(57)【要約】【課題】クラック検出能を維持しつつ、回路配線のパターン設計の自由度を高くする技術を提供する。【解決手段】  半導体装置１は、回路素子が形成されている半導体基板１０、半導体基板１０上に設けられている絶縁膜２０、絶縁膜２０上に設けられているボンディングパッド３２、ボンディングパッド３２の下方の絶縁膜２０内に設けられているクラック検出用電極４６を備える。クラック検出用電極４６は、ボンディングパッド３２に直交する方向から観測したときに、ボンディングパッド３２に接合するボンディングワイヤ３４の先端の周囲に沿って配置されているとともに、一部を断線するスリット４６ａを有する。スリット４６ａは、ボンディングパッド３２にボンディングワイヤ３４を接合するときの超音波振動の方向に直交する方向に位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路素子が形成されている基板と、
前記基板上に設けられている絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられているボンディングパッドと、
前記ボンディングパッドの下方の前記絶縁膜内に設けられているクラック検出用電極と、を備え、
前記クラック検出用電極は、前記ボンディングパッドに直交する方向から観測したときに、前記ボンディングパッドに接合するボンディングワイヤの先端の周囲に配置されているとともに、一部を断線するスリットを有し、
前記スリットは、前記ボンディングパッドに前記ボンディングワイヤを接合するときの超音波の振動方向に直交する方向に位置する、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される技術は、半導体装置に関する。特に、本明細書で開示される技術は、クラック検出用電極を備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び特許文献２は、ボンディングパッドの下方の絶縁膜内にクラック検出用電極が設けられた半導体装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２２８６１号公報
【特許文献２】特開２００９−４９２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
絶縁膜内にクラック検出用電極が設けられていると、絶縁膜内に回路配線を配設するためのスペースが少なくなる。このため、回路配線のパターン設計の自由度が低下する。本明細書は、クラック検出用電極を備えた半導体装置において、クラック検出能を維持しつつ、回路配線のパターン設計の自由度を高くする技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書で開示される半導体装置の一実施形態は、回路素子が形成されている基板、基板上に設けられている絶縁膜、絶縁膜上に設けられているボンディングパッド、及び、ボンディングパッドの下方の絶縁膜内に設けられているクラック検出用電極を備える。クラック検出用電極は、ボンディングパッドに直交する方向から観測したときに、ボンディングパッドに接合するボンディングワイヤの先端の周囲に沿って配置されているとともに、一部を断線するスリットを有する。スリットは、ボンディングパッドにボンディングワイヤを接合するときの超音波の振動方向に直交する方向に位置する。
【０００６】
ボンディングパッドにボンディングワイヤを接合するとき、ボンディングパッドの下方の絶縁膜に加わる応力の集中箇所は、超音波の振動方向に存在する。このため、接合時のクラックは、超音波の振動方向に発生する。上記実施形態の半導体装置では、超音波の振動方向にクラック検出用電極が配置されているので、クラック検出能は維持される。一方、上記実施形態の半導体装置では、超音波の振動方向に直交する方向において、即ち、接合時の応力が相対的に小さい方向において、クラック検出用電極にスリットが形成されている。このため、そのスリットを利用して回路配線を配設することができるので、回路配線のパターン設計の自由度が高められる。このように、上記実施形態の半導体装置では、クラック検出能が維持され、回路配線のパターン設計の自由度も高められる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（Ａ）半導体装置の要部断面図を模式的に示す。（Ｂ）ボンディングパッドに直交する方向から観測したときのレイアウトであり、回路電極、回路配線、クラック検出用電極及びクラック検出用配線のレイアウトを模式的に示す。
【図２】ボンディングパッドとクラック検出用パッドのレイアウトを示す。
【図３】ボンディングパッドにボンディングワイヤを接合するときの手順を継時的に示す。
