JP2014123611A

JP2014123611A - Semiconductor device

Info

Publication number: JP2014123611A
Application number: JP2012277983A
Authority: JP
Inventors: Shin Takizawa; 伸瀧澤; Masakazu Karesue; 将和彼末; Koichi Sawada; 剛一澤田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-07-03

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having further high reliability by improving the attachment strength of a bonding wire in a further simple configuration.SOLUTION: A semiconductor device 1 includes: a semiconductor element 10 having a semiconductor substrate 11 and a protective film layer 15 laminated on the semiconductor substrate 11; a barrier metal layer 3 interposed between the protective film layer 15 and a bonding pad 4; and the bonding pad 4 provided on the opposite side of the protective film layer 15 from the semiconductor substrate 11 for connecting a bonding wire 7. The protective film layer 15 has a connection region 15a for being connected to the barrier metal layer 3 with the adhesion strength with the barrier metal layer 3 improved, on a contact surface side of the protective film layer 15 to the barrier metal layer 3.

Description

本発明は、ボンディングワイヤを接続するためのボンディングパッドを設けた半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device provided with a bonding pad for connecting a bonding wire.

従来の半導体装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この半導体装置では、シリコン基板に半導体素子が形成されており、この半導体素子を覆うように、シリコン基板側から順に、第１〜第４の層間絶縁膜が積層されている。また、第３および第４の層間絶縁膜の間には第１のパッドが設けられており、この第１のパッドは、層間絶縁膜を貫通する接続孔に埋め込まれたプラグなどを介して、半導体素子に電気的に接続されている。 As a conventional semiconductor device, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known. In this semiconductor device, a semiconductor element is formed on a silicon substrate, and first to fourth interlayer insulating films are laminated in order from the silicon substrate side so as to cover the semiconductor element. In addition, a first pad is provided between the third and fourth interlayer insulating films, and the first pad is connected via a plug embedded in a connection hole penetrating the interlayer insulating film. It is electrically connected to the semiconductor element.

また、第４の層間絶縁膜上には、ボンディングワイヤを接続するための第２のパッドが、層間絶縁膜を介して第１のパッドに対向するように設けられている。第２のパッドは、その周縁部において、第４の層間絶縁膜に形成された接続孔に沿って第１のパッド側に延び、第１のパッドの周縁部に直接、接続されている。 On the fourth interlayer insulating film, a second pad for connecting a bonding wire is provided so as to face the first pad with the interlayer insulating film interposed therebetween. The second pad extends to the first pad side along the connection hole formed in the fourth interlayer insulating film at the peripheral portion, and is directly connected to the peripheral portion of the first pad.

この半導体装置では、検査時のプロービング、またはボンディングワイヤをボンディングするときに、第２のパッドに過大な応力が生じても、第１および第２のパッドの間に介在する第４の層間絶縁膜にクラックが生じ、第２のパッドに生じた応力が分散されることによって、第１のパッドに大きな負荷が生じない。それにより、第３の層間絶縁膜以下の層にクラックが発生するのを防止できる。また、第２のパッドが、第４の層間絶縁膜の接続孔に埋め込まれていることによって、剥がれにくくなっている。 In this semiconductor device, when probing at the time of inspection or bonding a bonding wire, even if excessive stress is generated in the second pad, the fourth interlayer insulating film interposed between the first and second pads Cracks are generated in the first pad, and the stress generated in the second pad is dispersed, so that a large load is not generated on the first pad. Thereby, it is possible to prevent cracks from occurring in the layers below the third interlayer insulating film. Further, since the second pad is embedded in the connection hole of the fourth interlayer insulating film, it is difficult to peel off.

また、他の半導体装置として、ボンディングワイヤを接続するときのパッドへの荷重を緩和するために、パッドの下地となる保護膜層を、比較的、ヤング率の高いシリコンの窒化物で形成し、これにチタンや窒化チタンで構成されたバリアメタル層を介してパッドを設けたものが知られている。また、一般に、ボンディングワイヤをパッドに接続した後、耐久性および信頼性などを確認するために、ボンディングワイヤの引張り試験が行われる。 Further, as another semiconductor device, in order to relieve the load on the pad when bonding wires are connected, a protective film layer serving as a base of the pad is formed of silicon nitride having a relatively high Young's modulus, A device in which a pad is provided via a barrier metal layer made of titanium or titanium nitride is known. In general, after the bonding wire is connected to the pad, a tensile test of the bonding wire is performed in order to confirm durability and reliability.

