(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３層メタルプロセスを採用した半導体装置であって、
前記半導体装置の信号入出力を行う入出力セルにおいて、
Ｎチャンネルトランジスタ部と、
Ｐチャンネルトランジスタ部と、
前記両トランジスタ部への接続のために当該両トランジスタ部上に設けられた第１層メタルと、
前記両トランジスタ部に各々固定電位を供給するための電源幹線及びグランド幹線と、プローブ検査用パッドの下層とを構成する第２層メタルと、
ボンディング用パッドとプローブ検査用パッドの上層とを構成する第３層メタルとを備え、
前記第１層、第２層及び第３層メタルは、前記両トランジスタ部の真上に位置し、
前記ボンディング用パッドとプローブ検査用パッドの上層とを構成する第３層メタルと、前記第２層メタルのうちプローブ検査用パッドの下層を構成する部分と、前記第１層メタルとは、パッドメタルコンタクトを介して互いに接続され、かつ、
前記第３層メタルのうちプローブ検査用パッドの上層を構成する部分は、前記第２層メタルにより構成されたプローブ検査用パッドの下層によって補強さ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記載の半導体装置において、
前記第２層メタル中のプローブ検査用パッドの下層は、前記電源幹線と前記グランド幹線との間に設けられ、
前記プローブ検査用パッドの全領域が積層化されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
３層メタルプロセスを採用した半導体装置であって、
前記半導体装置の電源電圧の入力を行う電源端子セルにおいて、
Ｎチャンネルトランジスタ部と、
Ｐチャンネルトランジスタ部と、
前記両トランジスタ部への接続のために当該両トランジスタ部上に設けられた第１層メタルと、
前記Ｐチャンネルトランジスタ部に電位を供給する電源幹線の機能を持ちかつプローブ検査用パッドの下層の役割を果たす兼用部と、前記Ｎチャンネルトランジスタ部に電位を供給するためのグランド幹線とを構成する第２層メタルと、
ボンディング用パッドとプローブ検査用パッドの上層とを構成する第３層メタルとを備え、
前記第１層、第２層及び第３層メタルは、前記両トランジスタ部の真上に位置し、
前記ボンディング用パッドとプローブ検査用パッドの上層とを構成する第３層メタルと、前記第２層メタルのうち前記兼用部を構成する部分と、前記第１層メタルとは、パッドメタルコンタクトを介して互いに接続され、かつ、
前記第３層メタルのうちプローブ検査用パッドの上層を構成する部分は、前記第２層メタルのうち前記兼用部を構成する部分によって補強されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検査装置のプローブ端子が接触するパッド部の強度を増した半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、３層メタルプロセスを採用した、従来の半導体装置の第１の構成を示す。図４において、１２７はシリコン基板である。１０１はシリコン基板１２７の上に形成された入出力セルであって、信号の入出力を行うための専用のセルである。
【０００３】
シリコン基板１２７の表面には、Ｎチャンネル出力兼保護トランジスタ部１１１と、Ｐチャンネル出力兼保護トランジスタ部１１２と、出力プリバッファ部１１３とが形成されている。Ｎチャンネル出力兼保護トランジスタ部１１１は、Ｌレベル出力を行うＮチャンネルトランジスタと、サージ保護用のＮチャンネルトランジスタとを配したものである。Ｐチャンネル出力兼保護トランジスタ部１１２は、Ｈレベル出力を行うＰチャンネルトランジスタと、サージ保護用のＰチャンネルトランジスタとを配したものである。出力プリバッファ部１１３は、本入出力セル１０１の入力、出力を切り替える回路を持ち、出力時には入力禁止、入力時には出力禁止を行うものである。
【０００４】
シリコン基板１２７の上には、ゲート酸化膜を介して第１層メタル１２６が形成されている。第１層メタル１２６は、内部への信号入力、内部からの信号出力、サージ保護トランジスタとの接続（図示省略）をそれぞれ司る。
【０００５】
第１層メタル１２６の上には、第２層パッドメタル１２１と、第２層グランド幹線１２２と、第１の第２層電源幹線１２３と、第２の第２層電源幹線１２４とが第１，２メタル層間膜を介して形成されている。第２層パッドメタル１２１は、パッド強度を増すために設けられたものであって、パッドメタルコンタクト１２５を介して第１層メタル１２６に接続されている。第２層グランド幹線１２２は、グランド電位を固定する目的で本入出力セル１０１の両隣に配されるセルと電位を共用し、かつＮチャンネル出力兼保護トランジスタ部１１１にソース電位を供給するものである。第１の第２層電源幹線１２３は、電源電位を固定する目的で本入出力セル１０１の両隣に配されるセルと電位を共用し、かつＰチャンネル出力兼保護トランジスタ部１１２にソース電位を供給するものである。第２の第２層電源幹線１２４は、電源電位を固定する目的で本入出力セル１０１の両隣に配されるセルと電位を共用し、かつ出力プリバッファ部１１３の電源供給を行うものである。
【０００６】
