(57)【要約】【課題】ワイヤボンディング時の接続信頼性を向上できる半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置は、半導体基板１上に形成された第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜上に形成された保護膜３と、保護膜３の内側に形成されたボンディングパッド電極部４と、ボンディングパッド電極部４に接続するボンディングワイヤ６とを備えており、ボンディングワイヤ６における、ボンディングパッド電極部４とボンディングワイヤ６との接続部の外端部の直下に、保護膜３は配置されていることを特徴とする。【選択図】図１
2013080809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に形成された保護膜と、
前記保護膜の内側に形成されたボンディングパッド電極部と、
前記ボンディングパッド電極部に接続するボンディングワイヤとを備えており、
前記ボンディングワイヤにおける、前記ボンディングパッド電極部と前記ボンディングワイヤとの接続部の外端部の直下に、前記保護膜は配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の絶縁膜には配線が形成され、
前記配線は、前記ボンディングパッド電極部の直下に配置されている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】
前記保護膜は円筒状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ボンディングパッド電極部は、前記保護膜の外側にも形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の絶縁膜上において、前記ボンディングパッド電極部を露出させるように配置された第２の絶縁膜をさらに有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
平面視において、前記保護膜は、前記ボンディングワイヤの先端よりも外側にまで位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ボンディングパッド電極部は、前記ボンディングワイヤよりも硬度が低いことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ボンディングワイヤは銅から構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記ボンディングパッド電極部表面は前記保護膜表面よりも低く、前記ボンディングパッド電極部と前記保護膜との接続部において表面がテーパー状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記ボンディングパッド電極部表面は前記保護膜表面よりも高く、前記ボンディングパッド電極部と前記保護膜との接続部において表面がテーパー状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記ボンディングパッド電極部表面は前記保護膜表面と同じ高さであり、前記ボンディングパッド電極部と前記保護膜との接続部において表面がテーパー状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記ボンディングパッド電極部表面は前記保護膜表面よりも低く、前記ボンディングパッド電極部と前記保護膜との接続部を含めた、前記ボンディングパッド電極部の表面全体が平坦であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記ボンディングパッド電極部は前記保護膜を覆っており、前記ボンディングパッド電極部の表面が平坦であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記ボンディングパッド電極部は前記保護膜を覆っており、前記保護膜の上で表面が段差状に突出していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記ボンディングパッド電極部は前記保護膜を覆っており、前記保護膜の上で表面がテーパー状に突出していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１６】
平面視において、前記円筒状の保護膜は周方向に沿って複数に分断されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記保護膜は窒化物、酸化物などの絶縁物質であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記保護膜は導電物質であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１９】
