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JP2000021878A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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Publication number
JP2000021878A
JP2000021878A JP10189961A JP18996198A JP2000021878A JP 2000021878 A JP2000021878 A JP 2000021878A JP 10189961 A JP10189961 A JP 10189961A JP 18996198 A JP18996198 A JP 18996198A JP 2000021878 A JP2000021878 A JP 2000021878A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
insulating film
semiconductor device
distance
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10189961A
Other languages
English (en)
Inventor
Manabu Okada
学 岡田
Yutaka Kujirai
裕 鯨井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP10189961A priority Critical patent/JP2000021878A/ja
Publication of JP2000021878A publication Critical patent/JP2000021878A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1305Bipolar Junction Transistor [BJT]

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 封止材内のフィラーに起因するパッシベーシ
ョン膜のクラックの発生を抑制する。 【解決手段】 最上層配線である第3層配線M3の配線
間距離をフィラー20の粒径(2・x)よりも十分に小
さい距離d1たとえば1μm以下、またはフィラー20
の粒径よりも十分に大きい距離d2たとえば4μm以上
とする。また、距離d2は、2(x+y)cosθ以上
とすることができる。ただし、xはフィラー20の半径
x、yは第3層配線M3の上端からパッシベーション膜
17とフィラー20の接触点までの距離y、θはフィラ
ー20の中心点を含み半導体基板1に平行な面と中心点
から接触点に引いた動径とのなす角度θである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造技術に関し、特に、樹脂封止された半導体装置
に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体チップの外周雰囲気からの汚染や
破損からの保護の目的で、一般の半導体装置では、半導
体チップおよびリード(インナーリード)が封止され
る。この封止には、セラミックスや金属のふたを用いて
気密封止する方式や、樹脂でチップを取り囲み、樹脂封
止する方式が知られている。樹脂封止方式は、コストが
安く、広く用いられる方式である。
【0003】樹脂封止の方法には、ポッティング法、キ
ャスティング法等が知られているが、トランスファモー
ルド法が最も一般的に用いられる。トランスファモール
ド法は、リードフレームのダイパッドにダイボンディン
グされた半導体チップの表面のボンディングパッドとリ
ードフレームのインナーリード部とをたとえば金等の細
線でワイヤボンディングした後に金型に樹脂を注入して
封止する方法である。樹脂は、粉末状またはタブレット
状の樹脂を温度と圧力をかけて溶融させ、この溶融され
た樹脂をリードフレームが固定された金型に注入し、固
化させて成型する。樹脂の材料には、ベースとしてエポ
キシ系の樹脂が用いられ、フェノール系の硬化剤が用い
られる。
【0004】なお、半導体装置の封止技術を詳しく記載
している例としては、たとえば、昭和59年11月30
日、株式会社オーム社発行、「LSIハンドブック」、
p411〜p412がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者ら
は、以下の問題が存在することを認識した。すなわち、
樹脂封止材には、その流動性を増加させる等の目的か
ら、たとえばシリコン酸化物(シリカ)からなるフィラ
ーが添加されている。このフィラーが存在する状況で前
記したトランスファモールド法を実施すると、図13に
示すように、最上層配線101により形成されたパッシ
ベーション膜102の表面凹部103にフィラー104
が入り込み、モールドの圧力105を受けてパッシベー
ション膜102にクラック106が発生する。パッシベ
ーション膜102は一般にシリコン窒化膜で構成され、
その耐湿性は優れているが、このようなクラック106
の発生により、パッシベーション膜102の耐湿性を低
下し、最上層配線101あるいはその下層の配線の腐食
または半導体素子性能の低下の原因となる。この結果、
半導体装置の信頼性を低下することとなる。
【0006】なお、このような障害は、パッシベーショ
ン膜102上に形成されたポリイミド系の樹脂膜等で構