特開２００８−６６４４０号公報JP 2008-66440 A

上述した他の半導体装置では、ボンディングワイヤの引張り試験を行ったときに、ボンディングワイヤが剥離してしまうことがある。具体的には、密着強度が比較的、弱い保護膜層とバリアメタル層の間に剥離が生じ、ボンディングワイヤがパッドおよびバリアメタル層の一部とともに保護膜層から剥がれてしまう。このように、バリアメタル層と保護膜層との間の密着強度の弱さに起因して、ボンディングワイヤの十分な取付け強度を確保できないおそれがある。 In the other semiconductor devices described above, the bonding wire may be peeled off when a bonding wire tensile test is performed. Specifically, peeling occurs between the protective film layer and the barrier metal layer, which have relatively low adhesion strength, and the bonding wire is peeled off from the protective film layer together with the pads and part of the barrier metal layer. Thus, due to the weak adhesion strength between the barrier metal layer and the protective film layer, there is a possibility that sufficient attachment strength of the bonding wire cannot be ensured.

また、特許文献に係る半導体装置では、ボンディングワイヤの取付け強度を確保することができたとしても、上述したように、第１および第２のパッドにより２層構造のパッドを構成し、第２のパッドの周縁部を第４の層間絶縁膜の接続孔に埋め込むなど、構成が複雑で、製造コストの増大を招くおそれがある。 Further, in the semiconductor device according to the patent document, even if the attachment strength of the bonding wire can be ensured, as described above, the first and second pads constitute a two-layer structure pad, and the second The structure is complicated, such as embedding the peripheral edge of the pad in the connection hole of the fourth interlayer insulating film, which may increase the manufacturing cost.

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、より単純な構成でボンディングワイヤの取付け強度を向上させることによって、信頼性のより高い半導体装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and has an object to provide a highly reliable semiconductor device by improving the bonding wire attachment strength with a simpler configuration. Yes.

上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、半導体基板、および当該半導体基板に積層された保護膜層を有する半導体素子と、ボンディングワイヤを接続するために前記保護膜層の前記半導体基板と反対側に設けられたボンディングパッドと、前記保護膜層と前記ボンディングパッドとの間に介在するバリアメタル層を備え、前記保護膜層は、前記バリアメタル層との接触面側に、当該バリアメタル層との密着強度を向上させた状態で当該バリアメタル層に接続するための接続領域を有していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate, a semiconductor element having a protective film layer stacked on the semiconductor substrate, and the protective film layer in order to connect a bonding wire. A bonding pad provided on the opposite side of the semiconductor substrate, and a barrier metal layer interposed between the protective film layer and the bonding pad, the protective film layer on the contact surface side with the barrier metal layer, It has a connection region for connecting to the barrier metal layer in a state where adhesion strength with the barrier metal layer is improved.

この半導体装置によれば、半導体素子の半導体基板には保護膜層が積層されており、また、この保護膜層の半導体基板と反対側には、ボンディングワイヤを接続するためのボンディングパッドが設けられている。また、このボンディングパッドと保護膜層の間にはバリアメタル層が介在しており、保護膜層のうち、バリアメタル層に接触する面側に設けられた接続領域によってバリアメタル層との間の密着強度を向上させた状態で、保護膜層がバリアメタル層に接続されている。 According to this semiconductor device, the protective film layer is laminated on the semiconductor substrate of the semiconductor element, and the bonding pad for connecting the bonding wire is provided on the opposite side of the protective film layer from the semiconductor substrate. ing. In addition, a barrier metal layer is interposed between the bonding pad and the protective film layer, and between the protective film layer and the barrier metal layer by a connection region provided on the surface side in contact with the barrier metal layer. The protective film layer is connected to the barrier metal layer in a state where the adhesion strength is improved.

