(57)【要約】【課題】パッケージ樹脂を通過した水分がボンディングパッド等の開口部分からチップ内部に浸入することを防止する半導体装置を提供する。【解決手段】ボンディングパッドを切れ目なく取り囲むリング状のポリシリコンもしくはポリサイド配線と、ボンディングパッドを切れ目なく取り囲むリング状のアルミもしくは銅配線を有し、ポリシリコンもしくはポリサイド配線と、リング状のアルミもしくは銅配線同士は、パッドを取り囲むコンタクト溝を用いて接続され、パッドからチップ内部に配線されるアルミもしくは銅配線は、リング状のアルミもしくは銅配線と接続され、電気的に同電位となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上に設けられた、内部回路に繋がる配線を有するボンディングパッドと、
前記ボンディングパッドを取り囲んで設けられたリング状領域と、
を有し、
前記リング状領域は
前記半導体基板上の絶縁膜の上に形成された閉じた形状のリング状の内部配線と、
前記層間絶縁膜の上に設けられ、前記層間絶縁膜に形成されたリング状のコンタクトを介して前記リング状の内部配線に接続されたリング状の上層配線と、
からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上に設けられた、内部回路に繋がる配線を有するボンディングパッドと、
前記ボンディングパッドを取り囲んで設けられたリング状領域と、
を有し、
前記リング状領域は
前記半導体基板上に形成された閉じた形状のリング状の不純物拡散層と、
前記層間絶縁膜の上に設けられ、前記層間絶縁膜に形成されたリング状のコンタクトを介して前記リング状の不純物拡散層に接続されたリング状の上層配線と、
からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記リング状の上層配線と前記内部回路に繋がる配線は同一配線層であって、電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記リング状の上層配線と前記内部回路に繋がる配線は、電気的に接続されていないことを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項５】
前記リング状の上層配線は、電源電位または接地電位のいずれか一方に接続されていることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
前記リング状の上層配線は、アルミ配線または銅配線のいずれか一方であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングパッドを用いた半導体装置に関する
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、長期信頼性を保証する為に、各種の信頼性ストレス試験をクリアしなくてはならない。例えば、８５℃、８５％という条件下で行なわれる高温高湿バイアス試験や、１２５℃、８５％、２気圧という条件で行なわれるプレッシャークッカーバイアス試験等、高温と高湿、バイアスを組み合わせた試験が一般的に行われている。これらの試験は、市場での使用環境や、加速係数を鑑みてJEDEC規格などで決められており、市場で不具合を発生させないよう考えられた試験になっている。この試験に合格することは、市場での長期信頼性を保証する為の基本的な目安となっており、市場不良を発生させない為にも重要な条件となっている。
【０００３】
これらの高温、高湿試験中に、パッケージ樹脂を通過した水分がパッド等の開口部分からチップ内部に浸入し、電気化学的な反応を起こすことにより配線の酸化が起き、体積膨張や界面剥離によって信頼性不具合を発生する事がある。
【０００４】
これを防止する為に、ボンディングパッドの周辺部において、パッド上の窒化チタン膜をリング・スリット状に除去する事で水分の浸入を防ぐという発明が公開されている（例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２５１５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、以下のとおりである。
前述のように、高温、高湿試験中に、パッケージ樹脂を通過した水分がパッド等の開口部分からチップ内部に浸入し、電気化学的な反応を起こすことにより配線の酸化が起き、体積膨張や界面剥離によって信頼性不具合を発生する事がある。
【０００７】