成される保護膜107の開口部で発生する。そのため、
障害の発生頻度は一般に低く、従来検知することが困難
であった。ところが本発明者らの検討により他の不良発
生モードと分離して検知することが可能となったもので
ある。今後、他の不良モードの発生率が低減されること
により、このような障害による不良率が支配的となり、
問題が顕著に発生すると考えられる。
【0007】本発明の目的は、封止材内のフィラーに起
因するパッシベーション膜のクラックの発生を抑制する
ことにある。
【0008】本発明の他の目的は、半導体装置の信頼性
を向上することにある。
【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0011】(1)本発明の半導体装置は、半導体基板
の最上配線層に形成された配線と、配線を覆う絶縁膜
と、絶縁膜上の保護膜と、半導体基板を封止する封止部
材とを含む半導体装置であって、配線のうち保護膜の開
口領域に形成された配線は、封止部材に含まれる粒状部
材の粒径よりも小さい第1線間距離以下または粒径より
も大きい第2線間距離以上の線間距離を有するものであ
る。
【0012】このような半導体装置によれば、配線間距
離を粒状部材(フィラー)の粒径よりも小さく、たとえ
ば配線を覆う絶縁膜の表面が平坦化される程度に離間し
て配線を形成することにより配線上の絶縁膜表面を平坦
にし、粒状部材が入り込むような凹部を形成しないよう
にすることができる。これにより凹部に入り込む粒状部
材による絶縁膜(パッシベーション膜)のクラックの発
生を防止できる。
【0013】また、配線間距離を粒状部材の粒径よりも
大きく、たとえば配線により形成される絶縁膜表面の凹
形状の上端部の両方に粒状部材が接しない程度に離間し
て配線を形成することにより絶縁膜の凹部の幅を広く
し、凹部に粒状部材が入り込んでも凹部上端部に応力が
加わらないようにして絶縁膜のクラックの発生を抑制で
きる。
【0014】なお、凹部の幅が広い場合、つまり前記し
た第2線間距離は、2(x+y)cosθ、以上とする
ことができる。ただし、xは粒状部材の半径、yは配線
の上端から絶縁膜と粒状部材の接触点までの距離、θは
粒状部材の中心点を含み半導体基板に平行な面と中心点
から接触点に引いた動径とのなす角度である。
【0015】(2)また、本発明の半導体装置は、半導
体基板の最上配線層に形成された配線と、配線を覆う絶
縁膜と、絶縁膜上の保護膜と、半導体基板を封止する封
止部材とを含む半導体装置であって、絶縁膜の表面が平
坦化されているものである。
【0016】このような半導体装置によれば、配線間隔
によらず絶縁膜の表面が平坦化されているため、絶縁膜
に粒状部材が入り込むような凹部が存在せず、凹部に入
り込む粒状部材による絶縁膜のクラックの発生を防止で
きる。
【0017】なお、絶縁膜の平坦化は、絶縁膜を、流動
性を有する絶縁膜たとえばSOG(Spin On Glass )膜
で構成することにより実現できる。また、絶縁膜の表面
を、たとえばCMP法を用いて研磨することにより実現
できる。さらに、配線間の距離が大きい領域にダミー部
材を配置することにより配線とダミー部材との距離を絶
縁膜が平坦化される程度に小さくして実現することがで
きる。
【0018】(3)本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板の最上配線層に配線を形成する工程と、配線
を覆う絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜上に保護膜を形
成し、配線のボンディングパッドが形成された領域を開
口する工程と、半導体基板を封止部材により封止する工
程とを含む半導体装置の製造方法であって、配線が、封
止部材に含まれる粒状部材の粒径よりも十分に小さく、
または十分に大きく離間して形成されるようにパターニ
ングされるものである。
【0019】このような半導体装置の製造方法によれ
ば、前記した(1)の半導体装置が製造できる。
【0020】なお、前記のようなパターニングは、絶縁
膜の表面が平坦化される程度の配線間距離以下である第
1の条件と、配線間の距離が、2(x+y)cosθ、
以上となる第2の条件(ただし、xは粒状部材の半径、
yは配線の上端から絶縁膜と粒状部材の接触点までの距
離、θは粒状部材の中心点を含み半導体基板に平行な面
と中心点から接触点に引いた動径とのなす角度であ
る。)、をともに満足することにより実現できる。
【0021】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板の最上配線層に配線を形成する工程と、配線
を覆う絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜上に保護膜を形
成し、配線のボンディングパッドが形成された領域を開
口する工程と、半導体基板を封止部材により封止する工
程とを含む半導体装置の製造方法であって、絶縁膜をC
MP法を用いて平坦化するものである。
【0022】このような半導体装置の製造方法によれ
ば、絶縁膜の表面を平坦化することにより粒状部材の入
り込む凹部をなくし、絶縁膜のクラックの発生を防止で
きる。
【0023】さらに、本発明の半導体装置の製造方法
は、半導体基板の最上配線層に配線を形成する工程と、
配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜上に保護膜
を形成し、配線のボンディングパッドが形成された領域
を開口する工程と、半導体基板を封止部材により封止す
る工程とを含む半導体装置の製造方法であって、配線間