以上の構成の半導体装置によれば、保護膜層の接続領域によって、保護膜層とバリアメタル層とが緊密に結合している。それにより、ボンディングワイヤの十分な取付け強度が確保され、引張り試験などの際、ボンディングワイヤがボンディングパッドやバリアメタルとともに半導体素子から剥離することを防止でき、信頼性のより高い半導体装置を得ることができる。 According to the semiconductor device having the above configuration, the protective film layer and the barrier metal layer are tightly coupled by the connection region of the protective film layer. As a result, sufficient attachment strength of the bonding wire is ensured, and during a tensile test or the like, the bonding wire can be prevented from being peeled off from the semiconductor element together with the bonding pad and the barrier metal, and a highly reliable semiconductor device can be obtained. it can.

実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on embodiment. 図１の半導体装置の製造工程の一部を示す図（Ａ）〜（Ｅ）である。2A to 2E are diagrams illustrating a part of the manufacturing process of the semiconductor device of FIG. 図１の半導体装置の製造工程の一部を図３に続いて示す図（Ａ）〜（Ｄ）である。FIG. 4 is a diagram (A) to (D) illustrating a part of the manufacturing process of the semiconductor device of FIG. 1 following FIG. 3; 図１の半導体装置において引張り試験を行ったときのボンディングワイヤの剥離発生率を、ＴＥＯＳ層の厚さに応じて示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a bonding wire peeling occurrence rate according to a thickness of a TEOS layer when a tensile test is performed in the semiconductor device of FIG. 1. 変形例に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on a modification. 図５の半導体装置の変形例の製造工程の一部を示す図（Ａ）〜（Ｄ）である。FIGS. 6A to 6D are diagrams illustrating a part of a manufacturing process of a modification of the semiconductor device of FIG. 比較例に係る半導体装置のボンディングパッド近傍を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the bonding pad vicinity of the semiconductor device which concerns on a comparative example.

以下、本発明の実施形態に係る半導体装置１について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、半導体装置１は、半導体素子１０と、この半導体素子１０に設けられたボンディングバッド（以下、単に「パッド」という）４と、パッド４に接続され、半導体素子１０に信号の入出力や電力の供給を行うためのボンディングワイヤ７などを備えている。半導体素子１０は、シリコンで構成された半導体基板１１と、トランジスタなどの素子を形成した素子形成部１２を有している。 Hereinafter, a semiconductor device 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a semiconductor device 1 is connected to a semiconductor element 10, a bonding pad (hereinafter simply referred to as “pad”) 4 provided on the semiconductor element 10, and a pad 4. The bonding wire 7 etc. for performing input / output and power supply are provided. The semiconductor element 10 has a semiconductor substrate 11 made of silicon and an element forming portion 12 in which elements such as transistors are formed.

また、半導体素子１０は、素子形成部１２に順に積層された第１〜第３絶縁膜層１３ａ〜１３ｃと、各絶縁膜層の間に形成され、アルミニウムや銅で構成された第１および第２配線層１４ａ、１４ｂなどを有している。また、第１〜第３絶縁膜層１３ａ〜１３ｃに形成された貫通孔に設けられたビアによって、素子形成部１２の各素子および各配線層は互いに電気的に接続されている。以下、便宜上、半導体装置１の半導体基板１１側を半導体装置１の「下」側として、また、パッド４側を「上」側として説明する。 In addition, the semiconductor element 10 is formed between the first to third insulating film layers 13a to 13c, which are sequentially stacked on the element forming portion 12, and the respective insulating film layers. Two wiring layers 14a and 14b are provided. In addition, each element and each wiring layer of the element forming portion 12 are electrically connected to each other by vias provided in through holes formed in the first to third insulating film layers 13a to 13c. Hereinafter, for convenience, the semiconductor substrate 11 side of the semiconductor device 1 will be described as the “lower” side of the semiconductor device 1, and the pad 4 side will be described as the “upper” side.

