(57)【要約】      （修正有）【課題】ワイヤーボンディング時の透明膜の耐湿性の低下を防ぐことができる半導体チップを提供する。【解決手段】半導体部１０と、半導体部１０上に設けられた電極部３０と、半導体部１０上に設けられ、第１貫通孔４１を有する透明保護膜４０と、透明保護膜４０上に設けられ、第２貫通孔５１を有する不透明保護膜５０と、を備える半導体装置１００である。第１貫通孔４１は、透明保護膜４０の上面と下面とを貫通するように設けられ、第２貫通孔５１は、不透明保護膜５０の上面と下面とを貫通し、かつ、第２貫通孔５１の開口縁が、上面からみて、第１貫通孔４１の開口縁の内側に位置するように設けられ、電極部３０は、その少なくとも一部が第２貫通孔５１から露出するように設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体部と、
上記半導体部上に設けられた電極部と、
上記半導体部上に設けられ、第１貫通孔を有する透明保護膜と、
上記透明保護膜上に設けられ、第２貫通孔を有する不透明保護膜と、
を備え、
上記第１貫通孔は、上記透明保護膜の上面と下面とを貫通するように設けられ、
上記第２貫通孔は、上記不透明保護膜の上面と下面とを貫通し、かつ、上記第２貫通孔の開口縁が、上面からみて、上記第１貫通孔の開口縁の内側に位置するように設けられ、
上記電極部は、その少なくとも一部が上記第２貫通孔から露出するように設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
上記第１貫通孔の開口縁と上記第２貫通孔の開口縁との間の距離が、少なくとも２．５μｍであることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置において、
上記透明保護膜が、ＳｉＮ膜であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の半導体装置において、
上記不透明保護膜が、ポリイミド樹脂膜であ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、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置としては、特許文献１に記載されたものがある。この半導体装置は、上面に不純物拡散層を有する半導体部と、不純物拡散層と接触するように半導体部上に設けられた電極部と、電極部を覆うＳｉＮ膜と、ＳｉＮ膜上に設けられたポリイミド樹脂膜とを備えている。ＳｉＮ膜は、高い耐湿性を有しており、パッケージングからの浸水および不純物汚染等を防ぐ機能を果たしている。
【０００３】
上記半導体チップでは、ＳｉＮ膜の上面から電極部の上面まで伸びる第１貫通孔と、この第１貫通孔に接続され、ポリイミド樹脂膜の上面からＳｉＮ膜の上面まで伸びる第２貫通孔とからなるコンタクトホールを設け、このコンタクトホールに配線層を形成している。また、コンタクトホールは、第１貫通孔の対向する側面間の距離が、第２貫通孔の対向する側面間の距離よりも小さくなるように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５２０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記半導体チップをワイヤーボンディングにより実装した場合、第１貫通孔を介して電極部に金属ボールが接続される。
【０００６】
しかし、ＳｉＮ膜は透明であるので、第１貫通孔の開口パターンの認識性が悪く、金属ボールを接続する位置がずれ易くなる。その結果、ＳｉＮ膜が金属ボールの打痕により損傷し、ＳｉＮ膜の耐湿性が低下するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、ワイヤーボンディング時の透明膜の耐湿性の低下を防ぐことができる半導体チップ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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の半導体チップは、
半導体部と、
上記半導体部上に設けられた電極部と、
上記半導体部上に設けられ、第１貫通孔を有する透明保護膜と、
上記透明保護膜上に設けられ、第２貫通孔を有する不透明保護膜と、
を備え、
上記第１貫通孔は、上記透明保護膜の上面と下面とを貫通するように設けられ、
上記第２貫通孔は、上記不透明保護膜の上面と下面とを貫通し、かつ、上記第２貫通孔の開口縁が、上面からみて、上記第１貫通孔の開口縁の内側に位置するように設けられ、
上記電極部は、その少なくとも一部が上記第２貫通孔から露出するように設けられていることを特徴としている。
【０００９】
また、一実施形態の半導体チップは、
上記第１貫通孔の開口縁と上記第２貫通孔の開口縁との間の距離が、少なくとも２．５μｍである。