にダミー部材を配置し、配線とダミー部材との間隔が、
絶縁膜の表面が平坦化される程度の距離以下となるよう
に、配線およびダミー部材をパターニングするものであ
る。
【0024】このような半導体装置の製造方法によれ
ば、絶縁膜の下層を構成する配線とダミー部材との間隔
が十分に狭いため、絶縁膜表面に凹部が形成されず、粒
状部材の入り込む凹部をなくして絶縁膜のクラックの発
生を防止できる。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0026】(実施の形態1)図1は、本発明の一実施
の形態である半導体装置の一例を示した断面図である。
また、図2は、実施の形態1の半導体装置の一部を示し
た平面図である。
【0027】本実施の形態1の半導体装置は、半導体基
板1上に形成されたnチャネルMISFET(Metal In
sulator Semiconductor Field Effect Transistor )Q
nおよびpチャネルMISFETQpを有する。nチャ
ネルMISFETQnおよびpチャネルMISFETQ
pは、CMISFET(Complimentary-MISFET)を構成
して半導体集積回路を構成することができ、半導体集積
回路には、図示はしないが、抵抗、コンデンサ等の受動
素子を含めることができる。
【0028】なお、本実施の形態ではCMISFETを
例示するが、nチャネルMISFETQnまたはpチャ
ネルMISFETQpの単一チャネルのMISFETで
半導体集積回路を構成してもよい。さらに、本実施の形
態ではMISFETを例示するが、バイポーラトランジ
スタまたはBi−CMISFET等他のトランジスタ構
造の素子を用いて半導体集積回路を構成してもよい。
【0029】半導体基板1には、その主面近傍に素子分
離領域2が形成され、素子分離領域2で囲まれた活性領
域には、p型の不純物(たとえばボロン(B))が低濃
度に導入されたp型ウェル3およびn型の不純物(たと
えばリン(P)、ヒ素(As))が低濃度に導入された
n型ウェル4が形成されている。nチャネルMISFE
TQnはp型ウェル3の活性領域主面に、pチャネルM
ISFETQpは、n型ウェル4の活性領域主面に形成
されている。素子分離領域2は、半導体基板1の主面の
浅溝内に形成され、たとえばシリコン酸化膜からなる。
なお、本実施の形態1では半導体基板1として半導体か
らなる基板を例示しているが、表面に単結晶の半導体層
を有するSOI基板、あるいは表面に多結晶シリコン膜
を有するガラス基板であってもよい。
【0030】nチャネルMISFETQnは、p型ウェ
ル3の主面上にゲート絶縁膜5を介して形成されたゲー
ト電極6と、ゲート電極6の両側の半導体基板1の主面
に形成された不純物半導体領域7とを有する。また、p
チャネルMISFETQpは、n型ウェル4の主面上に
ゲート絶縁膜5を介して形成されたゲート電極6と、ゲ
ート電極6の両側の半導体基板1の主面に形成された不
純物半導体領域8とを有する。
【0031】ゲート絶縁膜5は、数nmの膜厚を有する
シリコン酸化膜からなりたとえば熱CVD法により形成
することができる。ゲート電極6は、たとえば低抵抗多
結晶シリコン膜からなり、その上層に、タングステン
(W)、コバルト(Co)等のシリサイド層、あるいは
窒化チタン(TiN)、窒化タングステン(WN)等の
バリアメタルを介したタングステン(W)、モリブデン
(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等の金属
層を形成して低抵抗化を図ってもよい。
【0032】不純物半導体領域7、8は、nチャネルM
ISFETQn、pチャネルMISFETQpのソース
・ドレイン領域として機能するものである。不純物半導
体領域7にはn型不純物(たとえばリンまたはヒ素)が
導入され、不純物半導体領域8にはp型不純物(たとえ
ばボロン)が導入される。不純物半導体領域7、8は、
不純物が低濃度に導入された低濃度不純物半導体領域
と、不純物が高濃度に導入された高濃度不純物半導体領
域とからなるいわゆるLDD(Lightly Doped Drain )
構造としてもよい。また、不純物半導体領域7、8の上
部には、タングステンシリサイド(WSix )、モリブ
デンシリサイド(MoSix )、チタンシリサイド(T
iSix )、タンタルシリサイド(TaSix )などの
高融点金属シリサイド膜を形成してもよい。
【0033】ゲート電極6の側面および上面にはサイド
ウォールスペーサ9およびキャップ絶縁膜10がそれぞ
れ形成されている。サイドウォールスペーサ9およびキ
ャップ絶縁膜10は、たとえばシリコン酸化膜あるいは
シリコン窒化膜とすることができ、シリコン窒化膜を用
いる場合には、そのシリコン窒化膜からなるサイドウォ
ールスペーサ9およびキャップ絶縁膜10をマスクとし
て用い、後に説明する層間絶縁膜に自己整合的に接続孔
を開口することができる。
【0034】半導体基板1、nチャネルMISFETQ
nおよびpチャネルMISFETQpの上面には層間絶
縁膜11が形成されている。層間絶縁膜11として、B
PSG(Boro-Phospho-Silicate Glass )膜またはPS
G(Phospho−Silicate Glass)
膜等のリフロー膜を用いることができるが、層間絶縁膜
11の下部もしくは上部にCVD法またはスパッタ法に
より形成されたシリコン酸化膜とSOG(SpinOn
Glass )膜の積層膜とすることもできる。層間
絶縁膜11の表面はCMP(Chemical Mechanical Poli
shing )法により平坦化することができる。
