(57)【要約】【課題】  本発明は、下部配線と上部配線とからなる２層構造のボンディングパッドを備えた半導体装置に関し、ボンディングパッドの直下に設けられた絶縁膜の破損を防止することを課題とする。【解決手段】  半導体基板１１に設けられた絶縁膜１２と、絶縁膜１２上に設けられた下部配線２１と上部配線２２とよりなるボンディングパッド１３と、上部配線２２と絶縁膜１２との間に設けられた絶縁膜１５とを備え、絶縁膜１５を下部配線２１の上面２１Ａと重ならないように設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に設けられた第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に設けられた下部配線と、該下部配線上に設けられた上部配線とを有するボンディングパッドと、
前記第１の絶縁膜上に設けられた第２の絶縁膜とを備えた半導体装置において、
前記第２の絶縁膜を前記下部配線の上面と重ならないように配置したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２の絶縁膜は、前記下部配線から離間した位置に設けたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記上部配線は、前記下部配線の上面を覆うことを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係り、特に、下部配線と上部配線とからなる２層構造のボンディングパッドを備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、外部接続端子としてのボンディングパッドを有しており、ボンディングパッドには、金等のワイヤが接続される。このような半導体装置をインターポーザ等の基板に接続する場合、ボンディングパッドは、ワイヤを介して、基板のパッドと電気的に接続される。このような、ボンディングパッドには、下部配線と上部配線とを有する２層構造のものがある（図１１参照）。
【０００３】
図１１は、ボンディングパッドを備えた従来の半導体装置の断面図である。図１１において、Ａは上部配線１１１のワイヤ１０８が接続される領域（以下、「ワイヤ接続領域Ａ」とする）を示している。
【０００４】
図１１を参照して、従来の半導体装置１００について説明する。
【０００５】
半導体装置１００は、半導体基板１０１と、絶縁膜１０２，１０５と、ボンディングパッド１０３と、保護膜１０６とを有する。半導体基板１０１の上面１０１Ａ側には、トランジスタ等の半導体素子（図示せず）が形成されている。絶縁膜１０２は、半導体基板１０１の上面１０１Ａを覆うように設けられている。絶縁膜１０５は、絶縁膜１０５の一部が下部配線１１０の上面１１０Ａと重なるように、絶縁膜１０２上に設けられている。絶縁膜１０５は、下部配線１１０の上面１１０Ａの中央部を露出する開口部１０５Ａを有する。
【０００６】
ボンディングパッド１０３は、下部配線１１０と、上部配線１１１とから構成されている。下部配線１１０は、絶縁膜１０２上に設けられている。上部配線１１１は、開口部１０５Ａに露出された下部配線１１０上、及び絶縁膜１０５上に設けられている。上部配線１１１は、ワイヤ接続領域Ａを有する。ワイヤ接続領域Ａには、ワイヤ１０８の先端のボール部１０９が接続される。
【０００７】
保護膜１０６は、上部配線１１１及び絶縁膜１０５上に設けられており、上部配線１１１のワイヤ接続領域Ａを露出する開口部１０６Ａを有する（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−５３２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１２は、ワイヤ接続領域の中心からずれてワイヤが接続された従来の半導体装置の断面図である。図１２において、図１１に示した半導体装置１００と同一構成部分には同一符号を付す。また、図１２において、Ｂは下部配線１１０上に設けられた絶縁膜１０５により形成される段差（以下、「段差部Ｂ」とする）を示している。
【０００９】