【００１０】
また、一実施形態の半導体チップは、
上記透明保護膜が、ＳｉＮ膜である。
【００１１】
また、一実施形態の半導体チップは、
上記不透明保護膜が、ポリイミド樹脂膜である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、不透明保護膜の上面から透明保護膜に向かって伸びる第２貫通孔の開口縁が、上面視において、透明保護膜の上面から半導体部に向かって伸びる第１貫通孔の開口縁よりも内側に位置し、かつ、第２貫通孔から電極部の一部が露出している。すなわち、半導体装置をワイヤーボンディングにより実装する場合、透明保護膜の第１貫通孔よりも開口パターンの認識性が高い不透明保護膜の第２貫通孔を介して電極部に金属ボールが接続される。このため、金属ボールが接続される位置が目標の位置からずれ難くなるので、ワイヤーボンディング時に、金属ボールの位置ずれにより透明保護膜が損傷して、耐湿性が低下するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態の半導体装置を示す断面模式図である。
【図２】図１の半導体装置の電極部部分の上面模式図である。
【図３】図１の半導体装置のワイヤーボンディング構造を説明するための図である。
【図４】図３に続く、図１の半導体装置のワイヤーボンディング構造を説明するための図である。
【図５】比較例の半導体装置を示す断面模式図である。
【図６】図５の半導体装置の電極部部分の上面模式図である。
【図７】図５の半導体装置のワイヤーボンディング構造を説明するための図である。
【図８】図７に続く、図５の半導体装置のワイヤーボンディング構造を説明するための図である。
【図９】本発明の第２実施形態の半導体装置を示す断面模式図である。
【図１０】図９の半導体装置の電極部部分の上面模式図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の半導体装置を示す断面模式図である。
【図１２】図１１の半導体装置の電極部部分の上面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態の半導体装置の一例の半導体チップ１００は、半導体部１０と、この半導体部１０上（図１の上側）に設けられた酸化膜２０、電極部３０、透明保護膜４０、および、不透明保護膜５０とを備えている。
【００１５】
なお、以下の記載において、図１の上下方向を半導体チップ１００の上下方向とする。
【００１６】
半導体部１０は、例えば、Ｓｉ基板と、Ｓｉ基板上に設けられた半導体積層体とからなり、その上面に不純物拡散層１１を有している。この不純物拡散層１１は、例えば、半導体部１０の上面にリン、ヒ素、アンチモン等のｎ型不純物を高濃度に拡散させることにより形成されている。
【００１７】
酸化膜２０は、例えば、酸化シリコン膜であり、熱酸化法またはＣＶＤ法により形成されている。この酸化膜２０は、半導体部１０上に設けられ、不純物拡散層１１の上側に配置された電極形成部２１を有している。この電極形成部２１は、酸化膜２０の上面から半導体部１０に向かって伸びる貫通孔であり、フォトエッチング技術により形成されている。
【００１８】
電極部３０は、例えば、Ａｌ−Ｓｉからなるメタル電極であり、スパッタリングまたは蒸着により酸化膜２０上および電極形成部２１の内部に形成されたメタルを、フォトエッチング技術を用いてパターニングすることにより形成されている。この電極部３０は、その上面に、後述する第２貫通孔５１から露出するボンディング領域３３を有し、電極形成部２１の内部に設けられた本体部３１と、本体部３１の上端から酸化膜２０の上面に沿って伸びるフランジ部３２とで構成されている。本体部３１の底面は、半導体部１０の不純物拡散層１１と接触している。
【００１９】
透明保護膜４０は、例えば、ＳｉＮからなり、ＣＶＤ法により半導体部１０上に設けられている。この透明保護膜４０は、その上面と下面とを貫通する第１貫通孔４１を有し、電極部３０のフランジ部３２の一部を覆うように設けられている。
【００２０】
なお、第１貫通孔４１は、例えば、フォトエッチング技術により形成されている。
【００２１】
不透明保護膜５０は、例えば、感光性または非感光性のポリイミド樹脂からなり、塗布法により透明保護膜４０上に設けられている。この不透明保護膜５０は、その上面と下面とを貫通する第２貫通孔５１を有している。また、図２に示すように、不透明保護膜５０は、第２貫通孔５１から透明保護膜４０が露出しないように、透明保護膜４０の第１貫通孔４１の内周面の全周を覆っている。
【００２２】
なお、第２貫通孔５１は、上面視において、第２貫通孔５１の開口縁が第１貫通孔４１の開口縁よりも内側に位置し、かつ、第１貫通孔４１の開口縁と第２貫通孔５１の開口縁との間の距離Ｌが少なくとも２．５μｍになるように、設けられている。
【００２３】