【0035】不純物半導体領域7、8上の層間絶縁膜1
1には、接続孔が設けられ、接続孔の内部には接続プラ
グ12が形成される。接続プラグ12は、たとえばチタ
ン膜、窒化チタン膜、タングステン膜の積層膜とするこ
とができる。層間絶縁膜11と接続プラグ12の上面に
は第1層配線M1が形成される。第1層配線M1は、た
とえば窒化チタン膜、アルミニウム膜および窒化チタン
膜の積層膜とすることができる。
【0036】第1層配線M1上には、層間絶縁膜13、
接続プラグ14、第2層配線M2が形成され、さらに、
第2層配線M2上には、層間絶縁膜15、接続プラグ1
6が形成される。層間絶縁膜13、15、接続プラグ1
4、16、第2層配線M2は、各々、層間絶縁膜11、
接続プラグ12、第1層配線M1と同様である。
【0037】層間絶縁膜15および接続プラグ16上に
は、最上層の配線層である第3層配線M3が形成され、
第3層配線M3上にはシリコン酸化膜17aおよびシリ
コン窒化膜17bからなるパッシベーション膜17が形
成される。パッシベーション膜17上には保護膜18が
形成され、保護膜18には開口19が形成される。開口
19の領域ではモールド樹脂内のフィラー20がパッシ
ベーション膜17に直接接触している。
【0038】第3層配線M3を構成する材質は第1層配
線M1または第2層配線M2と同様である。シリコン酸
化膜17aおよびシリコン窒化膜17bの膜厚は各々、
たとえば300nm、1.3μmとすることができ、保護
膜18は、PIQ等のポリイミド系の樹脂膜で構成でき
る。また、フィラー20は、たとえばシリカ(シリコン
酸化物)で構成される。
【0039】第3層配線M3の線間距離は、フィラー2
0の粒径よりも狭く、または、広く形成される。すなわ
ち、第3層配線M3の線間距離は、フィラー20の直径
(2・x)よりも狭い距離d1(第1線間距離)以下ま
たは広い距離d2(第2線間距離)以上でパターニング
される。このため、第3層配線M3上に形成されるシリ
コン酸化膜17aおよびシリコン窒化膜17bからなる
パッシベーション膜17の表面に形成される凹部21
は、距離d2の領域にのみ形成され、距離d1の領域で
は第3層配線M3の間がパッシベーション膜17で埋め
込まれて凹部が形成されない。従って、凹部が形成され
ない距離d1の領域ではフィラー20が凹部に入り込む
余地がなく、距離d2の領域では、凹部21の上端部の
両方にフィラー20が接触することがない。つまり、フ
ィラー20は凹部21の底部に接触し、トランスファモ
ールド法による圧力が加わってもフィラー20からの圧
力は凹部21の底部に分散されパッシベーション膜17
にクラックが発生することはない。
【0040】また、距離d2は、2(x+y)cosθ
以上とすることができる。ただし、xはフィラー20の
半径x、yは第3層配線M3の上端からパッシベーショ
ン膜17とフィラー20の接触点までの距離y、θはフ
ィラー20の中心点を含み半導体基板1に平行な面と中
心点から接触点に引いた動径とのなす角度θである。こ
のような条件を満足する限り、凹部21の上端部の両方
にフィラー20が接触することがない。
【0041】なお、距離d1としては、たとえば1μm
以下、距離d2としては、たとえば4μm以上を例示で
きる。また、上記のようなフィラー20とパッシベーシ
ョン膜17との接触は、保護膜18の開口19の領域に
おいてのみ発生することから、開口19以外の領域で
は、第3層配線M3の線間距離d1、d2が前記の条件
に限られることはない。
【0042】次に、本実施の形態の半導体装置の製造方
法について説明する。図3〜図7は、実施の形態1の半
導体装置の製造方法の一例を工程順に示した断面図であ
る。
【0043】まず、図3に示すように、p- 形の単結晶
シリコンからなる半導体基板1を用意し、素子分離領域
2が形成される領域に開口を有するフォトレジスト膜を
パターニングし、半導体基板1に浅溝を形成する。次
に、フォトレジスト膜を除去し、前記浅溝を埋め込むシ
リコン酸化膜を半導体基板1の全面に堆積して、このシ
リコン酸化膜をCMP法により研磨する。これにより浅
溝以外の領域の半導体基板1上の前記シリコン酸化膜を
除去して浅溝内に素子分離領域2を形成する。
【0044】次に、p型ウェル3が形成される領域に開
口を有するフォトレジスト膜をパターニングし、このフ
ォトレジスト膜をマスクとして、p型の導電型にするた
めの不純物、たとえばボロンをイオン注入する。前記フ
ォトレジスト膜を除去した後、n型ウェル4が形成され
る領域に開口を有するフォトレジスト膜をパターニング
し、このフォトレジスト膜をマスクとして、n型の導電
型にするための不純物、たとえばリンをイオン注入す
る。さらに、前記フォトレジスト膜を除去した後、半導
体基板1に熱処理を施して前記不純物を活性化し、p型
ウェル3およびn型ウェル4を形成する。
【0045】次に、図4に示すように、半導体基板1の
主面上にゲート絶縁膜5となるシリコン酸化膜、ゲート
電極6となる多結晶シリコン膜およびキャップ絶縁膜1
0となるシリコン酸化膜を順次形成して積層膜を構成
し、フォトリソグラフィによりパターニングされたフォ
トレジスト膜をマスクとして前記積層膜をエッチング
し、ゲート絶縁膜5、ゲート電極6およびキャップ絶縁
膜10を形成する。ゲート絶縁膜5はたとえば熱CVD
法により堆積することができ、ゲート電極6はCVD法
により形成することができるが、その抵抗値を低減する
ためにn型の不純物(例えばP)をドープしてもよい。
なお、ゲート電極6の上部にタングステンシリサイド
(WSix )、モリブデンシリサイド(MoSix )、
チタンシリサイド(TiSix )、タンタルシリサイド