半導体基板上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に形成されたボンディングパッド電極部と、
前記第１の絶縁膜上で前記ボンディングパッド電極部を露出させるように形成した第２の絶縁膜と、
前記ボンディングパッド電極部に接続するボンディングワイヤとを備え、
前記ボンディングパッド電極部は、円筒状の凸部を有しており、
前記ボンディングワイヤにおける、前記ボンディングパッド電極部と前記ボンディングワイヤとの接続部の外端部の直下に、前記凸部は配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２０】
前記円筒状の凸部の側面は段差形状であることを特徴とする請求項１９に記載の半導体装置。
【請求項２１】
前記円筒状の凸部の側面はテーパー状であることを特徴とする請求項１９に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンディング用のボンディングパッドを有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のデジタル化の進展により情報処理の高速化が求められている。また、デジタル製品の低価格化に伴いコストダウンが求められている。それに伴って、半導体パッケージへの高密度実装や低コスト実装の要求が大きい。
【０００３】
また、コストダウンを図るために、ボンディングワイヤを従来の金ワイヤから低コストの銅ワイヤに置き換える動きが広がっている。一方、ボンディングパッドは通常アルミニウムで形成されている。
【０００４】
また、ボンディングワイヤとして金ワイヤを使用する場合、ボンディング時の初期荷重は小さく、徐々に荷重と超音波を加えることによって接合形状を形成し、接合している。しかしながら、ボンディングワイヤとして銅ワイヤを使用する場合では、金ワイヤに比べて大きな初期荷重をボンディングパッドに加えることによって接合形状を形成する必要がある。
【０００５】
このように、銅ワイヤによるボンディングではワイヤそのものの硬度が高いことに加え、ボンディングパッドに加える初期荷重を大きくする必要がある。そのため、ボンディングパッドへの衝撃は大きくなる。その結果、ボンディングパッドのアルミニウム膜が押しのけられ、膜厚が薄くなる箇所を起点としてボンディングワイヤが外れるといった不良が発生する可能性がある。
【０００６】
従来、ボンディングパッド表面を凹凸形状にすることによってボンディングワイヤとの接合面積を大きくし、これによってワイヤ外れを抑制していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３４８０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示された従来の技術のように、ボンディングパッド表面全体が均一に凹凸形状になっていると、ボンディングパッド下面への荷重のかかり方が不均一になることがある。その結果、接合形状が安定せず、ボンディング接続の信頼性が下がる。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、ワイヤボンディング時の接続信頼性を向上できる半導体装置およびその製造方法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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一の実施形態に係る半導体装置は、半導体基板上に形成された第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜上に形成された保護膜と、保護膜の内側に形成されたボンディングパッド電極部と、ボンディングパッド電極部に接続するボンディングワイヤとを備えており、ボンディングワイヤにおける、ボンディングパッド電極部とボンディングワイヤとの接続部の外端部の直下に、保護膜は配置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の別の実施形態に係る半導体装置は、半導体基板上に形成された第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜上に形成されたボンディングパッド電極部と、第１の絶縁膜上でボンディングパッド電極部を露出させるように形成した第２の絶縁膜と、ボンディングパッド電極部に接続するボンディングワイヤとを備え、ボンディングパッド電極部は、円筒状の凸部を有しており、ボンディングワイヤにおける、ボンディングパッド電極部とボンディングワイヤとの接続部の外端部の直下に、凸部は配置されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成により、ワイヤボンディング時にボンディングパッドに対して、不均一な初期荷重がかかっても、その衝撃を吸収できるボンディングパッド構造にすることができる。そのため、局所的にボンディングパッド電極部の膜厚が薄くなることを防ぐことができ、そこを起点としたボンディングワイヤのワイヤ外れを抑制できる。