第２層パッドメタル１２１の上には第３層パッドメタル１１０が、第２層グランド幹線１２２の上には第３層グランド幹線１１４が、第１の第２層電源幹線１２３の上には第１の第３層電源幹線１１５が、第２の第２層電源幹線１２４の上には第２の第３層電源幹線１１６がそれぞれ第２，３メタル層間膜を介して形成されている。第３層パッドメタル１１０は、プローブ検査用兼ボンディング用のパッドである。１１７は第３層パッドメタル１１０と第２層パッドメタル１２１とを同電位に接続するためのパッドメタルコンタクトであり、１１８は第３層グランド幹線１１４と第２層グランド幹線１２２を同電位に接続するためのグランド幹線コンタクトであり、１１９は第１の第３層電源幹線１１５と第１の第２層電源幹線１２３とを同電位に接続するための第１の電源幹線コンタクトであり、１２０は第２の第３層電源幹線１１６と第２の第２層電源幹線１２４とを同電位に接続するための第２の電源幹線コンタクトである。
【０００７】
第３層パッドメタル１１０の部分に検査装置のプローブが接触され、入出力セル１０１の検査及びこの入出力セル１０１の接続される回路の検査を行い、かつ半導体装置の組立を行う時のワイヤーボンディングも行う。そのために、第２層パッドメタル１２１と第３層パッドメタル１１０との積層構造を持ち、強度が増されている。したがって、検査装置のプローブが複数回接触しても容易には破壊されないという特性を有する。
【０００８】
図５は、従来の半導体装置の第２の構成を示す。図５において図４と同一番号のものは同一機能を果たす。図５に示す第２の構成では、図４に示す第１の構成に比べ、入出力セル２０１におけるパッドメタルが第３層パッドメタル１１０と第３層プローブ検査用パッドメタル２１０とに分かれて構成されている。これは、セルの小面積化のためにパッド部、グランド幹線、第１の電源幹線をそれぞれ単層にしたためであり、特にパッドメタルにおいては図４の構成に比べ強度が落ちるためである。しかし、検査装置のプローブが複数回接触すれば第３層プローブ検査用パッドメタル２１０が容易に破壊され、第１の第２層電源幹線１２３に検査装置のプローブが突き抜けることがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
半導体装置では、面積を削減しつつ、かつボンディングパッド強度の向上が要求されている。従来の３層メタルプロセス技術では、図４に示すようにプローブ検査時及び組立ボンディングを行うパッドの強度を向上するために大面積であった。また、図５に示すようにパッド強度が低いもので小面積を実現していた。つまり、従来は、図４に示すように求める強度に対して面積が大きく、図５に示すように求める面積に対して強度が足りないという課題があった。
【００１０】
本発明の目的は、小面積でパッド部の強度を増した半導体装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る第１の半導体装置では、当該半導体装置の信号入出力を行う入出力セルにおいて３層メタルプロセスを採用し、Ｎチャンネルトランジスタ部と、Ｐチャンネルトランジスタ部と、両トランジスタ部への接続のために当該両トランジスタ部上に設けられた第１層メタルと、両トランジスタ部に各々固定電位を供給するための電源幹線及びグランド幹線とプローブ検査用パッドの下層とを構成する第２層メタルと、ボンディング用パッドとプローブ検査用パッドの上層とを構成する第３層メタルとを備えることとした。しかも、第１層、第２層及び第３層メタルは、両トランジスタ部の真上に位置する。また、ボンディング用パッドとプローブ検査用パッドの上層とを構成する第３層メタルと、第２層メタルのうちプローブ検査用パッドの下層を構成する部分と、第１層メタルとは、パッドメタルコンタクトを介して互いに接続され、かつ、第３層メタルのうちプローブ検査用パッドの上層を構成する部分は、第２層メタルにより構成されたプローブ検査用パッドの下層によって補強されている。
【００１２】
前記第２層メタル中のプローブ検査用パッドの下層は、電源幹線とグランド幹線との間に設けることとしてもよい。しかも、プローブ検査用パッドの全領域が積層化される。
【００１３】
また、本発明に係る第２の半導体装置は、当該半導体装置の電源電圧の入力を行う電源端子セルにおいて３層メタルプロセスを採用することとし、Ｎチャンネルトランジスタ部と、Ｐチャンネルトランジスタ部とに加えて、次のような第１、第２及び第３層メタルを備えたものである。すなわち、第１層メタルは、両トランジスタ部への接続のために当該両トランジスタ部上に設けられる。第２層メタルは、Ｐチャンネルトランジスタ部に電位を供給する電源幹線の機能を持ちかつプローブ検査用パッドの下層の役割を果たす兼用部と、Ｎチャンネルトランジスタ部に電位を供給するためのグランド幹線とを構成する。第３層メタルは、ボンディング用パッドとプローブ検査用パッドの上層とを構成するものである。しかも、第１層、第２層及び第３層メタルは、両トランジスタ部の真上に位置する。また、ボンディング用パッドとプローブ検査用パッドの上層とを構成する第３層メタルと、第２層メタルのうち前記兼用部を構成する部分と、第１層メタルとは、パッドメタルコンタクトを介して互いに接続され、かつ、第３層メタルのうちプローブ検査用パッドの上層を構成する部分は、第２層メタルのうち前記兼用部を構成する部分によって補強されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１から図３を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す。図１において、１００番台、２００番台は図４及び図５中の同符号のものに対応する。本発明の入出力セル３０１で異なるのは、図５中の距離Ｌ１をＬ２に広げ、第１の電源幹線１２３を下げて、プローブ検査用パッドの一部のみ積層化するための第２層プローブ検査用パッドメタル３００と、そのプローブ検査用パッドの第３層と第２層とを接続するためのプローブ検査用パッドメタルコンタクト３１０とを配している点である。