(TaSix )などの高融点金属シリサイド膜を積層し
てもよく、窒化チタン(TiN)、窒化タングステン
(WN)等のバリア層を介してタングステン(W)、モ
リブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)
等の金属層を形成してもよい。キャップ絶縁膜10はた
とえばCVD法により堆積することができる。
【0046】次に、nチャネルMISFETQnが形成
される領域に開口を有するフォトレジスト膜をパターニ
ングし、このフォトレジスト膜とキャップ絶縁膜10と
をマスクとしてn型の導電型の不純物、たとえばリンを
イオン注入し、不純物半導体領域7をゲート電極6に対
して自己整合的に形成する。前記フォトレジスト膜を除
去した後、pチャネルMISFETQpが形成される領
域に開口を有するフォトレジスト膜をパターニングし、
このフォトレジスト膜とキャップ絶縁膜10とをマスク
としてp型の導電型の不純物、たとえばボロンをイオン
注入し、不純物半導体領域8をゲート電極6に対して自
己整合的に形成する。さらに、半導体基板1上にCVD
法で酸化シリコン膜を堆積した後、反応性イオンエッチ
ング(RIE)法でこの酸化シリコン膜を異方性エッチ
ングすることにより、ゲート電極6の側壁にサイドウォ
ールスペーサ9を形成する。なお、さらに、フォトレジ
スト膜、キャップ絶縁膜10およびサイドウォールスペ
ーサ9をマスクとして不純物半導体領域7または不純物
半導体領域8にその導電型に応じた不純物を高濃度にイ
オン注入し、いわゆるLDD構造の不純物半導体領域を
形成してもよい。
【0047】また、この段階で、不純物半導体領域7、
8の表面に、タングステンまたはコバルトのシリサイド
膜を形成し、不純物半導体領域7、8のシート抵抗およ
び接続プラグ12との接触抵抗を低減するようにしても
よい。
【0048】次に、図5に示すように、半導体基板1上
にスパッタ法またはCVD法で酸化シリコン膜を堆積
し、層間絶縁膜11を形成する。層間絶縁膜11の表面
は、CMP法を用いて平坦化することができる。さら
に、半導体基板1の主面の不純物半導体領域7、8上の
層間絶縁膜11に、フォトリソグラフィ技術およびエッ
チング技術を用いて接続孔を開口する。
【0049】次に、たとえばスパッタ法によりチタン
膜、窒化チタン膜を堆積し、さらにたとえばCVD法に
よりタングステン膜を堆積する。その後、接続孔以外の
層間絶縁膜11上のチタン膜、窒化チタン膜およびタン
グステン膜をCMP法により研磨して除去し、接続プラ
グ12を形成する。
【0050】次に、半導体基板1の全面にたとえばスパ
ッタ法により窒化チタン膜、アルミニウム膜および窒化
チタン膜の積層膜を堆積し、これをフォトリソグラフィ
によりパターニングされたフォトレジスト膜をマスクと
してエッチングし、第1層配線M1を形成する。
【0051】次に、図6に示すように、第1層配線M1
上に層間絶縁膜13を形成する。層間絶縁膜13は、層
間絶縁膜11と同様に形成する。その後、層間絶縁膜1
3に接続孔を形成し、接続孔内に接続プラグ14を形成
する。接続プラグ14は、接続プラグ12と同様に形成
する。さらに層間絶縁膜13および接続プラグ14上
に、第1層配線M1と同様に第2層配線M2を形成し、
層間絶縁膜11、13と同様に層間絶縁膜15を形成
し、層間絶縁膜15の接続孔内に接続プラグ16を形成
する。接続プラグ16は、接続プラグ12、14と同様
に形成する。
【0052】次に、第1層配線M1、第2層配線M2と
同様に、最上層配線である第3層配線M3を形成する。
ただし、第3層配線M3のパターニングは、フィラー2
0の粒径よりも小さい配線間距離d1またはフィラー2
0の粒径よりも大きい配線間距離d2で行う。配線間距
離d1はたとえば1μm以下、配線間距離d2はたとえ
ば4μm以上とすることができる(図6)。
【0053】次に、第3層配線M3上にシリコン酸化膜
17aおよびシリコン窒化膜17bを順次堆積し、パッ
シベーション膜17を形成する(図7)。シリコン酸化
膜17aは、たとえばTEOS(テトラエトキシシラ
ン)を用いたCVD法により堆積でき、シリコン窒化膜
17bは、たとえばCVD法により堆積できる。
【0054】配線間距離d1が十分に小さいため、距離
d1の領域ではパッシベーション膜17が第3層配線M
3の間に埋め込まれ、その表面は平坦化されている。こ
の結果、この部分にフィラー20が接触してもパッシベ
ーション膜17にクラックが発生することがなく、半導
体装置の耐湿性等の信頼性を低下させることがない。
【0055】また、配線間距離d2がフィラー20の粒
径よりも十分に大きいため、距離d2の領域の第3層配
線M3により形成されるパッシベーション膜17表面の
凹部21が形成されても、フィラー20は凹部21の上
端部の両方に接触することがなく、フィラー20に加わ
る応力は凹部21の底面にも分散されてパッシベーショ
ン膜17にクラックが発生することがない。この結果、
半導体装置の耐湿性等の信頼性を低下させることがな
い。
【0056】最後に、パッシベーション膜17上にPI
Q等のポリイミド系の樹脂膜を形成して保護膜18を形
成し、保護膜18に開口19を形成した後、半導体基板
1をスクライブして分離し、リードフレームにダイボン
ディングした後、たとえば金線によりワイヤボンドを施
し、トランスファモールド法により半導体基板1を封止
して、図1に示す半導体装置をほぼ完成する。
【0057】本実施の形態の半導体装置および製造方法
によれば、最上層配線である第3層配線M3の間隔をフ
ィラー20の粒径よりの狭い距離d1以下、または広い