この不具合対策として、パッケージ樹脂の工夫や、パッド構造の工夫で水分のチップへの浸入を防ぐといった対策が考えられる。しかし、これらの対策も完全で無い場合がある。水分は窒化膜やアルミ配線等は通過しないが、酸化膜中や、酸化膜とアルミ配線膜の界面などを伝わってチップ内部へと侵入していく。これらの進入経路を何らかの手段で遮断する事がこの現象の対策として求められている。そこで、高温、高湿試験中であっても、パッケージ樹脂を通過した水分がボンディングパッド等の開口部分からチップ内部に浸入することを防止することを可能とする半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、課題解決のために次のような手段を用いた。
まず、内部回路に繋がる配線で接続されたボンディングパッドを有する半導体装置であって、半導体基板上の厚い絶縁膜の上に形成されたリング状の内部配線と前記リング状の内部配線の上にリング状のコンタクトを介して形成されたリング状の上層配線とからなるリング状領域と、前記リング状領域の内方に設けられた、前記リング状領域と離間したボンディングパッドと、からなることを特徴とする半導体装置とした。
【０００９】
また、内部回路に繋がる配線で接続されたボンディングパッドを有する半導体装置であって、半導体基板上に形成されたリング状の不純物拡散層と前記リング状の不純物拡散層の上にリング状のコンタクトを介して形成されたリング状の上層配線とからなるリング状領域と、前記リング状領域の内方に設けられた、前記リング状領域と離間したボンディングパッドと、からなることを特徴とする半導体装置とした。
【００１０】
また、前記リング状の上層配線と前記内部回路に繋がる配線は同一配線層であって、電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置とした。
また、前記リング状の上層配線と前記内部回路に繋がる配線は、電気的に接続されていないことを特徴とする半導体装置とした。
【００１１】
また、前記リング状の上層配線は、電源電位乃至は接地電位に接続されていることを特徴とする半導体装置とした。
また、前記リング状の上層配線は、アルミ配線または銅配線であることを特徴とする半導体装置とした。
【発明の効果】
【００１２】
上記手段により、半導体装置の信頼性試験時の水分浸入を遮断することが可能となり、信頼性の高い半導体装置を実現することが可能となる
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による半導体装置の第１の実施例を示す平面図および断面図である
【図２】本発明による半導体装置の第２の実施例を示す平面図および断面図である
【図３】本発明による半導体装置の第３の実施例を示す平面図および断面図である
【図４】本発明による半導体装置の第４の実施例を示す平面図および断面図である
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図１から４に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
まず、図１を用いて、本発明の半導体装置の第１の実施例について説明する。
ボンディングパッド１がパッドから内部回路への配線２を用いてチップ内部（内部回路）へとメタルで配線されている。メタルによる配線はアルミ配線であっても良いし、銅配線であっても良い。また、配線の下面にバリアメタルを用いても良いし、配線の上面に窒化チタン等の反射防止膜を用いても良い。また、配線は単層でも良いし、２層以上であっても良い。
【００１６】
このボンディングパッドの周囲には、ボンディングパッドを取り囲むリング状領域がある。リング状領域は、ポリシリコンもしくはポリサイドからなるリング状の内部配線１０とリング状のコンタクト２０とリング状の上層配線３とから構成される。リング状の内部配線１０は半導体基板上の厚い分離用のフィールド酸化膜３０上に形成する。電気的に問題が無ければもっと薄いゲート酸化膜上に形成しても良い。リング状の内部配線１０は閉じた形状を有しており、例えば、多角形あるいは円形とすることが可能である。
【００１７】
リング状の内部配線１０上には層間絶縁膜２１を形成し、リング状の内部配線１０が露出するように層間絶縁膜２１にリング状のコンタクト２０を切れ目無く形成する。リング状のコンタクト２０は複数のコンタクトホールを連続的に切れ目無く形成したもので、この中に埋め込まれたタングステンプラグは隙間無く連続してリング状に形成され、リング状のコンタクト２０の内側の層間絶縁膜２１と外側の層間絶縁膜を分断している。但し、タングステン埋め込みプロセスなど、コンタクトサイズに制約があり、リング状にする事が不可能であれば、可能な限り近接させて密にコンタクトを形成する。この構造では完全に水分の浸入を遮断することは出来ないが、浸入スピードを遅くする効果が期待でき、信頼性の改善効果も期待できる。