【図４】ボンディングパッドにボンディングワイヤを接合するときのキャピラリとクラック検出用電極の相対的な位置関係を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１（Ａ）に示されるように、半導体装置１は、半導体基板１０及び絶縁膜２０を備える。半導体基板１０内には、複数種類の不純物拡散領域で構成される回路素子が形成されている。例えば、回路素子は、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオード等である。絶縁膜２０は、半導体基板１０の表面を被覆している。
【０００９】
半導体装置１はさらに、ボンディングパッド３２及びクラック検出用パッド４２を備える。ボンディングパッド３２は、絶縁膜２０の表面の一部を被膜している。ボンディングパッド３２にボンディングワイヤ３４が接合されており、そのボンディングワイヤ３４は図示しないリード線に接続されている。クラック検出用パッド４２は、絶縁膜２０の表面の一部を被膜している。クラック検出用パッド４２にクラック検出用ワイヤ４４が接合されており、そのクラック検出用ワイヤ４４が図示しないリード線に接続されている。
【００１０】
半導体装置１はさらに、回路用貫通電極３５、第１回路電極３６及び第２回路電極３８を備える。回路用貫通電極３５は、ボンディングパッド３２の下方に配置されており、絶縁膜２０を厚み方向に貫通する。回路用貫通電極３５では、一端がボンディングパッド３２に電気的に接続し、他端が半導体基板１０内の回路素子に電気的に接続する。このように、回路用貫通電極３５は、ボンディングパッド３２と半導体基板１０内の回路素子を最短距離で電気的に接続する。
【００１１】
第１回路電極３６は、ボンディングパッド３２の下方に配置されており、絶縁膜２０内に設けられており、回路用貫通電極３５に電気的に接続する。第１回路電極３６は、絶縁膜２０の所定深さの面内に配設されている。第１回路電極３６から回路配線３６ａが伸びており（図１（Ｂ）参照）、この回路配線３６ａは、半導体基板１０内の他の回路素子に電気的に接続する。
【００１２】
第２回路電極３８は、ボンディングパッド３２の下方に配置されており、絶縁膜２０内に設けられており、回路用貫通電極３５に電気的に接続する。第２回路電極３８は、第１回路電極３６が存在する絶縁膜２０の所定深さとは異なる深さの面内に配設されている。第２回路電極３８にも図示しない回路配線が接続されており、その回路配線が半導体基板１０内の他の回路素子（第１回路電極３６の回路配線３６ａが接続する回路素子とは異なる回路素子）に電気的に接続する。
【００１３】
半導体装置１はさらに、クラック検出用貫通電極４５、クラック検出用電極４６及びクラック検出用配線４８を備える。クラック検出用貫通電極４５は、クラック検出用パッド４２の下方に配置されており、絶縁膜２０を厚み方向に伸びている。クラック検出用貫通電極４５では、一端がクラック検出用パッド４２に電気的に接続し、他端がクラック検出用配線４８に電気的に接続する。
【００１４】
クラック検出用電極４６は、ボンディングパッド３２の下方に配置されており、絶縁膜２０内に設けられている。クラック検出用電極４６は、第１回路電極３６が存在する絶縁膜２０の所定深さと同一深さの面内に配設されている。クラック検出用電極４６は、第１回路電極３６の周囲を囲むように配設されている。これにより、第１回路電極３６がボンディングパッド３２の下方に配置されることが可能となり、ボンディングパッド３２と半導体基板１０内の回路素子が回路用貫通電極３５を介して最短距離で電気的に接続することが許容される。クラック検出用電極４６は、一部を断線するスリット４６ａを有する。クラック検出用電極４６のスリット４６ａを通って、第１回路電極３６から回路配線３６ａが伸びている。
【００１５】
クラック検出用配線４８は、絶縁膜２０内に設けられており、一端がクラック検出用電極４６に電気的に接続し、他端がクラック検出用貫通電極４５に電気的に接続する。
【００１６】
図２に、ボンディングパッド３２とクラック検出用パッド４２のレイアウトを示す。ボンディングパッド３２の各々の下方には、クラック検出用電極４６がそれぞれ設けられている。クラック検出用電極４６の各々から伸びるクラック検出用配線４８が、１つのクラック検出用パッド４２に電気的に接続する。
【００１７】
次に、図３を参照し、ボンディングパッド３２にボンディングワイヤ３４を接合する手順を説明する。図３（Ａ）に示されるように、接合前のボンディングワイヤ３４は、キャピラリ５２に挿通されており、その先端には球状のボール３４ａが形成されている。次に、図３（Ｂ）に示されるように、キャピラリ５２を下降させ、ボール３４ａをボンディングパッド３２の所定位置に当接させる。次に、図３（Ｃ）に示されるように、キャピラリ５２をさらに下降させ、ボール３４ａに所定荷重を印加するとともにキャピラリ５２を介して超音波を印加する。図３（Ｄ）に示されるように、ボール３４ａをボンディングパッド３２に接合する。このように、ボンディングパッド３２にボンディングワイヤ３４を接合するとき、ボンディングパッド３２に荷重と超音波の振動が印加されるので、ボンディングパッド３２の下方の絶縁膜２０にクラックが発生することがある。