半導体素子１０は、第３絶縁膜層１３ｃを覆うように積層された保護膜層１５を有している。保護膜層１５は、酸素を含有するシリコンの窒化物（以下「ＳｉＮ」という）で構成されており、下層側のＳｉＮ層１５ａと、上層側のＴＥＯＳ層１５ｂ（接続領域）を有している。ＳｉＮ層１５ａおよびＴＥＯＳ層１５ｂは、いずれもＣＶＤ法によって形成される。特に、ＴＥＯＳ層１５ｂは、ＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）を用いてＣＶＤ法で生成したＴＥＯＳ膜であり、二酸化珪素（以下「ＳｉＯ_２」という）をより多く含有し、窒素濃度よりも高い酸素濃度を有している。 The semiconductor element 10 has a protective film layer 15 laminated so as to cover the third insulating film layer 13c. The protective film layer 15 is made of silicon nitride containing oxygen (hereinafter referred to as “SiN”), and has a lower SiN layer 15 a and an upper TEOS layer 15 b (connection region). . Both the SiN layer 15a and the TEOS layer 15b are formed by a CVD method. In particular, the TEOS layer 15b is a TEOS film formed by a CVD method using TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate), contains more silicon dioxide (hereinafter referred to as “SiO ₂ ”), and has an oxygen concentration higher than the nitrogen concentration. have.

また、ＳｉＮ層１５ａ、ＴＥＯＳ層１５ｂおよび第３絶縁膜層１３ｃには、これらを貫通する接続孔２が形成されている。また、ＴＥＯＳ層１５ｂの上面および接続孔２の内面には、バリアメタル層３が積層されている。このバリアメタル層３のＴＥＯＳ層１５ｂ側の領域がチタンで、また、ＴＥＯＳ層１５ｂと反対側の上面近傍の領域が窒化チタンでそれぞれ構成されている。バリアメタル層３は、ＴＥＯＳ層１５ｂの上面および接続孔２を覆うように延びており、接続孔２の底で第２配線層１４ｂに接続されている。 The SiN layer 15a, the TEOS layer 15b, and the third insulating film layer 13c are formed with a connection hole 2 penetrating them. A barrier metal layer 3 is laminated on the upper surface of the TEOS layer 15 b and the inner surface of the connection hole 2. The region on the TEOS layer 15b side of the barrier metal layer 3 is made of titanium, and the region near the upper surface on the side opposite to the TEOS layer 15b is made of titanium nitride. The barrier metal layer 3 extends so as to cover the upper surface of the TEOS layer 15 b and the connection hole 2, and is connected to the second wiring layer 14 b at the bottom of the connection hole 2.

パッド４は、バリアメタル層３の表面に設けられており、例えばアルミニウムまたは銅で構成されている。さらに、半導体素子１０の表面にはパッシベーション膜６が形成されている。このパッシベーション膜６は、例えばポリイミド樹脂で構成されており、半導体素子１０のほぼ全面を覆い、これを保護している。また、パッシベーション膜６のパッド４に対応する部位には開口６ａが形成されており、これにより、各パッド４の表面が部分的に露出している。ボンディングワイヤ７は、このように開口６ａから露出する複数のパッド４の表面に、それぞれ接続されている。それにより、ボンディングワイヤ７は、パッド４、バリアメタル層３、第１および第２配線層１４ａ、１４ｂを介して、素子形成部１２の素子に電気的に接続されていて、ボンディングワイヤ７と各素子との間で信号などを入出力することが可能になっている。 The pad 4 is provided on the surface of the barrier metal layer 3 and is made of, for example, aluminum or copper. Further, a passivation film 6 is formed on the surface of the semiconductor element 10. The passivation film 6 is made of, for example, a polyimide resin and covers almost the entire surface of the semiconductor element 10 to protect it. In addition, an opening 6a is formed at a portion corresponding to the pad 4 of the passivation film 6, so that the surface of each pad 4 is partially exposed. The bonding wires 7 are respectively connected to the surfaces of the plurality of pads 4 exposed from the openings 6a. Thereby, the bonding wire 7 is electrically connected to the element of the element forming portion 12 through the pad 4, the barrier metal layer 3, the first and second wiring layers 14a and 14b, It is possible to input and output signals and the like with the element.