【００１８】
タングステンプラグの埋め込みおよび層間絶縁膜２１上のタングステンの除去を行った後、層間絶縁膜２１とタングステンプラグ上にアルミや銅などの金属を成膜し、リングの内側にボンディングパッド１と、ボンディングパッド１とリングの外のチップ内部を繋ぐ配線２と、リング状の上層配線３を形成する。この第１の実施例ではこれらは電気的に接続し、中心のボンディングパッド１と同電位となっている。
【００１９】
以上のように形成したリング状の構造によって、層間絶縁膜２１がリング状領域で寸断される為、万一ボンディングパッドを水分が通過したとしても、この部分で浸入が止められ、チップ内部での酸化、剥離などの信頼性上の問題を防ぐことが可能となる。
【００２０】
本発明の主旨は層間絶縁膜２１を通る水分の経路を遮断する事であるので、多層配線の場合においてもこの構造を適用することが出来る。すなわち、少なくとも１層のリング状の上層配線３を配置し、複数のメタル配線を持つ場合は、そのリング状の上層配線３をそれぞれのメタル配線層で形成し、ヴィアコンタクトを用いてそれらをリング状に接続する事によって、メタル配線間の層間絶縁膜を通る水分進入経路をも遮断する事が可能となる。
【実施例２】
【００２１】
図２を用いて、本発明の半導体装置の第２の実施例について説明する。
第１の実施例との違いは、リング状領域がボンディングパッドと電気的に接続していないという点である。層間絶縁膜２１を形成する工程までは第１の実施例と同じであるため省略する。層間絶縁膜２１にリング状のコンタクト２０を形成するが、このとき、内部回路への配線２が横切る部分だけにはリング状のコンタクト２０を配置しない。そして、リング状の上層配線３と内部回路に繋がる配線２は分離する。もしくは両者を異なる配線層で形成することでリング状領域がボンディングパッドと電気的に接続しないようにする。
【００２２】
この場合、リング状領域は、電源電位としても良いし、接地電位としても良い。場合によっては電気的に浮かせる、つまりフローティングにしても良いし、ある電位に固定しても構わない。
【００２３】
以上のように形成したリング状の構造によって、層間絶縁膜２１がリング状領域の大部分で寸断される為、万一ボンディングパッドを水分が通過したとしても、この部分で浸入が止められ、チップ内部での酸化、剥離などの信頼性上の問題を防ぐことが可能となる。
【実施例３】
【００２４】
図３を用いて、本発明の半導体装置の第３の実施例について説明する。
第１の実施例との違いは、ポリシリコンもしくはポリサイドからなるリング状の内部配線１０を用いず、半導体基板表面に形成されたリング状の不純物拡散層４０を用いている点である。不純物拡散層を用いることにより、実施例１や実施例２で生じる、ポリシリコンもしくはポリサイド下の酸化膜を通過する水分も阻止することが可能となる。
【００２５】
但し、この構造とした場合、パッドから直接基板拡散層に電気的に接続されていることによる静電気的破壊や、ラッチアップ等の現象が起きる可能性がある。これらを充分に評価し、問題の無いパッド部分のみに適用するといった配慮が必要である。
【実施例４】
【００２６】
図４を用いて、本発明の半導体装置の第４の実施例について説明する。
第３の実施例と同様に、リング状の不純物拡散層４０を用いている点は同じである。異なっているのは、内部回路への配線２の下にはコンタクト２０が無いことである。従って、第２の実施例と同様の効果を得ることが可能であり、さらに不純物拡散層を用いていることにより、実施例１や実施例２で生じる、ポリシリコン下の酸化膜を通過する水分も阻止することが可能となる。
【００２７】
不純物拡散層４０を用いてはいるが、実施例３とは異なり、パッドから直接基板拡散層に配線されているわけではないので、この電位をパッド１の電位とは無関係に設定することが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ボンディングパッド
２  パッドから内部回路への配線
３  リング状の上層配線
１０  リング状の内部配線
２０  リング状のコンタクト
２１  層間絶縁膜
３０  フィールド酸化膜
４０  リング状の不純物拡散層
【図１】
2013197516.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013197516.tif 000005
【図４】
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