距離d2以上で形成するため、フィラー20に起因する
パッシベーション膜17のクラックの発生を防止し、半
導体装置の信頼性を向上することができる。
【0058】(実施の形態2)図8は、本発明の他の実
施の形態である半導体装置の一例を示した断面図であ
る。
【0059】本実施の形態の半導体装置は、パッシベー
ション膜22の構成および製造方法において実施の形態
1と相違するのみであり、その他の部材の構成および製
造方法は同様である。従って、その相違する部分につい
てのみ説明し、その他の説明は省略する。
【0060】本実施の形態の半導体装置のパッシベーシ
ョン膜22は、最上層配線である第3層配線M3上に形
成される点は実施の形態1と同様である。ただし、パッ
シベーション膜22の表面は、実施の形態1と相違して
第3層配線M3の配線間隔によらず平坦である。このよ
うに第3層配線M3の配線間隔によらず平坦なパッシベ
ーション膜22となるのは、実施の形態1のシリコン酸
化膜17aに代えて、表面が平坦なシリコン酸化膜22
aを形成した後、実施の形態1のシリコン窒化膜17b
と同様なシリコン窒化膜22bを形成して構成するため
である。このため、フィラー20に起因するパッシベー
ション膜22のクラックの発生を防止できる。これは、
フィラー20が入り込むような凹部がパッシベーション
膜22に形成されないことに基づく。この結果、半導体
装置の信頼性を向上できる。
【0061】次に、本実施の形態の半導体装置の製造方
法を説明する。図9および図10は、実施の形態2の半
導体装置の製造方法の一例を工程順に示した断面図であ
る。本実施の形態の半導体装置の製造方法は、実施の形
態1の図6までの工程を同様である。
【0062】実施の形態1と同様に第3層配線M3を形
成した後、第3層配線M3上にシリコン酸化膜23を堆
積する。シリコン酸化膜23はたとえばTEOSを用い
たCVD法を用いることができる。ここで、シリコン酸
化膜23は、第3層配線M3の膜厚よりも厚い膜厚で堆
積し、第3層配線M3を埋め込むように堆積する(図
9)。
【0063】次に、シリコン酸化膜23の表面をCMP
法を用いて研磨し平坦化する。これによりパッシベーシ
ョン膜22を構成するシリコン酸化膜22aを形成する
(図10)。このようにシリコン酸化膜22aの上面が
平坦化されているため、パッシベーション膜22の表面
も平坦化されることとなる。なお、CMP法には硬質パ
ッドを用いてディッシングを抑制することが可能であ
る。また、ディッシングを発生するような配線間隔の広
い領域を設けないように第3層配線M3をパターニング
することも可能である。
【0064】なお、ここでは、シリコン酸化膜23の表
面の平坦化にCMP法による研磨を例示しているが、エ
ッチバック法等を用いることも可能である。
【0065】この後、シリコン酸化膜22a上にCVD
法によりシリコン窒化膜22bを堆積する。この後の工
程は実施の形態1と同様である。
【0066】本実施の形態の半導体装置および製造方法
によれば、パッシベーション膜22の表面を平坦化し
て、フィラー20に起因するパッシベーション膜22の
クラックの発生を抑制し、半導体装置の信頼性を向上で
きる。なお、パッシベーション膜22の表面平坦化は、
第3層配線M3の配線間隔に依存せずに実現できるた
め、実施の形態1のように配線間隔に条件を設ける必要
はない。
【0067】(実施の形態3)図11は、本発明のさら
に他の実施の形態である半導体装置の一例を示した断面
図である。
【0068】本実施の形態の半導体装置は、パッシベー
ション膜24の構成および製造方法において実施の形態
1または実施の形態2と相違するのみであり、その他の
部材の構成および製造方法は同様である。従って、その
相違する部分についてのみ説明し、その他の説明は省略
する。
【0069】本実施の形態の半導体装置のパッシベーシ
ョン膜24は、最上層配線である第3層配線M3上に形
成される点は実施の形態1、2と同様である。ただし、
パッシベーション膜24は、自己流動性を有するシリコ
ン酸化膜24aと実施の形態1、2のシリコン窒化膜1
7b、22bと同様なシリコン窒化膜24bとから構成
される点で相違する。
【0070】自己流動性を有するシリコン酸化膜24a
としては、たとえばSOG(Spin On Glass )膜が例示
できる。このようにパッシベーション膜24を構成する
シリコン酸化膜24aに自己流動性を有するたとえばS
OG膜を用いるため、パッシベーション膜24の表面に
形成される凹部25がなだらかになり、フィラー20に
より応力を受けても凹部上端の一部に集中することがな
い。このため、凹部25の表面すなわちパッシベーショ
ン膜24の表面の全体で応力を受けることとなり、パッ
シベーション膜24のクラックの発生が抑制される。こ
の結果、半導体装置の信頼性を向上できる。なお、この
ようなパッシベーション膜24の表面形状のなだらか
さ、たとえばパッシベーション膜24の断面形状の曲率
半径が、フィラー20の半径よりも十分に大きい場合に
は、フィラー20との相対的な寸法スケールではパッシ
ベーション膜24の表面が平坦化されているともること
もできる。従って、パッシベーション膜24の表面には
フィラー20の入り込むような凹部が形成されていない
と考えることも可能である。なお、このようなパッシベ
ーション膜24の表面の平坦化は第3層配線M3の配線
間隔によらず実現されるため、実施の形態1のように配
線間隔に条件を設ける必要はない。
【0071】本実施の形態の半導体装置の製造方法は、
実施の形態1とほぼ同様である。ただし、CVD法によ
るシリコン酸化膜17aの形成に代えて、シリコン酸化