図１２に示すように、ワイヤボンディング装置の性能によっては、ワイヤ１０８のボール部１０９がワイヤ接続領域Ａの中心からずれて、ボール部１０９がワイヤ接続領域Ａと保護膜１０６との両方に接触する場合がある。このような場合でも、ボール部１０９とワイヤ接続領域Ａとは電気的に接続されているため、ワイヤ１０８と半導体装置１００との間の電気的な接続に関して問題はない。しかし、ボール部１０９が保護膜１０６と接触した際の衝撃が段差部Ｂ（特に、下部配線１１０の端部）に集中するため、ボンディングパッド１０３の下層に位置する絶縁膜１０２が破損してクラックＣが発生してしまうという問題があった。
【００１０】
また、クラックＣが発生した場合には、半導体基板１０１に形成された半導体素子（図示せず）の性能に悪影響を及ぼしてしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ボンディングパッドの下層に設けられた絶縁膜の破損を防止することのできる半導体装置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】
【００１２】
本発明の一観点によれば、半導体基板（１１）上に設けられた第１の絶縁膜（１２）と、前記第１の絶縁膜（１２）上に設けられた下部配線（２１）と、該下部配線（２１）上に設けられた上部配線（２２）とを有するボンディングパッド（１３）と、前記第１の絶縁膜（１２）上に設けられた第２の絶縁膜（１５）とを備えた半導体装置（１０）において、前記第２の絶縁膜（１５）を前記下部配線（２１）の上面（２１Ａ）と重ならないように配置したことを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１３】
本発明によれば、第２の絶縁膜（１５）を下部配線（２１）の上面（２１Ａ）と重ならないように配置することにより、下部配線（２１）の端部に第２の絶縁層（１５）による段差が形成されないため、ボンディングパッド（１３）にワイヤ（１８）を接続した際の下部配線（２１）の端部における衝撃が緩和される。これにより下部配線（２１）の直下に設けられた第１の絶縁膜（１２）の破損を防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、ボンディングパッドの直下に設けられた絶縁膜の破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の断面図であり、図２は、図１に示した半導体装置の平面図である。図１において、Ｄは上部配線２２のワイヤ１８が接続される領域（以下、「ワイヤ接続領域Ｄ」とする）、Ｅは溝部２３の幅（以下、「幅Ｅ」とする）、をそれぞれ示している。
【００１７】
図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態に係る半導体装置１０について説明する。
【００１８】
半導体装置１０は、半導体基板１１と、絶縁膜１２，１５と、ボンディングパッド１３と、保護膜１７とを有する。半導体基板１１には、例えば、Ｓｉ基板やＧａＡｓ基板等を用いることができる。半導体基板１１の上面１１Ａ側には、図示していないトランジスタ等の半導体素子が形成されている。
【００１９】
絶縁膜１２（第１の絶縁膜）は、図示していない半導体素子を覆うように半導体基板１１の上面１１Ａに設けられている。絶縁膜１２としては、ＢＰＳＧ膜を用いることができる。ＢＰＳＧ膜は、例えば、常圧ＣＶＤ法により形成することができる。
【００２０】
絶縁膜１５（第２の絶縁膜）は、絶縁膜１２上に設けられている。絶縁膜１５は、下部配線２１の上面２１Ａと重ならないよう、下部配線２１の側壁２１Ｂから離間した位置に配置されている。
【００２１】
このように、絶縁膜１５を下部配線２１の上面２１Ａと重ならないよう、下部配線２１の側壁２１Ｂから離間した位置に配置することにより、下部配線２１の端部（側壁２１Ｂ付近）に絶縁層１５による段差がなくなるため、ボンディングパッド１３にワイヤ１８を接続した際の下部配線２１の側壁２１Ｂ付近における衝撃が緩和される。これにより下部配線２１の直下に設けられた絶縁膜１２が破損することを防止できる。
【００２２】
絶縁膜１５としては、例えば、ＳｉＯ2膜、ＳＯＧ（Spin  On  Glass）膜、或いはＳｉＯ2膜とＳＯＧ膜との積層膜を用いることができる。この場合、ＳｉＯ2膜は、例えば、ＣＶＤ法により形成することができる。
【００２３】
絶縁膜１５と下部配線２１との間には、絶縁膜１５の側壁１５Ａ、下部配線２１の側壁２１Ｂ、及び絶縁膜１２の上面により溝部２３が形成されている。この溝部２３の幅Ｅは、溝部２３に上部配線２２となる導電金属を埋め込むことが可能な大きさであればよい。
