(57)【要約】【課題】パッドに作用する応力に対して強い構造としながら、パッドとワイヤの接合強度を高めることができる半導体装置を提供する。【解決手段】チップに形成された配線と、その配線に対し層間膜を挟んで配置され、ボンディングワイヤ６を接合するパッド３ａ〜３ｄとが、コンタクト９を介して接続されている。そして、このコンタクト９は、パッド３ａ〜３ｄの周辺部と中央部に密に配置される。【選択図】図３
2007019538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップに形成された配線と、その配線に対し層間膜を挟んで配置され、ボンディングワイヤを接合する四角形状のパッドとを、コンタクトを介して接続した半導体装置であって、
前記四角形状のパッドの４辺から第１の距離に環状の第１のコンタクトを配置し、
前記四角形状のパッドの４辺から第２の距離に環状の第２のコンタクトを配置したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
チップに形成された配線と、その配線に対し層間膜を挟んで配置され、ボンディングワイヤを接合する四角形状のパッドとを、コンタクトを介して接続した半導体装置であって、
前記コンタクトを前記四角形状のパッドの４方の角部と対角線上のみに配置したことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
チップに形成された配線と、その配線に対し層間膜を挟んで配置され、ボンディングワイヤを接合する四角形状のパッドとを、コンタクトを介して接続した半導体装置であって、
前記四角形状のパッドの４辺から第１の距離に環状かつ等間隔に配置された第１のコンタクト列と、
前記四角形状のパッドの対角線上に配置された第２，第３のコンタクト列のみを有す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】
本発明は半導体装置（以下、ＬＳＩという）に係り、詳しくは、パッケージＬＳＩにおいて、パッケージの外部に露出するリード電極とボンディングによりワイヤを介して接続されるチップの入出力端子（Ｉ／Ｏパッド）の構造に関する。
【０００２】
近年のＩＣは、高集積化の要望から多層配線化され、ますますの微細化が進められている。そのため、チップ上面に形成されるパッドと配線とのコンタクトも複雑化・微細化が進み、パッドの構造が弱くなりつつある。このようにパッドの構造が弱くなると、パッドがチップから剥離するおそれがあり、リード電極との接続が不良となるおそれがある。一方で、パッドとワイヤの接合は確実なことが常に要求されているため、近年のＬＳＩでは、パッドの構造を強固にすることと、パッドとワイヤの接合を確実にすることの２つを両立することが必要となっている。
【背景技術】
【０００３】
従来、チップ上面の外周部には複数のＩ／Ｏパッドが形成されている。このパッドは、チップ中央部に構成される内部論理回路の電源及び信号の入出力を行うものである。そして、このようなパッドは、パッケージの外部に露出するリード電極に対しボンディングワイヤにより接続される。
【０００４】
図５は、多層配線構造のチップにおけるＩ／Ｏパッド部の一例を示す。尚、図５（ａ）はその平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
略正方形状に形成されたパッド１１は層間膜（酸化膜）１２上に形成され、その層間膜１２の下層には配線１３が形成されている。パッド１１は、層間膜１２を挟んで配線１３と複数のコンタクト１４で接続されている。そして、コンタクト１４は、そのパッド１１の周辺部において辺に沿って１列に配置されている。
【０００５】
このように形成されたパッド１１には、図示しない自動ワイヤボンディング装置によって、ボンディングワイヤ１５の一端が当該パッド１１の略全面にわたりボンディングされる。
【０００６】
ここで、コンタクト１４が位置するパッド１１の上面には、そのパッド１１形成時に僅かな窪み１６が発生する。しかしながら、コンタクト１４はパッド１１周辺部に配置されているので、パッド１１の上面は平面度が高く、パッド１１とワイヤ１５の接合が確実になされる。
【０００７】
ところで、自動ワイヤボンディング装置がパッド１１に対して前記ワイヤ１５をボンディングするとき、当該パッド１１には前記ワイヤ１５を介して上向きの応力が作用する。しかしながら、上記したパッド１１はその周辺のみに配置されるコンタクト１４によって配線１３に接続されているので、パッド１１と配線１３との接続箇所が少なく、その構造が強固ではない。従って、パッド１１に対して応力が作用すると、当該パッド１１が層間膜１２から、又は層間膜１２が配線１３から剥離するおそれがある。
【０００８】
特に、上記構成のパッド１１では、その中央部がコンタクト１４の配置された位置から離れているため応力に対して弱く、その中央部からパッド１１全体が層間膜１２から剥離し易い。
【０００９】
上記した上向きの応力に対して高い強度を持つパッド構造を図６に示す。尚、図６（ａ）はその平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