【００１３】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第１の絶縁膜を形成するステップと、第１の絶縁膜上に保護膜を形成するステップと、保護膜の内側にボンディングパッド電極部を形成するステップと、ボンディングパッド電極部にボンディングワイヤを接続するステップとを備えており、ボンディングワイヤにおける、ボンディングパッド電極部とボンディングワイヤとの接続部の外端部の直下に、保護膜を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ワイヤボンディング時の接続信頼性を向上できる半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の概略図
【図２】同実施形態に係る半導体装置のボンディングパッドの製造工程を示す工程断面図
【図３】同実施形態に係る半導体装置のボンディングパッドの平面図
【図４】同実施形態に係る半導体装置の他の構成例を示す断面図
【図５】図４に対応するボンディング接合部の断面図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置のボンディングパッドの製造工程を示す工程断面図
【図７】同実施形態に係る半導体装置の構成例を示す断面図
【図８】図７に対応するボンディング接合部の断面図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置のボンディングパッドを示す図であって、（ａ）は工程断面図、（ｂ）は平面図
【図１０】同実施形態に係る半導体装置の構成例を示す断面図
【図１１】図１０に対応するボンディング接合部の断面図
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置のボンディングパッドを示す図であって、（ａ）は工程断面図、（ｂ）は平面図
【図１３】同実施形態に係る半導体装置の構成例を示す断面図
【図１４】図１３に対応するボンディング接合部の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について図面を参照にしながら説明する。
【００１７】
図１（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置の上面図である。半導体装置の内側領域には、ソース・ドレイン・ゲート電極などからなるトランジスタ構造が配置されている（図示せず）。また、半導体装置の外周領域には、ボンディングパッド電極部４とそれに接続するボンディングワイヤ６が配置されている。なお、ボンディングワイヤ６における他端は、他の部材と接続することとなる。
【００１８】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’における断面の概略図である。シリコンなどからなる半導体基板１の表面には、ソース・ドレイン１ａ、ゲート絶縁膜１ｂ、ゲート電極１ｃなどからなるトランジスタ構造が配置されており、それぞれのトランジスタ構造は、絶縁体１ｄによって分離されている。また、半導体基板１の上には、コンタクト２ａ、配線２ｂ、ビア２ｃを有する絶縁膜２ｄ（第１の絶縁膜）が配置されている。コンタクト２ａ、配線２ｂ、ビア２ｃ、絶縁膜２ｄを有する構造を、本明細書では、配線層２と定義する。また、配線層２の上には、配線層２中の配線と電気的に接続するボンディングパッド電極部４が配置され、ボンディングパッド電極部４の上には、絶縁性の保護膜５が配置されている。
【００１９】
図１（ｃ）は、図１（ｂ）における領域Ｂの拡大図であり、本実施形態に係る半導体装置のボンディング接合部の概略図である。
【００２０】
図１（ｃ）に示すように、本実施形態に係る半導体装置は、半導体基板１と、配線層２と、保護膜（部材）３と、ボンディングパッド電極部４と、絶縁膜などからなる保護膜５（第２の絶縁膜）を備えている。ボンディングパッド電極部４は、アルミニウムなどの導電性の材料で構成されており、ボンディングワイヤ６を介して、半導体装置内の回路部とリードフレームなどの他の部材とを接合する。
【００２１】