膜24aとしてSOG膜の堆積を行う。SOG膜は、有
機または無機のシラノール結合(Si−O)を有するオ
リゴマー液を回転塗布し、その後400℃程度の熱処理
を行って形成できる。
【0072】本実施の形態の半導体装置によれば、パッ
シベーション膜24の表面段差をなだらかにして、フィ
ラー20との相対的な寸法スケールおいて表面を平坦化
し、フィラー20に起因するパッシベーション膜24の
クラックの発生を抑制し、半導体装置の信頼性を向上で
きる。
【0073】(実施の形態4)図12は、本発明のさら
に他の実施の形態である半導体装置の一例を示した断面
図である。
【0074】本実施の形態の半導体装置は、第3層配線
M3と同層にダミー部材26を有するものであり、その
他の構成は実施の形態1と同様である。従って、その相
違する部分についてのみ説明し、その他の説明は省略す
る。
【0075】本実施の形態の半導体装置では、最上層配
線である第3層配線M3と同層にダミー部材26を形成
している。ダミー部材26は、第3層配線M3と同一の
材料で構成され、第3層配線M3がパターニングされる
際に同時にパターニングされて形成できる。すなわち、
第3層配線M3を形成するためのマスクパターンにダミ
ー部材26のためのダミーパターンを加えてこれをマス
クパターンとして用いることができる。そして、第3層
配線M3およびダミー部材26で構成される部材間の間
隔を実施の形態1の距離d1以下とする。これにより、
パッシベーション膜17の表面にはフィラー20が入り
込むような凹部が形成されず、フィラー20に起因する
パッシベーション膜17のクラックの発生を抑制して半
導体装置の信頼性を向上できる。
【0076】なお、ダミー部材26は接地電位に維持す
ることが好ましい。また、ダミー部材26を設けず、ダ
ミー部材26が設けられる領域に第3層配線M3を本来
の設計ルール以上の大きさに形成してダミー部材26の
代用としてもよい。
【0077】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでも
ない。
【0078】たとえば、本実施の形態では配線層が3層
の場合を例示しているが、それ以上の配線層を有してい
てもよく、逆にそれ以下の配線層であってもよい。
【0079】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
【0080】(1)封止材内のフィラーに起因するパッ
シベーション膜のクラックの発生を抑制することができ
る。
【0081】(2)半導体装置の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である半導体装置の一例
を示した断面図である。
【図2】実施の形態1の半導体装置の一部を示した平面
図である。
【図3】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。
【図4】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。
【図5】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。
【図6】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。
【図7】実施の形態1の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。
【図8】本発明の他の実施の形態である半導体装置の一
例を示した断面図である。
【図9】実施の形態2の半導体装置の製造方法の一例を
工程順に示した断面図である。
【図10】実施の形態2の半導体装置の製造方法の一例
を工程順に示した断面図である。
【図11】本発明のさらに他の実施の形態である半導体
装置の一例を示した断面図である。
【図12】本発明のさらに他の実施の形態である半導体
装置の一例を示した断面図である。
【図13】発明が解決しようとする課題を説明するため
の断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 素子分離領域 3 p型ウェル 4 n型ウェル 5 ゲート絶縁膜 6 ゲート電極 7、8 不純物半導体領域 9 サイドウォールスペーサ 10 キャップ絶縁膜 11、13、15 層間絶縁膜 12、14、16 接続プラグ 17、22、24 パッシベーション膜 17a、22a、23、24a シリコン酸化膜 17b、22b、24b シリコン窒化膜 18 保護膜 19 開口 20 フィラー 21、25 凹部 26 ダミー部材 M1 第1層配線 M2 第2層配線 M3 第3層配線 Qn nチャネルMISFET Qp pチャネルMISFET 101 最上層配線 102 パッシベーション膜 103 表面凹部 104 フィラー 105 圧力 106 クラック 107 保護膜

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の最上配線層に形成された配
    線と、前記配線を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上の保護膜
    と、前記半導体基板を封止する封止部材とを含む半導体
    装置であって、 前記配線のうち前記保護膜の開口領域に形成された配線
    は、前記封止部材に含まれる粒状部材の粒径よりも小さ
    い第1線間距離以下または前記粒径よりも大きい第2線
    間距離以上の線間距離を有することを特徴とする半導体
