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JPH04107925A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH04107925A
JPH04107925A JP22712590A JP22712590A JPH04107925A JP H04107925 A JPH04107925 A JP H04107925A JP 22712590 A JP22712590 A JP 22712590A JP 22712590 A JP22712590 A JP 22712590A JP H04107925 A JPH04107925 A JP H04107925A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pad
chip
silicide
wiring
insulating film
Prior art date
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Granted
Application number
JP22712590A
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Japanese (ja)
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JP2987905B2 (en
Inventor
Kazutaka Miura
一隆 三浦
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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
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Publication of JPH04107925A publication Critical patent/JPH04107925A/en
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体装置、特にチップ内の金属配線とリードとの接続
部分の構造に関し、 信頼性が高く且つ製造工程における管理条件の緩和が可
能な半導体装置を提供することを目的とし、 [1] シリサイドからなるパッドを有し、該パッド表
面の一部分にはチップ内配線がコンタクトしており、該
チップ内配線は絶縁膜に覆われており、該パッド表面の
他の一部分には多層金属膜を介してバンプが形成されて
いるように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] To provide a semiconductor device, particularly regarding the structure of the connecting portion between metal wiring and leads within a chip, which is highly reliable and allows relaxation of control conditions in the manufacturing process. [1] It has a pad made of silicide, a part of the surface of the pad is in contact with an intra-chip wiring, the intra-chip wiring is covered with an insulating film, and the other part of the surface of the pad is in contact with a part of the surface of the pad. A bump is formed on a portion of the metal layer through a multilayer metal film.

[2]前記のシリサイドはタングステン・シリサイドで
あり、前記の多層金属膜は前記のパッド側がタングステ
ン、前記のバンプ側がパラジウムであるように構成する
[2] The silicide is tungsten silicide, and the multilayer metal film is configured such that the pad side is made of tungsten and the bump side is made of palladium.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、半導体装置、特にチップ内の金属配線とリー
ドとの接続部分の構造に関する。
The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a structure of a connecting portion between metal wiring and leads within a chip.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の半導体装置ではチップとリードとの接続は通常、
チップ上に設けたポンディングパッドとリードとを金等
のワイヤで接続するワイヤボンディング方式が採用され
ており、そのホンディングパッドは、ウェーハプロセス
においてアルミニウム又はアルミニウム合金のチップ内
配線と同一材料でこれと同時に形成していた。チップ内
配線はその後保護絶縁膜(パッシベーション膜)を被着
して保護するか、ポンディングパッドに絶縁膜を被着す
るわけには行かないから、このアルミニウム又はアルミ
ニウム合金のポンディングパッドの表面は、第2図に示
すようにパッケージに封止されるまでの間は露出するこ
とになる。
In conventional semiconductor devices, the connection between the chip and the leads is usually
A wire bonding method is used in which the bonding pads provided on the chip and the leads are connected with wires such as gold.The bonding pads are made of the same material as the aluminum or aluminum alloy internal wiring in the chip during the wafer process. formed at the same time. The internal wiring on the chip is then protected by applying a protective insulating film (passivation film), or since it is not possible to apply an insulating film to the bonding pad, the surface of the aluminum or aluminum alloy bonding pad is , as shown in FIG. 2, is exposed until it is sealed in a package.

第2図は従来の半導体装置のチップの一例を示す模式断
面図である。多層配線構造を有する集積回路の例である
。図中、1はシリコン基板であり、図示はないがその内
部に素子が形成されている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a chip of a conventional semiconductor device. This is an example of an integrated circuit having a multilayer wiring structure. In the figure, 1 is a silicon substrate, and elements are formed inside it, although not shown.

2は酸化膜(SiO□)、23はポリシリコンの電極、
24はポリシリコンのパッド、25はバリアメタル(T
iW等)であるっ26は第一のチップ内配線、28は第
二のチップ内配線であり、共にアルミニウム又はアルミ
ニウム合金(この例では前者がAl−Cυ、後者がAl
−3i )である。第二のチップ内配線28の一部はパ
ッド24表面を覆っており、ホンディングバット28A
となっている。27は層間絶縁膜(PSG等)であり、
29は保護絶縁膜(P S G +S+3N4等)であ
る。ポンディングパッド28A上では保護絶縁膜29は
開孔している。
2 is an oxide film (SiO□), 23 is a polysilicon electrode,
24 is a polysilicon pad, 25 is a barrier metal (T
iW, etc.) 26 is the first internal wiring, 28 is the second internal wiring, both of which are made of aluminum or aluminum alloy (in this example, the former is Al-Cυ and the latter is Al
-3i). A part of the second internal wiring 28 covers the surface of the pad 24, and a part of the second internal wiring 28 covers the surface of the pad 24, and
It becomes. 27 is an interlayer insulating film (PSG, etc.);
29 is a protective insulating film (P S G +S+3N4 etc.). The protective insulating film 29 has an opening above the bonding pad 28A.