次いで、上述した半導体装置１の製造に関し、特に、保護膜層１５およびパッド４を形成する工程とその前後について、説明する。図２（Ａ）に示すように、第２配線層１４ｂを形成した後、第２配線層１４ｂを覆うように、例えばＳｉＯ_２で構成された第３絶縁膜層１３ｃを形成する。次いで、形成した第３絶縁膜層１３ｃの表面に機械研磨（以下「ＣＭＰ研磨」という）を施すことによって、同図（Ｂ）に示すように、第３絶縁膜層１３ｃの表面を平坦に加工する。 Next, regarding the manufacturing of the semiconductor device 1 described above, the process of forming the protective film layer 15 and the pad 4 and the steps before and after that will be described. As shown in FIG. 2A, after forming the second wiring layer 14b, a third insulating film layer 13c made of, for example, SiO ₂ is formed so as to cover the second wiring layer 14b. Next, mechanical polishing (hereinafter referred to as “CMP polishing”) is performed on the surface of the formed third insulating film layer 13c, so that the surface of the third insulating film layer 13c is processed flat as shown in FIG. To do.

次いで、同図（Ｃ）に示すように、平坦に加工した第３絶縁膜層１３ｃの表面に、保護膜５のＳｉＮ層１５ａを、ＣＶＤ法によって形成し、さらに、同図（Ｄ）に示すように、ＳｉＮ層１５ａの表面に、同じくＣＶＤ法によってＴＥＯＳ層１５ｂを形成する。そして、同図（Ｅ）に示すように、所要の部位にエッチングを施し、ＴＥＯＳ層１５ｂ、ＳｉＮ層１５ａ、および第３絶縁膜層１３ｃを貫通する接続孔２を形成し、第２配線層１４ｂの表面の一部を露出させる。 Next, as shown in FIG. 6C, the SiN layer 15a of the protective film 5 is formed on the surface of the flatly processed third insulating film layer 13c by the CVD method, and further shown in FIG. Similarly, the TEOS layer 15b is formed on the surface of the SiN layer 15a by the CVD method. Then, as shown in FIG. 5E, etching is performed on a required portion to form the connection hole 2 penetrating the TEOS layer 15b, the SiN layer 15a, and the third insulating film layer 13c, and the second wiring layer 14b. Expose part of the surface.

次いで、図３（Ａ）に示すように、バリアメタル層３を、ＴＥＯＳ層１５ｂの表面および接続孔２の内面に形成し、第２配線層１４ｂに電気的に接続する。そして、同図（Ｂ）に示すように、バリアメタル層３の表面に導体層４ａを形成し、同図（Ｃ）に示すように、この導体層４ａ、バリアメタル層３およびＴＥＯＳ層１５ｂの所用の部位を残すようにエッチングを施すことによって、パッド４を形成する。そして、同図３（Ｄ）に示すようにパッシベーション膜６を半導体素子１の表面全体に形成するとともにパッド４に対応する部位に開口６ａを形成することによって、パッド４の表面の一部を露出させる。そして、露出したパッド４の表面にボンディングワイヤ７を接続することによって、ボンディングワイヤ７を介して、半導体素子１０への信号の入出力などが可能になる。 Next, as shown in FIG. 3A, the barrier metal layer 3 is formed on the surface of the TEOS layer 15b and the inner surface of the connection hole 2, and is electrically connected to the second wiring layer 14b. Then, a conductor layer 4a is formed on the surface of the barrier metal layer 3 as shown in FIG. 5B, and the conductor layer 4a, the barrier metal layer 3 and the TEOS layer 15b are formed as shown in FIG. The pad 4 is formed by etching so as to leave a desired part. Then, as shown in FIG. 3D, a passivation film 6 is formed on the entire surface of the semiconductor element 1 and an opening 6a is formed in a portion corresponding to the pad 4, thereby exposing a part of the surface of the pad 4. Let Then, by connecting the bonding wire 7 to the exposed surface of the pad 4, it is possible to input / output signals to / from the semiconductor element 10 through the bonding wire 7.