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置であって、 前記第1線間距離は、前記配線を覆う前記絶縁膜の表面
    が平坦化される程度に前記配線が離間する距離であり、
    前記第2線間距離は、前記配線により形成される前記絶
    縁膜表面の凹形状の上端部の両方に前記粒状部材が接し
    ない程度に前記配線が離間する距離であることを特徴と
    する半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体装置であって、 前記第2線間距離は、2(x+y)cosθ、以上の条
    件(ただし、xは前記粒状部材の半径、yは前記配線の
    上端から前記絶縁膜と前記粒状部材の接触点までの距
    離、θは前記粒状部材の中心点を含み前記半導体基板に
    平行な面と前記中心点から前記接触点に引いた動径との
    なす角度である。)、を満足することを特徴とする半導
    体装置。
  4. 【請求項4】 半導体基板の最上配線層に形成された配
    線と、前記配線を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上の保護膜
    と、前記半導体基板を封止する封止部材とを含む半導体
    装置であって、 前記絶縁膜の表面が平坦化されていることを特徴とする
    半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の半導体装置であって、 前記平坦化は、前記絶縁膜が流動性を有する絶縁膜で形
    成されることにより実現される第1の構成、前記絶縁膜
    の表面が研磨されることにより実現される第2の構成、
    前記配線間の距離が大きい領域にダミー部材を配置し、
    前記配線とダミー部材との距離を前記絶縁膜が平坦化さ
    れる程度に小さくすることにより実現される第3の構
    成、の何れかの構成を有することを特徴とする半導体装
    置。
  6. 【請求項6】 半導体基板の最上配線層に配線を形成す
    る工程と、前記配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、前
    記絶縁膜上に保護膜を形成し、前記配線のボンディング
    パッドが形成された領域を開口する工程と、前記半導体
    基板を封止部材により封止する工程とを含む半導体装置
    の製造方法であって、 前記配線が、前記封止部材に含まれる粒状部材の粒径よ
    りも十分に小さく、または十分に大きく離間して形成さ
    れるようにパターニングされることを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の半導体装置の製造方法で
    あって、 前記絶縁膜の表面が平坦化される程度の配線間距離以下
    である第1の条件と、前記配線間の距離が、2(x+
    y)cosθ、以上となる第2の条件(ただし、xは前
    記粒状部材の半径、yは前記配線の上端から前記絶縁膜
    と前記粒状部材の接触点までの距離、θは前記粒状部材
    の中心点を含み前記半導体基板に平行な面と前記中心点
    から前記接触点に引いた動径とのなす角度である。)、
    をともに満足するように前記配線がパターニングされる
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 半導体基板の最上配線層に配線を形成す
    る工程と、前記配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、前
    記絶縁膜上に保護膜を形成し、前記配線のボンディング
    パッドが形成された領域を開口する工程と、前記半導体
    基板を封止部材により封止する工程とを含む半導体装置
    の製造方法であって、 前記絶縁膜をCMP法を用いて平坦化することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 半導体基板の最上配線層に配線を形成す
    る工程と、前記配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、前
    記絶縁膜上に保護膜を形成し、前記配線のボンディング
    パッドが形成された領域を開口する工程と、前記半導体
    基板を封止部材により封止する工程とを含む半導体装置
    の製造方法であって、 前記配線間にダミー部材を配置し、前記配線とダミー部
    材との間隔が、前記絶縁膜の表面が平坦化される程度の
    距離以下となるように、前記配線およびダミー部材をパ
    ターニングすることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004038229A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Shiyakubai Tei 被服の寸法直し受付システム
JP2005244111A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Seiko Epson Corp 成膜方法、SiO2膜、電子部品および電子機器
JP2006147979A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Fujitsu Ltd 半導体装置

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