【００２４】
ボンディングパッド１３は、２層構造とされており、下部配線２１と、上部配線２２とを有する。下部配線２１は、絶縁膜１５から離間した絶縁膜１２上に設けられている。上部配線２２は、下部配線２１上から絶縁膜１５上に亘って設けられており、溝部２３を充填している。上部配線２２は、下部配線２１の上面２１Ａを覆っており、上部配線２２の側壁２２Ｂは、下部配線２１の側壁２１Ｂよりも外側に配置されている。上部配線２２は、ワイヤ１８のボール部１９が接続されるワイヤ接続領域Ｄを有する。ワイヤ接続領域Ｄの面積は、下部配線２１の上面２１Ａの面積よりも大きくなるように設定されている。
【００２５】
このように、上部配線２２を下部配線２１の上面２１Ａを覆うように設け、上部配線２２の側壁２２Ｂを下部配線２１の側壁２１Ｂよりも外側に配置して、ワイヤ接続領域Ｄの面積を大きくすることにより、ワイヤ１８のボール部１９全体と上部配線２２とが接触する確率が高くなるため、ワイヤ１８とボンディングパッド１３との間の接続信頼性を向上させることができる。
【００２６】
なお、下部配線２１及び上部配線２２の材料としては、導電金属を用いることができ、導電金属としては、例えば、ＡｌやＡｌ合金を用いることができる。
【００２７】
保護膜１７は、上部配線２２の端部を覆うよう絶縁膜１５上に設けられている。保護膜１７は、上部配線２２のワイヤ接続領域Ｄを露出する開口部２４を有する。保護膜１７としては、例えば、ＳｉＮ膜を用いることができる。ＳｉＮ膜は、例えば、プラズマＣＶＤ法により形成することができる。
【００２８】
本実施の形態の半導体装置によれば、絶縁膜１５を下部配線２１の側壁２１Ｂから離間した絶縁膜１２上に配置することにより、下部配線２１の端部（側壁２１Ｂ付近）に絶縁層１５による段差がなくなるため、ボンディングパッド１３にワイヤ１８が接続された際の衝撃が緩和されるので、下部配線２１の直下に設けられた絶縁膜１２が破損することを防止できる。
【００２９】
また、上部配線２２を下部配線２１の上面２１Ａを覆うように設け、上部配線２２の側壁２２Ｂを下部配線２１の側壁２１Ｂよりも外側に配置することにより、ワイヤ接続領域Ｄの面積を大きくして、ワイヤ１８とボンディングパッド１３との間の接続信頼性を向上させることができる。
【００３０】
図３〜図９は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図であり、図１０は、図６に示した構造体の平面図である。なお、図３〜図１０において、先に説明した半導体装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００３１】
次に、図３〜図１０を参照して、本発明の実施の形態に係る半導体装置１０の製造方法について説明する。
【００３２】
始めに、図３に示すように、半導体素子（図示せず）が形成された半導体基板１１の上面１１Ａに、絶縁層１２と、下部配線２１とを順次形成する。具体的には、例えば、半導体素子（図示せず）が形成されたシリコンからなる半導体基板１１上に、常圧ＣＶＤ法によりＢＰＳＧ膜を成膜して絶縁層１２を形成する。次いで、スパッタ法により、ＢＰＳＧ膜上にＡｌ膜を成膜し、次いで、Ａｌ膜上に下部配線２１の形状にパターニングしたレジスト層を形成し、その後、レジスト層をマスクとするドライエッチング法によりＡｌ膜をエッチングすることで下部配線２１を形成する。レジスト層は、下部配線２１を形成後に除去する。
【００３３】
次いで、図４に示すように、図３に示した構造体の上面を覆うように絶縁膜１５を形成し、続いて、絶縁膜１５上に開口部３１Ａを有したレジスト層３１を形成する。開口部３１Ａは、下部配線２１が形成された領域と、溝部２３（図１参照）が形成される領域とを露出する開口部である。
【００３４】
絶縁膜１５としては、例えば、ＳｉＯ2膜と、ＳＯＧ（Spin  On  Glass）膜と、ＳｉＯ2膜とが順次積層された積層膜を用いることができる。この場合、絶縁膜１５は、例えば、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を成膜し、続いて、塗布法によりＳＯＧ（Spin  On  Glass）膜を成膜し、その後、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を成膜することで形成する。
【００３５】