図４は、上述した半導体装置１の検査の際、パッド４に接続したボンディングワイヤ７の引張り試験を実施した結果を示している。同図に示すように、ＴＥＯＳ層１５ｂの厚さが０のとき、すなわち、本発明を適用せず、ＴＥＯＳ層１５ｂを設けることなく、保護膜層１５としてＳｉＮ層１５ａだけを設け、これにバリアメタル層３を積層した場合、ボンディングワイヤ７が半導体装置１から剥離してしまうことがある。 FIG. 4 shows a result of a tensile test of the bonding wire 7 connected to the pad 4 during the inspection of the semiconductor device 1 described above. As shown in the figure, when the thickness of the TEOS layer 15b is 0, that is, the present invention is not applied and the TEOS layer 15b is not provided, only the SiN layer 15a is provided as the protective film layer 15, and the barrier is formed thereon. When the metal layer 3 is laminated, the bonding wire 7 may be separated from the semiconductor device 1.

具体的には、ボンディングワイヤ７とパッド４の間、およびパッド４とバリアメタル層３の間の密着強度と比較して、バリアメタル層３とＳｉＮ層１５ａとの間の密着強度が小さいので、図７に示す比較例のように、ボンディングワイヤ７が、パッド４およびバリアメタル層３の一部とともに、剥離してしまうことがある。このような剥離は、引張り試験を例えば２４３５回行ったところ、２７回、すなわち、ほぼ０．１１パーセントの確率で発生した。 Specifically, since the adhesion strength between the barrier metal layer 3 and the SiN layer 15a is small compared to the adhesion strength between the bonding wire 7 and the pad 4 and between the pad 4 and the barrier metal layer 3, As in the comparative example shown in FIG. 7, the bonding wire 7 may be peeled off together with the pad 4 and a part of the barrier metal layer 3. Such peeling occurred 27 times, that is, with a probability of approximately 0.11 percent when the tensile test was performed 2435 times, for example.

一方、本発明を適用し、厚さ０．１μｍのＴＥＯＳ層１５ｂを設けた状態で、上記と同様の引張り試験を例えば１６６０回、行ったところ、ボンディングワイヤ７の剥離は発生しなかった。このように、ＴＥＯＳ層１５ｂを設けたことによって、バリアメタル層３とＳｉＮ層１５ａの間の密着強度が改善したことが確認された。また、ＴＥＯＳ層１５ｂの膜厚を０．２μｍ、０．３μｍと順次、大きくした場合でも、ボンディングワイヤ７の剥離は発生せず、ＴＥＯＳ層１５ｂの膜厚にかかわらず、上記の密着強度が改善されることが確認された。 On the other hand, when the present invention was applied and a tensile test similar to the above was performed, for example, 1660 times with the TEOS layer 15b having a thickness of 0.1 μm, peeling of the bonding wire 7 did not occur. Thus, it was confirmed that the adhesion strength between the barrier metal layer 3 and the SiN layer 15a was improved by providing the TEOS layer 15b. Further, even when the thickness of the TEOS layer 15b is sequentially increased to 0.2 μm and 0.3 μm, the bonding wire 7 does not peel off, and the above adhesion strength is improved regardless of the thickness of the TEOS layer 15b. It was confirmed that

以上のように、本実施形態に係る半導体装置１によれば、保護膜層１５のバリアメタル層３との接触面側の領域に、ＳｉＮ層１５ａよりも酸素濃度の高いＴＥＯＳ層１５ｂを設けたことにより、保護膜層１５とこれに積層されたバリアメタル層３との間の密着強度を、ＴＥＯＳ層１５ｂを設けない場合よりも向上させることができる。このように、保護膜層１５のバリアメタル層３との接触面側の領域にＴＥＯＳ層１５ｂを設けただけの単純な構成で、ボンディングワイヤ７の十分な取付け強度が確保され、ボンディングワイヤ７が保護膜層１５から剥離するのを防止することができる。また、ＴＥＯＳ層１５ｂがＣＶＤ法で形成されるので、ＳｉＮ層１５ａよりも酸素濃度の高いＴＥＯＳ層１５ｂを安定して形成することができる。以上により、信頼性のより高い半導体装置１を得ることができる。 As described above, according to the semiconductor device 1 according to the present embodiment, the TEOS layer 15b having a higher oxygen concentration than the SiN layer 15a is provided in the region on the contact surface side of the protective film layer 15 with the barrier metal layer 3. Thereby, the adhesion strength between the protective film layer 15 and the barrier metal layer 3 laminated thereon can be improved as compared with the case where the TEOS layer 15b is not provided. In this way, with a simple configuration in which the TEOS layer 15b is provided only in the region on the contact surface side of the protective film layer 15 with the barrier metal layer 3, sufficient attachment strength of the bonding wire 7 is secured, and the bonding wire 7 is Peeling from the protective film layer 15 can be prevented. Further, since the TEOS layer 15b is formed by the CVD method, the TEOS layer 15b having a higher oxygen concentration than the SiN layer 15a can be stably formed. As described above, the semiconductor device 1 with higher reliability can be obtained.