上記のワイヤボンディング方式の他に、TAB(tap
e automated bonding )方式のよ
うにバンプで接続する方法があるが、この場合には上記
のポンディングパッド28A上に多層金属膜を介してバ
ンプを形成していた。
In addition to the wire bonding method described above, TAB (tap)
There is a method of connecting with a bump, such as the automated bonding method, but in this case, the bump is formed on the bonding pad 28A via a multilayer metal film.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところがこのような半導体装置は、その製造過程におい
てアルミニウム又はアルミニウム合金のパッドが露出し
ている時期に大気や洗浄用の純水等に曝されて吸湿等を
生じ、これがコンタクト不良や断線、或いはデバイス特
性の変動等を引き起こす事があるという問題があった。
However, during the manufacturing process of these semiconductor devices, when the aluminum or aluminum alloy pads are exposed, they are exposed to the atmosphere or purified water for cleaning, resulting in moisture absorption, which can lead to poor contacts, disconnections, or device failure. There was a problem in that it could cause changes in characteristics.

又、これらを防止するためには製造条件や保管条件を厳
しく管理せざるを得なかった。
Moreover, in order to prevent these problems, it is necessary to strictly control manufacturing conditions and storage conditions.

本発明は、このような問題を解決して、信頼性が高く且
つ製造工程における管理条件の緩和が可能な半導体装置
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve such problems and provide a semiconductor device that is highly reliable and allows for relaxing control conditions in the manufacturing process.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この目的は、本発明によれば、[1]シリサイドからな
るパッドを有し、該パッド表面の一部分にはチップ内配
線がコンタクトしており、該チップ内配線は絶縁膜に覆
われており、該パッド表面の他の一部分には多層金属膜
を介してバンプが形成されていることを特徴とする半導
体装置とすることで、[2]前記のシリサイドはタング
ステン・シリサイドであり、前記の多層金属膜は前記の
パッド側がタングステン、前記のバンプ側がパラジウム
であるように構成することで、達成される。
This purpose, according to the present invention, [1] has a pad made of silicide, a part of the surface of the pad is in contact with an in-chip wiring, and the in-chip wiring is covered with an insulating film; [2] The above-mentioned silicide is tungsten silicide, and the above-mentioned multilayer metal This is achieved by configuring the film so that the pad side is made of tungsten and the bump side is made of palladium.

〔作用〕[Effect]

シリサイドはアルミニウムやアルミニウム合金より比抵
抗がやや高いものの、耐酸化性、耐湿性、耐水性等が逼
かに優れている。従ってボンディング用のパッドをシリ
サイドで形成しておけば、製造過程においてその表面が
露出している時期に大気や洗浄用の純水等に曝されても
殆ど問題を生じない。但しワイヤボンディング性に問題
があるため、バンプによるボンディングとする。シリサ
イドとしては5i02との密着性の良いタングステン・
シリサイド(WSiz )を採用し、多層金属膜として
はパッド側(コンタクトメタル)をWSirとの密着性
が良く接触抵抗の低いタングステン(W)とし、金(A
u )のバンプ側(バリアメタル)を金との密着性の良
いパラジウム(Pd)とすることにより、信頼性の高い
バンプが得られる。
Although silicide has a slightly higher specific resistance than aluminum or aluminum alloys, it has much better oxidation resistance, moisture resistance, water resistance, etc. Therefore, if the bonding pad is formed of silicide, almost no problems will occur even if the pad is exposed to the atmosphere or pure water for cleaning during the manufacturing process when its surface is exposed. However, since there is a problem with wire bonding, bonding is performed using bumps. As a silicide, tungsten has good adhesion to 5i02.
Silicide (WSiz) is used, and as a multilayer metal film, the pad side (contact metal) is made of tungsten (W), which has good adhesion with WSir and has low contact resistance, and gold (A
By using palladium (Pd), which has good adhesion to gold, as the bump side (barrier metal) of u), a highly reliable bump can be obtained.

尚、チップ内配線そのものは従来通りアルミニウムやア
ルミニウム合金であるが、シリサイドのパッドのバンプ
形成部以外の部分にコンタクトさせ、層間絶縁膜や保護
絶縁膜で被覆するから露出部分はなくなり、且つボンデ
ィングには直接関与しない。
Note that the internal wiring itself on the chip is made of aluminum or aluminum alloy as before, but it is brought into contact with the parts of the silicide pads other than the bump formation areas, and is covered with an interlayer insulation film or protective insulation film, so there are no exposed parts and it is easy to bond. is not directly involved.