このように、ポリイミド樹脂膜である不透明保護膜５０がＳｉＮ膜である透明保護膜４０上に設けられ、第１貫通孔４１の内周面の全周を覆っているので、透明保護膜４０上にパッケージ樹脂が積層されることがなく、パッケージ樹脂との密着性が向上する。このため、透明保護膜４０上にパッケージ樹脂を積層することに起因する透明保護膜４０のクラックの発生を防ぐことができる。その結果、パッケージングによる透明保護膜４０の耐湿性の低下を防ぐことができる。
【００２４】
次に、図３〜図８を参照して、上記半導体チップ１００のボンディング構造について説明する。ここでは、比較例として図５に示す半導体チップ１０１を用いて説明する。この比較例の半導体チップ１０１は、不透明保護膜５０を設けていない点を除いて、上記半導体チップ１００と同じ構成を有している。
【００２５】
図３に示すように、上記半導体チップ１００をワイヤーボンディングにより実装する場合、第２貫通孔５１から露出する電極部３０のボンディング領域３３に、ワイヤの先端に設けられた金属ボールの一例のＡｕボール７０が接続される。
【００２６】
上記半導体チップ１００では、電極部３０のボンディング領域３３が、透明保護膜４０の第１貫通孔４１よりも開口パターンの認識性が高い不透明保護膜５０の第２貫通孔５１から露出している。このため、Ａｕボール７０をボンディング領域３３に、不透明保護膜５０と接触することなく容易に接続できる。
【００２７】
また、図４に示すように、Ａｕボール７０を接続する位置がずれてしまったとしても、第１貫通孔４１の開口縁と第２貫通孔５１の開口縁との間の距離Ｌが少なくとも２．５μｍになるように、透明保護膜４０の第１貫通孔４１の内周面の全周が不透明保護膜５０により覆われている。第１貫通孔４１の開口縁と第２貫通孔５１の開口縁との間の距離Ｌを２．５μｍ以上にすることで、不透明保護膜５０にＡｕボール７０がぶつかった場合の透明保護膜４０が受ける影響を低減できる。このため、ワイヤーボンディング時のＡｕボール７０の位置ずれによる透明保護膜４０の損傷を防ぐことができる。
【００２８】
一方、図５〜図７に示すように、比較例の半導体チップ１０１をワイヤーボンディングにより実装する場合、第１貫通孔４１から露出する電極部３０の上面のボンディング領域３４の目標領域Ｄ１にＡｕボール７０が接続される。目標領域Ｄ１の周囲にはマージンＤ２が設けられ、Ａｕボール７０を接続する位置が多少ずれても、透明保護膜４０がＡｕボール７０の打痕により損傷しないようになっている。
【００２９】
しかし、透明保護膜４０であるＳｉＮ膜は透明であるため、第１貫通孔４１の開口パターンの認識性が悪く、Ａｕボール７０を接続する位置がずれ易くなっている。Ａｕボール７０を接続する位置がずれると、図８に示すように、透明保護膜４０がＡｕボール７０の打痕により損傷し、ＳｉＮ膜の耐湿性が低下するおそれがある。
【００３０】
また、このようなワイヤーボンディング時のＳｉＮ膜の損傷を回避する方法としては、例えば、マージンＤ２を大きく設定することが考えられる。しかし、マージンＤ２を大きく設定すると、半導体チップ１０１のサイズが大きくなり、製造コストが増大する。
【００３１】
なお、図４に示す電極部３０のボンディング領域３３とＡｕボール７０との接触面積Ｓ２は、図３に示す接触面積Ｓ１の１／２以上であるのが好ましい。ボンディング領域３３とＡｕボール７０との接触面積が、図３に示す接触面積Ｓ１の１／２以上であれば、半導体チップ１００の正常な動作を担保できる。
【００３２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の半導体チップ２００は、図９，図１０に示すように、上面からみて、開口縁の内側に電極部３０が位置するように設けられた第１貫通孔１４１を有する透明保護膜１４０を酸化膜２０上に設けた点で、第１実施形態の半導体チップ１００と異なっている。
【００３３】
透明保護膜１４０は、例えば、ＳｉＮ膜からなり、不透明保護膜１５０は、例えば、ポリイミド樹脂膜からなっている。
【００３４】
このように、開口縁の内側に電極部３０が位置するように第１貫通孔１４１を設けることで、透明保護膜４０が電極部３０のフランジ部３２を覆っている第１実施形態よりも、第１貫通孔１４１の開口縁と第２貫通孔５１の開口縁との間の距離Ｌを大きくすることができる。これにより、不透明保護膜１５０にＡｕボール７０がぶつかった場合の透明保護膜１４０が受ける影響を低減できるので、Ａｕボール７０による透明保護膜４０の損傷を防ぐことができる。
【００３５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態の半導体チップ３００は、図１１，図１２に示すように、半導体部１０上に酸化膜を設けていない点で、第１実施形態の半導体チップ１００と異なっている。
【００３６】
電極部１３０は、半導体部１０上に積層されたメタル電極である。この電極部１３０は、例えば、Ａｌ−Ｓｉからなり、スパッタリングまたは蒸着により半導体部１０上に形成されたメタルを、フォトエッチング技術を用いてパターニングすることにより形成されている。