【００１８】
次に、クラック検出用電極４６のスリット４６ａの位置について説明する。なお、図４（Ｂ）では、図示の明瞭化を目的として、第１回路電極３６を省略して示す。図４に示されるように、クラック検出用電極４６は、ボンディングパッド３２に直交する方向から観測したときに（以下、「平面視したときに」という）、多角形の環状の形態を有する。ここで、図４（Ｂ）の符号５２ａは、平面視したときに、キャピラリ５２の挿通孔の中心軸の位置を示す。換言すると、キャピラリ５２の挿通孔にボンディングワイヤ３４が挿通されているので、符号５２ａは、ボンディングワイヤ３４の先端の位置を示す。このように、クラック検出用電極４６は、ボンディングワイヤ３４の先端の周囲を囲むように配設されている。
【００１９】
図４（Ｂ）に示される矢印は、ボンディングパッド３２にボンディングワイヤ３４を接合するときに印加される超音波の振動方向を示す。このように、クラック検出用電極４６のスリット４６ａは、接合時の超音波の振動方向に直交する方向に形成されている。
【００２０】
接合時に加わる応力は、接合時の超音波の振動方向のキャピラリ５２の直下に集中する。このため、接合時のクラックは、この超音波の振動方向のキャピラリ５２の直下で発生する可能性が最も高い。クラック検出用電極４６は、平面視したときに、この超音波の振動方向のキャピラリ５２の直下に配設されている。このため、接合時にクラックが発生するとすれば、ボンディングパッド３２とクラック検出用電極４６の間に発生する。
【００２１】
半導体装置１では、ボンディングパッド３２とクラック検出用電極４６の間に発生したクラックを検出する。ボンディングパッド３２とクラック検出用電極４６の間にクラックが発生していると、そのクラックがリーク源となる。このため、半導体装置１では、ボンディングパッド３２とクラック検出用パッド４２の間に所定の電圧を印加し、リーク電流の有無、又は、リーク電流が所定値を超えるか否かを判断することで、クラックの発生の有無を検出する。なお、図２に示されるように、ボンディングパッド３２の各々とクラック検出用パッド４２の間のリーク電流を検出することで、どのボンディングパッド３２の下方でクラックが発生したかを検出することができる。
【００２２】
上記したように、クラック検出用電極４６は、クラックが最も発生する可能性が高い場所に配設されているので、スリット４６ａが形成されていても、クラック検出率の低下が抑制される。一方、クラック検出用電極４６は、スリット４６ａを有するので、図１（Ｂ）に示すように、そのスリット４６ａを介して第１回路電極３６に接続する回路配線３６ａを配設することができる。例えば、クラック検出用電極４６にスリット４６ａが形成されていないと、第１回路電極３６から回路配線３６ａを引き出すことができないので、回路配線のパターン設計の自由度が小さい。このように、クラック検出用電極４６は、接合時の超音波の振動方向に直交する方向にスリット４６ａが形成されていることにより、クラック検出率の低下抑制と回路配線のパターン設計の高自由度を両立することができる。
【００２３】
また、図４に示されるように、クラック検出用電極４６は、平面視したときに、キャピラリ５２の先端と電極幅の中心が一致するように配設されている。換言すれば、クラック検出用電極４６は、キャピラリ５２の先端の下方に選択的に配設されている。この点においても、絶縁膜２０内のクラック検出用電極４６が占有する面積が小さくなるので、回路配線のパターン設計の自由度が向上する。
【００２４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００２５】
例えば、クラック検出用電極４６は、多角形の環状の形態に限らず、円形状であってもよい。また、クラック検出用電極４６に形成されるスリットの数は１つに限らず、複数であってもよい。この場合、配線パターンの自由度がさらに向上する。なお、スリットが複数の場合は、複数に分割されたクラック検出用電極の各々にクラック検出用配線が電気的に接続される。
【００２６】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２７】
１：半導体装置
１０：半導体基板
２０：絶縁膜
３２：ボンディングパッド
３４：ボンディングワイヤ
３５：回路用貫通電極
３６：第１回路電極
３６ａ：回路配線
３８：第２回路電極
４２：クラック検出用パッド
４４：クラック検出用ワイヤ
４５：クラック検出用貫通電極
４６：クラック検出用電極
４６ａ：スリット
４８：クラック検出用配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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