〔実施例〕〔Example〕

本発明に基づく半導体装置の一実施例を第1図を参照し
ながら説明する。
An embodiment of a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG.

第1図は本発明の実施例の半導体装置のチップを示す模
式断面図である。多層配線構造を有する集積回路に適用
した例である。図中、■はシリコン基板であり、図示は
ないがその内部に素子か形成されている。2は酸化膜(
5iOz )、3はポリシリコンの電極(但し上面はシ
リサイド(WSL )化している)、4はタングステン
・シリサイド(WSiz )のパッド、5はバリアメタ
ル(TiW )である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a chip of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. This is an example applied to an integrated circuit having a multilayer wiring structure. In the figure, ■ is a silicon substrate, and although not shown, elements are formed inside it. 2 is an oxide film (
5 iOz), 3 is a polysilicon electrode (however, the upper surface is silicided (WSL)), 4 is a tungsten silicide (WSiz) pad, and 5 is a barrier metal (TiW).

6は第一のチップ内配線、8は第二のチップ内配線であ
り、共にアルミニウム又はアルミニウム合金(この例で
は前者がAl−Cu 、後者がAl−3i )である。
Reference numeral 6 denotes a first intra-chip wiring, and numeral 8 denotes a second intra-chip wiring, both of which are made of aluminum or aluminum alloy (in this example, the former is Al-Cu and the latter is Al-3i).

7は層間絶縁膜(P S G)であり、9は保護絶縁膜
(P S G + Sis’fh )である。10は多
層金属膜(Pd+W ) 、1]はバンプ(Au )で
あり、このバンプ1]の上面は保護絶縁膜9より突出し
ている。
7 is an interlayer insulating film (P S G), and 9 is a protective insulating film (P S G + Sis'fh). 10 is a multilayer metal film (Pd+W), and 1] is a bump (Au), and the upper surface of the bump 1] protrudes from the protective insulating film 9.

第二のチップ内配線8はパッド4表面の一部分でコンタ
クトしているが、周囲を層間絶縁膜7と保護絶縁膜9で
覆われており、露出箇所はない。
The second intra-chip wiring 8 is in contact with a part of the surface of the pad 4, but the periphery is covered with the interlayer insulating film 7 and the protective insulating film 9, and there is no exposed part.

一方、パッド4表面の前記第二のチップ内配線8とのコ
ンタクト部分を含まない部分て保護絶縁膜9が開孔して
おり、ここには多層金属膜IOを介してバンプ1]が形
成されている。従って、バット4表面も露出箇所はない
On the other hand, the protective insulating film 9 has an opening in a portion of the surface of the pad 4 that does not include the contact portion with the second intra-chip wiring 8, and a bump 1] is formed there through the multilayer metal film IO. ing. Therefore, there is no exposed portion on the surface of the bat 4.

このような構造のチップを本発明者は次のようにして作
成した。先ずシリコン基板l (ウェーハ)表面の酸化
膜2にコンタクトホールを設けた後、この上にポリシリ
コンをCVD法で成長させ(厚さ約0.1μm)、これ
をパターニングする。次に全面にタングステンをスパッ
タリング法で被着した後、加熱するとポリシリコン上の
タングステンはポリシリコンと化合してタングステン・
シリサイド(WSL )となる。その後タングステンを
ウェットエツチング法で除去すると、所望のパッド4が
得られる。この際、電極3の上部もタングステン・シリ
サイド化する。次にTiWをスパッタリング法で被着(
厚さ約0.3μmした後、更にA1Cuをスパッタリン
グ法で被着(厚さ約1.0μI+1)シ、これらをパタ
ーニングしてバリアメタル5と第一のチップ内配線6を
形成する。次にPSGをCVD法で成長(厚さ約1.0
μm)させて層間絶縁膜7を形成し、これに接続孔を設
けた後、酎−3iをスパッタリング法で被着しく厚さ約
1.0μm)、これをパターニングして第二のチップ内
配線8を形成する。更にPSG (厚さ約1.0μm)
と5i3N4(厚さ約0.3μm)をCVD法で成長し
て保護絶縁膜9を形成する。この保護絶縁膜9のバンプ
形成個所を開孔した後、この開孔部のパッド4上に先ず
タングステンをCVD法で選択的に成長させ(厚さ約0
.1μm)、次にパラジウムをスパッタリング法で被着
(厚さ約0.3μm)シて多層金属膜10を形成する。
The inventor created a chip having such a structure as follows. First, a contact hole is formed in the oxide film 2 on the surface of a silicon substrate 1 (wafer), and then polysilicon is grown on the oxide film 2 (to a thickness of about 0.1 μm) by CVD and patterned. Next, after depositing tungsten on the entire surface using a sputtering method, when heated, the tungsten on the polysilicon combines with the polysilicon, forming a tungsten layer.
Silicide (WSL). Thereafter, the desired pad 4 is obtained by removing tungsten by wet etching. At this time, the upper part of the electrode 3 is also made into tungsten silicide. Next, TiW was deposited by sputtering method (
After the thickness is about 0.3 .mu.m, A1Cu is further deposited by sputtering (thickness of about 1.0 .mu.I+1) and patterned to form barrier metal 5 and first intra-chip wiring 6. Next, PSG is grown using the CVD method (thickness approximately 1.0
After forming an interlayer insulating film 7 (with a thickness of approximately 1.0 μm) and forming a connection hole in this, a layer of Sho-3i is deposited by sputtering to a thickness of approximately 1.0 μm), and this is patterned to form the second in-chip wiring. form 8. Furthermore, PSG (thickness approximately 1.0μm)
A protective insulating film 9 is formed by growing 5i3N4 (thickness: about 0.3 μm) using the CVD method. After opening a hole in the protective insulating film 9 at the bump formation location, first tungsten is selectively grown on the pad 4 in the opening using the CVD method (to a thickness of about 0%).
.. 1 .mu.m), and then palladium is deposited by sputtering (to a thickness of about 0.3 .mu.m) to form the multilayer metal film 10.