図１（ｄ）は、図１（ｃ）に示す構造を形成する一過程を示す断面図である。図１（ｄ）に示すように、半導体装置にワイヤボンディングを行う場合、ボンディングワイヤ６の先端部に形成されたボンディングボール６ａに対してキャピラリ７により所定の過重をかけながら超音波を印加する。これにより、ボンディングパッド電極部４上にボンディングワイヤ６がボンディングされる。保護膜３は、ボンディング時にキャピラリ７からボンディングパッド電極部４に加わる応力を吸収する。そのため、保護膜３は、ボンディングパッド電極部４とボンディングボール６ａとの接触部の外端部の直下に配置されていることが好ましく、さらに言うと、外端部に接触するように配置されることが好ましい。ボンディング時の応力を吸収しやすくなるからである。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る半導体装置のボンディングパッドの製造工程を示す工程断面図である。図３は、本実施形態に係る半導体装置のボンディングパッドの平面図である。
【００２３】
図２を用いて、本実施形態に係る半導体装置のボンディングパッドの形成工程を説明する。
【００２４】
まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板１の上に配線層２を従来の技術と同様の方法を用いて形成する。
【００２５】
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜２上に保護膜３を成長させていく。保護膜３は酸化物、窒化物のような絶縁物質であってもよく、金属のような導電物質でもよい。保護膜３の形成方法は、エッチングなどによる方法であってもよく、その他の方法であってもよい。また、保護膜３は、平面形状が図３（ａ）に示すような円筒状に形成されている。円筒の内径および外径は、キャピラリエッジに合わせて決められている。保護膜３は、平面形状が図３（ｂ）に示すような周方向に複数に分断された円筒状であってもよい。
【００２６】
次に、図２（ｃ）に示すように、円筒状の保護膜３の内側および外側にボンディングパッド電極部４を形成する。ボンディングパッド電極部４は通電性を確保できるアルミニウムなどが望ましいが、他の導電性物質でもよい。本実施形態では保護膜３は表面から見て露出していることを特徴とする。また、保護膜３表面とボンディングパッド電極４表面とは同じ高さであるか、保護膜３表面の方が高いか、あるいは保護膜３表面の方が低いことを特徴としている。また、保護膜３に隣接するボンディングパッド電極４の表面は平坦であることが望ましいが、テーパー状になっていてもよい。
【００２７】
続いて、図２（ｄ）に示すように、ボンディングパッド電極部４を露出させるように第２の絶縁膜５を絶縁膜２の上に形成し、ボンディングパッドは完成する。第２の絶縁膜５は窒化物や酸化物のような絶縁性物質であればよい。
【００２８】
上記のように形成したボンディングパッド電極部４に対して、ボンディングワイヤ６の先端部に形成されたボンディングボール６を接合することで、ワイヤボンディングが完成する。ボンディングワイヤ６の材質は金、銅、アルミニウム、銀などの導電性物質であればよい。また、ボンディングワイヤ６のワイヤ径は１０μｍ〜５０μｍの範囲であり、好ましくは１５〜２５μｍである。また、ボンディングの位置は保護膜３より内側のみでもよく、保護膜３を含む内側でもよい。さらには、保護膜３を含む外側まで延びてもよい。
【００２９】
ところで、ボンディングパッド電極部４は、キャピラリ７のエッジ部に対応する箇所においてキャピラリ７からの応力が集中しやすい。そのため、キャピラリ７のエッジ部の下面に位置する領域で局所的にボンディングパッド電極部４の膜厚が薄くなりやすい。そして、膜厚が薄くなる箇所を起点にして、ボンディングワイヤ６が外れやすい。
【００３０】
したがって、上述のようにキャピラリ７からの応力が集中するキャピラリ７のエッジ部の下面に保護膜３を形成しワイヤボンディングすることによって、ボンディングパッド電極部４へのダメージが回避できる。その結果、ボンディングパッド電極部４の膜厚が局所的に減少し、そこを起点としたボンディングワイヤ６のワイヤ外れを抑制できる。
【００３１】
図４（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る半導体装置のボンディングパッドの他の構成例を示す断面図、図５（ａ）〜（ｄ）は、図４（ａ）〜（ｄ）のそれぞれに対応したボンディング接合部の断面図である。なお、図５（ａ）〜図５（ｄ）においては、キャピラリ７を残して記載してあるが、最終的に完成する製品にキャピラリ７は存在しないことは言うまでもない。
【００３２】
図４（ａ）に示す例では、ボンディングパッド電極部４表面が保護膜３表面よりも低く、ボンディングパッド電極部４と保護膜３との接続部においてボンディングパッド電極部４の表面はテーパー状となっている。このため、図５（ａ）に示すように、図１（ｃ）の場合と比べて、ボンディングボール６ａとボンディングパッド電極部４との接触面積が増加し、ボンディングボール６ａとボンディングパッド電極部４との密着性がより高くなる。