【００１６】
すなわち、第１の第２層電源幹線１２３を第３層プローブ検査用パッドメタル２１０との重なりを減らす方向に移動させ、図５と同一面積にてプローブ検査用パッドメタルの強度を向上することを目的とした第２層プローブ検査用パッドメタル３００を部分的に形成することで積層化したものである。
【００１７】
この構造により、図５と同様に小面積でプローブ検査用パッドの一部が積層パッドになるので、複数回のプローブ検査にも耐え得る強度を持つことができる。
【００１８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す。図２において１００番台、２００番台は図４及び図５中の同符号のものに、３００番台は図１中の同符号のものにそれぞれ対応する。本発明の入出力セル４０１で異なるのは、図５中の距離Ｌ１をＬ３に広げたことでプローブ検査用パッドの全領域を積層化するための積層パッド形成領域４００を確保し、図１の第２層プローブ検査用パッドメタル３００の領域が第３層プローブ検査用パッドメタル２１０の全領域になったことと、検査装置のプローブを出来る限り第３層パッドメタル（ボンディングパッド）１１０寄りで取るために第１の電源幹線１１５を移動させたことである。
【００１９】
この構造により、図５より面積は大きいが図４より小面積の入出力セル４０１を実現でき、プローブ検査用パッドの全領域が積層パッドになるので複数回のプローブ検査にも耐え得る強度を持つことができる。
【００２０】
（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の構成を示す。第１及び第２の実施形態は入出力セルの場合であったが、ここでは電源電圧を供給する電源端子セルの場合について説明する。図３において、１００番台、２００番台は図４及び図５中の同符号のものに対応する。本発明の電源端子セル５０１で異なるのは、第１の第２層電源幹線（図１〜図４中の１２３）と第２層プローブ検査用パッドメタル（図１，２中の３００）との兼用部５００を設けることで、図５と同面積で第３層プローブ検査用パッドメタル２１０の全領域を積層化した点である。５０２はプローブ検査用パッドメタルコンタクトである。
【００２１】
この構造により、電源端子セルにおいて図５と同様に小面積でプローブ検査用パッドの一部が積層パッドになるので、複数回のプローブ検査にも耐え得る強度を持つことができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の半導体装置によれば、小面積でプローブ検査用パッドメタルの強度を向上することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の平面図及び断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の平面図及び断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の平面図及び断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第１の従来例に係る半導体装置の平面図及び断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第２の従来例に係る半導体装置の平面図及び断面図である。
【符号の説明】
１０１，２０１，３０１，４０１  入出力セル
１１０  第３層パッドメタル
１１１  Ｎチャンネル出力兼保護トランジスタ部
１１２  Ｐチャンネル出力兼保護トランジスタ部
１１３  出力プリバッファ部
１１４  第３層グランド幹線
１１５  第１の第３層電源幹線
１１６  第２の第３層電源幹線
１１７  パッドメタルコンタクト
１１８  グランド幹線コンタクト
１１９  第１の電源幹線コンタクト
１２０  第２の電源幹線コンタクト
１２１  第２層パッドメタル
１２２  第２層グランド幹線
１２３  第１の第２層電源幹線
１２４  第２の第２層電源幹線
１２５  パッドメタルコンタクト
１２６  第１層メタル
１２７  シリコン基板
２１０  第３層プローブ検査用パッドメタル
３００  第２層プローブ検査用パッドメタル
３１０  プローブ検査用パッドメタルコンタクト
４００  積層パッド形成領域
５００  第１の第２層電源幹線と第２層プローブ検査用パッドメタルとの兼用部
５０１  電源端子セル
５０２  プローブ検査用パッドメタルコンタクト
【図１】
0003818826.tif 000002
【図２】
0003818826.tif 000003
【図３】
0003818826.tif 000004
【図４】
0003818826.tif 000005
【図５】
0003818826.tif 000006