更にこれを電極としてこの上に金をメツキし、高さ約3
0μmのバンプ1]を形成する。
Furthermore, this was used as an electrode and gold was plated on top of it to a height of about 3.
0 μm bump 1] is formed.

以上の製造工程ではバンプ4が露出している期間であっ
ても特に保管方法や保管時間を厳しく制限する必要はな
くなり、又、デバイス特性の変化を見込んでプロセスマ
ージンを狭くする必要もなくなった。
In the above manufacturing process, there is no need to strictly limit the storage method or storage time even during the period when the bumps 4 are exposed, and there is no need to narrow the process margin in anticipation of changes in device characteristics.

本発明は以上の実施例に限定されることなく、更に種々
変形して実施出来る。例えば第一のチップ内配線6とパ
ッド4とのコンタクトの場合でも本発明は有効である。
The present invention is not limited to the above embodiments, but can be implemented with various modifications. For example, the present invention is effective even in the case of contact between the first intra-chip wiring 6 and the pad 4.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、信頼性が高く且
つ製造工程における管理条件の緩和が可能な半導体装置
を提供することが出来る。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device that is highly reliable and allows for relaxing control conditions in the manufacturing process.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例の半導体装置のチップを示す模
式断面図、 第2図は従来の半導体装置のチップの一例を示す模式断
面図、である。 図中、■はシリコン基板、 2は酸化膜、 4はパッド、 6,26は第一のチップ内配線、 7.27は層間絶縁膜、 8.28は第二のチップ内配線、 1]はバンプ、 28Aはポンディングパッド、である。 1:シリコン楚販      2:緻化謄f、fe月/
)史内材脅)hつl)才I々1りつう改ブ乞示すそ(六
メケ4自E]薯  1  記
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a chip of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of a chip of a conventional semiconductor device. In the figure, ■ is a silicon substrate, 2 is an oxide film, 4 is a pad, 6 and 26 are wirings in the first chip, 7.27 is an interlayer insulating film, 8.28 is wiring in the second chip, 1] is the wiring in the second chip. Bump 28A is a bonding pad. 1: Silicone sales 2: Densification copy f, fe month/
)Shinai material threat)htsul) I am going to ask you to change the rules (Rokumeke 4self E) 薯 1.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 [1]シリサイドからなるパッドを有し、 該パッド表面の一部分にはチップ内配線がコンタクトし
ており、 該チップ内配線は絶縁膜に覆われており、 該パッド表面の他の一部分には多層金属膜を介してバン
プが形成されていることを特徴とする半導体装置。 [2]前記のシリサイドはタングステン・シリサイドで
あり、 前記の多層金属膜は前記のパッド側がタングステン、前
記のバンプ側がパラジウムであることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置。
[Claims] [1] It has a pad made of silicide, a part of the surface of the pad is in contact with an intra-chip wiring, the intra-chip wiring is covered with an insulating film, and the pad surface has A semiconductor device characterized in that a bump is formed on the other part with a multilayer metal film interposed therebetween. [2] The semiconductor device according to claim 1, wherein the silicide is tungsten silicide, and the multilayer metal film has tungsten on the pad side and palladium on the bump side.
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