【００３３】
図４（ｂ）に示す例では、ボンディングパッド電極部４表面が保護膜３表面よりも高く、ボンディングパッド電極部４と保護膜３との接続部においてボンディングパッド電極部４の表面はテーパー状となっている。このため、図５（ｂ）に示すように、図１の場合と比べて、ボンディングパッド電極部４にボール６ａが先に接触することにより、ボンディングパッド電極部の材料が外側に押し広げられることによってキャピラリ７から受ける応力が緩和し、ボンディングパッド電極部４へのダメージが減少する。
【００３４】
図４（ｃ）に示す例では、ボンディングパッド電極部４表面と保護膜３表面とはほぼ同じ高さであるが、図２（ｄ）の場合と異なり、ボンディングパッド電極部４と保護膜３との接続部においてボンディングパッド電極部４の表面はテーパー状となっている。このため、図５（ｃ）に示すように、ボンディングパッド電極部４にボール６ａが先に接触することにより、ボンディングパッド電極部の材料が外側に押し広げられることによってキャピラリ７から受ける応力が緩和し、ボンディングパッド電極部４へのダメージが減少する。
【００３５】
図４（ｄ）に示す例では、図４（ａ）の例と同様に、ボンディングパッド電極部４表面が保護膜３表面よりも低くなっているが、ボンディングパッド電極部４と保護膜との接続部を含めた、ボンディングパッド電極部の表面全体は平坦となっている。このため、図５（ｄ）に示すように、図１の場合と比べて、キャピラリ７からの応力を保護膜３でのみ受けるので、ボンディングパッド電極部４へのダメージが無く、ボンディングパッド電極部４の膜厚の減少も無くなる。
【００３６】
このように、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法によれば、ワイヤボンディング時にボンディングパッドに大きな初期荷重がかかっても、その衝撃を吸収できるボンディングパッド構造にすることができる。そのため、局所的にボンディングパッド電極部４の膜厚が薄くなることを防ぐことができ、そこを起点としたボンディングワイヤ６のワイヤ外れを抑制できる。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について、第１の実施形態と異なる点について図面を参照して説明する。
【００３８】
図２（ａ）〜（ｃ）と同じ工程を経て、図６に示すようにボンディングパッド電極部４を形成する。
【００３９】
本実施形態のボンディングパッド電極部４は保護膜３を覆うようにして形成することを特徴としており、保護膜３上のボンディングパッド電極部４の表面は平坦であってもよいし、凹凸形状であってもよい。
【００４０】
続いて、図７（ａ）に示すように、ボンディングパッド電極部４が露出されるように第２の絶縁膜５を形成しボンディングパッドは完成する。
【００４１】
図７（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の半導体装置のボンディングパッドの他の構成例を示す断面図、図８（ａ）〜（ｃ）は、図７（ａ）〜（ｃ）のそれぞれに対応したボンディング接合部の断面図である。なお、図８（ａ）〜図８（ｄ）においては、キャピラリ７を残して記載してあるが、最終的に完成する製品にキャピラリ７は存在しないことは言うまでもない。
【００４２】
図７（ａ）に示す例では、保護膜３を被覆するボンディングパッド電極部４の表面が平坦となっている。このため、図８（ａ）に示すように、図１の場合と比べて、ボンディングボール６ａとボンディングパッド電極部４との接触面積が増加し、ボンディングボール６ａとボンディングパッド電極部４との密着性がより高くなる。
【００４３】
図７（ｂ）に示す例では、保護膜３を被覆するボンディングパッド電極部４の表面が保護層３の上で段差状に突出している。このため、図８（ｂ）に示すように、図８（ａ）の場合と比べてボンディングボール６ａとボンディングパッド電極部４との接触面積がさらに増加し、ボンディングボール６ａとボンディングパッド電極部４との密着性がより高くなる。なお、保護膜３の内側に位置するボンディングパッド電極部４は、ボンディングボール６ａに接触後押し広げられるため、図８（ｂ）のように、緩やかな傾斜を有する形状となる。
【００４４】
図７（ｃ）に示す例では、保護膜３を被覆するボンディングパッド電極部４の表面が保護層３の上でテーパー状に突出している。このため、図８（ｃ）に示すように、図８（ａ）の場合と比べてボンディングボール６ａとボンディングパッド電極部４との接触面積がさらに増加し、ボンディングボール６ａとボンディングパッド電極部４との密着性がより高くなる。
【００４５】