図６に示すパッド１１ａでは、その全面にわたりコンタクト１４が等間隔かつ密に配置され、コンタクト１４の数が増やされている。このようにすれば、パッド１１ａと配線１３との接続箇所が増えるため、当該パッド１１ａは層間膜１２（配線１３）に対して確実に固定される。従って、パッド１１ａに作用する応力によって、当該パッド１１ａが層間膜１２から剥離することを防止することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、パッド１１ａの全面にわたりコンタクト１４を配置すると、それらコンタクト１４による窪み１６によってパッド１１ａ上面の平面度が低くなってしまう。すると、パッド１１ａ上面とボンディングワイヤ１５との接合面積が狭くなり、パッド１１ａからワイヤ１５が剥がれやすくなる。このことは、ＬＳＩの信頼性を大きく低下させる原因の１つとなる。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、パッドに作用する応力に対して強い構造としながら、パッドとワイヤの接合強度を高めることができる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、チップに形成された配線と、その配線に対し層間膜を挟んで配置され、ボンディングワイヤを接合する四角形状のパッドとを、コンタクトを介して接続した半導体装置であって、前記四角形状のパッドの４辺から第１の距離に環状の第１のコンタクトを配置し、前記四角形状のパッドの４辺から第２の距離に環状の第２のコンタクトを配置した。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、チップに形成された配線と、その配線に対し層間膜を挟んで配置され、ボンディングワイヤを接合する四角形状のパッドとを、コンタクトを介して接続した半導体装置であって、前記コンタクトを前記四角形状のパッドの４方の角部と対角線上のみに配置した。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、チップに形成された配線と、その配線に対し層間膜を挟んで配置され、ボンディングワイヤを接合する四角形状のパッドとを、コンタクトを介して接続した半導体装置であって、前記四角形状のパッドの４辺から第１の距離に環状かつ等間隔に配置された第１のコンタクト列と、前記四角形状のパッドの対角線上に配置された第２，第３のコンタクト列のみを有する。
【００１５】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、四角形状のパッドの４辺から第１，第２の距離に環状の第１，第２のコンタクトがそれぞれ配置される。請求項２に記載の発明によれば、コンタクトは四角形状のパッドの４方の角部と対角線上のみに配置される。請求項３に記載の発明によれば、四角形状のパッドの４辺から第１の距離に環状かつ等間隔に配置された第１のコンタクト列と、四角形状のパッドの対角線上に配置された第２，第３のコンタクト列のみが備えられる。これら各請求項に記載の発明では、パッドと配線との接続箇所が比較的多くなるため、パッドに作用する応力に対して強い強度を持つ構造となり、しかも、パッド上面の平面度が大きく低下しないため、パッドとワイヤの接合強度が高くなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、パッドに作用する応力に対して強い構造としながら、パッドとワイヤの接合強度を高めることができる半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１及び図２に従って説明する。
図１は、パッケージＬＳＩを示す。チップ１は多層配線構造のチップであって、その中央部の領域２には内部論理回路を構成する素子が形成され、更にチップ１上面の外周部には複数のＩ／Ｏパッド３が形成されている。このパッド３は、内部論理回路の電源及び信号の入出力を行うものである。そして、このようなパッド３は、パッケージ４の外部に露出するリード電極５に対しボンディングワイヤ６により接続される。
【００１８】
図２は、前記チップ１におけるＩ／Ｏパッド部を示す。尚、図２（ａ）はその平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
略正方形状に形成されたパッド３は層間膜（酸化膜）７上に形成され、その層間膜７の下層には配線８が形成されている。パッド３は、層間膜７を挟んで配線８と複数のコンタクト９で接続されている。そして、本実施の形態では、コンタクト９は、そのパッド３の周辺部において辺に沿って１列に配置されるとともに、その中央部に所定の数（図２において４個）だけ配置されている。即ち、本実施の形態では、コンタクト９は、パッド３の４隅（４方の角部）を含めた周辺部と中央部に密に配置されている。
【００１９】
ここで、本実施の形態では、パッド３の中央部に配置されるコンタクトの数は、その数とパッドの剥がれ不良度の相関関係と、その数とパッド・ワイヤ間接合強度の相関関係とに基づいて、ともに良好となる範囲内で決めている。つまり、パッド３の中央部には、ワイヤ６を接合する領域（図２（ａ）に示す破線内の領域）に対応する数のコンタクト９が配置される。