図５は、上述した半導体装置１の変形例に係る半導体装置１ａを示している。以下、変形例に係る半導体装置１ａについて、実施形態に係る半導体装置１との差異を中心として説明する。 FIG. 5 shows a semiconductor device 1a according to a modification of the semiconductor device 1 described above. Hereinafter, the semiconductor device 1a according to the modification will be described focusing on differences from the semiconductor device 1 according to the embodiment.

この半導体装置１ａでは、実施形態に係る半導体装置１の保護膜層１５に代えて、保護膜層１６が設けられている。この保護膜層１６は、実施形態と同じＳｉＮで構成されたＳｉＮ層１６ａと、バリアメタル層３との接続面近傍に設けられ、ＳｉＮ層１６ａよりも酸素濃度の高いＳｉＯ_２領域１６ｂ（接続領域）を有している。このＳｉＯ_２領域１６ｂでは、バリアメタル層３に近づくほど酸素濃度が高くなっており、それによりバリアメタル層３との間により強い密着強度が確保されている。他の構成は、前述した実施形態の半導体装置１と同様である。 In this semiconductor device 1a, a protective film layer 16 is provided instead of the protective film layer 15 of the semiconductor device 1 according to the embodiment. This protective film layer 16 is provided in the vicinity of the connection surface between the SiN layer 16a made of the same SiN as in the embodiment and the barrier metal layer 3, and has a SiO ₂ region 16b (connection region) having a higher oxygen concentration than the SiN layer 16a. )have. In the SiO ₂ region 16 b, the oxygen concentration increases as the distance from the barrier metal layer 3 increases, thereby ensuring a stronger adhesion strength with the barrier metal layer 3. Other configurations are the same as those of the semiconductor device 1 of the above-described embodiment.

図６は、上述した変形例に係る半導体装置１ａの製造方法を示している。図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、まず、実施形態と同じく第３の絶縁膜層１３ｃを形成するとともに、その表面をＣＭＰ研磨によって平坦に加工する。そして、第３の絶縁膜層１３ｃの表面に、保護膜層１６をＣＶＤ法で形成する。その際、同図（Ｃ）に示すように、実施形態のＳｉＮ層１５ａを形成する場合と同じ成分のガスを用いてＳｉＮ層１６ａを形成し、その成膜の途中で、生成される膜により多くの酸素が含まれるようにガスの成分を変更することによって、ＳｉＯ_２領域１６ｂをバリアメタル３との接触面側に形成する。 FIG. 6 shows a method for manufacturing the semiconductor device 1a according to the above-described modification. As shown in FIGS. 6A and 6B, first, the third insulating film layer 13c is formed as in the embodiment, and the surface thereof is processed flat by CMP polishing. Then, the protective film layer 16 is formed on the surface of the third insulating film layer 13c by the CVD method. At that time, as shown in FIG. 5C, the SiN layer 16a is formed using the same component gas as in the case of forming the SiN layer 15a of the embodiment. The SiO ₂ region 16b is formed on the contact surface side with the barrier metal 3 by changing the gas component so that much oxygen is contained.