このように、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法によれば、キャピラリ７からの応力が集中するキャピラリ７のエッジ部の下面に保護膜３を形成し、さらに保護膜３上にもボンディングパッド電極部４を形成することで、ボンディング時にボンディングパッドへのダメージが回避できる。そのため、第１の実施形態よりも、よりダメージを吸収することができる構造となり、ボンディングパッド電極部の膜厚が局所的に減少し、そこを起点としたワイヤ外れを抑制できる。
【００４６】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について、第１の実施形態と異なる点について図面を参照して説明する。
【００４７】
図２（ａ）に示すように、半導体基板１の上に配線層２が従来の技術と同様の方法を用いて形成される。
【００４８】
次に、図９（ａ）に示すように、キャピラリ７のエッジ部に対応する位置に円筒状の凸部８を有するボンディングパッド電極部４を形成する。言い換えれば、ボンディングパッド電極部４とボンディングワイヤ６との接続部の外端部の直下に、凸部８を配置する。図９（ｂ）は、本実施形態の半導体装置のボンディングパッドの平面図である。凸部８はボンディングパッド電極部４と同一物質であることが望ましく、導電性物質であることが望ましい。ただし、異なっていても構わない。
【００４９】
続いて、図１０（ａ）に示すように、ボンディングパッド電極部４を露出させるように第２の絶縁膜５を形成しボンディングパッドは完成する。
【００５０】
図１０（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の半導体装置のボンディングパッドの構成例を示す断面図、図１１（ａ）、（ｂ）は、図１０（ａ）、（ｂ）のそれぞれに対応したボンディング接合部の断面図である。なお、図１１（ａ）、図１１（ｂ）においては、キャピラリ７を残して記載してあるが、最終的に完成する製品にキャピラリ７は存在しないことは言うまでもない。
【００５１】
図１０（ａ）に示す例では、円筒状の凸部８の側面は段差形状となっている。このため、図１１（ａ）に示すように、図１の場合と比べて保護層３を形成しないので製造方法が簡単なため製造コストが低くなる。なお、保護膜３の内側に位置するボンディングパッド電極部４は、ボンディングボール６ａに接触後押し広げられるため、図１１（ａ）のように、緩やかな傾斜を有する形状となる。
【００５２】
また、図１０（ｂ）に示す例では、円筒状の凸部８の側面はテーパー状となっている。このため、図１０（ｂ）に示すように、図１０（ａ）の場合と比べてボンディングボール６ａとボンディングパッド電極部４との接触面積がさらに増加し、ボンディングボール６ａとボンディングパッド電極部４との密着性がより高くなる。
【００５３】
このように、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法によれば、キャピラリ７からの応力が集中するエッジ部の下面に円筒状の凸部８を有するボンディングパッド電極部４を形成することで、ワイヤボンディング時のボンディングパッドへのダメージが回避できる。そのため、ボンディングパッド電極部４の膜厚が局所的に減少し、そこを起点としたワイヤ外れを抑制できる。
【００５４】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について、第１の実施形態と異なる点について図面を参照して説明する。
【００５５】
図２（ａ）に示すように、半導体基板１の上に配線層２が従来の技術と同様の方法を用いて形成される。
【００５６】
次に図１２（ａ）に示すように、絶縁膜２の上に、内部に円柱状の空洞部を有する保護膜３を形成する。図１２（ｂ）は、本実施形態のボンディングパッドの平面図である。次に、図１３（ａ）に示すように、保護膜３の空洞部にボンディングパッド電極部４を形成する。ボンディングパッド電極部４表面は保護膜３表面と同じ高さでもよく、保護膜３表面よりも高くても、低くてもよい。また、ボンディングパッド電極部４は保護膜３との接続部において、その表面がテーパー状になっていてもよい。
【００５７】
図１３（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る半導体装置のボンディングパッドの構成例を示す断面図、図１４（ａ）〜（ｄ）は、図１３（ａ）〜（ｄ）のそれぞれに対応したボンディング接合部の断面図である。なお、図１４（ａ）〜（ｄ）においては、キャピラリ７を残して記載してあるが、最終的に完成する製品にキャピラリ７は存在しないことは言うまでもない。
【００５８】