【００３７】
このように、半導体部１０上に積層された電極部１３０を設けることで、ワイヤーボンディング時の透明保護膜４０であるＳｉＮ膜の損傷を回避することができる。
【００３８】
（その他の実施形態）
透明保護膜４０は、ＳｉＮに限らず、ＰＳＧ（リンガラス）膜等のガラス製保護膜で構成することもできる。
【００３９】
不透明保護膜５０は、ポリイミド樹脂に限らず、任意の有機系樹脂で構成することもできる。
【００４０】
本発明および実施形態を纏めると、次のようになる。
【００４１】
本発明の半導体装置１００，２００，３００は、
半導体部１０と、
上記半導体部１０上に設けられた電極部３０と、
上記半導体部１０上に設けられ、第１貫通孔４１を有する透明保護膜４０と、
上記透明保護膜４０上に設けられ、第２貫通孔５１を有する不透明保護膜５０と、
を備え、
上記第１貫通孔４１は、上記透明保護膜４０の上面から上記半導体部１０に向かって伸びるように設けられ、
上記第２貫通孔５１は、上記不透明保護膜５０の上面から上記透明保護膜４０に向かって伸び、かつ、上記第２貫通孔５１の開口縁が、上面からみて、上記第１貫通孔４１の開口縁の内側に位置するように設けられ、
上記電極部３０は、その少なくとも一部が上記第２貫通孔５１から露出するように設けられていることを特徴としている。
【００４２】
本発明の半導体装置１００，２００，３００によれば、不透明保護膜５０の上面から透明保護膜４０に向かって伸びる第２貫通孔の開口縁が、上面視において、透明保護膜４０の上面から半導体部１０に向かって伸びる第１貫通孔４１の開口縁よりも内側に位置し、かつ、第２貫通孔５１から電極部３０の一部が露出している。すなわち、半導体装置１００，２００，３００をワイヤーボンディングにより実装する場合、透明保護膜４０の第１貫通孔４１よりも開口パターンの認識性が高い不透明保護膜５０の第２貫通孔５１を介して電極部３０に金属ボール７０が接続される。このため、金属ボール７０が接続される位置が目標の位置からずれ難くなるので、ワイヤーボンディング時に、金属ボール７０の位置ずれにより透明保護膜４０が損傷して、耐湿性が低下するのを防ぐことができる。
【００４３】
また、一実施形態の半導体装置１００，２００，３００は、
上記第１貫通孔の開口縁と上記第２貫通孔の開口縁との間の距離が、少なくとも２．５μｍである。
【００４４】
上記実施形態によれば、不透明保護膜５０に金属ボール７０がぶつかった場合の透明保護膜４０が受ける影響を低減できる。このため、ワイヤーボンディング時の金属ボール７０の位置ずれによる透明保護膜４０の損傷を防ぐことができる。
【００４５】
また、一実施形態の半導体装置１００，２００，３００は、
上記透明保護膜４０が、ＳｉＮ膜である。
【００４６】
上記実施形態によれば、透明保護膜４０が高い吸湿性を有するＳｉＮ膜であるので、パッケージングからの浸水および不純物汚染等を防ぐことができる。
【００４７】
また、一実施形態の半導体装置１００，２００，３００は、
上記不透明保護膜５０が、ポリイミド樹脂膜である。
【００４８】
上記実施形態によれば、パッケージ樹脂との密着性を向上させることができる。
【００４９】
また、一実施形態の半導体装置１００，２００，３００は、
上記第２貫通孔５１を介して上記電極部３０，１３０に接続された金属ボール７０を先端に有するワイヤを備え、
上記金属ボール７０が上記第２貫通孔５１の側面に接触した状態で上記電極部３０，１３０に接続された場合の上記電極部３０，１３０と上記金属ボール７０との接触面積が、上記金属ボール７０が上記第２貫通孔５１の内周面に接触することなく上記電極部３０，１３０に接続された場合の上記電極部３０，１３０と上記金属ボール７０との接触面積の１／２以上である。
【００５０】
上記実施形態で述べた構成要素は、適宜、組み合わせてもよく、また、適宜、選択、置換、あるいは、削除してもよいのは、勿論である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  半導体部
１１  不純物拡散層
２０  酸化膜
２１  電極形成部
３０，１３０  電極部
３１  本体部
３２  フランジ部
３３  ボンディング領域
４０，１４０  透明保護膜（ＳｉＮ膜）
４１，１４１  第１貫通孔
５０，１５０  不透明保護膜（ポリイミド樹脂膜）
５１  第２貫通孔
７０  Ａｕボール
１００，２００，３００  半導体チップ
３４  比較例の半導体チップのボンディング領域
１０１  比較例の半導体チップ
【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】
2017112225.tif 000012
【図１１】
2017112225.tif 000013
【図１２】
2017112225.tif 000014