そして、同図（Ｄ）に示すように、保護膜層１６および第３絶縁膜層１３ｃに接続孔２を形成し、図３を用いて説明した実施形態と同様にバリアメタル層３および導体層４ａを積層し、導体層４ａおよびバリアメタル層３にエッチングを施してパッド４を形成し、さらにパッシベーション層６を形成する。そして、パッシベーション層６の開口６ａから露出するパッド４にボンディングワイヤ７を接続することによって、半導体装置１ａが得られる。 Then, as shown in FIG. 4D, the connection hole 2 is formed in the protective film layer 16 and the third insulating film layer 13c, and the barrier metal layer 3 and the conductor layer are formed in the same manner as in the embodiment described with reference to FIG. 4a is laminated, the conductor layer 4a and the barrier metal layer 3 are etched to form the pad 4, and the passivation layer 6 is further formed. Then, by connecting the bonding wire 7 to the pad 4 exposed from the opening 6a of the passivation layer 6, the semiconductor device 1a is obtained.

以上のように、本変形例に係る半導体装置１ａによれば、ＣＶＤ法により保護膜層１６を生成する際、ガスの成分を生膜の途中で変更することによって、保護膜層１６のバリアメタル層３側に、酸素濃度のより高いＳｉＯ_２領域１６ｂを形成する。それにより、保護膜層１６とバリアメタル３との間の密着強度を、ＳｉＯ_２領域１６ｂを設けない場合よりも向上させることができ、実施形態と同様に、ボンディングワイヤ７の保護膜層１６からの剥離が防止されるので、信頼性のより高い半導体装置１ａを得ることができる。 As described above, according to the semiconductor device 1a according to this modification, when the protective film layer 16 is generated by the CVD method, the barrier metal of the protective film layer 16 is changed by changing the gas component in the middle of the raw film. A SiO ₂ region 16b having a higher oxygen concentration is formed on the layer 3 side. Thereby, the adhesion strength between the protective film layer 16 and the barrier metal 3 can be improved as compared with the case where the SiO ₂ region 16b is not provided. Therefore, the semiconductor device 1a with higher reliability can be obtained.

なお、上述した実施形態および変形例では、ボンディングワイヤ７をパッド４を介して半導体素子１０に接続した例を説明したが、これに限定されることなく、保護膜層にバリアメタル層を介して設けられたパッドにボンディングワイヤを接続する構成を有するものであれば、本発明を適用することが可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、保護膜層やバリアメタル層を構成する材料などの細部の構成を適宜、変更することが可能である。 In the above-described embodiment and modification, the example in which the bonding wire 7 is connected to the semiconductor element 10 via the pad 4 has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the protective film layer is interposed via the barrier metal layer. The present invention can be applied as long as it has a configuration in which a bonding wire is connected to the provided pad. In addition, within the scope of the present invention, it is possible to appropriately change the detailed configuration such as the material constituting the protective film layer and the barrier metal layer.

１、１ａ半導体装置
３バリアメタル層
４ボンディングパッド
７ボンディングワイヤ
１０半導体素子
１１半導体基板
１５保護膜層
１５ｂＴＥＯＳ層（接続領域）
１６保護膜層
１６ｂＳｉＯ_２領域（接続領域） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a Semiconductor device 3 Barrier metal layer 4 Bonding pad 7 Bonding wire 10 Semiconductor element 11 Semiconductor substrate 15 Protective film layer 15b TEOS layer (connection area)
16 Protective film layer 16b SiO ₂ region (connection region)

Claims

A semiconductor element (10) having a semiconductor substrate (11) and a protective film layer (15, 16) laminated on the semiconductor substrate;
A bonding pad (4) provided on the side opposite to the semiconductor substrate of the protective film layer for connecting a bonding wire (7);
A barrier metal layer (3) interposed between the protective film layer and the bonding pad;
With
The protective film layer has a connection region (15b, 16b) for connecting to the barrier metal layer on the contact surface side with the barrier metal layer in a state where adhesion strength with the barrier metal layer is improved. A semiconductor device characterized by that.

The protective film layer is made of silicon nitride containing oxygen,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an oxygen concentration is higher than a nitrogen concentration in the connection region of the protective film layer.

The semiconductor device according to claim 2, wherein the barrier metal layer is composed of at least one of titanium and titanium nitride.

4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the protective film layer is formed by a CVD method.

The semiconductor device according to claim 4, wherein the connection region of the protective film layer is a TEOS film.