーリードボンディングで応力によって広がったとしても、広がり領域において絶縁膜に亀裂が入ることを回避することができるという効果を奏する。
【０１３４】
さらに本発明の半導体装置は、以上のように、上記広がり領域の、上記ボンディングパッドの広がる方向に見た長さは、２μｍ〜３μｍの範囲にある構成である。
【０１３５】
それゆえ、半導体装置の実装においてボンディングパッドがインナーリードボンディングにより電気的に接続されるときの亀裂の回避が、２μｍ〜３μｍという典型的な範囲の広がり領域に対応したものとなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１の実施例に係る半導体装置の構成を示すものであり、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】図１の半導体装置のボンディングパッドがＩＬＢによって広がる様子を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の第２の実施例に係る半導体装置の構成を示すものであり、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の第３の実施例に係る半導体装置の構成を示すものであり、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図１の半導体装置のボンディングパッドがＣＯＧやＣＯＢによって広がる様子を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る半導体装置の基本構成を示す断面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、従来の半導体装置のＣＯＦ実装方式によるＩＬＢを説明する断面図である。
【図８】従来の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図９】従来の半導体装置の実装時において絶縁膜に亀裂が発生することを説明する断面図である。
【符号の説明】
１        ボンディングパッド
２        第２配線層
４        パッドメタル（所定の配線）
５        絶縁膜
７ａ      エッジ
７ｂ      エッジ
８        インナーリード（外部接続端子）
９ａ      エッジ
９ｂ      エッジ
１１      半導体集積回路（半導体装置）
１１ａ    半導体集積回路（半導体装置）
１１ｂ    半導体集積回路（半導体装置）
１１ｃ    半導体集積回路（半導体装置）
１２      他の配線
１４      シリコン基板（半導体基板）
１５      活性領域
１７      第１配線層
２２      ＩＴＯ膜（外部接続端子）
２５ａ    広がり領域
２５ｂ    広がり領域
２８ａ    広がり領域
２８ｂ    広がり領域
【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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