図１３（ａ）に示す例では、ボンディングパッド電極部４表面と保護膜３表面とがほぼ同じ高さである。このため、図１４（ａ）に示すように、図１の場合と比べて、ボンディングパッド面積が減少し、パッドサイズの縮小化が図れる。
【００５９】
図１３（ｂ）に示す例では、ボンディングパッド電極部４表面が保護膜３表面よりも低く、ボンディングパッド電極部４と保護膜３との接続部を含めた、ボンディングパッド電極部４の表面全体が平坦となっている。このため、図１４（ｂ）に示すように、図１４（ａ）の場合と比べて、キャピラリ７からの応力を保護膜３のみで受けるのでボンディングパッド電極４のダメージが無く、ボンディングパッド電極部４の膜厚の減少も無くなる。
【００６０】
図１３（ｃ）に示す例では、ボンディングパッド電極部４表面が保護膜３表面よりも低く、ボンディングパッド電極部４と保護層３との接続部においてボンディングパッド電極部４の表面がテーパー状となっている。このため、図１４（ｃ）に示すように、図１４（ａ）の場合と比べてボンディングボール６ａとボンディングパッド電極部４との接触面積が増加し、ボンディングボール６ａとボンディングパッド電極部４との密着性が高くなる。
【００６１】
図１３（ｄ）に示す例では、ボンディングパッド電極部４表面が保護膜３表面よりも高く、ボンディングパッド電極部４と保護層３との接続部においてボンディングパッド電極部４の表面がテーパー状となっている。このため、図１４（ｄ）に示すように、図１４（ａ）の場合と比べてボンディングパッド電極部４にボール６ａが先に接触することにより、ボンディングパッド電極部の材料が外側に押し広げられることによってキャピラリ７から受ける応力が緩和し、ボンディングパッド電極部４へのダメージが減少する。
【００６２】
このように、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法によれば、キャピラリ７からの応力が集中するエッジ部の下面に保護膜３を形成しワイヤボンディングすることによってボンディングパッド電極部へのダメージが回避できる。そのため、ボンディングパッド電極部の膜厚が局所的に減少し、そこを起点としたワイヤ外れは抑制できる。さらに、ボンディングパッド電極部４は保護膜３の内側に配置されているため、ボンディング領域を小さくでき、ボンディングパッドサイズの縮小化が図れる。その結果、ボンディングパッドのピッチの縮小化や半導体パッケージサイズの縮小化を実現できる。
【００６３】
以上で説明したとおり、本発明の半導体装置およびその製造方法によれば、キャピラリからの応力集中部であるキャピラリエッジ部直下（すなわち、ボンディングワイヤにおける、ボンディングパッド電極部とボンディングワイヤとの接続部の外端部の直下）のボンディングパッド電極部に保護膜又は凸部を設け、その保護膜又は凸部により応力を吸収する。これにより、ボンディングパッド電極部へのダメージを軽減し、ボンディングワイヤ下面のボンディングパッド電極部の膜厚を確保し、局所的にボンディングパッド電極部の膜厚が減ることを防止できるので、ボンディングワイヤのワイヤ外れの不良を低減できる。その結果、ボンディングプロセスマージンの拡大による高歩留まり化や、材料選択の拡大による低コスト化が実現できる。さらには、ボンディング時のダメージが軽減できることによってボンディングパッド下に配線を引き回せるため、高密度配線が可能となり、小型かつ安価な半導体製品が実現できる。つまり、ボンディングパッド直下に配線がある構造において、本発明は特に有効となる。
【００６４】
なお、ボンディングパッド電極部４は、ボンディングワイヤ６よりも硬度が低い方が好ましい。このような材料のとき、本発明は特に有効となる。このような材料だと、キャピラリエッジ部直下における応力集中への対策が特に必要になってくるからである。また、その観点でさらに言うなら、ボンディングパッド電極部４は、アルミニウムから構成され、ボンディングワイヤ６は銅から構成されていることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の半導体装置およびその製造方法は、簡単な構成でワイヤボンディング時のボンディングパッドへの応力を吸収し、ボンディングワイヤの外れなどを効果的に抑制しボンディング接続性の信頼性を高めることができるので、種々の電子機器に幅広く応用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１    半導体基板
２    配線層
３    保護膜
４    ボンディングパッド電極部
５    保護膜
６    ボンディングワイヤ
６ａ  ボンディングボール
７    キャピラリ
８    凸部
【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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