次いで、図５に示すように、ドライエッチング法により、開口部３１Ａに露出された絶縁膜１５をエッチングする。これにより、下部配線２１を露出すると共に、絶縁膜１５の側壁１５Ａ、下部配線２１の側壁２１Ｂ、及び絶縁膜１２の上面からなる溝部２３を形成する。溝部２３の幅Ｅは、溝部２３に上部配線２２となる導電金属を充填可能な大きさであればよい。
【００３６】
次いで、図６に示すように、レジスト層３１をレジスト剥離液により除去する。なお、溝部２３は、図１０に示すように、下部配線２１の側壁２１Ｂを囲むように形成する。
【００３７】
次いで、図７に示すように、図６に示した構造体上に上部配線２２を形成する。具体的には、例えば、図６に示した構造体上に、スパッタ法によりＡｌ膜を成膜し、次いで、Ａｌ膜上に上部配線２２の形状にパターニングしたレジスト層を形成し、その後、レジスト層をマスクとするドライエッチング法によりＡｌ膜をエッチングすることで上部配線２２を形成する。これにより、下部配線２１と上部配線２２とよりなる２層構造のボンディングパッド１３が形成される。レジスト層は、上部配線２２を形成後に除去する。
【００３８】
次いで、図８に示すように、図７に示した構造体上を覆うように保護膜１７を形成し、続いて、保護膜１７上に開口部３３Ａを有したレジスト層３３を形成する。開口部３３Ａは、上部配線２２のワイヤ接続領域Ｄ上に位置する保護膜１７を露出する。
【００３９】
次いで、図９に示すように、レジスト層３３をマスクとするドライエッチング法により、開口部３３Ａに露出された保護膜１７を除去して、保護膜１７に上部配線２２のワイヤ接続領域Ｄを露出する開口部２４を形成する。レジスト層３３は、開口部２４を形成後に除去する。これにより、半導体装置１０が製造される。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４１】
なお、本実施の形態の半導体装置１０では、ボンディングパッドとして、下部配線２１と上部配線２２とよりなる２層構造のボンディングパッド１３を例に挙げて説明したが、本発明は、２層以上の配線から構成されるボンディングパッドを備えた半導体装置に対しても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、ボンディングパッドの直下に設けられた絶縁膜の破損を防止することのできる半導体装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２】図１に示した半導体装置の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その１）である。
【図４】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その２）である。
【図５】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その３）である。
【図６】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その４）である。
【図７】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その５）である。
【図８】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その６）である。
【図９】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その７）である。
【図１０】図６に示した構造体の平面図である。
【図１１】ボンディングパッドを備えた従来の半導体装置の断面図である。
【図１２】ワイヤ接続領域の中心からずれてワイヤが接続された従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  半導体装置
１１  半導体基板
１１Ａ，２１Ａ  上面
１２，１５  絶縁膜
１３  ボンディングパッド
１５Ａ，２１Ｂ，２２Ｂ  側壁
１７  保護膜
１８  ワイヤ
１９  ボール部
２１  下部配線
２２  上部配線
２３  溝部
２４，３１Ａ，３３Ａ  開口部
３１，３３  レジスト層
Ｄ  ワイヤ接続領域
Ｅ  幅
【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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