【００２０】
図２は、パッド３に対するコンタクト９の配置位置を模式的に示している。因みに、パッド３は、１辺が８０［・香nの正方形である。又、コンタクト９は、１辺が０．６［・香nの正方形である。更に、隣接するコンタクト９の間隙は、１．２［・香nである。従って、実際には、図２に示す数よりも多くのコンタクト９がパッド３に形成されている。
【００２１】
このように形成されたパッド３は、その周辺部と中央部に密に配置されるコンタクト９によって配線８に接続されるので、当該パッド３は層間膜７（配線８）に対して確実に固定される。特に、上記構成のパッド３では、その周辺部及び中央部が応力に対して強い強度を持つ、即ち図５に示すパッド構造に比べて強い構造になっている。そのため、ワイヤ６を介してパッド３に上向きの応力が作用しても、その応力によりパッド３が層間膜７から剥離することが図５の従来例に比べて抑えられる。
【００２２】
しかも、コンタクト９はパッド３の周辺部と中央部にのみ密に配置されるので、パッド３の上面に生じる窪み１０を多くすることなく、その上面の平面度を大きく低下させるものではない。そのため、パッド３に対して前記ワイヤ６の一端をボンディングしたとき、本実施の形態では、パッド３とワイヤ６との接合面積が図６に示すパッド構造の接合面積に比べて広いので、パッド３とワイヤ６の接合強度が図６の従来例に比べて高くなる。従って、本実施の形態では、パッド３とワイヤ６は確実に接合される。
【００２３】
上記したように、本実施の形態では、以下に示す作用効果を得ることができる。
（１）本実施の形態のパッド３は、その周辺部と中央部に密に配置されるコンタクト９によって配線８に接続されるので、パッド３に作用する応力に対して強い強度を持つ。しかも、パッド３上面の平面度が大きく低下しないため、パッド３とワイヤ６の接合強度が高い。従って、パッド３の層間膜７からの剥離を抑えることができ、しかも、パッド３とワイヤ６の接合を確実にすることができる。
【００２４】
（２）本実施の形態では、パッド３の中央部に配置されるコンタクトの数は、その数とパッドの剥がれ不良度の相関関係と、その数とパッド・ワイヤ間接合強度の相関関係とに基づいて、ともに良好となる範囲内で決めている。従って、パッド３を応力に対して確実に強い強度を持つ構造とすることができ、かつパッド３とワイヤ６の接合強度を確実に高くすることができる。
【００２５】
尚、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
○上記実施の形態では、図２に示すように、コンタクト９をパッド３の周辺部と中央部にのみ配置したが、以下のようにコンタクト９を配置しても上記と同様の作用効果がある。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、コンタクト９をパッド３の周辺部、特に４隅（４方の角部）と中央部に密に配置し、更に対角線上に等間隔に配置してもよい。
図３（ｂ）に示すように、コンタクト９をパッド３の周辺部と、中心部を避けた中央部に等間隔に配置してもよい。
【００２７】
図３（ｃ）に示すように、コンタクト９をパッド３の４隅（４方の角部）と中央部に密に配置し、更に対角線上に等間隔に配置してもよい。
図３（ｄ）に示すように、コンタクト９をパッド３の４隅（４方の角部）と中央部に密に配置してもよい。
【００２８】
即ち、コンタクト９は、少なくともパッド３の４隅（４方の角部）と中央部に密に配置することが望ましい。
又、図４（図４（ａ）はその平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図）に示すように、コンタクト９はパッド３の周辺部と中央部に環状かつ帯状に連続して配置してもよい。このようにしても、パッド３ｅを層間膜７（配線８）に確実に固定することができる。
【００２９】
○上記実施の形態では、パッド３を正方形状に形成したが、パッド３を正方形以外の四角形状、又は四角形以外の形状で形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態のＬＳＩの概略構成図である。
【図２】本実施の形態のパッド部の拡大図である。
【図３】別例のパッド部の拡大図である。
【図４】別例のパッド部の拡大図である。
【図５】従来のパッド部の拡大図である。
【図６】従来のパッド部の拡大図である。
【符号の説明】
【００３１】
１              チップ
３，３ａ〜３ｅ  パッド
６              ボンディングワイヤ
７              層間膜
８              配線
９              コンタクト
【図１】
2007019538.tif 000003
【図２】
2007019538.tif 000004
【図３】
2007019538.tif 000005
【図４】
2007019538.tif 000006
【図５】
2007019538.tif 000007
【図６】
2007019538.tif 000008